飛防助劑對植保無人飛機噴施除草劑霧滴分布的影響

陶波 張宇航 田麗娟 鄭彩月 李松宇 孔令偉

摘要 ：通過儀器分析結合田間試驗方法，研究了不同飛防助劑對3種劑型除草劑沉積率、霧滴粒徑、物理指標及田間藥效，系統地分析飛防助劑對植保無人飛機噴施除草劑的增效作用及增效機理。結果表明，4種飛防助劑均有顯著的增效作用。其中迪翔對3種除草劑的作用效果最為顯著，可降低霧滴譜相對寬度至0.62，使霧滴均勻分布;增加沉積率，可最多增加32.2百分點;同時可顯著降低3種除草劑的藥液表面張力，增加藥液黏度及擴展直徑，延長其干燥時間。邁飛對乳油作用效果較好，在增加藥液擴展直徑方面優于其他3種飛防助劑。總體比較4種飛防助劑對除草劑的增效作用，大小依次為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710;3種劑型除草劑中，飛防助劑對乳油增效作用最顯著，增效可達23百分點。

關鍵詞 ：植保無人飛機; 除草劑; 飛防助劑; 霧滴粒徑; 沉積率

中圖分類號： S 482.92

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019558

Effects of adjuvants on spray droplet distribution of herbicides sprayed by plant protection UAV

TAO Bo*， ZHANG Yuhang， TIAN Lijuan， ZHENG Caiyue， LI Songyu， KONG Lingwei

（College of Agronomy， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

Abstract ：The instrumental analysis combined with the field test were performed to investigate the deposition coverage， droplet size， physical index and field efficacy of different adjuvants of three dosages of herbicides， and systematically analyze the synergistic effect and synergistic mechanism of adjuvants of herbicides sprayed by plant protection drone. The results showed that all the four adjuvants had significant synergistic effects. Among them， Dixiang had the most significant effect on the three herbicides， and reduced the relative width of the mist droplet spectrum to 0.62， making droplets evenly distributed， increasing the deposition rate by 32.2 percentage points; at the same time， it significantly reduced the surface tension， increased the viscosity of the liquid and expanded the diameter， and prolong the drying time of herbicides. Maifei had a better effect on the emulsifiable concentrate and was superior to the other three kinds of adjuvants in increasing the diameter of the liquid expansion. By comparing the synergistic effects of four adjuvants of herbicides， their synergistic effects were as followed： Dixiang>Maifei>Lieying>Greenwet 3710. The adjuvants had the most significant synergistic effect on the emulsifiable concentrates， with a synergism up to 23 percentage points.

Key words ：plantprotection unmanned aerial vehicle; herbicide; antiaircraft adjuvants; droplet size; deposition rate

植保無人飛機作為一種新興的農用施藥器械，近幾年來得到了迅速的發展，目前我國植保無人飛機市場保有量已位居世界第一[12]。植保無人飛機作為植保噴施的高效手段，采用低容量或超低容量噴霧，人工作業的施藥液量為其30～60倍，現已成為減少農藥用量、降低農藥殘留和提升農藥防效的新型有力手段[3]，可有力地解決傳統手動、小型噴藥器械所帶來的效率低、殘留超標及危害操作人員身體健康等負面問題[45]。

影響植保無人飛機莖葉噴霧防效的因素包括霧滴粒徑、覆蓋密度及施藥量。液滴經過噴霧器械霧化部件的作用而分散，并非均勻一致，而是呈一定分布[6]。Hewitt等[7]研究指出農業噴霧中的霧滴運輸和噴霧分布在一定程度上取決于霧滴粒徑分布，霧滴飄移、在靶標上的沉積率和農藥藥效都受霧滴粒徑大小影響。通過改良噴霧器械噴頭、改善藥劑性狀等，使其達到最易被特定生物體捕獲的最佳粒徑，并產生有效的致毒作用，才能取得最佳的防治效果。Knoche[8]指出在一定施藥液量的情況下，不論在何種霧滴粒徑范圍之內，防治效果都會隨著霧滴粒徑的降低而增加。姚偉祥等[9]指出霧滴粒徑在200 μm以下的霧滴更容易發生飄移，所以植保無人飛機更易產生小霧滴噴灑飄失以及在靶標上流失等問題。袁會珠等[10]研究表明保持單位面積內具有一定的霧滴覆蓋密度就可以達到理想的防治效果，因此需要采用專用超低容量且具備防飄移、沉積性能好等特點的藥劑或添加具有防飄移效果的噴霧助劑，才可盡量保證植保無人飛機對雜草的防治效果。

