白菜田不同藥械的霧滴分布與農(nóng)藥利用率

王浩祺，王 萌，羅 蘭，李旭霖，袁忠林，荊世新

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)植物醫(yī)學(xué)學(xué)院/山東省植物病蟲害綜合防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266109；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266109；3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 青島 266109；4青島市膠州大白菜研究所，山東 膠州 266300）

白菜是我國北方地區(qū)栽培面積最大、產(chǎn)量最高的蔬菜，其含有蛋白質(zhì)、多種維生素和鈣、磷等多種礦物質(zhì)，營養(yǎng)豐富[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)青島地區(qū)白菜種植面積約占全市蔬菜總面積的16%[2]。近年來隨著全球氣候變暖及耕作制度的改變，白菜病蟲害發(fā)生嚴(yán)重，在整個(gè)生長期內(nèi)，主要病蟲害有霜霉病、軟腐病、黑斑病、病毒病、菜蚜、菜青蟲、小菜蛾和甜菜夜蛾等，嚴(yán)重影響了蔬菜的生長和質(zhì)量[3-4]。

在白菜病蟲害的綜合防治中，除選用優(yōu)良品種，加強(qiáng)栽培管理的農(nóng)業(yè)措施外，優(yōu)先選用綠色防治技術(shù)如誘蟲燈、性誘劑和黃板控制害蟲種群數(shù)量，減少用藥次數(shù)，保障蔬菜的安全和減輕環(huán)境污染尤為重要[5-6]。雖然農(nóng)藥在使用中存在污染環(huán)境、抗藥性和農(nóng)藥殘留等問題，但農(nóng)藥在蔬菜病蟲害綜合防治中仍是主要的措施之一，科學(xué)使用農(nóng)藥、高效利用農(nóng)藥愈來愈受到國家的重視[7]。如何提高農(nóng)藥有效利用率是目前農(nóng)業(yè)上的重要課題。

農(nóng)藥利用率是指單位面積內(nèi)沉積在靶標(biāo)上的農(nóng)藥量占所使用農(nóng)藥總量的比例，也就是沉積率[8]。提高農(nóng)藥利用率的具體措施有推廣新型施藥機(jī)械，加強(qiáng)病蟲害監(jiān)測預(yù)警，提高測報(bào)準(zhǔn)確率和科學(xué)施藥等，其中藥械是影響有效利用率的主要因素[9]。我國的噴霧藥械主要有常規(guī)的背負(fù)式噴霧器，包括手動(dòng)和電動(dòng)，其中手動(dòng)噴霧器市場占有率達(dá)80%，而這些噴霧器施藥不勻勻，利用率低[10]。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)和機(jī)動(dòng)植保施藥器械如自走式噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)等發(fā)展快速，不僅提高了工作效率，同時(shí)大幅度地提高了農(nóng)藥利用率[11-12]。

為了提高農(nóng)藥的利用率，有效防治白菜主要病蟲害，推廣新型藥械在白菜上應(yīng)用從而達(dá)到減藥控害的目的。本文比較不同噴霧藥械在白菜上噴施藥液后的農(nóng)藥利用率及藥液霧滴密度、大小及覆蓋率來評價(jià)不同噴霧藥械農(nóng)藥減量增效作用，為白菜田的農(nóng)藥減施增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

誘惑紅購于上海染料研究所有限公司南通分公司，水敏紙購于重慶六六山下植?？萍加邢薰?，UV-2600 紫外可見分光光度計(jì)（島津儀器（蘇州）有限公司），打印掃描一體機(jī)（DCP-7080D），Imagepy-maser 軟件，電子天平，皮尺，5 L錐形瓶，QYC-211D恒溫空氣搖床（上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）等。

3WJD-18背負(fù)式靜電噴霧器（山東衛(wèi)士植保機(jī)械有限公司），工作壓力為0.15～0.4 MPa，為單噴頭，噴頭孔徑均為1 mm。3WZ-26 型自走式噴桿噴霧機(jī)（臺(tái)州市路橋滬豐塑業(yè)有限公司），工作壓力為1.0～4.0 Mpa，為3 噴頭，噴頭孔徑均為1.0 mm。植保無人機(jī)（山東晨誠科技有限公司），六旋翼電動(dòng)植保無人機(jī)，藥箱容量為20 L，飛行高度為2.0 m，工作壓力為0.5 MPa，流量1.04 L/min。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2020 年9 月—10 月在青島市膠州西安家溝村大白菜研究所基地進(jìn)行。白菜采用高壟栽培，壟距75 cm，株距50 cm。白菜品種為膠白1號(hào)。作業(yè)用藥為葉面肥，噴霧液中添加誘惑紅為示蹤劑對沉積藥液進(jìn)行定量分析。

