不同噴藥機械與藥劑組合對棉花脫葉催熟效果及產量和品質的影響

摘 要：【目的】研究不同噴藥機械與藥劑組合對棉花脫葉催熟效果及產量品質的影響，為機采棉提質增效合理使用無人機噴施脫葉劑提供參考。

【方法】設置不同噴藥機械噴施棉花脫葉劑試驗，處理包括不同機械類型、不同藥劑組合7個處理，分析不同處理的棉花脫葉率、掛枝率、吐絮率、產量及品質差異。

【結果】在相同藥劑處理下，棉花脫葉率和掛枝率表現為大疆T16無人機gt;極飛P30無人機gt;機車東方紅LX2204；吐絮率、單株鈴數、衣分、產量、馬克隆值和斷裂伸長率則是極飛P30無人機＞大疆T16無人機gt;機車東方紅LX2204。在增加相同飛防助劑后，棉花脫葉率、吐絮率、單株鈴數和產量均是極飛P30無人機gt;大疆T16無人機gt;機車東方紅LX2204；掛枝率、整齊度指數和斷裂比強度表現為大疆T16無人機gt;極飛P30無人機gt;機車東方紅LX2204。不同無人機類型T2處理（極飛P30無人機+臻靈+助劑+乙烯利+貝達通+中農大特定藥劑）和T5處理（大疆T16無人機+瑞脫龍+助劑+乙烯利+貝達通）的綜合脫葉催熟效果最佳。噴藥后20 d，T2處理和T5處理噴藥分別較機車噴藥脫葉率高1.97%和1.41%，吐絮率分別低0.51%和1.52%；T2處理產量最高，籽棉產量比機車噴施增產25.56%和25.22%；品質較好，纖維上半部平均長度、整齊度指數和斷裂伸長率較機車低 1.77%、2.23%和3.34%，斷裂比強度和馬克隆值較機車高1.95%和1.99%。

【結論】2種無人機噴施脫葉劑組合均比機車起到較好的脫葉催熟效果，比機車的棉花產量略高且提高了部分纖維品質參數，T2和T5處理可在大田機采棉上推廣應用。

關鍵詞：無人機；脫葉劑；棉花；纖維品質；產量

中圖分類號：S562;513 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2024）03-0852-09

0 引 言

【研究意義】棉花催熟、脫葉技術是棉花采收環節中不可或缺的一項主要技術措施，不僅有利于提高采棉速度，同時還可減少籽棉中葉片等混入量，提高棉花品質［1-2］。植保無人機施藥技術相比機車噴施具有作業效率高、應對突發病蟲害能力強、不受地理區域和作物長勢的限制及提高農藥在靶標作物上的沉積量等優點，還能解決采用地面施藥器械作業時對作物造成損傷的問題，提高農藥噴施效率和農藥利用率［3-5］，研究不同噴藥機械與藥劑組合對棉花脫葉催熟效果及產量品質的影響，對機采棉簡化栽培、合理使用無人機噴施脫葉劑有重要意義。【前人研究進展】針對棉花催熟、脫葉技術已有研究［6-8］。張坤朋等［9］研究認為，540 g/L噻苯·敵草隆懸浮劑150 g/hm2+40%乙烯利水劑750 g/hm2+飛防助劑13.5 g/hm2對棉花綜合脫葉效果最佳，且隨著藥后時間的推移，棉花脫葉率、脫葉效果、吐絮率和催熟效果均有明顯提高。王國濱等［10］研究了植保無人機噴施不同霧滴粒徑藥劑對棉花脫葉率和吐絮率的效果表明，540 g/L脫吐隆懸浮劑+280 g/L烷基乙基磺酸鹽助劑對于沉積分布特征以及棉花脫葉率和吐絮率均有顯著影響。竇澤晨等［11］通過室內和田間試驗評價了4種棉花脫葉催熟劑藥液體系中噻苯隆的含量在 0～1 h下降速率較快，放置超過1 h就會對脫葉率產生顯著的影響，12 h后的影響最大。XIAO等［12］研究表明，航空噴霧助劑影響無人駕駛飛行器（UAV） 噴灑的棉葉中液滴沉積、落葉、開棉和落葉劑保留，添加航空噴霧助劑后，脫葉率提高了3.12%～34.62%，吐絮率提高了6.67%～29.56%。【本研究切入點】關于無人機配施脫葉劑條件下，棉花產量和纖維品質性狀差異變化雖有研究，但結果不相同，有研究認為無人機噴施棉花脫葉劑對棉花的產量和品質無顯著影響［13-14］，而付凱［15］研究得出無人機噴施棉花脫葉劑對棉花的產量和不同果枝節位纖維品質有較大影響。前人研究多為單一機械噴施脫葉劑對棉花脫葉催熟效果等，也有部分對無人機噴施脫葉劑作業參數和增效劑篩選的研究，但對比不同配藥機械噴施不同脫葉劑+助劑+催熟劑+飛防助劑組合在棉花上的應用效果研究較缺乏［16］。【擬解決的關鍵問題】設置不同機械類型，不同藥劑組合等7個處理，分析不同處理的棉花脫葉率、掛枝率、吐絮率、產量及品質差異，研究不同噴藥機械與藥劑組合對棉花脫葉催熟效果、產量品質的影響，為機采棉提質增效與合理使用無人機噴施脫葉劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021年在新疆生產建設兵團第六師芳草湖農場13連10號地進行（87.68′N，43.77′E）。試驗地為粘壤土，pH值為7.8，有機質0.74%，堿解氮66 mg/kg，速效磷25.5 mg/kg，速效鉀218 mg/kg；4月15日播種，膜寬2.05 m，膜上精量點播，膜下滴灌，采用（66+10）cm機采棉種植模式，種植密度為24×104株/hm2；前茬作物為棉花，棉花品種為合信84號；基施磷酸二銨180 kg/hm2，全生育期滴水9次，總灌水量為5 700 m3/hm2，隨水滴施尿素645 kg/hm2、滴灌專用肥500 kg/hm2。

