溫室草莓不同噴藥方式作業(yè)質(zhì)量研究

張莉 劉京蕊 李震 李傳友 滕飛 趙景文

摘要：為篩選出適用于溫室草莓病蟲害防治植保作業(yè)機具和噴藥方式，在廣泛調(diào)研國內(nèi)外植保機械與施藥技術(shù)基礎(chǔ)上，選出一種進(jìn)口新型溫室草莓植保機械，該機配有靜電噴槍和壟上草莓仿形噴桿兩種噴霧裝置，并將該機與目前草莓溫室常用噴槍作業(yè)性能進(jìn)行對比測試。測試兩種機型三種噴霧裝備在不同噴藥方式下的霧滴沉積分布、溫室草莓冠層霧滴沉積分布規(guī)律、藥液沉積量、農(nóng)藥有效利用率及地面流失數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，在流失率和農(nóng)藥利用率方面，使用靜電噴槍、仿形噴桿、傳統(tǒng)噴槍施藥的行間地面的藥液流失率依次增大。使用靜電噴槍，不同作業(yè)方式施藥的農(nóng)藥利用率在40%～65%之間，使用仿形噴桿施藥的農(nóng)藥利用率為29.87%，使用傳統(tǒng)噴槍的農(nóng)藥利用率最小，為8.18%。靜電噴槍的施藥效果優(yōu)于仿形噴桿施藥和傳統(tǒng)噴槍；靜電噴槍的不同作業(yè)方式有其各自的優(yōu)點，其中直線直噴的作業(yè)方式沉積率最高，直線直噴的作業(yè)方式更適合溫室草莓病蟲害的防治。該研究為草莓植保機械的選型和作業(yè)方式提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：溫室草莓；噴藥方式；噴霧機；作業(yè)質(zhì)量；沉積量；農(nóng)藥利用率

中圖分類號：S491

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：20955553 （2023） 070063

06

Study on the quality of different spraying methods for strawberries in greenhouse

Zhang Li， Liu Jingrui， Li Zhen， Li Chuanyou， Teng Fei， Zhao Jingwen

（Beijing Agricultural Machinery Test Evaluation Extension Station， Beijing， 100079， China）

Abstract：? In order to screen out the plant protection tools and spraying methods suitable for greenhouse strawberry pest control， a new imported greenhouse strawberry plant protection machinery was chosen based on extensive research on plant protection machinery and spraying technology in China and internationally. This machine is equipped with two spray devices： An electrostatic spray gun and a ridge strawberry profiling spray bar. The operating performance of this machine was compared with that of the commonly used spray gun in strawberry greenhouses. The droplet deposition distribution， droplet deposition distribution in the strawberry canopy， liquid deposition amount， pesticide effective utilization rate， and ground loss data of two models and three spray equipment under different spraying modes were tested. The results showed that the loss rate of liquid pesticide on the ground between the rows increased in the order of electrostatic spray gun， profiling spray bar， and traditional spray gun. The pesticide utilization rate of the electrostatic spray gun in different operation modes was between 40% to 65%， the pesticide utilization rate of the profiling spray bar was 29.87%， and the pesticide utilization rate of the traditional spray gun was the lowest at 8.18%. The application effect of the electrostatic spray gun was better than that of the profiling spray rod and traditional spray gun. The different operation modes of the electrostatic spray gun have their advantages， with the straight-line direct spray operation mode achieving the highest deposition rate， making it more suitable for controlling greenhouse strawberry diseases and pests. This study provides data support for the selection and operation of strawberry plant protection machinery.

