新型茶园管理机的农药雾滴沉积特性及田间药效评价

罗宗秀，边磊，蔡晓明，陈宗懋



新型茶园管理机的农药雾滴沉积特性及田间药效评价

罗宗秀，边磊，蔡晓明，陈宗懋*

中国农业科学院茶叶研究所农产品质量安全研究中心，浙江 杭州 310008

为评估3CG-45型茶园管理机的喷雾性能，本试验利用水敏纸测试了该机器的雾滴雾化效果，利用诱惑红水溶液作为示踪剂研究该机器的雾滴沉积分布，并进行了田间药效评价试验。结果表明，3CG-45型茶园管理机的雾滴细，单位面积内雾滴数多于常规背负式喷雾器，茶树1/2高度正面45°处，3CG-45型茶园管理机的雾滴在水敏纸上印痕直径为（300.24±157.23）μm，雾滴密度为（141.25±23.85）个·cm-2。雾滴在茶树上部、中部、下部及地表的诱惑红沉积量分别为（0.64±0.14）μg·cm-2、（0.20±0.05）μg·cm-2、（0.18±0.03）μg·cm-2和（0.14±0.02）μg·cm-2。田间药效试验结果显示，3CG-45型茶园管理机在农药剂量减少的情况下，防治效果仍然高于常规背负式喷雾器，适用于茶园病虫害喷雾防治。

茶园管理机；喷雾性能；评价

最近十年以来，我国的茶园面积每年增加100万亩以上，2014年达到4 112万亩，居世界第一。茶产业是劳动密集型的产业，劳动力成本占到茶叶生产成本的40%。我国如此大面积的茶园，需要投入大量的人力物力进行管理。随着我国城镇化的推进，劳动力逐渐向第二、第三产业转移，从事农业生产的人口数量持续下降，茶产业出现了劳动力缺乏的现象，迫切需要省工省力的高效茶园管理类机械应用于茶园。因此，茶园管理机械化是新形势下亟待发展和解决的主要问题[1]。

茶园管理机械化方面，日本的经验值得借鉴。目前日本的茶园耕作，如修剪、采摘、施肥和喷药等均已实现了机械化。茶园耕作机械有浅耕机、中耕机、深耕机、施肥机。修剪和采摘机械有手持式、轨道自走式和乘用式，此外还有茶苗种植机。近年研制成功的还有乘用型送风式捕虫机、乘用型复合茶园管理机，可见日本茶园总体机械化程度很高[2]。我国茶园机械的发展始于采茶机，而茶园田间管理机械的研发和推广工作相对较晚，随着近年来茶园管理机械引进、吸收、再创新步伐的推进，除了茶园开沟、茶园覆土、培土等茶园垦殖作业仍由人工完成外，茶园管理各类主要作业，包括修剪、耕作、施肥、植保、茶园灾害管理机械都实现了机械化覆盖[3]。

3CG-45型茶园管理机由农业部南京农业机械化研究所研制，是一台具有修剪、中耕、施肥、喷药等功能的复合茶园作业机械，该设备可实现茶园全程机械化管理。为评估3CG-45型茶园管理机的喷雾性能，为该机器在茶园病虫害防治方面推广使用提供依据，特进行了机器雾滴雾化效果与沉积特性研究，并进行了田间药效小区评价试验。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

1.1.1 供试药剂和指示剂

150 g·L-1茚虫威（Indoxacarb）乳油（商品名：凯恩，美国杜邦公司）、农药喷雾指示剂诱惑红（上海迈坤化工有限公司）、水敏纸（Water sensitive paper，瑞士先正达作物保护有限公司）。试验地为杭州市农业科学院茶叶研究所试验场，茶树品种为40年生鸠坑种，单条种植模式。

1.1.2试验仪器

3CG-45型茶园管理机（农业部南京农业机械化研究所提供）、农邦WBS-16背负式喷雾器（海盐农邦机械有限公司）、SZ61型体式镜（奥林巴斯（中国）有限公司）、UV-3600紫外-可见分光光度计（岛津（中国）有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1雾滴大小及密度测定