1.2.2 誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

準(zhǔn)確稱取0.250 g 誘惑紅于25 mL 容量瓶中，用蒸餾水定容，充分混勻溶解，得到104μg/mL 的誘惑紅質(zhì)量濃度溶液，適當(dāng)稀釋得到質(zhì)量濃度分別為40、20、10、5、2.5、1.25、0.625μg/mL 標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度，用分光光度計(jì)于波長501 nm 處測定吸光度值，每個(gè)濃度重復(fù)3 次，取平均值繪制誘惑紅濃度與吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 霧滴粒徑、密度及沉積量的測定

霧滴粒徑密度及沉積量采用Imagepy-maser 軟件分析[13]。施藥噴霧開始前，在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)5 點(diǎn)的白菜上各夾放一張水敏紙；噴霧結(jié)束后，收取水敏紙裝入自封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室，利用Imagepy-maser 軟件測定霧滴粒徑、密度及沉積量。分別進(jìn)行了背負(fù)式靜電噴霧器、自走噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)噴霧霧滴分布情況分析。

1.2.4 農(nóng)藥利用率測定

農(nóng)藥利用率的測定采用誘惑紅示蹤法進(jìn)行[14]。按1 g/L誘惑紅添加到噴霧液中，噴霧結(jié)束后，按對角線五點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)取白菜1 株，共取5 株，放入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室測定白菜上誘惑紅的沉積量。每顆白菜放入5 L錐形瓶內(nèi)，加入1 L自來水振蕩洗滌，搖床參數(shù)設(shè)置為27℃、160 rpm、30 min，使誘惑紅完全溶解。用分光光度計(jì)測定洗滌液在501nm 波長處的吸光度值，依據(jù)誘惑紅濃度-吸光值線性回歸方程計(jì)算洗滌液中誘惑紅質(zhì)量濃度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

農(nóng)藥利用率及變異系數(shù)計(jì)算公式如下：

所有數(shù)據(jù)采用Excel2020 軟件制表分析，采用DPSv6.5 軟件進(jìn)行差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線

誘惑紅在501 nm 處其標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度與吸光度的線性回歸方程為y=0.0447x+0.0215（R2=0.998 6），表明在測定范圍內(nèi)誘惑紅的質(zhì)量濃度與吸光度線性相關(guān)（見圖1）。

圖1 誘惑紅濃度與吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of allure red concentration and absorbance

2.2 不同噴霧藥械的霧滴粒徑、密度及沉積量比較

背負(fù)式靜電噴霧器、自走式噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)的藥滴覆蓋率分別為28.42%、44.99%和2.92%，自走式噴桿噴霧機(jī)的覆蓋率明顯高于背負(fù)式靜電噴霧器和植保無人機(jī)，且差異顯著；3 種噴霧機(jī)械的霧滴密度分別為101.98 個(gè)/cm2、81.66 個(gè)/cm2和49.39 個(gè)/cm2，以背負(fù)式靜電噴霧器霧滴密度高于自走式噴桿噴霧機(jī)，但差異不顯著，均與植保無人機(jī)差異顯著；3 種噴霧機(jī)械的霧滴體積中徑分別為228.32μm、272.11μm 和137.12μm，且3 種藥械的霧滴體積中徑差異顯著，以植保無人機(jī)的霧滴體積中徑最??；3種噴霧機(jī)械的霧滴沉積量分別為1.37μL/cm2、3.18μL/cm2和0.10μL/cm2，三者差異顯著，以自走式噴桿噴霧機(jī)的沉積量最大，植保無人機(jī)最小（見表1）。

表1 不同藥械在白菜上的霧滴覆蓋率、霧滴密度、體積中徑和沉積量Tab.1 Droplet deposition rate，density and VMD on Chinese cabbage of different sprayers

