甲維鹽乳油混合不同助劑對鮮食玉米田草地貪夜蛾飛防效果的影響

臧曉韻,王國賓,況慧云,孫萍東,王 慧,孫 建,鄭洪建,林金元,4*

(1 上海農科種子種苗有限公司,上海 201106;2 上海市農業科學院作物育種栽培研究所∕CIMMYT-中國特用玉米研究中心,上海 201403;3 山東理工大學農業工程與食品科學學院,淄博 255049;4 上海特用玉米工程技術研究中心,上海 201106)

草地貪夜蛾[Spodoptera frugiperda(Smith)]又名秋黏蟲(Fall armyworm),隸屬于鱗翅目(Lepidpoptera)夜蛾科(Noctuidae)灰翅夜蛾屬(Spodoptera),具有寄生范圍廣、繁殖能力強、為害程度大、遷飛擴散快、防控難度大等特點[1]。 在2019 年1 月首次報道入侵我國云南省后迅速向廣西、貴州、廣東及湖南等地蔓延,截至9 月份在我國的見蟲面積已達100 多萬hm2,實際危害面積16.4 萬hm2,對我國的農業生產造成了極大的威脅[2]。 草地貪夜蛾以多種作物為食,包括玉米、水稻、高粱、花生、甘蔗等[3],如果防治不及時,則會造成重大的糧食損失。 目前我國對草地貪夜蛾的防治仍以化學藥劑為主。 在草地貪夜蛾入侵我國以后,農業農村部曾緊急發布了草地貪夜蛾的用藥推薦名單,主要包括一系列新型殺蟲劑,如甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(甲維鹽)、氯蟲苯甲酰胺、乙基多殺菌素等。 害蟲抗藥性與藥劑的持續選擇作用及害蟲本身的生物學特性有關。 在入侵我國之前,草地貪夜蛾已經過大量的藥劑選擇,在入侵我國后,進一步受到多種方式殺蟲劑的選擇作用,導致殺蟲劑抗性進一步發展[4]。 基于此,選擇合理的施藥器械及高效的施藥技術對提高草地貪夜蛾的防治效果變得尤為重要。

近年來,隨著我國科學技術的發展以及我國農業對精準、高效、小型化施藥設備迫切需求,植保無人機發展迅速。 根據2020 年農業農村部農技推廣中心統計,全國在用的植保無人機數量達到12 萬架,年作業面積達到0.73 億hm2,作業對象涵蓋了水稻、玉米、小麥、柑橘、葡萄等多種糧食和果蔬[5]。 植保無人機的迅速發展也推動對超低-低容量施藥技術的深入研究。 在噴施技術方面,研究者針對于水稻稻縱卷葉螟、稻飛虱、小麥蚜蟲、白粉病、棉花紅蜘蛛、甘蔗蔗螟等多種作物病蟲害防治,測定了藥劑、施藥參數及噴霧助劑等多因素對霧滴沉積、田間防治效果的影響[5-8]。 總體而言,植保無人機噴施在合理的藥劑、噴霧助劑及作業參數情況下能夠有效的防治病蟲害,同時,考慮到植保無人機低容量下高濃度和細霧滴的噴施特點,在噴灑過程中也應當注意霧滴的飄移風險[9]。

噴霧助劑又稱為桶混助劑,在農藥使用時將其一起添加到藥液中,能起到提高藥液在植物表面或害蟲體表的潤濕、滲透、分布均勻的作用[10]。 噴霧助劑的添加可以顯著影響溶液的表面張力、黏度、接觸角和鋪展系數,在低容量噴施過程中,添加噴霧助劑可減少霧滴的蒸發與飄移,提高農藥有效利用率,是一種提高植保無人機施藥效果的重要方式。 常用的噴霧助劑有多種類型,包括礦物油類、無機鹽類、植物油類、陽離子、陰離子、有機硅、高分子材料等[10]。 目前,噴霧助劑在除草劑上的應用研究較早,進展較快[11-12],相比之下,在殺蟲劑和殺菌劑上的研究較為緩慢[13-14]。 近年來,隨著國家對“農藥減施增效”的要求和植保無人機的快速發展,噴霧助劑正成為新的“農藥減量”手段。 如何將植保無人機與噴霧助劑更好地結合來提高對病蟲草害的防治效果,是當前植保無人機噴施技術研究中的熱點之一。

