9种植保机械防治小麦穗蚜的农药沉积率与效果比较

苏小记，王雅丽，魏 静，黄崇春，刘艾英，李 淑，梁自静，袁会珠

(1.陕西省植物保护工作总站，西安 710003；2. 中国农业科学院 植物保护研究所，北京 100193；3. 渭南市农业技术推广中心，陕西渭南 714000)

农药是防治病虫草害的重要生产资料。传统农药喷雾作业存在效率不高、利用率低、浪费量大等问题。中国每年农药使用量约30多万t(折百)[1]，在保护农业生产安全的同时，也使环境承受巨大压力。不同的植保机械因喷雾机理不同，采用的喷头不同，喷出药液的雾滴大小、在作物叶片上的沉积量也呈现出明显差异[2]，从而影响农药利用率和防治效果。

近几年，随着经济和科学技术的进步，中国的植保机械实现跨越式发展，各种自走式喷雾机、航空植保机、静电喷雾机已经被广泛使用。本研究首次系统分析目前陕西省小麦田所使用的单旋翼无人机、四旋翼无人机、六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、有人直升机、背负式电动喷雾器、背负式弥雾机、自走式喷杆喷雾机、风送式远程喷雾机9种植保机械防治小麦穗蚜的农药有效沉积率和防治效果，以期为科学推广使用植保机械提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试机械 单旋翼无人机(广西田园生化股份有限公司)、四旋翼无人机和六旋翼无人机(西安天翼航空科技有限公司)、二十四旋翼无人机(山东卫士植保机械有限公司)、罗宾逊R-44直升机(美国罗宾逊直升机公司)、电动喷雾器(临沂市罗庄通泰喷雾器厂)、背负式机动弥雾机和自走式喷杆喷雾机(山东永佳动力股份公司)、风送式远程喷雾机(山东潍坊沃林机械设备公司)。

1.1.2 试验仪器 风速仪(北京中西远大科技有限公司)、温湿度仪(深圳市华图电气有限公司)，扫描仪(上海中晶科技有限公司)、卡罗米特纸、雾滴测试卡(中国农业科学院植物保护研究所)、滤纸、夹子、米尺、50 m卷尺、自封袋、手套、口罩、剪刀、注射器、0.45 μm水系过滤膜、SMP500型MD酶标仪、Depositscan软件、移液枪。

1.1.3 供试药剂和指示剂 25 g/L高效氯氟氰菊酯(诺普信农化股份有限公司)，诱惑红85(浙江吉高德色素科技有限公司)。

1.2 试验条件

1.2.1 试验对象 小麦穗蚜，品种为‘周麦22’，2015-10-14播种，每公顷种群数537万株。

1.2.2 时间和地点 2016-04-29-2016-04-30在陕西省渭南市临渭区田市镇进行，试验田面积3.2 hm2，肥力中等。

1.2.3 气象因素 2016-04-29：温度21～30 ℃，湿度68%～82%，风速0～0.5 m/s。2016-04-30：温度22～29 ℃，湿度63%～86%，风速0～0.5 m/s。药效调查期：白天温度23～32 ℃，无大风降雨天气。

1.3 试验方法

1.3.1 流量检测 通过测定单位时间内施药器械药箱药液流失量计算喷雾流量(mL/min)。

1.3.2 雾滴粒径检测 喷雾试验结束后，对收取的卡罗米特试纸进行扫描，使用Depositscan软件检测雾滴密度(cm-2)和雾滴粒径(μm)。

1.3.3 雾滴密度分布情况检测 将3 cm×9 cm的卡罗米特纸和直径9 cm的滤纸按照试验要求布置于作业区域小麦，在小麦的旗叶、倒二叶、倒三叶位及地面分别布卡，重复3次。试验完成后以“1.3.5”中方法检测雾滴密度。

1.3.4 诱惑红沉积分布情况检测 诱惑红标准曲线绘制：准确称取诱惑红0.020 0 g于100 mL容量瓶，蒸馏水定容，即得200 mg/L诱惑红母液，逐梯稀释为20、10、5、2、1、0.5 mg/L诱惑红标准溶液，而后用SMP500型MD酶标仪于514 nm 检测其吸光值，获取诱惑红标准曲线。试验中，将定量诱惑红溶解于定量水中，进行喷雾检测试验，设定喷雾时间，计算喷雾用液量。试验结束后，收集试验小区滤纸及小麦，用蒸馏水充分洗涤10 min，测量滤液吸光值，根据标准曲线，计算诱惑红用量，得到沉积分布。