在试验茶园按分区插入木杆，用铁丝将载玻片固定于木杆上后调整角度，再将水敏纸固定于载玻片上，形成不同角度叶势（以茶树叶片背面与地面水平面角度为叶势），用于收集机械喷雾的雾滴[4]。每个处理设4次重复，每个重复观察3个1 cm2内的雾滴数。利用显微测微尺测量水敏纸上100个药液沉积后雾滴印痕的直径，求得平均值。具体设置如表1所示。

1.2.2 诱惑红最大吸收波长和标准曲线测定

称取诱惑红25 mg，用蒸馏水溶解后转移至25 mL的容量瓶后定容，配成质量浓度为1 000 mg·L-1的母液。将母液分别稀释成为5、15、25、35、45、55、65、75、85、95 mg·L-1的系列质量浓度诱惑红水溶液[5]。将诱惑红水溶液进行紫外可见分光光度计的光谱扫描，确定最大吸收波长。然后将系列质量浓度诱惑红水溶液进行光度测量，确定线性质量浓度范围，绘制标准曲线。

1.2.3 雾滴在茶园的沉积分布

参照陈雪芬等[6]的方法，喷施药液前在茶树行间的土表放置洁净玻片，然后进行喷雾，待药液干后，取回玻片；同时在茶树上、中、下部不同层次采集叶片16张，每4片为一组带回实验室用蒸馏水冲洗，用紫外可见分光光度计测定诱惑红含量，同时测定叶片面积，计算出单位面积内诱惑红的沉积量。

1.2.4 3CG-45型茶园管理机和常规背负式手动喷雾器防治效果比较

试验共设6个处理，分别为3CG-45型茶园管理机喷施40.5、30.38、20.25 g·hm-2茚虫威药液、清水和农邦WBS-16背负式喷雾器喷施40.5 g·hm-2茚虫威药液、清水处理。每个处理3个重复，每小区面积60 m2，药剂采用二次稀释法配制。试验在杭州市农业科学院茶叶研究所试验场进行，喷雾时间为2014年9月1日，试验对象选择茶园最为常见的害虫—假眼小绿叶蝉。具体操作参考GB/T 17980.56—2004 农药田间药效试验准则(二)第56部分“杀虫剂防治茶树叶蝉”执行。药后1、3、7、14 d，每小区随机调查100张嫩叶（芽下第2张嫩叶）上的若虫数，以清水处理校正后的若虫虫口减退率作为评价防治效果的指标。数据用Excel计算，采用Spss 17.0软件进行显著性分析。

虫口减退率（%）=（施药前虫数－施药后虫数）/施药前虫数×100

防治效果（%）=（处理区虫口减退率－空白对照区虫口减退率）/（1－空白对照区虫口减退率）×100

2 结果与分析

2.1 雾滴大小及密度

图1为3CG-45型茶园管理机和常规背负式喷雾器的雾滴在不同高度及不同角度的水敏纸上形成的雾滴图。根据雾滴图可以直观地发现，在茶树冠部叶片正面0o、45o和90o，3CG-45型茶园管理机和常规背负式喷雾器均有良好的雾滴覆盖率，但3CG-45型茶园管理机处理的水敏纸上雾滴较细且均匀，常规喷雾器雾滴较大，相互连接成片；在冠部叶片背面45o和1/2高度叶片正面45o处，两种喷雾器的雾滴覆盖率差别较为明显，3CG-45型茶园管理机处理雾滴较多，而常规喷雾器雾滴少且直径大。利用显微测微尺测量雾滴直径大小，由于茶树冠部0o、45o和90o3个处理雾滴重叠严重，无法测量其雾滴直径，因此测量1/2高度叶片正面45o处理的数据进行对比，测量结果显示，3CG-45型茶园管理机和常规喷雾器喷施药液在水敏纸上的雾滴直径分别为（300.24±157.23）μm和（707.76±269.60）μm，两者之间呈极显著差异（=－13.057，d=159.36，<0.01）；水敏纸1 cm2内雾滴数，3CG-45型茶园管理机为（141.25±23.85）个，而常规喷雾器的为（41.00±9.70）个，两者亦呈极显著差异（=7.787，d=6，<0.01）。