噴霧助劑是指施藥前與農藥藥液現混，可增強藥液在靶標植物葉片上的潤濕、附著、展布與滲透等界面特性的一類助劑[11]。合理地添加噴霧助劑可降低藥液的表面張力，增加藥液的黏度，降低藥液噴霧霧滴粒徑，提高霧滴的鋪展系數，降低除草劑使用量及提高除草劑藥效[1216]。目前國內外對大型直升機飛防應用較多，而植保無人飛機對除草劑莖葉噴霧還處于發展階段，針對植保無人飛機施藥專用農藥制劑及助劑的研究正在進行中，因此對植保無人飛機超低容量噴霧專用藥劑及助劑的研究已成為充分發揮植保無人飛機對農作物病蟲草害防治優勢的重要任務[17]。

本試驗采用儀器分析結合田間藥效試驗的方法，通過測定不同飛防助劑對氟磺胺草醚、煙嘧磺隆、五氟磺草胺3種劑型除草劑霧滴粒徑、沉積率、表面張力、黏度、擴展直徑以及干燥時間等指標分析飛防助劑的增效作用及增效機理，為更進一步推廣植保無人飛機在除草劑莖葉噴霧中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試儀器

SCI100C型表面張力系統，JC2000D3型接觸角測量儀，上海中晨數字技術設備有限公司;DNJ9S型數字黏度測定儀，上海平軒科學儀器有限公司;TY1091雙光束紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司;Winner 318C分體式噴霧激光粒度儀，濟南微納顆粒儀器股份有限公司;WS18D型噴霧器，山東衛士植保機械有限公司（噴頭型號：vp11002、噴霧壓力0.15～0.4 MPa）;YH410型植保無人飛機，山東宇航航空科技有限公司（旋翼：4，最大功率：1 933 W，載重量：10 L，噴頭型號：XR11001VS，噴霧壓力：0.1～0.6 MPa）。

1.1.2 供試藥劑

除草劑：25%氟磺胺草醚（fomesafen）水劑，青島潤生農化有限公司;4%煙嘧磺隆（nicosulfuron）可分散油懸浮劑，合肥久易農業開發有限公司;15%硝磺草酮（mesotrione）可分散油懸浮劑，先正達有限公司;90%莠去津（atrazine）水分散粒劑，浙江中山化工集團股份有限公司;2.5%五氟磺草胺（penoxsulam）乳油，美國陶氏益農公司。指示劑：85%誘惑紅，湖北裕盈生物科技有限公司。飛防助劑：全豐烈鷹飛防助劑，安陽全豐生物科技有限公司;邁飛飛防專用增效劑，北京廣源益農化學有限責任公司;Greenwet 3710，北京格林泰姆科技有限公司;迪翔飛防助劑，哈爾濱銀禾農業發展有限公司。

1.2 方法

將25%氟磺胺草醚水劑、4%煙嘧磺隆可分散油懸浮劑、2.5%五氟磺草胺乳油分別按照有效成分用量300、60、20 g/hm2，噴液量為300 L/hm2，配制5 L藥液，每種除草劑取5份各1 L置于燒杯中，設置不加助劑對照，其余每燒杯中分別加入4種飛防助劑3 mL攪拌均勻待用。

