9種植保機械防治小麥穗蚜的農藥沉積率與效果比較

蘇小記，王雅麗，魏 靜，黃崇春，劉艾英，李 淑，梁自靜，袁會珠

(1.陜西省植物保護工作總站，西安 710003；2. 中國農業科學院 植物保護研究所，北京 100193；3. 渭南市農業技術推廣中心，陜西渭南 714000)

農藥是防治病蟲草害的重要生產資料。傳統農藥噴霧作業存在效率不高、利用率低、浪費量大等問題。中國每年農藥使用量約30多萬t(折百)[1]，在保護農業生產安全的同時，也使環境承受巨大壓力。不同的植保機械因噴霧機理不同，采用的噴頭不同，噴出藥液的霧滴大小、在作物葉片上的沉積量也呈現出明顯差異[2]，從而影響農藥利用率和防治效果。

近幾年，隨著經濟和科學技術的進步，中國的植保機械實現跨越式發展，各種自走式噴霧機、航空植保機、靜電噴霧機已經被廣泛使用。本研究首次系統分析目前陜西省小麥田所使用的單旋翼無人機、四旋翼無人機、六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、有人直升機、背負式電動噴霧器、背負式彌霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式遠程噴霧機9種植保機械防治小麥穗蚜的農藥有效沉積率和防治效果，以期為科學推廣使用植保機械提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試機械 單旋翼無人機(廣西田園生化股份有限公司)、四旋翼無人機和六旋翼無人機(西安天翼航空科技有限公司)、二十四旋翼無人機(山東衛士植保機械有限公司)、羅賓遜R-44直升機(美國羅賓遜直升機公司)、電動噴霧器(臨沂市羅莊通泰噴霧器廠)、背負式機動彌霧機和自走式噴桿噴霧機(山東永佳動力股份公司)、風送式遠程噴霧機(山東濰坊沃林機械設備公司)。

1.1.2 試驗儀器 風速儀(北京中西遠大科技有限公司)、溫濕度儀(深圳市華圖電氣有限公司)，掃描儀(上海中晶科技有限公司)、卡羅米特紙、霧滴測試卡(中國農業科學院植物保護研究所)、濾紙、夾子、米尺、50 m卷尺、自封袋、手套、口罩、剪刀、注射器、0.45 μm水系過濾膜、SMP500型MD酶標儀、Depositscan軟件、移液槍。

1.1.3 供試藥劑和指示劑 25 g/L高效氯氟氰菊酯(諾普信農化股份有限公司)，誘惑紅85(浙江吉高德色素科技有限公司)。

1.2 試驗條件

1.2.1 試驗對象 小麥穗蚜，品種為‘周麥22’，2015-10-14播種，每公頃種群數537萬株。

1.2.2 時間和地點 2016-04-29-2016-04-30在陜西省渭南市臨渭區田市鎮進行，試驗田面積3.2 hm2，肥力中等。

1.2.3 氣象因素 2016-04-29：溫度21～30 ℃，濕度68%～82%，風速0～0.5 m/s。2016-04-30：溫度22～29 ℃，濕度63%～86%，風速0～0.5 m/s。藥效調查期：白天溫度23～32 ℃，無大風降雨天氣。

1.3 試驗方法

1.3.1 流量檢測 通過測定單位時間內施藥器械藥箱藥液流失量計算噴霧流量(mL/min)。

1.3.2 霧滴粒徑檢測 噴霧試驗結束后，對收取的卡羅米特試紙進行掃描，使用Depositscan軟件檢測霧滴密度(cm-2)和霧滴粒徑(μm)。

1.3.3 霧滴密度分布情況檢測 將3 cm×9 cm的卡羅米特紙和直徑9 cm的濾紙按照試驗要求布置于作業區域小麥，在小麥的旗葉、倒二葉、倒三葉位及地面分別布卡，重復3次。試驗完成后以“1.3.5”中方法檢測霧滴密度。

1.3.4 誘惑紅沉積分布情況檢測 誘惑紅標準曲線繪制：準確稱取誘惑紅0.020 0 g于100 mL容量瓶，蒸餾水定容，即得200 mg/L誘惑紅母液，逐梯稀釋為20、10、5、2、1、0.5 mg/L誘惑紅標準溶液，而后用SMP500型MD酶標儀于514 nm 檢測其吸光值，獲取誘惑紅標準曲線。試驗中，將定量誘惑紅溶解于定量水中，進行噴霧檢測試驗，設定噴霧時間，計算噴霧用液量。試驗結束后，收集試驗小區濾紙及小麥，用蒸餾水充分洗滌10 min，測量濾液吸光值，根據標準曲線，計算誘惑紅用量，得到沉積分布。