2.2 诱惑红标准曲线的确定

经紫外-可见分光光度计扫描诱惑红溶液，发现诱惑红的最大吸收波长为513 nm，在该波长下，标准溶液质量浓度与吸光度呈线性相关（图2）。

其标准曲线的回归方程为：

=0.0435+0.0542，R=0.9997。

2.3 雾滴在茶园的沉积分布

如表2所示，收集茶树不同部位叶片洗脱的诱惑红溶液，利用紫外-可见分光光度计进行扫描，测得茶树上部洗脱诱惑红溶液吸光值为0.168±0.033，显著高于其他部位。通过诱惑红标准曲线回归方程=0.0435+0.0542计算得到各部位洗脱的诱惑红溶液浓度，其中以茶树上部叶片洗脱诱惑红溶液质量浓度最高，为（3.25±0.74）μg·mL-1，与其他部位叶片洗脱诱惑红溶液浓度呈显著差异。以各部位叶片洗脱诱惑红溶液浓度计算得到诱惑红沉积总量，除以相应部位叶片总面积，得到各部位单位叶片面积的诱惑红沉积量，茶树上部、中部、下部和地面分别为0.64±0.14、0.20±0.05、0.18±0.03、0.14±0.02 μg·cm-2，其中茶树上部叶片单位面积诱惑红沉积量显著高于其他部位。

2.4 3CG-45型茶园管理机和常规背负式喷雾器防治效果

3CG-45型茶园管理机和常规背负式喷雾器对茶园假眼小绿叶蝉的防治效果见表3。如表中所示，药后1 d，3CG-45型茶园管理机3个浓度处理的防效均高于常规背负式喷雾器40.5 g·hm-2处理的防效，其中3CG-45型茶园管理机40.5 g·hm-2处理对假眼小绿叶蝉的校正防治效果达到94.04%，显著高于常规背负式喷雾器40.5 g·hm-2处理；药后3 d 3CG-45型茶园管理机3个浓度处理对假眼小绿叶蝉的校正防治效果均高于常规背负式喷雾器40.5 g·hm-2处理，其中3CG-45型茶园管理机20.25 g·hm-2处理对假眼小绿叶蝉的校正防治效果为98.83%，显著高于常规背负式喷雾器40.5 g·hm-2处理；药后7 d和14 d的防效结果虽然没有统计学上的显著差异，但3CG-45型茶园管理机3个浓度处理对假眼小绿叶蝉的校正防治效果均高于常规背负式喷雾器40.5 g·hm-2处理。