1.2.1 不同飛防助劑對除草劑霧滴飄移量的影響

利用噴霧器結合鼓風機，模擬室外環境，進行測定不同飛防助劑對除草劑飄移量影響的研究。如圖1所示，將噴霧器固定于離地面高1 m處，將鼓風機固定于噴霧器噴嘴后方0.5 m處，風速儀固定于其前方1 m處，與噴嘴等高，確定鼓風機保持風速穩定于2 m/s。設置距地面0.2、0.4、0.6、0.8 m垂直霧滴采集帶，以收集空中飄移霧滴;在距地面0.2 m高度上設置水平霧滴采集帶，位于距離噴霧器噴嘴正下方點0、1、2、3、5、7、10 m處，分別將水敏試紙和濾紙夾于采集帶上，每條采集帶上設置3處采集點。在上述待測藥液中加入熒光指示劑誘惑紅0.2 g/L，標準曲線為y=0.024 3x+0.004 9 （y： 541 mm波長下吸光值，x：誘惑紅濃度），決定系數R2=0.991 8。試驗時首先打開鼓風機，使風速保持穩定，再利用噴霧器進行噴藥，噴灑保持開啟5 s，關閉噴灑后，待水敏試紙干燥后收集，所收集濾紙用去離子水洗脫誘惑紅，通過紫外分光光度計測定洗脫液在541 nm波長下的吸光值確定霧滴沉積量，對比不同距離農藥霧滴沉積率，分析不同飛防助劑對農藥霧滴飄移量的影響。試驗重復3次，根據公式計算農藥霧滴沉積率。計算公式：

沉積量（mg/cm2）=（洗脫液濃度×洗脫液體積）/濾紙面積;

沉積率=沉積量/噴液量×100%;

飄移率=飄移區沉積量/噴液量×100%。

1.2.2 不同飛防助劑對除草劑霧滴大小的影響

利用激光粒度儀（粒徑測試范圍4.6～2 000 μm，精度±0.3%）測定不同飛防助劑對氟磺胺草醚、煙嘧磺隆、五氟磺草胺霧滴粒徑的影響，選用植保無人飛機適用扇形噴頭XR11001VS，壓力為0.3 MPa，噴霧10 s，每個處理重復測試3次，通過統計低于該直徑的霧滴體積之和的10%、50%、90%即DV10、DV50、

DV90的平均值計算霧滴相對粒譜寬度（Rs），分析飛防助劑對3種除草劑霧滴粒徑大小的影響。根據美國農業工程學會（American Society of Agricultural Engineers，ASAE）S572 號標準（S572 spray tip classification by droplet size）[18]，以霧滴體積中徑（volume median diameter， VMD）表示，一般將霧滴分成 5 類，如表1所示。

霧滴相對粒譜寬度（Rs）=DV90-DV10DV50。

1.2.3 不同飛防助劑對除草劑物理指標的影響

取加入助劑后的混合藥液各100 mL，用界面張力儀測定其表面張力，重復3次，結果取平均值。用微量進樣器分別取上述藥液每種15 μL，每次取5 μL滴在載玻片上，用接觸角測量器分別測定藥液液滴的擴展直徑，每組藥劑重復3次，取平均值。用微量移液槍取10 μL待測液滴于玉米葉片上，靜置，用秒表測量液滴干燥時間，重復3次。

1.2.4 不同飛防助劑的增效作用及防飄移的增強效果

試驗應用植保無人飛機進行噴霧施藥，研究不同飛防助劑對除草劑的增效作用以及煙·硝·莠混合藥液霧滴防飄移的增強效果。玉米、大豆試驗田設在東北農業大學向陽農場，供試土壤為黑土（有機質含量4%，pH=6.75）;水稻試驗田設在哈爾濱市通河縣農機推廣中心試驗田，供試土壤為黑鈣土（有機質含量 2.8%，pH=6.8）。供試藥劑為25%氟磺胺草醚水劑、4%煙嘧磺隆可分散油懸浮劑、2.5%五氟磺草胺乳油分別按照有效成分用量300、60、20 g/hm2，噴液量為15 L/hm2配制，混劑煙·硝·莠分別按照3種除草劑有效成分用量為60、60、800 g/hm2混合，噴液量為15 L/hm2配制。每個試驗小區設計如圖2所示，植保無人飛機起飛后保持噴霧高度1 m，飛行速度5 m/s，噴液流量1 800 mL/min，進行噴藥，在起飛施藥10 m后選取15 m×20 m作為噴藥區，距噴藥區1 m處選取15 m×10 m作為飄移區，在飄移區內擺放水敏試紙用于承接農藥霧滴，水敏試紙分別放置于無人飛機航線正下方記為0 m處;飄移區內距離噴霧區邊界1、2、3、5、7、10 m處。水敏試紙放置于距地面高20 cm處，同一距離處，每兩張水敏試紙間隔5 m放置，每個小區設3次重復，霧滴分布試驗室外環境為：溫度23℃、濕度39%、風速1.1 m/s。噴藥結束，待水敏試紙干燥后，將其按放置位置編號并收集，裝入自封袋中。水敏試紙在接觸噴霧液滴部位顯示藍色，未接觸液滴部位不顯色。ArcGIS軟件可用于分析圖形面積，利用該軟件對掃描獲得的水敏試紙圖像進行二值化處理，統計不同區域面積，可計算出農藥霧滴沉降及飄移情況，施藥后第15天調查除草劑防效。