針對上述問題,本研究考察植保無人機噴施不同藥劑和添加噴霧助劑對防治草地貪夜蛾效果的影響,以期為優化植保無人機噴施施藥技術、選擇合理的藥劑及飛防助劑提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 藥劑與噴霧助劑

為分析不同藥劑、噴霧助劑、噴液量對田間植保無人機噴施防治草地貪夜蛾防效的影響,試驗選用4種藥劑、3 種噴霧助劑并選取2 種噴液量進行噴施處理。 4 種藥劑均為農業農村部推薦藥劑,分別為5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油(六夫丁作物保護有限公司)、200 g∕L 氯蟲苯甲酰胺懸浮劑(美國富美實公司)、6%甲維·氟鈴脲乳油(山東源豐生物科技有限公司)、25 g∕L 高效氯氟氰菊酯微乳劑(河北博嘉農業有限公司),具體使用量參見表1。 3 種噴霧助劑分別為邁飛(北京廣源益農化學有限責任公司)、DS10870(亨斯邁化工貿易(上海)有限公司)和Vo∕2012(羅迪亞集團)。 在3 種噴霧助劑中,邁飛主要成分為植物油類,DS10870 及Vo∕2012 主要成分為高分子材料類,噴霧助劑添加量為0.5%。 2 種不同噴液量分別為22.5 L∕hm2和 30.0 L∕hm2。

表1 試驗藥劑Table 1 Test pesticides

1.1.2 植保無人機

試驗采用深圳大疆創新科技有限公司T20 植保無人機進行噴施(圖1),植保無人機整機質量(不含電池)21.1 kg,最大有效起飛質量47.5 kg,藥箱最大容量為20 L,設備長 × 寬 × 高(機臂展開,槳葉展開)為 2 509 mm ×2 213 mm×732 mm,采用鋰電池供能,該植保無人機共有6個旋翼以及8 個液力式霧化噴頭,噴頭位于旋翼正下方,噴嘴型號為SX 110015VS,最大流量為4.8 L∕min;植保無人機作業時飛行高度為2 m,噴幅為5 m,飛行速度為5 m∕s,噴液量根據試驗要求分別設定為 22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2。 植保無人機作業參數由遙控端輸入,采用載波相位差分(RTK)技術進行飛行精準定位。

圖1 大疆植保無人機鮮食玉米田作業Fig.1 Plant protection UAV application in the fresh-eating corn field

1.1.3 溶液性質測定儀器

為分析噴霧助劑對甲維鹽乳油藥劑溶液性質的影響,共測定4 種溶液的表面張力、接觸角、鋪展系數及霧滴粒徑情況。 4 種溶液分別為甲維鹽乳油、甲維鹽乳油+邁飛噴霧助劑、甲維鹽乳油+DS10870 噴霧助劑、甲維鹽乳油+Vo∕2012 噴霧助劑,各藥劑及助劑的來源及用量參見1.1.1。 其中采用JYW-200A 自助界面張力儀(承德精密儀器有限公司)分別測定各溶液的表面張力;采用全自動水滴角測試儀PT-705B(東莞市普賽特檢測設備有限公司)測定各溶液液滴在玉米冠層的接觸角;采用藥液潤濕性測試卡(中國農業科學院植物保護研究所)測定霧滴的潤濕鋪展系數;采用DP-02 激光粒度分析儀測定各溶液經液力式噴頭SX 110015 VS 噴霧后的霧滴體積中徑。