試驗選用2個型號的無人機，分別為大疆T16電動多旋翼植保無人機（XR11001VS，大疆創新科技有限公司，深圳，中國），共8個扇形霧液力噴頭，最大載液量16 kg；極飛P30電動多旋翼植保無人機（3WWDZ-15A，極飛科技有限公司，廣州，中國），共4個轉盤式離心噴頭，最大載液量16 kg。機車使用東方紅LX2204拖拉機，懸掛1.5 t藥罐，藥罐上配有可折疊噴桿，每個噴桿上配有上中下3個壓力噴頭。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

選擇81%水分散粒劑瑞脫龍（江蘇瑞邦農藥廠有限公司生產），280 g/L 烷基乙基磺酸鹽可溶液劑助劑（拜耳作物科學（中國）有限公司生產），質量分數 40%乙烯利水劑（河北省黃驊市鴻承企業有限公司生產），質量分數33%貝達通（北京貝達通科技有限公司生產）。選擇2種機型的最優配藥參數為飛行噴藥參數，設置7個處理，每個處理3次重復，其中無人機施藥均為2次（第1次為9月7日，第2次為9月14日，2次藥劑量相同），以機車噴施（9月7日）1遍為對照，分別用T1、T2、 T3、T4、T5、T6、T7（CK）表示。表2

1.2.2 測定指標

每個小區各選取邊行和中行有代表性的10株棉株做好標記，噴藥前先調查標記棉株的葉片總數和吐絮數，噴藥后第5、10、15和20 d分別在10：00～12：00調查固定標記棉株上的綠色葉片數、掛枝葉片數和吐絮鈴數，計算脫葉率、掛枝率和吐絮率。

收獲前調查每個小區6.6 m2實際株數及總鈴數，取樣10株測量鈴重，計算籽棉產量，軋花后計算皮棉產量、衣分。每個小區隨機收取棉株60個考種鈴，軋花后皮棉樣送至中國農業科學院棉花所測棉花纖維品質指標，包括纖維上半部平均長度、整齊度指數、馬克隆值、斷裂比強度、斷裂伸長率等。

1.3 數據處理

采用Excel 2016進行數據整理和origin 2018作圖，SPSS Statistics 23.0進行方差分析，采用Duncan進行多重比較和差異顯著性（Plt;0.05）檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對棉花脫葉率的影響

