3 種不同型號植保無人機(jī)施藥對水稻幾種病蟲害的防治效果

嚴(yán)羽，張曉偉，陳夕軍，馮建國，陳宸，王維建

（1.揚(yáng)州大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.江蘇省倉東農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 鹽城 224237）

植保無人機(jī)是近年來發(fā)展迅速的一類新型施藥器械，與傳統(tǒng)施藥器械相比，無人機(jī)具有機(jī)動性好、施藥效率高、作業(yè)質(zhì)量優(yōu)、施藥量和用水量少、不損傷農(nóng)田作物等優(yōu)點(diǎn)[1]。但不同無人機(jī)因動力、飛行高度、噴幅、噴霧助劑和施液量等不同，從而使液滴分布、霧滴沉積和田間防效等均有顯著差異[2-5]。李艷朋等[6]測定了極飛P20、大疆T16、天鷹兄弟GYM12L和易田3WYTZ1000-21 等機(jī)型對小麥赤霉病的防效，雖然在統(tǒng)計(jì)學(xué)上各機(jī)型防效并沒有顯著差異，但綜合表現(xiàn)以極飛P20 和大疆T16 無人機(jī)較好。助劑的使用對無人機(jī)噴施后霧滴飄移有顯著影響，植物油類噴霧助劑有顯著的抗漂移效果[7]。其主要作用機(jī)理為添加助劑后，藥液的理化性質(zhì)發(fā)生了改變、蒸發(fā)量減少、藥液更易覆蓋植物冠層，并增加了沉積[8]。

由于無人機(jī)具有空中飛行、避障技術(shù)和仿地飛行功能，目前已被用在大田作物、林木、草原，甚至設(shè)施蔬菜田的病蟲草害防控[9]。目前，國內(nèi)無人機(jī)保有量已經(jīng)近20 萬臺，作業(yè)面積更是超過0.9 億hm2·次-1。以往研究多集中于無人機(jī)飛行參數(shù)、藥劑霧化效果、沉積量等，關(guān)于其對病蟲害的田間防效，也大多由器械生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測定，但相對田間實(shí)際應(yīng)用情況下，各型號無人機(jī)的病蟲草害防效研究并不多。為明確大疆和極飛幾款無人機(jī)對水稻重要病蟲害的防控效果，通過藥液的霧化效果和田間防效測定，明確其田間應(yīng)用潛力，以期為器械的更好使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試無人機(jī)：大疆T30 和大疆T10，深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司；極飛P80，廣州極飛科技股份有限公司。

供試藥劑：30%三環(huán)唑懸浮劑，江蘇劍牌農(nóng)化股份有限公司；240 g·L-1噻呋酰胺懸浮劑，江蘇省鹽城利民農(nóng)化股份有限公司；30%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑，河北農(nóng)信生物科技有限責(zé)任公司。

1.2 藥液表面張力測定

將3 種藥劑分別按田間常規(guī)用液量進(jìn)行稀釋，普通噴霧用液量為450 kg·hm-2，無人機(jī)噴霧用液量為30 kg·hm-2。采用拉脫法測定不同藥劑在不同稀釋度下的表面張力，將鉑金片洗凈后，于酒精燈火焰灼燒25～30 s，固定于儀器掛鉤上；將30 mL 藥液加入燒杯中，調(diào)節(jié)樣品臺高度，使鉑金片處于液面上方；緩慢下降鉑金片，使其與液面接觸，記錄試驗(yàn)結(jié)果，以清水為對照。

1.3 藥劑的接觸角測定

采用接觸角測量儀測定藥液在不同界面的接觸角。將稀釋過的不同藥劑用微量注射器滴2μL 于玻片或水稻葉片表面，用測量儀上的CCD 攝像頭拍攝照片，每1s 拍攝1 張。用擬合分析法計(jì)算液滴在玻片和水稻葉片上的穩(wěn)定接觸角，測量時(shí)間約5min，每樣品重復(fù)3次。測量時(shí)室溫為（25±2）℃，相對濕度（65±5）%。

