植保無人飛機(jī)低容量噴霧在山東設(shè)施茶園防治半翅目害蟲的應(yīng)用研究

張瑞瑞　郝巖巖　張瑜等

關(guān)鍵詞 植保無人飛機(jī)；設(shè)施茶園；霧滴沉積分布；防治效果

中圖分類號：S 49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B DOI：10.16688／j.zwbh.2022251

隨著山東茶區(qū)茶樹種植面積的不斷擴(kuò)大，害蟲的種類逐漸增多，為害程度逐漸加重。小貫小綠葉蟬Empoasca onukii Matsuda和黑刺粉虱Aleuro-canthus spini ferus Quaintance防治壓力增大[1]。葉蟬刺吸茶樹新梢汁液為害，影響樹體養(yǎng)分和水分正常運(yùn)輸，導(dǎo)致新梢生長受阻，使茶芽畸形、焦枯[2]；黑刺粉虱主要以若蟲棲息于茶樹葉背刺吸汁液為害，排泄蜜露誘發(fā)煤煙病，降低茶樹光合作用，茶樹發(fā)芽率低、芽頭瘦弱[3-4]。

植保無人飛機(jī)施藥具有靶標(biāo)精準(zhǔn)、高效靈活、不傷害作物、不對土壤產(chǎn)生重復(fù)碾壓、省時(shí)省力省藥等優(yōu)點(diǎn)。近年來，植保無人飛機(jī)在作物病蟲害防治中的應(yīng)用越來越廣泛，是植保施藥方式的發(fā)展趨勢[5]。植保無人飛機(jī)施藥適用于作物上刺吸式口器害蟲的防治。例如，植保無人飛機(jī)在距玉米株冠頂部1m、飛行速度6m／s、施藥量為15 L／hm的條件下作業(yè)對玉米三點(diǎn)斑葉蟬Zygina salina Mit速效性和持效性均較理想[6]。劉明云等[7]的研究表明，四旋翼植保無人飛機(jī)噴施氟啶蟲酰胺、噻蟲嗪等對棉蚜Aphis gossypii Glover防效較優(yōu)。

山東地區(qū)茶園多分布于魯中南山丘區(qū)和膠東丘陵區(qū)，該地區(qū)主要依靠設(shè)施栽培措施和矮化密植方式保護(hù)茶樹越冬，這些因素給傳統(tǒng)人工施藥帶來諸多不便。另外，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力日益老齡化和短缺，迫切需求高功效、輕簡化的無人機(jī)施藥技術(shù)來緩解茶園害蟲防治壓力和節(jié)省勞動(dòng)成本[8]。本研究對兩種不同類型植保無人飛機(jī)在設(shè)施茶園中施藥與目前山東茶區(qū)普遍使用的常規(guī)背負(fù)式電動(dòng)噴霧器進(jìn)行比較，研究不同施藥器械的霧滴在茶樹冠層沉積分布規(guī)律及對茶園優(yōu)勢害蟲的防效，以期為植保無人飛機(jī)施藥技術(shù)在山東設(shè)施茶園害蟲防治中的應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及氣象條件

試驗(yàn)于2021年6月18日在泰安市東興農(nóng)業(yè)有限公司茶園（36.17°N，116.49°E）進(jìn)行，試驗(yàn)茶園處于山坡丘陵地帶，茶樹品種為‘鳩坑種’，樹齡為10年。設(shè)施棚架高2.4m，寬7.5m。茶行高度為0.7m左右，寬幅0.9m，茶壟間距0.6m。在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，用溫濕度表和風(fēng)速儀測量并記錄環(huán)境參數(shù)：平均溫度29.5℃，相對濕度50%，風(fēng)速為1.2m／s。

1.2試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.2.1試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)藥劑為100g/L聯(lián)苯菊酯乳油（EC）和25 g/L溴氰菊酯乳油（EC），拜耳作物科學(xué)（中國）有限公司；22%氟啶蟲胺腈懸浮劑，科迪華農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司。

1.2.2施藥器械

I型植保無人飛機(jī)（極目E-A2021全域感知植保無人飛機(jī)，蘇州極目機(jī)器人科技有限公司）旋翼4個(gè)、有效載荷為20 kg、噴幅4m、噴頭類型為彌霧噴頭；Ⅱ型植保無人飛機(jī)（極飛P20 2017款植保無人飛機(jī)，廣州極飛科技股份有限公司）旋翼4個(gè)、有效載荷為16 kg、噴幅4m、噴頭類型為離心噴頭；背負(fù)式電動(dòng)噴霧器（田寶3WBD-20型電動(dòng)噴霧器，山東摩森機(jī)械有限公司）配錐形壓力噴頭。