Keywords： greenhouse strawberry; spraying method; spray machine; operation quality; sedimentation; pesticide utilization rate

0 引言

溫室大棚因其能夠提前或延長作物上市要求受到廣大種植戶的青睞，但由于溫室內(nèi)溫度高、濕度大、空間密閉通風(fēng)差，容易導(dǎo)致病蟲害發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失，所以利用高效的農(nóng)藥噴施技術(shù)和裝備是保障農(nóng)作物正常生長的有效手段［1］。針對溫室病蟲害的防治，國內(nèi)外研發(fā)并改進(jìn)了許多先進(jìn)的植保機械，例如自動導(dǎo)航噴霧機、垂直噴桿噴霧機、風(fēng)送式噴霧機、基于超聲波和機器視覺的自動對靶噴霧機等［26］，但由于機具成本和溫室內(nèi)作物行間及地頭窄小的作業(yè)環(huán)境限制，這些先進(jìn)的施藥機具并沒有得到大面積的推廣應(yīng)用。為改變目前溫室施藥機具落后的問題，近年來國內(nèi)出現(xiàn)一些新型的溫室植保機具，如電動背負(fù)式風(fēng)送噴霧器、旋轉(zhuǎn)噴槍、熱煙霧機、常溫?zé)熿F機、溫室軌道式彌霧機、背負(fù)式靜電噴霧器等［712］。為了驗證這些機具的作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)模式，李傳友等［13］對溫期常溫室番茄不同生長煙霧機的作業(yè)方式及參數(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究。馬國義等［1］設(shè)計了溫室自走式風(fēng)送噴霧機并進(jìn)行了試驗。馬偉等［14］對溫室智能變量噴藥機進(jìn)行了應(yīng)用研究。為篩選出適用于溫室草莓病蟲害防治植保作業(yè)機具，在廣泛調(diào)研國內(nèi)外植保機械與施藥技術(shù)基礎(chǔ)上［1519］，篩選出專用于草莓生產(chǎn)的進(jìn)口新型溫室植保機械，該機配有靜電噴槍和壟上草莓仿形噴桿兩種噴霧裝置。通過測試該機具兩種噴霧裝置的霧滴粒徑、霧滴沉積分布、溫室草莓冠層霧滴沉積分布規(guī)律、藥液沉積量、農(nóng)藥有效利用率及地面流失情況，以確定其在溫室草莓病蟲害防治中的施藥方法，并將該機與目前國內(nèi)溫室草莓常用手推擔(dān)架式噴霧機作業(yè)性能進(jìn)行了對比測試。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗地點

溫室草莓田間試驗于2022年11月在北京市昌平區(qū)金六環(huán)草莓大棚進(jìn)行，該大棚內(nèi)草莓種植區(qū)長50m，寬6.5m，如圖1所示。

草莓品種為紅顏，采用一壟雙行種植模式；草莓壟呈梯形，上底寬為30cm、下底寬為50cm、壟距為30cm、壟上行距為40cm、株距為20cm、植株高度為30～40cm，一壟兩行，草莓冠層寬度約為75cm。

1.2 試驗設(shè)備

3WH-40型噴霧機，機具長131cm、寬76cm、高133cm，以二沖程汽油機為施藥動力源，分別搭載有靜電噴槍和仿形噴桿兩種噴霧系統(tǒng)，如圖2所示。靜電噴槍長127cm，噴片孔徑為1.5mm；仿形噴桿呈梯形，下底兩噴頭間距120cm，均朝向壟內(nèi)上方，上底噴頭居中，距下底噴頭高45cm，仿形噴桿共裝配10個噴頭，噴霧機噴霧系統(tǒng)性能參數(shù)如表1所示。

與本試驗對照測試設(shè)備為手推擔(dān)架式噴霧機，搭載噴槍（以下簡稱傳統(tǒng)噴槍）。3WH-40搭載靜電噴槍和仿形噴桿以及使用傳統(tǒng)噴槍時的作業(yè)參數(shù)如表2所示。

1.3 試驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

配置示蹤劑胭脂紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線用以標(biāo)定溶液。用萬分之一精度的電子天平稱取0.05g胭脂紅，加入50mL蒸餾水中并搖勻得到1000μg/mL的胭脂紅溶液，再將此溶液稀釋10倍，得到100μg/mL的胭脂紅溶液，然后依次成比例稀釋，得到濃度為100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、12.5μg/mL、10μg/mL、5μg/mL、2μg/mL、1μg/mL一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將這些標(biāo)準(zhǔn)溶液在505nm的波長下，用酶標(biāo)儀（BIO-RAD iMark Microplate Reader）測出其讀數(shù)，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 田間沉積流失測試