1.3.5 农药沉积率检测 试验结束30 min后，在试验区域取整株小麦苗，每点取10株放置自封袋，每重复取8～10点。测定时，根据实际情况加入定量蒸馏水，振荡洗涤10 min，保证诱惑红完全溶解于水，根据诱惑红标准曲线，计算洗涤液中诱惑红的质量浓度，通过洗涤的用水量从而得到单株小麦的诱惑红实际用量(g/cm2)。随机选取10个1 m2的试验区域小麦植株数，计算单株小麦所占面积，计算每株小麦的理论诱惑红量(g/cm2)。再根据公式(1)计算出小麦田喷雾农药沉积率(%)。

农药沉积率=单株小麦的实际沉积量/单株小麦的理论沉积量×100%

(1)

1.3.6 防效调查 每处理调查100株，按照对角线5点取样法，分别固定20株，调查每株小麦的活蚜虫数量。施药前调查虫口基数，施药后1、3、7 d 分别调查残虫量，共调查4次。采用公式(2)、(3)计算虫口减退率和校正防效，分析防治效果，并采用 DPS数据分析软件对数据进行Duncan’s新复极差法统计。

虫口减退率=(药前虫口数-药后虫口数)/药前虫口数×100%

(2)

校正防效=(CK组虫口减退率-处理组虫口减退率)/(1-CK组虫口减退率)×100%

(3)

1.4 试验设计

1.4.1 试验处理 共9个处理，除罗宾逊R-44直升机外，其他处理均按照随机区组排列，各处理重复3次。处理编号及面积见表1。

表1 试验处理Table 1 Treatments in test

1.4.2 纸卡布置 在进行喷雾试验前，先布置卡罗米特纸和滤纸。将纸卡分别布置于小麦穗部、旗叶、倒一叶、倒二叶和地面。

处理1～处理8的纸卡布置：在垂直于喷雾带的方向，根据不同植保机械的参数，将试验杆从喷幅中心线向两边各布置数点，每点相隔1 m，作为1组；重复3次。

处理9的纸卡布置：将试验杆平行于喷雾方向布置50 m，共26个点，每点相距2 m，作为1组；重复3次。

2 结果与分析

2.1 雾滴粒径分析

各处理雾滴粒径测定结果显示(图1)，单旋翼无人机、四旋翼无人机、六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机、电动喷雾器、背负式机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机和风送式远程喷雾机作业时雾滴中径(DV50)分别为206、245、235、103、214、148、156、 233和199 μm。其中，二十四旋翼无人机雾滴中径最小，为103 μm，四旋翼无人机雾滴中径最大，为245 μm。由此可见，不同类型植保机械在小麦田喷雾作业时产生的雾滴粒径差异明显。

2.2 小麦冠层雾滴密度分析

分析雾滴密度(表2)可知，单旋翼无人机、四旋翼无人机、六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机5个处理均为低容量喷雾；电动喷雾器、背负式机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机、风送式远程喷雾机4个处理均为常量喷雾。且低容量的雾滴密度小于常量喷雾的雾滴密度，在0.05差异显著性水平上，单旋翼无人机处理旗叶的雾滴密度显著大于倒二叶，但与倒三叶的雾滴密度无显著差异；四旋翼无人机、六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机处理以及风送式远程喷雾机处理，旗叶的雾滴密度高于倒三叶和倒二叶，且存在显著差异；电动喷雾器、自走式喷杆喷雾机处理，旗叶、倒三叶和倒二叶的雾滴密度无显著差异，说明，这2个处理喷雾均匀性优于其他处理。二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机处理的雾滴密度较小，这是因为其他无人机安装的是压力式喷头，DV50为206.41 μm以上，而二十四旋翼无人机安装的是高速离心式喷头，雾滴粒径较小，DV50为103.94 μm，是其他压力式喷头无人机的50%左右，易造成飘逸和蒸发。罗宾逊R-44无人机DV50与压力式喷头无人机相当，飞行高度为5 m，飞行速度为16 m/s，分别是无人机的1.67倍和5.3倍，易造成蒸发和漂移，导致测量结果有偏差。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同 Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05),the same below

表2 小麦冠层的雾滴密度分布Table 2 Distribution of droplets density in wheat canopy cm-2

注：数据为多次测量的“平均值±标准差”。同列数据后小写字母不同表示在0.05水平差异显著。下同。

Note：The data above are “average value±standard deviation” based on measurement of many times. The lowercase letters after the same column of average value represent the significant difference at 0.05 level.The same below.