1.2.3試驗(yàn)儀器

PM6252風(fēng)速儀，華誼儀表有限公司；DT-83溫濕度儀，深圳市華圖電氣有限公司；136W惠普掃描儀；水敏紙，規(guī)格76 mm×26 mm，瑞士先正達(dá)作物保護(hù)公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每種施藥器械處理為100 g/L聯(lián)苯菊酯乳油60 mg/L、25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、22%氟啶蟲胺腈懸浮劑60、120 mg/L和240 mg/L。每個(gè)茶棚為一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，面積為300 m，共設(shè)10個(gè)飛防處理和5個(gè)人工噴霧處理，植保無人飛機(jī)飛行參數(shù)采取中等水平，用水量為30L／hm，植保無人飛機(jī)的作業(yè)高度為3.7 m（植保無人飛機(jī)距棚架為1.3 m），飛行速度為3m／s，噴幅4m。人工噴霧處理：壟距60 cm，5行區(qū)，行長20 m，小區(qū)面積60m，噴藥時(shí)人工使用手動(dòng)噴霧機(jī)左右“Z”形擺動(dòng)推進(jìn)，人工作業(yè)行走速度為0.207m/s，噴施時(shí)注意將噴嘴對準(zhǔn)茶樹不同位置，確保農(nóng)藥噴施均勻，試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)置不施藥空白對照。

1.3.2霧滴在茶樹冠層的沉積分布調(diào)查

噴霧開始前，在聯(lián)苯菊酯處理區(qū)的茶樹冠層的上（離地面0.7m）、中（離地面0.4 m）、下（離地面0.1 m）部葉片的正反兩面各布置一張水敏紙；噴霧結(jié)束后，待藥液干后分別收集不同位置的水敏紙裝入裝有干燥劑的5#自封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室用Depositscan軟件統(tǒng)計(jì)霧滴粒徑、密度及農(nóng)藥覆蓋率和沉積量。

1.3.3對茶園半翅目害蟲防治效果及天敵數(shù)量的調(diào)查

分別在施藥后的3d和5d調(diào)查施藥區(qū)和空白對照區(qū)的蟲口數(shù)量。每小區(qū)調(diào)查統(tǒng)計(jì)100個(gè)芽下第2片嫩葉上的小貫小綠葉蟬和黑刺粉虱蟲口數(shù)量。另外，為了進(jìn)一步利用天敵防治茶園半翅目害蟲，本試驗(yàn)對芽頭上的瓢蟲進(jìn)行記錄。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算蟲口減退率和防治效果。蟲口減退率=（施藥前活蟲數(shù)－施藥后活蟲數(shù)）／施藥前活蟲數(shù)×100%；防治效果=（藥劑處理區(qū)蟲口減退率－空白對照區(qū)蟲口減退率）／（1－空白對照區(qū)蟲口減退率）×100%。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS 21軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用Tukey’s HSD檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。作圖軟件為Origin 2021。

2結(jié)果與分析

2.1不同部位茶樹葉片上霧滴覆蓋密度和沉積量分析

Ⅰ型植保無人飛機(jī)、Ⅱ型植保無人飛機(jī)和背負(fù)式噴霧器在茶樹葉片上平均霧滴密度分別為102.72個(gè)／cm、50.58個(gè)／cm和29.83個(gè)/cm，以工型植保無人飛機(jī)噴霧在茶樹葉片上的霧滴密度最大。兩種植保無人飛機(jī)施藥霧滴在茶樹上層的沉積密度最大，其次中層，下層沉積較少；茶樹葉片正面霧滴密度大于葉片反面；霧滴密度在茶樹不同部位和葉片正反面差異顯著（P<0.05）；傳統(tǒng)背負(fù)式噴霧器施藥方式在茶樹中層的霧滴沉積密度大于上層和下層（圖2）。Ⅰ型植保無人飛機(jī)、Ⅱ型植保無人飛機(jī)和背負(fù)式噴霧器藥液沉積總量分別為0.175、0.371μL/cm和53.562μL/cm，霧滴覆蓋率均值分別為1.95%、2.52%和19.42%。植保無人飛機(jī)噴霧在茶樹上層、中層和下層葉片正面上的藥液沉積量和覆蓋率顯著低于背負(fù)式噴霧器；不同施藥器械霧滴在茶樹葉片正面的沉積量和覆蓋率大于反面；植保無人飛機(jī)處理區(qū)中霧滴在茶樹上、中、下層中葉片正、反面的沉積量和覆蓋率比背負(fù)式噴霧器均勻（圖2）。