由于草莓葉片較小，質(zhì)量輕，在一片葉片的正反面布置樣品后，使用太重的收集材料容易導(dǎo)致噴灑時葉片翻轉(zhuǎn)困難，不能有效模擬實際情況的效果，因此本試驗選取了質(zhì)量較輕的濾紙片作為霧滴收集材料。

上、中、下布樣時以隨機布樣為原則，圖3為濾紙樣品布置圖。選取直徑為4.2cm的濾紙，將其固定在草莓葉片上，在草莓植株冠層的上層正反面（記作上正、上反）、底層的正反面（記作下正、下反）各布9個樣品；在壟面草莓植株下方布置9個濾紙樣品（記作壟上），以測定霧滴在該位置上的流失情況；在兩壟之間（壟底）布置9個樣品（記作臨行），以測量壟間霧滴流失情況。為防止對草莓造成藥害，保護(hù)施藥者的安全，噴霧所需藥液由0.3%的胭脂紅（可食用色素）水溶液代替。

1.3.3 不同噴藥方式測試

使用仿形噴桿（以下簡稱仿形）沿草莓壟上直線作業(yè)，最下端噴頭與草莓根部水平，最上層噴頭與地面角度約為45°，斜向下噴霧。

使用靜電噴槍施藥時，作業(yè)方式分別為直線噴施（以下簡稱直線1）、直線運動45°斜噴（以下簡稱直線2）、在壟上“之”字形運動（以下簡稱左右搖擺）、在植株側(cè)面上下擺動往復(fù)直線運動（以下簡稱上下?lián)u擺），前三種作業(yè)方式的噴霧高度為距植株冠層10cm左右，第四種作業(yè)方式噴霧距離為植株冠層側(cè)面10～20cm。作業(yè)開始前，在樣品行前后各放置一個標(biāo)記物，作為噴霧的起點和終點，測量兩點間的直線距離，記錄從噴霧起點運動到噴霧終點的時間。

噴霧結(jié)束后，待濾紙片干燥后，收集濾紙樣品于自封袋中，密封，避免樣品交叉污染。在每組試驗結(jié)束后，取5株草莓植株于自封袋中，并另取5株未經(jīng)噴灑藥品的草莓植株于自封袋中作為空白對照。將收集的樣品運送至實驗室內(nèi)進(jìn)行處理分析。

對于草莓植株樣品，用剪刀剪短植株后，在自封袋中加入300mL蒸餾水，使蒸餾水能夠沒過剪碎的植株，將自封袋密封后置于振蕩器上振蕩洗脫5min，以確保能夠完全洗脫藥液；對于濾紙樣品，向自封袋內(nèi)直接加入10mL蒸餾水，同樣于振蕩器上振蕩洗脫5min。洗脫后，用200μL的移液槍將洗脫液點在點樣板上，用酶標(biāo)儀在505nm的波長下檢測洗脫液。

1.3.4 試驗指標(biāo)

1）? 施藥液量（Application of liquid quantity）即1hm2地所施用的藥液量。

Q′=Q/DV

（1）

式中：

Q′——施藥液量，L/hm2；

Q——噴頭單位時間內(nèi)流量，L/s；

D——植保機具的噴幅，m；

V——行進(jìn)速度，m/s。

2）? 單位面積沉積量（Deposition per unit area）指單位面積上的沉積量。

DP=FLSVd/S0NFLa

（2）

式中：

DP——

單位面積上的沉積量，μL/cm2；

Vd——所加的去離子水體積，mL；

FLS——樣品測得的熒光值；

FLa——母液的熒光值；

N——母液的稀釋倍數(shù)；

S0——濾紙面積，cm2。

3） 農(nóng)藥沉積/流失率（Pesticide deposition/loss rate）指目標(biāo)區(qū)域面積上的沉積/流失量占單位面積平均施藥液量的百分比。

