豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害研究進展

摘 "要：近年來，植保無人機的高質量發展和在農作物上的大規模應用，對玉米的病蟲害防治發揮重要作用。但是，植保無人機在低空低容量噴霧作業過程中，存在施藥環境難控制、專用飛防藥劑助劑少且標準不統一、防治效果不穩定等問題。該文從田間施藥環境影響、飛防藥劑和助劑選用及防效研究等方面對豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害進行分析，并對植保無人機在玉米產業信息化發展、玉米育種、病情檢測等方面進行展望，以期為豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害提供一定的參考依據。

關鍵詞：豫北地區；植保無人機；防治；玉米病蟲害；研究進展

中圖分類號：S513 " " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2023）19-0001-05

Abstract： In recent years， the high-quality development of plant protection UAV and its large-scale application in crops have played an important role in the control of corndiseases and pests. However， in the process of low-altitude and low-capacity spraying operation of plant protection UAV， there are some problems， such as difficulty in controlling environment， few special flight control agents and inconsistent standards， as well as unstable control effect. In this paper， the control of corn diseases and pests by plant protection UAV in northern Henan is analyzed and discussed from the aspects of environmental impact of field application， selection of flight control agents and auxiliaries， and control effect， etc.; and the prospect of plant protection UAV in corn industry information development， corn breeding， disease detection and other aspects is predicted， in order to provide a reference basis for plant protection UAV to control corn diseases and pests in northern Henan.

Keywords： northern Henan; plant protection UAV; control; corn diseases and pests; research progress

豫北地區是河南省經濟最具活力的地區之一，有著“豫北糧倉”的美譽[1]。國家統計局數據顯示2021年全國玉米播種面積達6.5億畝（1畝約等于667 m2，下同），比上年增加3 090萬畝，增長5.0%；全國玉米產量2 725.5億kg，比上年增加119億kg，增長4.6%[2]。玉米作為豫北地區主要的糧食作物，不僅保障人們的餐桌供應，也是重要的飼料、工業和醫藥原料[3]。玉米在生長周期的不同階段會遭受多種病蟲害侵害，這將導致玉米產量或者品質嚴重下降。因此，玉米及其產業的穩步發展需要貫徹“現代智慧農業”“公共植保、綠色植保”理念。隨著信息化智能化時代的到來，無人機技術逐漸成為研究的焦點，植保無人飛機低空低容量噴霧防治農作物病蟲草害已經成為推動統防統治、綠色植保和社會化服務的重要措施[4-5]。

近年來，我國的航空植保發展迅速，廣泛應用于小麥、玉米、水稻等主要糧食作物的飛防作業。資樂等[6]通過正交試驗確定了不同類型植保無人機飛防助劑與殺蟲劑配伍方式對其防治稻縱卷葉螟效果的影響。高軍等[7]、李懷勝等[8]應用多旋翼植保無人機在小麥不同生育期進行飛防作業試驗，結果顯示小麥返青起身期和灌漿期，應用多旋翼植保無人機飛防作業，對霧滴沉積較為有利的飛行速度為3～5 m/s，飛行高度為1.5～2 m。張鋒[9]對植保無人機在玉米病蟲害防治后的田間效果調查展開深入研究，為推廣使用植保無人機提供有力證據。豫北地區是河南省玉米的主要生產基地，自然地理環境滿足植保無人機大面積作業的基礎條件，但是關于豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害的綜合性報道較少。基于此，本文對豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害進行了綜合探討，以期為豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害提供一定的參考依據。

1 "玉米田間施藥環境

大氣、水、土壤、玉米和植保無人機共同構成了1個由植保無人機參與的新型智能化施藥環境。玉米的整個生長階段容易遭受多種病蟲害侵染，因此運用植保無人機進行玉米田施藥要綜合考慮氣候環境、地形環境、玉米以及植保無人機等因素的影響。

1.1 "氣候環境的影響

豫北地區屬暖溫帶大陸性季風氣候，春、夏、秋季以偏南風居多，冬季以偏北風為主。在眾多氣象因素中，風對植保無人機噴霧農藥防治病蟲害作業效果影響較高，3級以上的風速就會造成飛行風險，且風速變化較大不可控[10]。在玉米不同生產階段運用植保無人機進行低空低容量噴霧時，應綜合考慮協調風向影響因素。石鑫等[11]為評估植保無人機低空低容量施藥下的噴霧飄移風險，研究了不同環境風速及飛行參數（高度和速度）下噴霧霧滴飄移特性，為多旋翼植保無人機實際作業中霧滴飄移風險的控制及飄移緩沖距離的確定提供了技術依據和參數依據。

此外，溫度、降水等氣候因素也會間接影響植保無人機作業效果，植保無人機作業應綜合考慮溫度、降水以及突發暴雨等氣候因素影響。僧珊珊[12]報道吐絲-成熟階段最高氣溫和玉米產量顯著負相關，降水量則對玉米產量呈顯著正影響。豫北地區夏秋降水較多，多暴雨。針對2021年7月下旬安陽出現的強降雨天氣洪澇災害導致玉米等秋作物減產降質、多種病蟲害發生流行的情況，當地政府充分發揮植保無人機的技術優勢，全面開展秋季農作物抗逆減損應急防控，取得了良好的成效[13]。