1.4 不同無人機(jī)對藥液的霧化效果測定

2021 年8 月于江蘇省倉東農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司水稻田進(jìn)行本試驗(yàn)，每處理試驗(yàn)地塊約0.06 hm2。在各無人機(jī)飛行航線中間線布置采集樣點(diǎn)，各條航線來回共布6 個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)5 張水敏紙。水敏紙下端用回形針夾劍葉葉枕部位，水敏紙延展方向與劍葉伸展方向一致。各無人機(jī)的飛行高度、速度、噴頭等與田間常規(guī)用藥時(shí)一致。測定施藥時(shí)的自然風(fēng)速約為1.0 m·s-1，環(huán)境溫度30 ℃左右，相對濕度為65%左右。噴霧完成后，收集各水敏紙并逐一放對相應(yīng)的密封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。將收集的水敏紙逐一用掃描儀掃描，掃描成像后用圖像處理軟件Deposit Scan 進(jìn)行分析，計(jì)算不同無人機(jī)田間噴霧的覆蓋率、覆蓋密度，以及沉積量等指標(biāo)參數(shù)。

1.5 田間病蟲害調(diào)查與防效計(jì)算

水稻主要病蟲害田間調(diào)查方法參照國標(biāo)進(jìn)行。

稻縱卷葉螟參照《農(nóng)藥田間藥劑試驗(yàn)準(zhǔn)則（一）殺蟲劑防治稻縱卷葉螟》（GB/T 17980.2—2000）。施藥后14 d，采用每小區(qū)5 點(diǎn)取樣，每點(diǎn)調(diào)查10 穴全部稻株的稻葉，計(jì)數(shù)總?cè)~數(shù)和卷葉數(shù)，計(jì)算卷葉率和防效。

水稻紋枯病參照《農(nóng)藥田間藥劑試驗(yàn)準(zhǔn)則（一）殺菌劑防治水稻紋枯病》（GB/T 17980.20—2000）：施藥后14 d，采用每小區(qū)5 點(diǎn)取樣，每點(diǎn)調(diào)查相鄰5叢，共25 叢，記錄總株數(shù)、病株數(shù)和病級數(shù)。病害嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)如下：0 級，全株無病；1 級，第四片葉片及其以下葉鞘、葉片發(fā)病；3 級，第三片葉片及其以下葉鞘、葉片發(fā)病；5 級：第二片葉片及其以下葉鞘、葉片發(fā)病；7 級，劍葉葉片及其以下葉鞘、葉片發(fā)病；9 級，全株發(fā)病，提早枯死。

稻瘟病參照《農(nóng)藥田間藥劑試驗(yàn)準(zhǔn)則（一）殺菌劑防治水稻葉部病害》（GB/T 17980.19—2000）。施藥后田間稻穗瘟病情穩(wěn)定時(shí)調(diào)查，每小區(qū)5 點(diǎn)取樣，每點(diǎn)查50 穗。病害嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)如下：0 級，無病；1級，每穗損失5%以下（個(gè)別枝梗發(fā)病）；3 級，每穗損失6%～20%（三分之一枝梗發(fā)病）；5 級，每穗損失21%～50%（穗頸或主軸發(fā)病，谷粒半癟）；7 級，每穗損失51%～70%（穗頸發(fā)病、大部癟谷）；9 級，每穗損失71%～100%（穗頸發(fā)病，造成白穗）。

稻曲病[10]：于收獲前5 d 調(diào)查稻曲病田間病情，每小區(qū)5 點(diǎn)取樣，每點(diǎn)查相連5 叢，以穗為單位，記載總穗數(shù)、病穗數(shù)和病穗嚴(yán)重度。病害嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)如下：0 級，無病粒；1 級，單穗稻曲球1 個(gè)；2級，單穗稻曲球2 個(gè)；3 級，單穗稻曲球3～5 個(gè)；4級，單穗稻曲球6～9 個(gè)；5 級，單穗稻曲球≥10 個(gè)。