3 讨论

农药使用的效果取决于是否能将正好足够的农药输送给靶标[7]，因此本试验主要从雾滴密度、雾滴大小及沉积分布等方面评价3CG-45型茶园管理机的喷雾性能。为获得满意的防治效果，一般推荐靶标区域内杀虫剂的雾滴密度至少应达到20~30个·cm-2[8]，3CG-45型茶园管理机的雾滴数为141.25个·cm-2，单位面积内具有较高的雾滴密度，保证了雾滴在靶标上良好的覆盖率。农药雾滴大小同样直接影响药剂对病虫害的防治效果，细雾滴会增加在空中的悬浮时间，增加命中靶标的概率[9]，但是会导致药剂的空气漂移，增加对周围环境的污染风险；粗雾滴不易漂移，但是会导致药液分布不均，增加在土壤中的沉积量，导致防治效果低下的结果。不同大小的雾滴与不同生物体上的沉积量存在一个最佳关系，即生物最佳粒径理论（Biological optimum droplet size）[10]。本试验中由于茶园管理机体型较大，无法利用激光粒度仪对雾滴进行精确测量，因此采用国内外常见的水敏纸法进行田间测量。对照处理的常规背负式喷雾器在水敏纸上的雾滴印痕直径为707.76 μm，而3CG-45型茶园管理机的雾滴在水敏纸上的雾滴印痕直径为300.24 μm，由于雾滴在水敏纸上撞击形成印痕会有一定程度的扩散，因此上述结果只能证明3CG-45型茶园管理机的雾滴要细于常规普通喷雾器，比较适宜茶树病虫害防治，两种喷雾器的真实雾滴体积中值直径（VMD）需采用激光粒度仪进行测量。此外除雾滴密度和大小以外，药液的沉积分布对防治效果影响亦十分重要，对调整农药使用策略以及减少农药施用量具有重要意义[11]，3CG-45型茶园管理机采用可折叠喷杆喷施药液，沉积于茶树冠部的农药示踪剂诱惑红溶液沉积量达到（0.64±0.14）μg·cm-2，远远大于茶树中部、下部和地面的沉积量，此结果与喷杆喷雾在其他作物上的农药沉积结论一致[12-13]。因此，3CG-45型茶园管理机十分适宜防治发生在茶树树冠部的嫩叶和成叶上的叶蝉、茶尺蠖、茶蚜、茶饼病、炭疽病等常见病虫害。田间药效结果显示，3CG-45型茶园管理机在农药减量50%的情况下，防治假眼小绿叶蝉效果仍高于常规背负式喷雾器，但是3CG-45型茶园管理机喷施药液在茶树中部和下部分别只有（0.20±0.05）μg·cm-2和（0.18±0.03）μg·cm-2，因此使用该机器防治茶树螨类和黑刺粉虱，防效可能会有所影响。

不同喷雾器械以及喷雾方式适用于不同的经济作物、害虫种类[14]。试验结果表明，3CG-45型茶园管理机可用于茶树常见病虫害的防治施药，该机器雾滴大小适中，在靶标上具有良好的药液附着量。相对于常规背负式喷雾器，3CG-45型茶园管理机防治茶园病虫害，可减少化学农药使用量和提高施药效率，适合在茶园推广应用。

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Pesticide Deposit Characteristics and Its Field Efficacy Evaluation of A New Type of Tea Management Machine

LUO Zongxiu, BIAN Lei, CAI Xiaoming, CHEN Zongmao*

Tea Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China

To evaluate the spray performance of 3CG-45 management machine, we used water sensitive paper test the droplets atomization effect and used allure red solution as tracer to investigate droplets deposit and distribution, finally, 3CG-45 management machine’s field efficacy trial was evaluated. The results showed the droplets of 3CG-45 management machine were smaller than Nongbang WBS-16 manual sprayer and the number of droplets were more than Nongbang WBS-16 manual sprayer in the same unit area. The droplet diameter on 45ofront in half height of tea plant is (300.24±157.23) μm, droplets density is 141.25±23.85 per square centimeter. The deposition of allure red solution on upper, middle, lower and bottom is respectively (0.64±0.14) μg·cm-2, (0.20±0.05) μg·cm-2, (0.18±0.03) μg·cm-2and (0.14±0.02) μg·cm-2. The result of field efficacy trial showed 3CG-45 management machine possesses good control effect even pesticide dose was reduced. In conclusion, 3CG-45 management machine showed good spray function to control tea diseases and insect pests.

tea plantation management machine, spray performance, evaluation

S233.75；S482

A

1000-369X（2016）01-052-07

2015-05-19

2015-07-10

现代农业产业技术体系项目（CARS-23）、公益性行业（农业）专项资金项目（201303012）。

罗宗秀，男，博士研究生，助理研究员，主要从事茶树害虫化学生态方面的研究。*通讯作者：zmchen2006@163.com