1.2 "地形環境的影響

近年來，隨著智慧農業的發展，植保無人機以其高效率、高適應性和藥液高利用性等優勢逐漸取代傳統式噴藥設備。豫北地區和冀中南地區、魯西北地區共同構成了華北平原。以安陽市為例，安陽全境地勢西高東低，呈階梯狀展布，山地、丘陵、平原等多種地貌類型構成復雜的地表形態。平原地區利于植保無人機大面積高效率作業，為確保農作物病蟲害防控的時效性和安全性，2018年安陽市針對小麥赤霉病等病蟲害發生蔓延的嚴峻形勢，適時組織近千架植保無人機開展航空植保專業化統防統治，及時有效控制了病蟲害的傳播、蔓延和危害，為豫北平原地區大面積開展航空植保專業化統防統治積累了實踐經驗[14]。山地、丘陵等非平原地區同樣能發揮植保無人機優于傳統噴藥方式的優勢，馬利等報道小型充電式多旋翼植保無人機操作靈活，在田間可垂直起降，很好地適應四川農田地塊小、不規則、地勢不平整的特點，在先進小農機具領域具有絕對的選擇優勢[15]。玉米一般適宜在低山、丘陵和平原地區種植，植保無人機的地形高適應性可以有效地為豫北地區玉米進行病蟲害防治作業，進而提高玉米產量和品質。

1.3 "玉米產業的影響

由于玉米植株較高，相較于傳統地面施藥的空間局限性和低效性，植保無人機在玉米病蟲害防治工作中更具優勢。玉米從播種、施藥、田間收獲到脫粒已基本實現機械化，這種運作模式在解放人類的同時也使得勞動力結構發生了變化；種植效益的降低導致投入意向降低，形成重種輕管、生產效率降低的局面；玉米品種的同質化使其種質基礎狹窄、遺傳多樣性降低、病蟲害危害加劇[16]。針對這些問題，地方政府已經著手嘗試協同企業，通過對富余勞動力開展專業技術培訓再就業調整勞動力結構，比如通過植保專業人才培養、無人機防治作業技術培訓、無人機數據采集分析培訓等形式已幫助部分人員再就業；成立新型智慧農業經營組織，不斷提高種植效益和生產效率；重視玉米新品種選育和種植工作，王昌亮等[17]對30個新審定的玉米品種在本區域大田條件下種植的適應性、抗逆性和宜機收性進行比較，研究表明，30個參試品種中“浚單1538”等5 個品種在豫北區域具備機械化籽粒收獲性狀。孫海潮等[18]對2020年黃淮海夏播區玉米聯合體審定的產量前20位品種進行性狀分析，為玉米新品種選育種植和玉米穩產高產提供參考依據。

1.4 "植保無人機因素的影響

近年來，隨著政府政策支持和現代農業的信息化發展，我國植保無人機的數量增長迅速。2020年我國植保無人機的保有量突破7萬多架，2021年全國植保無人機保有量超12萬架、年作業10.7億畝次。目前，豫北地區植保無人機的主要供應商為深圳大疆創新科技有限公司、廣州極飛科技股份有限公司和安陽全豐航空植保科技股份有限公司。植保無人機行業缺乏統一標準，不同生產企業的植保無人機機型、性能差異大，防治作業參數難統一，加大了玉米田間病蟲害防治的難度。

植保無人機的藥箱載液量是影響其精準高效作業的重要因素之一。玉米病蟲害防治過程中，藥箱載液量過低將增加植保無人機的起飛和降落頻次、降低其噴霧效果；藥箱載液量過高將會增加植保無人機的飛行時間和電池負荷，降低其防治效率。姜銳等[19]提出了雙氣壓式液量監測裝置的設計方案，并進行了測試試驗，為實現對植保無人機藥箱載液量的實時監測提供了可靠支持。

2 "飛防藥劑與飛防助劑

2.1 nbsp;飛防藥劑

因其自身特點和優勢，植保無人機作業大多采用低空低容量噴霧形式，要求高利用率的飛防藥液具備較好的沉積、擴展、抗揮發和抗飄失等性能。植保無人機的飛防藥液需要采用沉降性好、濃度高、噴灑霧滴細的超低容量液劑，但專門用于玉米病蟲害防治的超低容量制劑較少。劉妤玲等[20]采用低容量噴霧器測試５種殺蟲劑超低容量液劑對玉米田草地貪夜蛾的防治效果，結果表明，6%甲維·茚蟲威超低容量液劑和1%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽超低容量液劑具有優異的保葉效果和殺蟲效果。基于上述研究結果，后續可以嘗試將這2種防效顯著的殺蟲劑通過試驗后應用于豫北地區植保無人機防治玉米蟲害研究中。