2.2不同施藥處理對茶園半翅目害蟲的防治效果

如圖3所示，Ⅰ型植保無人飛機(jī)噴施100g/L聯(lián)苯菊酯乳油60mg/L、25g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、22%氟啶蟲胺腈懸浮劑60 mg/L，施藥后3d對黑刺粉虱的防效分別為54.22%、73.07%、66.49%，施藥后5d的防效分別為47.91%、67.11%、51.13%。Ⅱ型植保無人飛機(jī)這3個(gè)藥劑處理施藥后3d對黑刺粉虱的防效分別為57.67%、60.29%、65.35%（圖3），5d后的防效分別為39.98%、44.83%、64.11%。植保無人飛機(jī)施藥后的防效和持效性高于背負(fù)式噴霧器。兩種植保無人飛機(jī)噴施22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L后對黑刺粉虱3d的防效分別為82.20%和82.12%，5d的防效為71.73%和57.68%，該濃度處理對防治茶樹黑刺粉虱具有速效性且持續(xù)性較好。植保無人飛機(jī)與背負(fù)式噴霧器施藥后對小貫小綠葉蟬的防效無顯著性差異（圖3）。Ⅰ型植保無人飛機(jī)噴施22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L和25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L3d后，對小貫小綠葉蟬的防效分別為84.44%和76.16%；Ⅱ型植保無人飛機(jī)噴施25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、100 g/L聯(lián)苯菊酯乳油60 mg/L和22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L 3 d后，防治效果分別為98.18%、94.70%和93.94%;背負(fù)式噴霧器各種藥劑處理3d對小貫小綠葉蟬的防效均高于85%（圖3）。與空白對照相比，不同施藥器械不同藥劑處理中瓢蟲數(shù)量沒有顯著差異（圖4）。

2.3不同施藥器械的經(jīng)濟(jì)成本分析

兩種施藥器械一次施藥的成本估計(jì)見表1，對比分析了兩者防治1hm茶園時(shí)其用藥、用水及成本的差別。結(jié)果顯示1hm茶園人工背負(fù)式噴霧的用藥量及成本是植保無人飛機(jī)的2倍，用水量及成本是植保無人飛機(jī)的20倍，人工成本是植保無人飛機(jī)的5.8倍，動(dòng)力成本是植保無人飛機(jī)的6.3倍，總成本是植保無人飛機(jī)的8.9倍。

3結(jié)論與討論

農(nóng)藥噴霧時(shí)的霧滴沉積分布特征是評價(jià)植保無人飛機(jī)噴施作業(yè)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)，對靶標(biāo)害蟲的防效也具有顯著影響[9]。離心式噴頭具有霧滴分布均勻[10]、霧化性能好[11]等優(yōu)點(diǎn)，因此，植保無人飛機(jī)噴霧的霧滴密度均高于背負(fù)式電動(dòng)噴霧器。同時(shí)，與背負(fù)式噴霧器噴霧霧滴主要集中在茶樹中層葉片正面相比，植保無人飛機(jī)通過螺旋槳產(chǎn)生的下旋氣流能很好地使霧滴具有穿透性，顯著提高茶樹不同部位和葉片背面的著藥量，這都說明植保無人飛機(jī)的噴霧效果要優(yōu)于背負(fù)式電動(dòng)噴霧器。但植保無人飛機(jī)施藥的高利用率可能會(huì)導(dǎo)致茶樹葉片有較高的農(nóng)藥殘留[8，12]，植保無人飛機(jī)施藥霧滴在茶樹不同部位的沉積分布規(guī)律總體為上層>中層>下層，茶樹葉片正面>背面。植保無人飛機(jī)噴霧在甘蔗、水稻等作物的上層霧滴沉積量同樣大于中層和下層霧滴沉積量，與本試驗(yàn)結(jié)果相符[13-14]，原因主要是受重力作用、葉片阻擋效應(yīng)以及受環(huán)境影響產(chǎn)生霧滴飄移，造成上述霧滴分布規(guī)律[15]。背負(fù)式噴霧器的霧滴大部分分布在茶樹中上層葉片正面，主要是因?yàn)閲娮熘饕诓栊兄猩蠈幼鳂I(yè)，噴霧的穿透力弱，大霧滴容易覆蓋在葉片正面，葉片背面難以積聚藥液。較細(xì)的霧滴能增加農(nóng)藥接觸靶標(biāo)的幾率，覆蓋也更加均勻[8]。