1.3 數據分析

本試驗所有數據均采用Microsoft Excel 2010、

DPS 7.05軟件進行分析處理，差異顯著性采用Duncan氏新復極差法。

2 結果與分析

2.1 不同飛防助劑對除草劑霧滴飄移量的影響

4種飛防助劑均可顯著提高除草劑沉積率，降低除草劑霧滴飄移。如圖3～5所示，4種飛防助劑中，迪翔對3種劑型除草劑沉積率增效最為顯著，0 m處霧滴沉積率最高增加32.2百分點，飄移率最多可降低43.3%，飄移距離在10 m處霧滴沉積率最多降低1.5百分點，懸浮劑和乳油在10 m處無飄移霧滴。隨著距地面高度的增加，霧滴飄移率呈先上升后下降趨勢，3種除草劑均在距地面高度為0.4 m時，達到最高飄移率，其中迪翔對霧滴沉降效果最為顯著;總體比較4種助劑對除草劑霧滴沉積率增效大小依次為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710;3種劑型除草劑中，飛防助劑對水劑的防飄移增效作用最為顯著，其次為乳油，最差為懸浮劑。

2.2 不同飛防助劑對除草劑霧滴大小的影響

飛防助劑可在一定程度上顯著降低除草劑霧滴譜相對寬度。如圖6～8所示，4種飛防助劑可不同程度上降低除草劑細小霧滴占比，對霧滴粒徑大小影響程度為迪翔>邁飛>Greenwet 3710>烈鷹。3種除草劑在加入助劑時，霧滴譜寬度降低，與對照相比，霧滴分布更為均勻。添加迪翔對細小霧滴的占比降低效果較為顯著，迪翔DV10最低為90.47 μm，與對照相比，增加了21.75 μm，DV50保持在125～137 μm，波動值較為穩定，DV90相對變化不顯著，霧滴譜寬度最多降低0.23;3種除草劑中，助劑對五氟磺草胺霧滴粒徑影響最為顯著，霧滴譜寬度降低0.23;助劑雖在一定程度上降低了除草劑的霧滴譜寬度，但霧滴譜寬度保持在0.62～0.85，霧滴粒徑分布較為均勻，且霧滴粒徑基本分布在100～175 μm之間，符合無人飛機施藥時的噴霧標準，噴霧效果較為理想。

2.3 不同飛防助劑對除草劑物理指標的影響

飛防助劑可顯著降低3種除草劑藥液的表面張力，增加藥液黏度，增加擴展直徑，延長干燥時間。如圖9～12結果所示，4種飛防助劑對3種除草劑表面張力、黏度及干燥時間作用效果顯著性為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710，與對照相比，添加4種助劑的除草劑藥液表面張力最多可降低17.3 mN/m，其中烈鷹與Greenwet 3710對3種除草劑表面張力影響差異不顯著;但每種助劑對除草劑藥液黏度作用效果均差異顯著，3種除草劑中黏度最多可增加10.3 MPa·s;4種飛防助劑在延長除草劑干燥時間方

面作用效果差異顯著，延長時間最長可增加130.6 s;4種助劑對水劑和懸浮劑藥液擴展直徑的

作用效果相同，顯著性依次為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710，兩種藥液擴展直徑最多分別增加5.4 mm和4.9 mm，邁飛則對五氟磺草胺藥液擴展直徑作用效果最為顯著，其次為迪翔、烈鷹、Greenwet 3710，擴展直徑最多可增加4.7 mm。總體比較助劑對3種劑型除草劑物理指標的作用效果，藥劑表面張力作用效果最顯著的為懸浮劑，黏度和干燥時間增效最顯著的為乳油，擴展直徑增效最多的為水劑。