1.2 試驗方法

植保無人機噴施霧滴沉積測定及藥效評價試驗在廣州市增城區白湖村實施,試驗時間為2020 年7 月27 日,試驗田肥力中等,前茬作物為玉米,供試品種為鮮食甜玉米‘金銀918’。

1.2.1 溶液性質測定

表面張力的測定參考GB∕T 5549—2010[15]。 試驗前先用待測溶液沖洗張力儀鉑金圓環,然后用移液管從大量待測溶液中吸取試驗份樣于測量杯中。 按照自助界面張力儀的操作要求進行操作,當鉑金圓環剛露出葉面時,在圓環與液面之間會形成液膜,當拉力增大到一定程度時,液膜破裂,此時張力儀讀數即為該溶液測得的表面張力值。 采用全自動水滴角測試儀測定接觸角時,首先需要在試驗前先將玉米葉片固定在測定載玻片上,隨后通過設定微量注射器點滴為4 μL 大小液滴于葉面,記錄液滴在葉面10 s 時的接觸角。 采用藥液潤濕性測試卡測定霧滴的潤濕鋪展系數時,需要采用移液槍分別移取試驗溶液及蒸餾水各20 μL 滴于藥液潤濕性測試卡上,待溶液完全鋪展后讀取鋪展系數值。 采用激光粒度分析儀測定藥液經液力式噴頭噴霧后的霧滴體積中徑時,需要將噴頭安裝于距激光粒度儀發射端與接收端上方0. 5 m 的中心位置處,在噴灑穩定后,讀取激光粒度儀測定的霧滴粒徑值,采用霧滴體積中徑代替。 上述試驗每個處理重復測量10 次,并注意剔除異常值,試驗完成后計算平均值和變異系數。

1.2.2 噴施沉積試驗

為采集不同噴液量(分別為22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2)下霧滴在鮮食玉米冠層的沉積情況,試驗共布置2 組采樣,每組11 個采樣點,每個樣點間隔為2 m,采樣點總跨度為20 m,考慮到無人機作業噴幅為5 m,采樣點共采集4 個噴幅內霧滴沉積情況。 每個采樣點通過將3 cm×4 cm 水敏紙(先正達公司,瑞士)水平固定在測試桿上(采樣位置與玉米上部冠層等高),以獲取霧滴在玉米上的沉積情況(圖2)。 試驗完成后將水敏紙按照序號收集,并逐一放入相對應的密封袋中,帶回實驗室進行數據處理。 將收集的水敏紙采用掃描儀掃描成分辨率為600 dpi 灰度圖像,掃描后的圖像通過圖像處理軟件DepositScan 進行分析,獲取霧滴密度(個∕cm2)、覆蓋度(%)、沉積量(μL∕cm2)等沉積參數。

圖2 玉米田霧滴采集布置情況Fig.2 Layout of Water Sensitive Paper in corn field

1.2.3 田間藥效試驗

植保無人機噴灑田間藥效試驗共設置16 個處理,其中包括4 種不同藥劑處理,3 種甲維鹽乳油+不同噴霧助劑處理,1 種清水空白對照處理,以上每個處理均噴施2 種不同噴液量22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2。 每個處理重復4 次,各處理小區采用隨機區組排列,每個小區長40 m,寬20 m,各小區之間設置5 m 寬的隔離帶。

植保無人機噴施試驗完成后,參照國家標準GB∕T 17980.6—2000 殺蟲劑防治玉米螟[16]進行防效調查。 試驗采用定點調查方式,每小區采用對角線五點取樣法,共調查50 株玉米,統計被害株率,剝查受害株的活蟲數,與對照區相比計算相對防效。 試驗前害蟲大部分處于1—2 齡期,分別于施藥后第3 天、第7天和第10 天調查活蟲數,并按式(1)和式(2)計算蟲口減退率和防治效果:

采用Kestrel LiNK 氣象站(北京金仕特儀器儀表有限公司)測定環境的溫濕度及風速,霧滴沉積測定及藥劑噴灑當天溫度(27.4 ±0.5) ℃,濕度(82.1 ±0.7)%,風速(1.31 ±0.21) m∕s。

1.3 數據分析

試驗數據采用Excel 2013 軟件進行整理與分析,采用SPSS 軟件進行方差分析,對分析結果進行Turkey’s HSD 多重檢驗,顯著性水平選擇α= 0.05。

2 結果與分析

2.1 添加噴霧助劑對溶液性質的影響

通過對溶液表面張力、接觸角、鋪展系數以及霧滴粒徑的測定可知,與甲維鹽溶液相比,添加3 種噴霧助劑分別降低溶液表面張力36.3%、37.0%和20.5%;藥劑霧滴在玉米葉片上的接觸角分別降低59.5%、53.2%和60.6%;霧滴在葉片上的鋪展系數也顯著提高,分別提高134.8%、86.9%和17.4%;不同助劑對液力式噴頭噴霧霧滴粒徑的影響不同,其中助劑DS10870 和Vo∕2012 能增加霧滴粒徑的作用,助劑邁飛則具有降低霧滴粒徑的作用(表2)。 以上試驗結果表明:添加飛防助劑后能降低溶液的表面張力、接觸角,提高霧滴在葉片上的鋪展系數,有利于減少霧滴從靶標葉片上滾落,提高農藥霧滴的有效利用率。

表2 噴霧助劑對溶液性質的影響Table 2 Effect of adjuvants on surface tension,contact angle,spreading coefficient and droplet size

2.2 植保無人機噴施霧滴沉積結果

由圖3 可見,在噴液量為22.5 L∕hm2時,霧滴密度平均值為48.5 個∕cm2,變異系數為73.9%;霧滴覆蓋度平均值為4.5%,變異系數為67.0%。 當噴液量上升到30.0 L∕hm2時,霧滴密度平均值為81.8 個∕cm2,變異系數為36.0%;霧滴覆蓋度平均值為8.8%,變異系數為55.6%。 結果表明:隨著噴液量的增加,霧滴密度和覆蓋度均顯著增加,這對于病蟲害防治效果的提升具有重要作用。 各個采樣帶的沉積變異系數均大于30%,表明沉積的均勻性有待進一步提高。

圖3 植保無人機噴施沉積直觀圖及數據分析Fig.3 Illustrative and data analysis diagram of plant protection UAV application in corn field

2.3 植保無人機噴施不同藥劑與噴液量對草地貪夜蛾防治效果影響

由表3 可見,不同藥劑對草地貪夜蛾的防治效果有顯著差異。 在施藥后第3 天,二元復配混劑甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽·氟鈴脲具有最佳的防治效果,防效達到了73.6%和76.3%,表明這2 種藥劑的混劑速效性最好,在施藥后第10 天氯蟲苯甲酰胺的防治效果最好,噴液量為22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2時,防效分別為80.3%和80.4%,這可能與氯蟲苯甲酰胺的內吸特性以及持效期長有較大的關系。 噴液量的增加對于各藥劑的防治效果具有一定的提升效果,由沉積結果可知,噴液量的增加會提高霧滴在冠層上的沉積霧滴密度和覆蓋度,增加藥劑霧滴與靶標的接觸幾率,提高藥劑的防治效果;高效氯氟氰菊酯的防治效果在各個調查時期表現最差,這可能與害蟲本身對菊酯類藥劑產生的高水平抗性有關。

表3 植保無人機噴施不同藥劑及不同噴液量下的防治效果Table 3 Control efficacy of Plant protection UAV application under different pesticides and spray volumes %