2.3 小麦冠层不同位置农药沉积量分析

由表3可知，在0.05的差异显著性水平上，单旋翼无人机处理在旗叶的沉积量显著大于倒二叶，但与倒三叶无显著性差异；四旋翼无人机处理在旗叶的沉积量显著大于倒三叶，但与倒二叶无显著性差异；六旋翼无人机处理、二十四旋翼无人机处理、背负式机动弥雾机处理和风送式远程喷雾机处理在旗叶的沉积量均显著大于倒三叶和倒二叶，而倒三叶的沉积量与倒二叶无显著性差异；罗宾逊R-44直升机处理、电动喷雾器处理和自走式喷杆喷雾机处理在旗叶的沉积量与倒三叶，倒二叶间均无显著性差异。

表3 小麦冠层不同位置农药沉积量Table 3 Deposition on different positions of wheat canopy μg/cm2

2.4 不同植保机械喷雾处理的农药沉积率

由图2可知，单旋翼无人机、四旋翼无人机、六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机、电动喷雾器、背负式机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机、风送式远程喷雾机作业时农药沉积率分别为42.6%、41.2%、40.1%、19.0%、15.7%、60.0%、63.7%、51.4%和32.4%。在0.05 差异显著性水平上，电动喷雾器、背负式机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机有效利用率较高，且三者不存在显著性差异；其次为单旋翼无人机、四旋翼无人机、六旋翼无人机和风送式远程喷雾机，这4个处理也不存在显著性差异；二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机的农药沉积率最低，且两者也不存在显著性差异。

2.5 不同植保机械喷雾处理对小麦蚜虫的防治效果

图2 不同处理雾滴沉积率Fig.2 Droplets deposition percentage of different treatments

表4 不同植保机械防治效果Table 4 Control efficiency of different equipment for crop protection

由表4可知，在使用25 g/L高效氯氟氰菊酯情况下，不同器械在药后1～7 d防治效果均有明显差异，防效为46.7%～98.1%。在0.05差异显著性水平上，电动喷雾器、背负式机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机、风送式远程喷雾机在药后3 d和药后7 d的防治效果均较好，且不存在显著性差异。六旋翼无人机、二十四旋翼无人机、罗宾逊R-44直升机防效较差，也不存在显著性差异。

3 结论与讨论

目前，因行走方式、喷雾系统、作业高度的不同，植保机械防治小麦穗蚜的效果和农药利用率均表现出明显差异，也暴露出植保技术研究的薄弱环节。

3.1 背负式电动喷雾器、机动弥雾机和自走式喷杆喷雾机农药利用率高

背负式电动喷雾器、机动弥雾机和自走式喷杆喷雾机农药沉积率(即农药利用率)[2]能达到51.4%～63.7%，高于当前全国植保机械农药利用率的平均水平(36.6%)，压力式喷头无人机农药利用率均高于40%，略高于当前全国植保机械农药平均利用率。本研究测定的高速离心喷头无人机雾滴粒径为78～130 μm，与其他人研究的无人机雾滴中径达到30～100 μm结果基本一致，是比较理想的雾滴水平[3]。但是农药利用率却为最低，推测主要原因是漂移量和蒸发量较大。雾化水平高而农药利用率低的矛盾是无人机使用过程的重要问题。航空植保器械有很大的市场空间和应用潜力[4-6]，应加大防漂移喷雾技术、航空专用的超低容量液剂以及飞防专用助剂的开发。

3.2 航空喷雾、地面喷雾均可达到理想的防虫效果，不同企业产品差异显著

单旋翼无人机、背负式电动喷雾器、机动弥雾机、自走式喷杆喷雾机、风送式远程喷雾机对小麦蚜虫的防治效果均可达到80%以上，表明，航空喷雾、地面喷雾，低容量喷雾、常量喷雾都可以达到较为理想的防治效果，与前人研究结果基本一致[7-8]。但是，参与本次测试的六旋翼无人机、二十四旋翼无人机和罗宾逊R-44直升机药后7 d的防效均低于55%，而单旋翼无人机、四旋翼无人机均达到80%以上，说明，不同生产厂家、不同型号的植保无人机的DV50(雾滴中径)存在差异，对雾滴在小麦株冠层沉积分布，以及小麦蚜虫防治效果有明显影响。目前，国内还未制定植保无人机生产的国家标准，生产质量、喷洒设备装备以及其他参数均没有统一要求，所以出现作业效果有差异和不稳定等现象。建议国家尽快出台相关标准，以满足农业生产需要。

3.3 机械化高工效施药器械值得推广

本研究表明，自走式喷杆喷雾机表现出51.4%和95.4%的高农药利用率和防治效果，符合农药减量控害的技术要求，也以劳动强度低、作业效率高、适合于大面积作业的特点，满足专业化统防统治的要求，值得推广应用。作业过程中出现的轧苗现象，虽对作物产量没有较大影响，但也应该在推广使用过程中，引导种植者采用宽窄行种植模式，实现农机农艺的配套与融合。风送式远程喷雾机防治效率和防治效果能够满足生产需要，在地块狭长，生产道路适应的情况下也可推广使用。

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