1.3.5 農藥沉積率檢測 試驗結束30 min后，在試驗區域取整株小麥苗，每點取10株放置自封袋，每重復取8～10點。測定時，根據實際情況加入定量蒸餾水，振蕩洗滌10 min，保證誘惑紅完全溶解于水，根據誘惑紅標準曲線，計算洗滌液中誘惑紅的質量濃度，通過洗滌的用水量從而得到單株小麥的誘惑紅實際用量(g/cm2)。隨機選取10個1 m2的試驗區域小麥植株數，計算單株小麥所占面積，計算每株小麥的理論誘惑紅量(g/cm2)。再根據公式(1)計算出小麥田噴霧農藥沉積率(%)。

農藥沉積率=單株小麥的實際沉積量/單株小麥的理論沉積量×100%

(1)

1.3.6 防效調查 每處理調查100株，按照對角線5點取樣法，分別固定20株，調查每株小麥的活蚜蟲數量。施藥前調查蟲口基數，施藥后1、3、7 d 分別調查殘蟲量，共調查4次。采用公式(2)、(3)計算蟲口減退率和校正防效，分析防治效果，并采用 DPS數據分析軟件對數據進行Duncan’s新復極差法統計。

蟲口減退率=(藥前蟲口數-藥后蟲口數)/藥前蟲口數×100%

(2)

校正防效=(CK組蟲口減退率-處理組蟲口減退率)/(1-CK組蟲口減退率)×100%

(3)

1.4 試驗設計

1.4.1 試驗處理 共9個處理，除羅賓遜R-44直升機外，其他處理均按照隨機區組排列，各處理重復3次。處理編號及面積見表1。

表1 試驗處理Table 1 Treatments in test

1.4.2 紙卡布置 在進行噴霧試驗前，先布置卡羅米特紙和濾紙。將紙卡分別布置于小麥穗部、旗葉、倒一葉、倒二葉和地面。

處理1～處理8的紙卡布置：在垂直于噴霧帶的方向，根據不同植保機械的參數，將試驗桿從噴幅中心線向兩邊各布置數點，每點相隔1 m，作為1組；重復3次。

處理9的紙卡布置：將試驗桿平行于噴霧方向布置50 m，共26個點，每點相距2 m，作為1組；重復3次。

2 結果與分析

2.1 霧滴粒徑分析

各處理霧滴粒徑測定結果顯示(圖1)，單旋翼無人機、四旋翼無人機、六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機、電動噴霧器、背負式機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機和風送式遠程噴霧機作業時霧滴中徑(DV50)分別為206、245、235、103、214、148、156、 233和199 μm。其中，二十四旋翼無人機霧滴中徑最小，為103 μm，四旋翼無人機霧滴中徑最大，為245 μm。由此可見，不同類型植保機械在小麥田噴霧作業時產生的霧滴粒徑差異明顯。

2.2 小麥冠層霧滴密度分析

分析霧滴密度(表2)可知，單旋翼無人機、四旋翼無人機、六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機5個處理均為低容量噴霧；電動噴霧器、背負式機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式遠程噴霧機4個處理均為常量噴霧。且低容量的霧滴密度小于常量噴霧的霧滴密度，在0.05差異顯著性水平上，單旋翼無人機處理旗葉的霧滴密度顯著大于倒二葉，但與倒三葉的霧滴密度無顯著差異；四旋翼無人機、六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機處理以及風送式遠程噴霧機處理，旗葉的霧滴密度高于倒三葉和倒二葉，且存在顯著差異；電動噴霧器、自走式噴桿噴霧機處理，旗葉、倒三葉和倒二葉的霧滴密度無顯著差異，說明，這2個處理噴霧均勻性優于其他處理。二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機處理的霧滴密度較小，這是因為其他無人機安裝的是壓力式噴頭，DV50為206.41 μm以上，而二十四旋翼無人機安裝的是高速離心式噴頭，霧滴粒徑較小，DV50為103.94 μm，是其他壓力式噴頭無人機的50%左右，易造成飄逸和蒸發。羅賓遜R-44無人機DV50與壓力式噴頭無人機相當，飛行高度為5 m，飛行速度為16 m/s，分別是無人機的1.67倍和5.3倍，易造成蒸發和漂移，導致測量結果有偏差。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同 Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05),the same below

表2 小麥冠層的霧滴密度分布Table 2 Distribution of droplets density in wheat canopy cm-2

注：數據為多次測量的“平均值±標準差”。同列數據后小寫字母不同表示在0.05水平差異顯著。下同。

Note：The data above are “average value±standard deviation” based on measurement of many times. The lowercase letters after the same column of average value represent the significant difference at 0.05 level.The same below.