PDR/PLR=DRQ′×100%

（3）

式中：

DR——目標(biāo)區(qū)域面積上的沉積/流失量，L；

PDR——農(nóng)藥沉積率，%；

PLR——農(nóng)藥流失率，%。

4） 農(nóng)藥利用率（Pesticide utilization rate）指植株上的藥液沉積量占施藥液量的百分比。

PUR=Dz×ρ×10Q′×100%

（4）

式中：

PUR——農(nóng)藥利用率，%；

Dz——單株作物沉積量，mL/株；

ρ——種植密度，株/m2。

5） 變異系數(shù)（Coefficient of Variation，CV）可以表示一組數(shù)據(jù)的離散程度，進(jìn)而表示沉積的分布均勻性。

CV=∑ni=1（βi-βavg）2n-1/βavg×100%

（5）

式中：

βi——

在收集器i上收集的噴霧沉積量；

βavg——平均沉積量；

n——收集器的數(shù)量。

本試驗所得數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS 20.0進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖4為胭脂紅酶標(biāo)儀吸光讀數(shù)與濃度的關(guān)系圖，其線性回歸方程為y=0.017 8x-0.011 1，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9，根據(jù)葉片的吸光值計算得到樣品濃度為36μg/mL。

2.2 葉片上霧滴沉積分布

圖5為不同噴藥方式在葉片不同位置的農(nóng)藥沉積率對比，通過對比傳統(tǒng)噴槍、靜電噴槍、仿形噴桿不同噴藥方式在葉片不同位置上的農(nóng)藥沉積率，可以發(fā)現(xiàn)，因傳統(tǒng)噴槍施液量大，傳統(tǒng)噴槍在葉片的正面反面上層下層均有較好的沉積率，沉積分布也較為均勻，均在60%左右；使用靜電噴槍施藥時，作業(yè)方式不同，其沉積效果相差較大，靜電噴槍直線直噴（直線1）的作業(yè)方式具有相對較好的沉積率，而直線45°斜噴（直線2）的作業(yè)方式沉積效果最差；使用靜電噴槍施藥時，霧滴更多的沉積在植株葉片的正面。

相較于靜電噴槍作業(yè)，使用仿形噴桿作業(yè)的農(nóng)藥沉積率更小，其原因是使用仿形噴桿作業(yè)時，噴頭多，施液量大，上底噴頭對草莓植株有擊打作用，冠層打亂，且霧滴小，造成較多的藥液流失、飄移。使用仿形噴桿施藥，霧滴更容易沉積于植株上層葉片，且上層葉片正反面沉積差別不大。從葉片正反面的沉積率差異來看，相較于使用靜電噴槍，仿形噴桿施藥正反面差異更小，再加上仿形噴桿施藥量較大，藥液更容易在葉片反面沉積。因此對于一些發(fā)生于草莓葉片背部的病害如白粉病，使用仿形噴桿進(jìn)行噴霧作業(yè)會有更好的防治效果。通過比較各種作業(yè)方式在各個位置的沉積率變異系數(shù)（圖6），發(fā)現(xiàn)各種作業(yè)方式的變異系數(shù)均較大，藥液沉積不均勻。

2.3 農(nóng)藥利用率

不同施藥方式的施藥量和植株沉積量以及農(nóng)藥利用率結(jié)果見表3，測試中，不同種作業(yè)方式的施藥液量傳統(tǒng)噴槍最多，為1 932.9L/hm2；仿形噴桿施藥次之，為1 222.8L/hm2；直線直噴（直線1）的施藥量最少為369.45L/hm2。不同噴藥方式的農(nóng)藥利用率差異顯著，直線直噴的作業(yè)方式農(nóng)藥利用率最大為63.74%，使用靜電噴槍施藥的其他作業(yè)方式的農(nóng)藥利用率都在40%～60%之間，使用仿形噴桿施藥的農(nóng)藥利用率為29.87%，使用傳統(tǒng)噴槍的農(nóng)藥利用率最小為8.18%。

2.4 農(nóng)藥流失率

圖7為不同噴藥方式的行間流失率及壟上流失率，圖8為不同噴藥方式在臨行和壟上地面的變異系數(shù)。

結(jié)果顯示，仿形噴桿施藥的流失率大于使用靜電噴槍的流失率。相較于傳統(tǒng)噴槍，靜電噴槍和仿形噴桿藥液流失率顯著減少，說明使用該機具施藥可以減少農(nóng)藥的浪費，減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染。使用傳統(tǒng)噴槍的變異系數(shù)小于使用仿形噴桿，小于使用靜電噴槍，可以從側(cè)面反映出各種施藥方式的藥液分布均勻性，使用靜電噴槍作業(yè)的藥液分布均勻性更差。