2.4 不同飛防助劑對除草劑的增效作用及防飄移的增強效果

飛防助劑對除草劑具有明顯的增效作用，也可較大程度上增強植保無人飛機噴施除草劑的防飄移效果。如表2所示，4種飛防助劑均可顯著提高除草劑的防效，其中增效作用最顯著的助劑為迪翔，依次分別為邁飛、烈鷹、Greenwet 3710，最多可增加藥效23百分點，3種除草劑中，助劑對五氟磺草胺增效最為顯著;單施除草劑對雜草防效較低，為提高防效，通常將除草劑混用來達到更好的防除效果。

結果表明，飛防助劑對玉米田除草劑煙·硝·莠混劑增效作用較為顯著，增效作用大小依次為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710，與對照相比，霧滴沉積率最多可增加24.3百分點，總防效最多可增加21.2百分點，由此表明，4種飛防助劑可顯著降低霧滴飄移量并同時達到提高藥效的目的。

3 討論

植保無人飛機作為低容量噴霧器械，具有用水量低、霧滴粒徑細、作業效率高及勞動強度低等特點[19]，現已被廣泛應用于植物病蟲草害防治中，研究表明，應用植保無人飛機防治水稻紋枯病無論是否添加助劑與人工施藥相比都具有顯著增效作用，添加飛防助劑增效更顯著[2021]。張淑玲等[22]的研究表明，植保無人飛機防治小麥蚜蟲時添加邁絲+邁飛噴霧助劑農藥減量20%，可與常規噴霧達到相同的防治效果。岳德成等[23]研究了植保無人飛機在玉米田莖葉除草劑的噴施，結果表明，利用植保無人飛機噴施莖葉除草劑+噴霧助劑的混用配方，可達到藥劑減量、藥效提高、對作物安全性好等效果，可在玉米生產上推廣應用。但除草劑的飄移對作物安全影響較大，所以植保無人飛機施用除草劑除需考慮藥效之外，更應注意防止藥液飄移。

本文研究了不同飛防助劑對不同劑型除草劑霧滴沉積率、霧滴大小的影響及其增效作用與增效機理，結果表明，4種飛防助劑對3種除草劑霧滴沉積率的影響顯著性均為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710，其中迪翔對氟磺胺草醚水劑霧滴沉積率增加效果最顯著，可提高32.2百分點;飛防助劑迪翔與邁飛均可降低除草劑細小霧滴占比，使霧滴均勻分布，DV50穩定于125～137 μm，霧滴譜寬度降低0.20～0.23，而其余兩種助劑作用效果不顯著;飛防助劑通過降低除草劑藥液表面張力、增加藥液黏度和擴展直徑、延長干燥時間等達到增效的效果，其中迪翔對3種除草劑表面張力、黏度、干燥時間作用效果最顯著，其余依次為邁飛、烈鷹、Greenwet 3710，但對乳油擴展直徑作用效果最為顯著的助劑為邁飛;4種飛防助劑不僅對除草劑單劑均具有顯著增效作用，還可顯著增加玉米田除草劑煙·硝·莠混劑的藥效，且具有防飄移作用，其中迪翔對五氟磺草胺水劑增效最顯著，防效增加了23百分點，對混劑的增效作用可提高21.2百分點，霧滴沉積率增加24.3百分點，總體比較作用效果顯著性依次為迪翔>邁飛>烈鷹>Greenwet 3710。飛防助劑的添加雖可顯著提高植保無人飛機噴施莖葉除草劑的藥效，使其達到更高的防治效果，但施藥時應避免高溫干旱、風速較高天氣，并建議無人飛機在飛行高度1 m，飛行速度5 m/s，噴液流量1 800 mL/min時作業有助于除草劑藥效的發揮[24]，至于飛防助劑對除草劑的抗蒸發能力還有待進一步研究。

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（責任編輯：田 喆）