隨著現代新型農業的不斷發展，飛防作業的劑型已從傳統的粒徑相對較小的水乳劑和微乳劑，擴延到高效、安全、抗蒸發、穩定性較好的一些油懸浮劑、微囊懸浮劑、可濕性粉劑、可溶性液劑和水分散粒劑等。近年來，納米制劑為飛防藥劑劑型的選擇開拓了一條新的思路，熊齊鵬等[21]通過高速乳化和超聲分散的技術，以脲醛樹脂（UF）為載體，氯化銨為催化劑，包封農藥茚蟲威（IN），制備得到一種茚蟲威-脲醛樹脂納米制劑（IN-UF），對其進行結構和形態表征、殺蟲毒性和殺蟲持效性測定，結果表明，IN-UF納米制劑比普通IN-SC制劑具有更好的抗光解能力、緩慢釋放能力和殺蟲持效性。

2.2 "飛防助劑

植保無人機技術的大范圍應用在促進玉米等產業高速發展的同時，存在著霧滴沉積特性差、黏度差、鋪展性差、易飄移和易蒸發等問題，這些問題將導致農藥利用率降低，甚至引起污染環境[22]。研究表明，進行植保無人機作業時，正確選擇和添加飛防助劑可以有效改善這種情況，在降低農藥損失的同時顯著提高藥劑對病蟲草害的防治效果。蘭玉彬等[23]為研究不同噴霧助劑的理化性質及噴霧助劑在玉米葉片上的沉積特性，對6種噴霧助劑進行對比研究，結果表明，添加噴霧助劑均可對溶液的表面張力、藥液在玉米葉片上的接觸角以及霧滴沉積特性等因素產生影響，為進一步提高飛防藥劑及助劑的利用率提供數據參考。臧曉韻等[24]于室內測定不同噴霧助劑對甲維鹽溶液性質的影響，并考察不同噴液量下的植保無人機霧滴沉積分布特征及藥后不同時間對草地貪夜蛾的田間防治效果，結果表明添加植物油類噴霧助劑可有效提高甲維鹽藥劑的防治效果，為植保無人機藥劑噴施防治鮮食玉米草地貪夜蛾提供了參考依據。

無人機高效率、藥液高利用性、低藥害的特點對農藥的要求極高。近年來，雖然應用于植保無人機作業的飛防藥劑和飛防助劑的種類不斷增加，但是國內真正專門用于植保無人機施藥的農藥制劑、助劑還沒有登記生產，仍然屬于空白階段[25]。我國目前在生產上使用的農藥劑型、助劑劑型大多根據傳統的農藥和助劑劑型設計調整而來[26]。我國對農藥助劑管理還未正式提出明確的規定和要求，市面上的產品性能差異顯著[27]。因此，植保無人機的高質量發展，需要對國內飛防藥劑、飛防助劑行業進行系統化、規范化和標準化的布局和調控，構建完善的標準與安全監管體系[28]。

3 "植保無人機防效研究

我國植保無人機在田間的大規模示范和應用，進一步完善了玉米產業機械化程度的同時，解決了一些傳統人工施藥和機械施藥受限的弊端，釋放了富余勞動力利于產業結構調整轉型，積累了對病蟲害有效控制的防效研究經驗。近年來，植保無人機在玉米病蟲害上的防治效果研究見表1。

為取得較好的防效，需要控制對飛防藥劑的使用量，施行農藥減施和統防統治策略。任宗杰等[40]調查發現玉米草地貪夜蛾對氯蟲苯甲酰胺、乙基多殺菌素、茚蟲威的抗性呈上升趨勢，建議在草地貪夜蛾發生初期，優先使用生物農藥、性誘劑等綠色防控措施；輪換使用氯蟲苯甲酰胺、四氯蟲酰胺、茚蟲威、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽等不同作用機理的殺蟲劑。通過增效劑和藥劑減施協同作用對玉米病蟲害進行飛防作業同樣可以達到較好的防效。王志慧等[41]以2種代表性殺蟲劑的田間適宜用藥量作為減藥基線，對比分析3種新型增效劑協同使用減藥處理（0%、-15%、-30%）下的玉米螟田間防效，結果表明，添加新型增效劑實現減施30%是完全可行的。

4 "展望

植保無人機田間大面積的推廣使用，一方面加速了我國現代化農業的機械化步伐，另一方面推進了我國新型智慧農業的信息化數據化進程。高夢闐等[42]建立了更適用于農服平臺任務分配調度的植保無人機兩階段混合整數規劃模型。Ni等[43]設計驗證了可變噴霧系統的有效性，溫鑫偉等[44]和羅明達等[45]開發設計了植保無人機變量噴霧系統。另外，無人機低成本、高通量的特性在玉米育種和流行性病學檢測方面發揮了重要的作用，為精準農業的發展提供了一定的借鑒價值[46-48]。

植保無人機為現代新型農業的高質量發展提供了統防統治和綠色防控的作業思路。以安陽市為例，為響應“到2020年農藥使用量零增長行動”計劃，安陽市建立多級病蟲害應急防控體系，示范推廣農藥減量增產技術，取得了良好的生態和經濟效益[49-50]。但是植保無人機還需要根據不同生長階段主要病蟲害發生規律科學統籌分批次進行防治作業[36]。綜上，豫北地區植保無人機防治玉米病蟲害符合當地生產需求，是現代智慧農業的發展趨勢。

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