研究表明，噴藥后5 d，T1、T3和T4處理的脫葉率分別較CK顯著提高 87.05%、32.17%和52.30%，而T2、T5和T6處理的脫葉率與CK差異不顯著。相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異不顯著；相同藥劑組合下，T1處理的脫葉率顯著高于T2處理；相同機型條件下，T6＞T5處理，差異不顯著。噴藥后10 d，T1～T6處理的脫葉率分別較CK顯著降低 6.96%、3.02%、4.28%、8.45%、8.00%和12.15%。相同脫葉劑條件下，T3＞T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異顯著。噴藥后15 d，T1、T2、T3和T5處理分別較CK高 0.97%、1.33%、1.10%和1.89%，T4和T6處理分別較CK低0.28%和0.76%，T5和T6處理較CK差異顯著，T1、T2、T3和T4處理較CK差異不顯著。相同脫葉劑條件下，T3＞T4處理，差異不顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異不顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異顯著。噴藥后20 d，T1、T2、T3、T4和T5處理的脫葉率分別較CK顯著增加0.52%、1.41%、0.93%、1.29%和1.97%，而T6處理的脫葉率較CK顯著降低0.75%。脫葉率大小順序為T5＞T2＞T4＞T3＞T1＞T7＞T6。相同脫葉劑條件下，T3＞T4處理，差異不顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異不顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異顯著。無人機噴施脫葉劑效果與機車噴藥相當，多數處理脫葉效果略好于機車，其中T2和T5處理的脫葉效果明顯好于機車，更有利于棉花脫葉。圖1

2.2 不同處理對棉花掛枝率的影響

研究表明，噴藥前，T1～T7（CK）處理的掛枝率均為0。噴藥后5 d，T1、T3和T6處理的掛枝率分別較CK顯著增加 80.00%、48.31%和38.70%，T2和T5處理的掛枝率分別較CK顯著降低33.76%和15.84%，T4處理的掛枝率較CK無顯著變化。相同脫葉劑條件下，掛枝率T3＞T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＞T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＜T6處理，差異顯著。噴藥后10 d，T1、T2和T3處理的掛枝率分別較CK增加1.45%、7.71%和33.72%，T4、T5和T6處理的掛枝率分別較CK降低9.44%、6.98%和17.73%，但T1～T6處理均與CK差異不顯著。相同脫葉劑條件下，T3＞T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異不顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異不顯著。噴藥后15 d，T2、T3、T4、T5和T6處理分別較CK增加20.00%、8.68%、17.65%、37.37%和17.68%，T1處理較CK降低 10.14%，T2、T4、T5和T6處理較CK差異顯著，T1和T3處理較CK差異不顯著。相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異不顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異顯著。噴藥后20 d，T2、T3、T4、T5和T6處理分別較CK增加 15.01%、6.28%、13.74%、34.26%和13.66%，T1處理較CK降低12.38%，T1、T2、T4、T5和T6處理較CK差異顯著，T3處理與CK差異不顯著，相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異不顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異顯著。掛枝率大小順序為T5＞T2＞T4＞T6＞T3＞T7＞T1。無人機噴施脫葉劑的掛枝率差異較大，多數處理較機車噴施高，利于掛枝，少數處理機車噴施較低，不利掛枝。圖2

2.3 不同處理對棉鈴吐絮率的影響

研究表明，噴藥后5 d，T4、T5和T6處理的吐絮率分別較CK增加14.65%、1.83%和5.49%，T1、T2和T3處理的吐絮率分別較CK降低7.92%、23.09%和24.00%，T2、T3、T4、T5和T6處理較CK差異顯著。相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＞T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＜T6處理，差異不顯著。噴藥后10 d，T2、T4、T5和T6處理分別較CK 增加0.67%、7.97%、8.84%和4.99%，T1和T3處理分別較CK降低1.63%和5.46%，T1～T6處理較CK差異不顯著，相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異不顯著；相同機型條件下，T5＞T6處理，差異不顯著。噴藥后15 d，T1、T4、T5和T6處理分別較CK增加1.82%、1.39%、2.84%和2.94%，T2和T3處理分別較CK降低3.35%和3.89%，差異顯著。相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＞T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＜T6處理，差異不顯著。在噴藥后20 d，棉鈴吐絮率均達到92.0%以上，T6處理較CK增加0.11%，T1、T2、T3、T4和T5處理分別較CK降低1.94%、1.52%、5.47%，1.55%和0.51%，其中T3處理較CK差異顯著。相同脫葉劑條件下，T3＜T4處理，差異顯著；相同藥劑組合下，T1＜T2處理，差異顯著；相同機型條件下，T5＜T6處理，差異不顯著。吐絮率大小順序為：T6＞T7＞T5＞T2＞T4＞T1＞T3。無人機噴藥的吐絮率與機車噴藥相當，T1、T2、T3、T4和T5處理略低于CK，但均能夠有效促進吐絮，效果相當，其中T6處理吐絮率略高于CK和無人機噴藥其他處理，具有較小的優勢。圖3