病情指數(shù)與防治效果計(jì)算公式如下：

施藥后直至田間防效調(diào)查前，每日觀察藥液對水稻的不良影響。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均使用DPS 9.50 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種藥劑不同濃度藥液的表面張力

以生產(chǎn)上田間常用劑量稀釋3 種藥劑，使其最終濃度與無人機(jī)飛防和普通噴霧時(shí)濃度一致，氯蟲苯甲酰胺、三環(huán)唑、噻呋酰胺的濃度分別為1 200 μg·mL-1和80 μg·mL-1、10 500 μg·mL-1和700 μg·mL-1、3 000 μg·mL-1和200 μg·mL-1。稀釋后的藥液，進(jìn)行表面張力測定。結(jié)果表明，由于藥液中含有濕潤劑、分散劑等助劑，所有藥劑稀釋液的表面張力值均明顯小于清水對照；同種藥劑，在高濃度下其表面張力值要明顯小于低濃度。3 種藥劑中，氯蟲苯甲酰胺1 200 μg·mL-1表面張力最小為31.04；苯甲酰胺80 μg·mL-1表面張為為43.42；三環(huán)唑10 500 μg·mL-1和700 μg·mL-1時(shí)表面張力分別為40.40和43.09，而噻呋酰胺3 000 μg·mL-1和200 μg·mL-1的表面張力則分別為40.86 和50.52（表1）。

2.2 3 種藥劑不同濃度藥液的接觸角

分別測定3 種藥劑不同濃度藥液的接觸角，結(jié)果表明，無論是在水稻葉片還是在載玻片上，3 種藥劑中，以三環(huán)唑的接觸角最小，且同種藥劑高濃度藥液比低濃度藥液具有更小的接觸角；另外，隨著時(shí)間的推移，同種藥劑高濃度藥液的接觸角變小的速度顯著高于低濃度藥液，甚至在載玻片上從22 s 開始就已經(jīng)讀不到三環(huán)唑10 500 μg·mL-1藥液的接觸角值，至38 s 時(shí)，三環(huán)唑700 μg·mL-1藥液的接觸角值亦不再可測（圖1、圖2）。

圖2 不同載面上各濃度藥液不同時(shí)間液滴狀態(tài)

2.3 不同無人機(jī)噴施藥液的霧化效果

分別用不同機(jī)型無人機(jī)噴霧后，測量水敏紙上藥液霧滴的相關(guān)數(shù)值，結(jié)果表明，不同機(jī)型之間各數(shù)值間差異較大，均達(dá)到極顯著關(guān)系（圖3）。其中，大疆T30 和大疆T10 的液滴粒徑、體積中值直徑顯著高于極飛P80，因此總霧滴數(shù)和霧滴密度均小于極飛P80；但在均勻度上，大疆T30 和大疆T10、極飛P80 均不顯著，但大疆T10 和極飛P80 間存在極顯著差異；在藥液的覆蓋率和沉積量上，大疆T30 和極飛P80 均好于大疆T10，且大疆T30 和極飛P80間無顯著差異（表2）。

表2 不同機(jī)型無人機(jī)田間噴霧液滴相關(guān)參數(shù)

圖3 不同機(jī)型無人機(jī)噴霧后水敏紙表面藥液液滴

2.4 不同無人機(jī)施藥的對水稻幾種重要病蟲害的防效

不同無人機(jī)施藥后對水稻幾種主要病蟲害如稻縱卷葉螟、稻瘟病、稻曲病和水稻紋枯病均有較好防效，但不同機(jī)型間有顯著差異。其中，大疆T30 相對較好，除對水稻紋枯病防效與其他2 種無人機(jī)無差異外，對稻縱卷葉螟、稻瘟病和稻曲病的防效均顯著好于極飛P80 和大疆T10；但對稻縱卷葉螟和稻瘟病的防效大疆T30 和極飛P80 間達(dá)不到極顯著差異（表3）。連續(xù)的田間觀察表明，3 種無人機(jī)噴施的藥劑對水稻均不會產(chǎn)生藥害。