2.3 小麥冠層不同位置農藥沉積量分析

由表3可知，在0.05的差異顯著性水平上，單旋翼無人機處理在旗葉的沉積量顯著大于倒二葉，但與倒三葉無顯著性差異；四旋翼無人機處理在旗葉的沉積量顯著大于倒三葉，但與倒二葉無顯著性差異；六旋翼無人機處理、二十四旋翼無人機處理、背負式機動彌霧機處理和風送式遠程噴霧機處理在旗葉的沉積量均顯著大于倒三葉和倒二葉，而倒三葉的沉積量與倒二葉無顯著性差異；羅賓遜R-44直升機處理、電動噴霧器處理和自走式噴桿噴霧機處理在旗葉的沉積量與倒三葉，倒二葉間均無顯著性差異。

表3 小麥冠層不同位置農藥沉積量Table 3 Deposition on different positions of wheat canopy μg/cm2

2.4 不同植保機械噴霧處理的農藥沉積率

由圖2可知，單旋翼無人機、四旋翼無人機、六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機、電動噴霧器、背負式機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式遠程噴霧機作業時農藥沉積率分別為42.6%、41.2%、40.1%、19.0%、15.7%、60.0%、63.7%、51.4%和32.4%。在0.05 差異顯著性水平上，電動噴霧器、背負式機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機有效利用率較高，且三者不存在顯著性差異；其次為單旋翼無人機、四旋翼無人機、六旋翼無人機和風送式遠程噴霧機，這4個處理也不存在顯著性差異；二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機的農藥沉積率最低，且兩者也不存在顯著性差異。

2.5 不同植保機械噴霧處理對小麥蚜蟲的防治效果

圖2 不同處理霧滴沉積率Fig.2 Droplets deposition percentage of different treatments

表4 不同植保機械防治效果Table 4 Control efficiency of different equipment for crop protection

由表4可知，在使用25 g/L高效氯氟氰菊酯情況下，不同器械在藥后1～7 d防治效果均有明顯差異，防效為46.7%～98.1%。在0.05差異顯著性水平上，電動噴霧器、背負式機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式遠程噴霧機在藥后3 d和藥后7 d的防治效果均較好，且不存在顯著性差異。六旋翼無人機、二十四旋翼無人機、羅賓遜R-44直升機防效較差，也不存在顯著性差異。

3 結論與討論

目前，因行走方式、噴霧系統、作業高度的不同，植保機械防治小麥穗蚜的效果和農藥利用率均表現出明顯差異，也暴露出植保技術研究的薄弱環節。

3.1 背負式電動噴霧器、機動彌霧機和自走式噴桿噴霧機農藥利用率高

背負式電動噴霧器、機動彌霧機和自走式噴桿噴霧機農藥沉積率(即農藥利用率)[2]能達到51.4%～63.7%，高于當前全國植保機械農藥利用率的平均水平(36.6%)，壓力式噴頭無人機農藥利用率均高于40%，略高于當前全國植保機械農藥平均利用率。本研究測定的高速離心噴頭無人機霧滴粒徑為78～130 μm，與其他人研究的無人機霧滴中徑達到30～100 μm結果基本一致，是比較理想的霧滴水平[3]。但是農藥利用率卻為最低，推測主要原因是漂移量和蒸發量較大。霧化水平高而農藥利用率低的矛盾是無人機使用過程的重要問題。航空植保器械有很大的市場空間和應用潛力[4-6]，應加大防漂移噴霧技術、航空專用的超低容量液劑以及飛防專用助劑的開發。

3.2 航空噴霧、地面噴霧均可達到理想的防蟲效果，不同企業產品差異顯著

單旋翼無人機、背負式電動噴霧器、機動彌霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式遠程噴霧機對小麥蚜蟲的防治效果均可達到80%以上，表明，航空噴霧、地面噴霧，低容量噴霧、常量噴霧都可以達到較為理想的防治效果，與前人研究結果基本一致[7-8]。但是，參與本次測試的六旋翼無人機、二十四旋翼無人機和羅賓遜R-44直升機藥后7 d的防效均低于55%，而單旋翼無人機、四旋翼無人機均達到80%以上，說明，不同生產廠家、不同型號的植保無人機的DV50(霧滴中徑)存在差異，對霧滴在小麥株冠層沉積分布，以及小麥蚜蟲防治效果有明顯影響。目前，國內還未制定植保無人機生產的國家標準，生產質量、噴灑設備裝備以及其他參數均沒有統一要求，所以出現作業效果有差異和不穩定等現象。建議國家盡快出臺相關標準，以滿足農業生產需要。

3.3 機械化高工效施藥器械值得推廣

本研究表明，自走式噴桿噴霧機表現出51.4%和95.4%的高農藥利用率和防治效果，符合農藥減量控害的技術要求，也以勞動強度低、作業效率高、適合于大面積作業的特點，滿足專業化統防統治的要求，值得推廣應用。作業過程中出現的軋苗現象，雖對作物產量沒有較大影響，但也應該在推廣使用過程中，引導種植者采用寬窄行種植模式，實現農機農藝的配套與融合。風送式遠程噴霧機防治效率和防治效果能夠滿足生產需要，在地塊狹長，生產道路適應的情況下也可推廣使用。

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