2.4 不同處理對棉花產量及其產量構成因素的影響

研究表明，T1～T6處理的鈴重和衣分均低于CK，鈴重分別較CK降低0.27、0.04、0.19、0.26、0.05和0.31g，衣分分別較CK降低1.19%、2.01%、4.74%、3.88%、3.13%和0.67%，T1～T6處理的單株鈴數、籽棉產量和皮棉產量均高于CK，單株鈴數分別較CK增加2.07、6.20、1.10、6.95、1.32和6.56個，籽棉產量分別較CK高24.08%、25.56%、7.13%、16.37%、25.22%和12.41%，皮棉產量分別較CK增加22.59%、23.03%、2.04%、11.84%、21.31%和11.64%。相同脫葉劑條件下，T3的鈴重較T4處理高0.07g，T3的單株鈴數、衣分、籽棉產量和皮棉產量較T4處理分別低0.75個、0.90%、7.93%和8.76%，各產量指標差異不顯著；相同藥劑組合下，T1的鈴重、籽棉產量和皮棉產量較T2處理分別降低0.23g、1.17%和0.35%，單株鈴數和衣分T1較T2處理分別增加0.34個和0.83%，各產量指標差異不顯著；相同機型條件下，T5的鈴重、單株鈴數、籽棉產量和皮棉產量較T6處理分別增加0.26g、0.39個、11.35%和8.64%，T5的衣分較T6處理降低2.47%，產量指標鈴重差異顯著，其他指標差異不顯著。籽棉產量大小順序為T2＞T5＞T1＞T4＞T6＞T3＞T7。無人機噴施較機車噴施鈴重差異較小，但單株鈴數差異較大，從而使棉花產量增加。無人機噴藥相同脫葉劑條件下，極飛無人機增加的棉花產量高于大疆無人機，相同機型和藥劑的條件下，無人機噴藥增加助劑有利于棉花產量的提高。表3

2.5 不同處理對棉花纖維品質的影響

研究表明，無人機噴藥處理的棉纖維上半部平均長度T3、T4和T5處理分別較CK增加 1.32%、1.63%和0.20%，T1、T2和T6處理分別較CK降低 1.77%、0.65%和0.23%，且均與CK差異不顯著。T1～T6的纖維長度整齊度指數分別較CK降低 1.05%、2.23%、0.55%，0.31%、0.78%和0.47%，其中T2處理較CK差異顯著，其他處理差異不顯著。T1～T6處理的纖維馬克隆值均較CK差異不顯著，其中T2處理較CK高1.99%，T1、T3、T4、T5和T6處理分別較CK降低1.49%、3.49%、11.97%，8.97%和6.48%。纖維斷裂比強度T3、T5和T6處理較CK差異顯著，T1、T2和T4處理較CK差異不顯著，其中T4處理較CK增加 1.95%，T1、T2、T3、T5和T6處理分別較CK低1.35%、2.86%、4.96%，5.12%和5.03%。T1～T6處理的纖維斷裂伸長率分別較CK降低 2.17%、3.34%、1.44%，2.28%、1.44%和2.17%，T2和T4處理較CK差異顯著，T1、T3、T5和T6處理較CK差異不顯著。相同脫葉劑條件下，T3和T4處理之間的纖維斷裂比強度和斷裂伸長率差異顯著，纖維上半部平均長度、長度整齊度指數和馬克隆值差異不顯著，纖維馬克隆值和斷裂伸長率表現為T3＞T4處理，纖維上半部平均長度、長度整齊度指數和斷裂比強度表現為T3＜T4處理，極飛無人機噴施較大疆無人機噴藥對纖維品質影響較小。相同藥劑組合下，T1和T2處理的纖維長度整齊度指數和斷裂伸長率差異顯著，纖維上半部平均長度、馬克隆值和斷裂比強度差異不顯著，纖維上半部平均長度和馬克隆值表現為T1＜T2處理，纖維長度整齊度指數、斷裂比強度和斷裂伸長率表現為T1＞T2處理，極飛無人機增加飛防助劑會降低棉花纖維品質。相同機型條件下，T5和T6處理纖維品質指標均差異不顯著，纖維上半部平均長度和斷裂伸長率表現為T5＞T6處理，纖維長度整齊度指數、馬克隆值和斷裂比強度表現為T5＜T6處理。表4