2.4 植保無人機噴施添加噴霧助劑對甲維鹽防治草地貪夜蛾效果的影響

添加噴霧助劑可以影響甲維鹽藥劑對草地貪夜蛾的防治效果,各助劑影響具有一定差異(表4)。 其中添加邁飛影響最為顯著,通過添加邁飛助劑可以在施藥后的不同時期顯著提高防治效果;添加助劑DS10870 在施藥后的第3 天和第7 天影響不顯著,在施藥后第10 天可顯著提高防治效果;添加助劑Vo∕2012 在施藥后的第3 天具有降低防效效果的影響,這可能與田間藥效試驗具有一定的波動性有關,在第7天影響不顯著,在施藥后第10 天可顯著提高防治效果。 相同藥劑及噴霧助劑處理,噴液量為30.0 L∕hm2時要優于22.5 L∕hm2,但差異不顯著。 各處理以施藥后第7 天的甲維鹽+邁飛助劑處理最好,為87.4%。

表4 添加噴霧助劑對防效的影響Table 4 Effects of adding adjuvant on control efficacy %

3 結論與討論

本研究表明,噴霧助劑對溶液性質以及對植保無人機噴施防治鮮食玉米草地貪夜蛾具有顯著影響。研究表明,當采用常量噴灑(噴液量＞30 L∕hm2)時,添加噴霧助劑可以起到良好的潤濕、鋪展和增效作用[17-18]。 相比于常量噴灑,植保無人機噴液量更低,為7.5—30 L∕hm2[5,7-9],這造成霧滴密度和覆蓋度顯著降低,而添加噴霧助劑對于提高潤濕、鋪展具有顯著作用,這對于進一步利用植保無人機提高噴施病蟲害防治效果具有重要意義[19-20]。 本研究表明,植物油類噴霧助劑在溶液性質及田間防治效果提升方面影響更為顯著,添加此類噴霧助劑可以提高農藥利用率,以減少農藥的使用量。

另外,植保無人機低容量噴施防治效果也受到噴液量、作業參數、藥劑等因素綜合影響。 在噴液量方面,Wang 等[5]研究表明,植保無人機噴施增加噴液量至30 L∕hm2有助于提高霧滴沉積及對小麥病蟲害防治效果;中國農藥工業協會發布的團體標準《T∕CCPIA 021—2019 植保無人飛機防治小麥病蟲害施藥指南》[21]指出,植保無人機飛防防治小麥蚜蟲的最佳噴施液量為12—15 L∕hm2,而在防治病害例如白粉病與銹病時,噴液量則需要適當提高到15—30 L∕hm2。 本研究同樣表明,在草地貪夜蛾的防控中增加噴液量可以提高霧滴與靶標害蟲接觸的幾率,進而提升防治效果。 在作業參數影響方面,以往研究結果表明:植保無人機在作物冠層上方2—3 m,作業速度5—7 m∕s 時具有相對較好的噴灑沉積效果[22-25]。 另外,在植保無人機低容量噴灑過程中,藥劑的選擇也對防治效果具有重要影響,當選擇無內吸作用的藥劑時,例如甲維鹽和高效氯氟氰菊酯,應當保證較高的霧滴密度或覆蓋度,以提高藥劑對靶標的觸殺效果[26]。 根據農業農村部推薦,甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、氯蟲苯甲酰胺、四氯蟲酰胺、茚蟲威、虱螨脲、蟲螨腈等高效低風險農藥均可對草地貪夜蛾具有較高的防治效果,然而連續施藥卻容易導致較高的抗性。 已經有研究表明:草地貪夜蛾對菊酯類藥劑抗性已達數百倍,因此在藥劑選擇時應當注意農藥的復配、輪換用藥以及提高農藥的使用技術[4]。 本研究中,施藥后第10 天氯蟲苯甲酰胺的防治效果最好,這也取決于藥劑的內吸和持效作用,另外添加邁飛噴霧助劑可以有效提升甲維鹽(以觸殺和胃毒為主)防治效果,這對于田間植保無人機噴施防治草地貪夜蛾具有較高的指導價值。