2.5 變異系數(shù)

圖9為不同噴藥方式植株洗脫液的變異系數(shù)，顯示藥液分布的不均勻性，比較三者在草莓植株上沉積量的變異系數(shù)，使用傳統(tǒng)噴槍施藥的變異系數(shù)相對來說較低為36%，而使用仿形噴桿施藥的變異系數(shù)接近50%，使用靜電噴槍的變異系數(shù)與不同的作業(yè)方式有關(guān)，最小的是上下?lián)u擺施藥，變異系數(shù)為32%，最大為左右搖擺施藥，變異系數(shù)為53%。就均勻性而言，幾種作業(yè)方式都不均勻，植株間差異大，該情況與人工手持施藥的作業(yè)方式有一定關(guān)系。

3 結(jié)論

1） 本文對比測試了3WH-40型噴霧機的靜電噴槍、仿形噴桿和傳統(tǒng)手推擔(dān)架式噴霧機（傳統(tǒng)噴槍）兩種機型三種噴霧裝置在不同噴藥方式下的霧滴沉積分布、溫室草莓冠層霧滴沉積分布規(guī)律、藥液沉積量、農(nóng)藥有效利用率及地面流失數(shù)據(jù)，分析研究不同植保機具、噴霧裝置和不同噴藥方式對作業(yè)質(zhì)量的影響。

2） 在葉片霧滴沉積分布方面，使用傳統(tǒng)噴槍的葉片農(nóng)藥沉積率比較高，使用靜電噴槍的農(nóng)藥沉積率高于仿形噴桿。仿形噴桿的噴頭多，草莓植株相對較矮，該仿形噴桿未能真正實現(xiàn)仿形，流量過大，因此造成了較大的流失。靜電噴槍和仿形噴桿施藥植株冠層各個位置藥液分布不均勻，下層葉片和葉片背部的沉積率低。在流失率和農(nóng)藥利用率方面，使用靜電噴槍、仿形噴桿、傳統(tǒng)噴槍施藥的行間地面的藥液流失率依次增大，使用靜電噴槍，不同作業(yè)方式施藥的農(nóng)藥利用率在40%～65%之間，使用仿形噴桿施藥的農(nóng)藥利用率為29.87%，使用傳統(tǒng)噴槍的農(nóng)藥利用率最小，為8.18%。從植株洗脫液的變異系數(shù)來看，不同噴藥方式的變異系數(shù)值均在30%以上，因傳統(tǒng)噴槍施液量大，傳統(tǒng)噴槍藥液分布均勻性優(yōu)于使用仿形噴桿施藥，使用靜電噴槍施藥的藥液分布均勻性與不同的作業(yè)方式有關(guān)。

3） 靜電噴槍的施藥效果優(yōu)于仿形噴桿施藥和傳統(tǒng)噴槍；靜電噴槍的不同作業(yè)方式有其各自的優(yōu)點，其中直線直噴的作業(yè)方式農(nóng)藥沉積率最高，該結(jié)果與農(nóng)藥利用率的結(jié)果相符；植株樣本的變異系數(shù)情況則表明上下擺動施藥藥液沉積更加均勻。相比之下，直線直噴的作業(yè)方式更適合溫室草莓病蟲害的防治，但變異系數(shù)比較大，可通過改變噴霧高度、噴霧角度、規(guī)定噴霧速度等改善其效果。仿形噴桿設(shè)計應(yīng)更有針對性，減小噴量，以適應(yīng)草莓植株冠層大小及植株特點，加大作業(yè)時仿形噴桿的后傾角，下底噴頭可先對葉片背面進(jìn)行噴施，減輕上部噴頭對草莓植株的擊打作用，減少霧滴飄移，更好地增加葉片背面和正面的沉積。

參 考 文 獻(xiàn)

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