施藥霧滴沉積分布和穿透程度以及靶標(biāo)害蟲的習(xí)性直接影響藥劑對害蟲的防效，這與飛行作業(yè)高度、飛行速度、噴頭類型、氣溫、風(fēng)速等參數(shù)和環(huán)境因素密切相關(guān)[6]。茶樹灌叢郁閉度大，黑刺粉虱主要在茶叢中下層滋生，并棲息在茶樹葉片背面[3]，傳統(tǒng)施藥方式防治難度較大[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，植保無人飛機(jī)噴霧霧滴在葉片背面沉積量、覆蓋率、霧滴密度要優(yōu)于背負(fù)式噴霧器作業(yè)，噴霧霧滴穿透性好，在茶樹不同部位分布較均勻，葉片背面也有大量沉積布展，背負(fù)式噴霧器施藥霧滴難以穿透茶樹上層而沉積到茶樹中下層，因此，植保無人飛機(jī)噴霧對黑刺粉虱的防治效果和持效性顯著優(yōu)于背負(fù)式噴霧器。植保無人飛機(jī)施藥對小貫小綠葉蟬的防效與背負(fù)式噴霧器相當(dāng)。研究表明，植保無人飛機(jī)噴施蟲螨腈等殺蟲劑對小貫小綠葉蟬的防效與背負(fù)式噴霧器相當(dāng)，但霧滴沉積分布和作業(yè)效率均優(yōu)于背負(fù)式電動(dòng)噴霧器[8，17]。小貫小綠葉蟬主要分布在茶樹上層幼嫩茶梢上，而植保無人飛機(jī)和背負(fù)式噴霧器施藥在茶樹上層的霧滴沉積量最大，因此，兩種施藥方式之間效果沒有差異[8，17]。而瓢蟲在茶園中短距離遷徙能力較強(qiáng)，不同施藥方式對其在茶園中數(shù)量影響較小。

采用植保無人飛機(jī)施藥能顯著節(jié)水、減藥，減少農(nóng)田土壤與水質(zhì)污染，有效降低理論農(nóng)業(yè)成本與資源成本[17]。在保證防治效果的前提下，使用植保無人飛機(jī)防治茶園害蟲可節(jié)水、省藥，減少了勞動(dòng)力和資源投入，有效降低山區(qū)丘陵茶園害蟲的防治成本。利于田間通風(fēng)透光，減少蔭蔽，降低濕度，改善田間小氣候，抑制銹病的發(fā)生流行，也有利于玉米增產(chǎn)；三是注意田間水分管理，生長期間如遇持續(xù)降雨，應(yīng)及時(shí)排除田間積水；四是推廣不同基因型玉米品種間作，可以明顯減輕玉米南方銹病的發(fā)生[13]，如通過‘魯單981’（抗?。┖汀崋?58’（感?。?：1間作可以減輕高感品種‘鄭單958’南方銹病的發(fā)病程度[14]。

3.4發(fā)病初期及時(shí)進(jìn)行藥劑防治

南方銹病的藥劑防治關(guān)鍵是掌握防治時(shí)期，要做到早防早治，力求在發(fā)病初期（零星病葉期）及時(shí)進(jìn)行藥劑防治，以達(dá)事半功倍的效果。要加強(qiáng)病害監(jiān)測預(yù)警工作，根據(jù)天氣情況、南方菌源數(shù)量、當(dāng)?shù)仄贩N抗性等因素對當(dāng)年玉米南方銹病發(fā)生時(shí)期及發(fā)病程度進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，指導(dǎo)病害藥劑防治工作。在施藥防治技術(shù)方面，可以利用自走式植保施藥機(jī)械或植保無人機(jī)在玉米大喇叭口期或發(fā)病初期進(jìn)行噴藥，藥劑可選用12.5%烯唑醇可濕性粉劑4000～5000倍液、25%粉銹寧可濕性粉劑1000倍液、18.7%丙環(huán)·嘧菌酯懸乳劑1000mL／hm、32.5%苯甲·嘧菌酯懸浮劑500 mL/hm、43%戊唑醇懸浮劑300 g／hm等[9-10，15-16]，一般噴藥一次即可，必要時(shí)間隔2～3周后再施藥一次。如噴藥后12h遇雨，要在雨后及時(shí)補(bǔ)治。