3 討 論

3.1 不同機型無人機噴施脫葉劑對棉花脫葉效果及吐絮的影響

研究結果表明，無人機噴藥多數（T1～T5）處理的脫葉率和少數（T6）處理的吐絮率大于機車噴藥，效果較好，但是也有少數（T6）處理的脫葉率和多數（T1～T5）處理的吐絮率小于機車噴藥（差異較小），效果略差。少數無人機噴灑脫葉劑效果小于機車噴藥（T6處理），與徐金虹［17］研究結論一致，無人機在冠層上方數米處的低容量噴霧難以使所有葉片均勻著藥，即使2次作業也常會出現脫葉效果不佳和吐絮略低的現象［18-19］。胡紅巖等［18］研究發現，在相同施藥量條件下，無人機噴灑脫葉劑對棉花脫葉的速效性不及人工噴霧處理，但隨著施藥時間的延長，無人機噴施脫葉劑的脫葉效果逐漸提高。無人機噴藥的多數處理掛枝率均大于機車噴藥，是由于無人機用水量太少，脫葉劑配比濃度較高，施藥過程中遇到高溫天氣藥劑容易揮發，棉株葉柄處來不及積累足夠的脫落酸，導致葉柄未完全產生離層所致。與機車噴藥相比，無人機噴藥不同處理對脫葉率，吐絮率和掛枝率的效果存在差異，無人機噴藥對脫葉率和吐絮率的影響與無人機類型、藥劑配比和各類助劑組合密切相關，無人機噴藥多數處理能達到或超過機車噴藥的效果。

3.2 不同機型無人機噴施脫葉劑對棉花產量及品質的影響

無人機噴施較機車噴施會降低鈴重、衣分、整齊度指數和伸長率，而對馬克隆值基本無影響，與付凱［16］研究存在較大不同，原因是兩研究的區域氣溫和栽培模式不同，棉花品種和水肥條件也不同。陳宇楠等［20］研究認為無人機增加助劑對棉花鈴重和衣分及纖維品質主要指標無不利影響，與研究不同噴藥機械噴施脫葉劑對棉花產量品質的影響，在相同機型和藥劑條件下，增加飛防助劑可以提高棉花的鈴重和單株鈴數和產量，但會降低棉花的纖維品質存在較大差異。張坤朋等［9］提出無人機噴施作業配套的飛防專用制劑研究較少，成為制約植保無人機高質量噴施作業的瓶頸問題，研究基于這個問題開展無人機增加飛防助劑在相同藥劑的條件下研究發現，單株鈴數和皮棉產量均為極飛P30無人機＞大疆T16無人機，但整齊度指數和斷裂比強度表現為極飛P30無人機＜大疆T16無人機，增加飛防助劑雖然增加產量但會降低棉花的纖維品質，不同無人機機型對增加飛防助劑的效果存在差異。

3.3 無人機噴施脫葉劑與機車對比的優缺點及應用前景展望

當前無人機噴施藥劑的機型較多［17-21］，機車噴施藥罐類型也較多［22-23］，研究只是選取了常用的幾個機型、藥劑和飛防助劑。目前多數無人機藥劑用量、藥劑種類主要參考機車噴施藥劑等內容，多數研究結果表明無人機噴施脫葉劑較機車噴施的單株鈴數和產量較高，但纖維品質等指標會降低。雖然植保無人機超低容量噴霧技術具有噴灑效率高、耗時少、用藥量少等優點，但也有續航能力有限、先進機型售價偏高、霧滴易飄移和蒸發等問題［24-25］。

4 結 論

2種無人機噴施脫葉劑組合均能起到較好的脫葉催熟效果，其中T2處理（極飛P30無人機+臻靈+助劑+乙烯利+貝達通+中農大特定藥劑）和T5處理（大疆T16無人機+瑞脫龍+助劑+乙烯利+貝達通）的綜合脫葉催熟效果最佳，T2處理和T5處理產量分別為6 946.17和6 927.19 kg/hm2，均高于其他處理，品質較好。T2和T5處理可在大田機采棉上推廣應用。

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