表3 不同無人機(jī)施藥對水稻幾種主要病蟲害的田間防治效果

3 討論與結(jié)論

植保無人機(jī)施藥可有效降低用水量和用藥量，且顯著提高藥劑的防效。以農(nóng)藥推薦使用量的最低限進(jìn)行無人機(jī)施藥控制小麥病蟲害，其對蚜蟲、白粉病、銹病和赤霉病的防效比農(nóng)民自防可分別提高5.11%、19.83%、24.17%和18.09%[11]。程根德等[12]認(rèn)為，這種高防效是因?yàn)闊o人機(jī)采用超低量噴霧，保證了農(nóng)藥噴灑的均勻適量，且利用無人機(jī)飛行時(shí)的下壓風(fēng)場，提高了藥液的穿透力和覆蓋面，從而提高了農(nóng)藥的利用率。因此，即使以常規(guī)劑量80%的藥量施用，無人機(jī)防病蟲害效果亦能顯著高于普通的背負(fù)噴霧器處理10%以上[13]。然而，筆者認(rèn)為，除上述因素外，高濃度藥劑的低表面張力和小接觸角可能也是藥效提高的重要因素之一。以常規(guī)噴霧藥液濃度測定發(fā)現(xiàn)，在無人機(jī)施藥的藥液濃度下，藥液的表面張力和接觸角均要遠(yuǎn)小于背負(fù)式噴霧器施藥濃度下的表面張力和接觸角；且在高濃度下，藥液的接觸角快速變小，也更利于藥液在植物表面的延展和被吸收，從而提高藥劑的利用率和藥效。

盡管植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，但目前專門配套無人機(jī)施藥的農(nóng)藥劑型和助劑還鮮有報(bào)道，相關(guān)藥劑或劑型的無人機(jī)施藥標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)更未見有人研究。大量無人機(jī)的使用，基本以廠家設(shè)定的出廠參數(shù)為準(zhǔn)。而呂超[14]認(rèn)為，對于水稻病蟲害防控而言，為保證作業(yè)效果，無人機(jī)飛行高度一般應(yīng)控制在1.8～2.5 m 左右，飛行速度為3～6 m·s-1，可以使藥物均勻附著于水稻表面。但不同機(jī)型在常規(guī)參數(shù)下施藥對藥液的霧化效果是不同的，以大疆T30、大疆T10 和極飛P80 進(jìn)行田間比對，T30 對藥液的霧化效果明顯較好。因此，進(jìn)一步研究各植保無人機(jī)最優(yōu)的飛行參數(shù)，甚至針對不同地型、不同作物、不同病蟲害等設(shè)計(jì)最優(yōu)施藥參數(shù)，對進(jìn)一步提高農(nóng)藥利用率和病蟲害的田間防效，具有重要意義。

無人機(jī)因其便捷、高效、智能等特性，為農(nóng)業(yè)植保技術(shù)帶來了深刻變革，但其在實(shí)際應(yīng)用中卻面臨諸多問題，如續(xù)航、安全、操作技術(shù)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)定等[12]。這需要相關(guān)研究人員在加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)的同時(shí)，能與實(shí)踐作業(yè)需求相匹配，從而厘清植保無人機(jī)的發(fā)展邏輯，發(fā)現(xiàn)植保無人機(jī)快速發(fā)展過程中存在的問題，通過進(jìn)一步改進(jìn)、優(yōu)化，研制出完善的植保無人機(jī)機(jī)型和適用技術(shù)，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、數(shù)據(jù)化和信息化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型再升級。