綜上，自走式噴桿噴霧機(jī)的覆蓋率、霧滴體積中徑和沉積量明顯高于背負(fù)式靜電噴霧器和植保無人機(jī)，植保無人機(jī)的霧滴體積中徑小于背負(fù)式靜電噴霧器和自走式噴桿噴霧機(jī)。

2.3 不同噴霧藥械的農(nóng)藥利用率

背負(fù)式靜電噴霧器在白菜苗期、蓮座期和結(jié)球期農(nóng)藥利用率隨著白菜生育期而提高，以苗期最低，結(jié)球期最高（見表2）。在白菜蓮座期，背負(fù)式靜電噴霧器和自走式噴桿噴霧機(jī)的農(nóng)藥利用率分別為34.81%和46.37%，自走式噴桿噴霧機(jī)比背負(fù)式靜電噴霧器農(nóng)藥利率提高11.56 個(gè)百分點(diǎn)；在白菜結(jié)球期，背負(fù)式靜電噴霧器和植保無人機(jī)的農(nóng)藥利用率分別為53.60%和60.41%，植保無人機(jī)比背負(fù)式靜電噴霧器農(nóng)藥利率提高6.81個(gè)百分點(diǎn)。

表2 不同藥械在白菜不同生育期的農(nóng)藥利用率Tab.2 Pesticides effective utilization rate on Chinese cabbage at different growth stages of three sprayers

在白菜苗期、蓮座期和結(jié)球期，背負(fù)式靜電噴霧器農(nóng)藥利用率的變異系數(shù)分別為41.45%、24.00%和54.28%。在白菜蓮座期，自走式噴桿噴霧機(jī)農(nóng)藥利用率的變異系數(shù)為13.05%，小于背負(fù)靜電噴霧器，說明自走式噴桿噴霧機(jī)的噴霧效果好于背負(fù)式式靜電噴霧器；在白菜結(jié)球期，植保無人機(jī)農(nóng)藥利用率的變異系數(shù)為6.80%，小于背負(fù)靜電噴霧器，說明植保無人機(jī)具有更佳的霧化系統(tǒng)，產(chǎn)生的霧滴更小，效果好于背負(fù)式靜電噴霧器。

3 結(jié)論與討論

本研究以秋白菜為施藥對象，采用誘惑紅示蹤法測定了背負(fù)式靜電噴霧器、自走式噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)在白菜上的利用率。研究發(fā)現(xiàn)，背負(fù)式靜電噴霧器隨著白菜的生育期不同，利用率有所提高，以苗期為最低，結(jié)球期最高，變異系數(shù)為24.00%～54.28%。在白菜蓮座期自走式噴桿噴霧機(jī)的農(nóng)藥利用率高于背負(fù)式靜電噴霧器，且變異系數(shù)較?。辉诎撞私Y(jié)球期，植保無人機(jī)的農(nóng)藥利用率高于背負(fù)式靜電噴霧器，同樣變異系數(shù)較小。自走式噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)的農(nóng)藥利用率比背負(fù)式靜電噴霧器分別提高11.56%和6.81%，所以推薦在白菜上施藥時(shí)采用自走式噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)，以提高農(nóng)藥的利用率，從而達(dá)到減藥增效的目的。

3種噴霧藥械的覆蓋率、霧滴密度、霧滴粒徑和沉積量也存在顯著差異。自走式噴桿噴霧機(jī)的覆蓋率和沉積量最大，說明其噴霧穩(wěn)定且均勻；植保無人機(jī)的霧滴粒徑最小，說明霧化效果好。藥械是影響農(nóng)藥利用率的關(guān)鍵因素，新型的植保藥械可有效提高農(nóng)藥利用率。植保無人機(jī)低空低容量噴霧技術(shù)在水稻、小麥、玉米等作物病蟲害防治中農(nóng)藥利用率達(dá)到了49.1%～57.1%，顯著高于地面背負(fù)式常規(guī)噴霧技術(shù)[12]，因此應(yīng)大力推廣植保無人機(jī)使用技術(shù)。3種藥械的霧滴粒徑雖有差異，但均在100～300μm，其防效是否有差異值得進(jìn)一步驗(yàn)證。