成都平原直播稻田杂草群落构成及植保无人机防控效果

2022-11-16张韫政贡常委张水容阮彦伟马钰叶娜刘雪梅朱新成王学贵

湖南农业大学学报（自然科学版） 2022年5期

张韫政，贡常委，张水容，阮彦伟，马钰，叶娜，刘雪梅，朱新成，王学贵

张韫政1，贡常委1，张水容1，阮彦伟1，马钰1，叶娜1，刘雪梅1，朱新成2，王学贵1*

(1.四川农业大学农学院，四川成都 611130；2.成都绿金生物科技有限责任公司，四川成都 610041)

于2019—2021年，采用五点取样法调查成都平原崇州集贤乡、眉山东坡区及绵阳三台县等地直播稻田杂草的种类及数量；针对优势杂草，在崇州直播稻田开展了植保无人机防控试验(植保无人机IDK–015喷头加迈飞助剂处理和常规植保无人机喷雾处理)，采集喷雾雾滴在水稻上层、中层和下层的沉积情况。3年调查结果表明，成都平原直播稻田的主要杂草分属于13科24种，其中稗草((L.) Beauv.)、异型莎草(L.)、鳢肠((L.) L.)和空心莲子草((Mart.) Griseb.)相对多度均大于20%，是优势杂草。植保无人机防控杂草试验结果表明，试验组单位面积的药液沉积量(平均0.23 μL/cm2)和药液有效沉积率(50.23%)均显著高于对照组(0.14 μL/cm2，42.75%)；试验组施药后30 d，对稗草、千金子、鳢肠的株防效和鲜重防效均达到94%以上，显著高于常规组处理。

直播水稻；杂草；植保无人机；化学除草；成都平原

随着四川各地直播水稻面积的不断扩大，不仅节省了大量人力，缓解了季节性劳动力紧张的矛盾，而且提高了生产效益[1–2]。由于直播水稻田块较平整、水层浅，杂草种子易于萌发，造成直播田杂草(主要有禾本科、莎草科和阔叶杂草三大类[3–4]) 发生密度大、危害重。杂草的发生和为害已成为成都平原稻区大面积推广和应用直播技术的瓶颈[5]。

目前，稻田杂草防除仍以化学防控为主。应用无人机施药可以提高农药利用率，减轻劳动强度，提高工作效率，已经推广应用于防治作物的病虫草害[6]。有研究表明，在水稻田中使用无人机喷施除草剂，效率和防效都显著高于传统人工施药方式，并且对周边作物和靶标作物无影响[7–8]。无人机施药时，喷头及助剂对喷雾质量和施药效果有影响。王志翀等[9]研究表明，不同型号的喷头对无人机喷雾过程中的喷雾漂移和地面沉积均有显著影响，当采用气吸型喷嘴IDK喷头时显著降低了雾滴漂移，因而减小了对周边作物的影响。刘迎等[10]报道，无人机添加飞防助剂后，改善了药液雾滴性能，提高了药液在植物表面的滞留能力和药液的利用率，减少了药液流失，从而可达到减量施药、保护环境的目的。

笔者于2019—2021年对成都平原的崇州市、眉山市、绵阳市直播稻田杂草发生种类及数量进行调查，确定了成都平原直播稻区的优势杂草。在崇州地区直播水稻田，采用常规无人机喷雾施药和添加助剂迈飞搭载IDK喷头的无人机施药，对喷雾质量、防控效果进行了比较，以期为成都平原直播稻田的杂草防控提供参考。

1　材料与方法

1.1　直播稻田杂草发生的调查

2019—2021年，对成都市崇州集贤镇、隆兴镇，眉山市东坡区悦兴镇、太和镇和绵阳市三台县乐加乡、中新镇等地直播稻田的杂草进行调查。调查时间为水稻播种后40～70 d。

调查采用五点取样法。每个地点随机选取10个田块，调查5个样方，分别是田块2条对角线交点以及离交点等距的4个点，均离田边2 m以上。每样方0.5 m×0.5 m，记载样方内杂草种类、株数，依据文献[11]，计算田间杂草的田间频度、田间均度、田间密度、相对频度、相对均度、相对密度和相对多度。

1.2　无人机防除杂草试验

试验于2020年在成都市崇州集贤镇进行。水稻品种为粤禾丝苗。5月15日播种，7月21日傍晚(水稻处于分蘖期)施药，多云天气，平均气温22.2 ℃，平均风速1.30 m/s。无人机为大疆MG–1P，飞行高度1.5 m，飞行速度2 m/s。试验组面积为6000 m2，施用10%吡嘧磺隆可湿性粉剂0.022 g/m2和20%氰氟草酯可分散油悬浮剂0.045 mL/m2，添加10 mL迈飞助剂和指示剂诱惑红85(0.03 g/m2)，施药喷嘴为IDK–015；常规组面积为2000 m2，施用10 %吡嘧磺隆可湿性粉剂0.03 g/m2和20%氰氟草酯可分散油悬浮剂0.06 mL/m2，添加指示剂诱惑红85(0.03 g/m2)，无人机施药喷嘴为原装XR120–015；空白对照喷施清水。

除草药剂10%吡嘧磺隆可湿性粉剂为江苏富田农化有限公司产品；20%氰氟草酯可分散油悬浮剂为安徽众邦生物工程有限公司产品；迈飞助剂为中国化工集团有限公司产品；指示剂诱惑红85为上海源叶生物科技有限公司产品。

在处理田块中随机选择15个点，设置20、70、120 cm 3个高度的麦拉片和相片纸，分别采集水稻上、中、下3层喷雾雾滴数据，测定雾滴粒径体积中径[12]，计算分布跨度[13]、沉积量[14]和农药沉积利用率[15]。喷药后15、30 d记录杂草种类和数量，计算药后30 d株防效和鲜重防效[16]。

运用Microsoft Excel 2016和IBM SPSS Statistics 20对数据进行处理和分析；采用Duncan多重比较法进行方差分析。

2　结果与分析

2.1　成都平原直播稻田杂草的种类

2019—2021年，成都平原直播稻田发生的杂草分属于13科24种(表1)。其中，禾本科杂草占总数的37.50%；莎草科杂草占12.50%；苋科杂草占8.30%；菊科、泽泻科、十字花科、柳叶菜科、木贼科、藜科、蓼科、玄参科、伞形科、浮萍科的杂草物种数各占4.17%。

表1　成都平原直播稻田杂草名录

调查结果(表2)表明，2019年有14种杂草发生，其中相对多度超20%的有5种，分别是稗草、空心莲子草、马唐、异型莎草、鳢肠，是当年的优势杂草；稗草的发生量最大，其田间相对密度为25.09%；稗草和空心莲子草相对频度相近，是当年发生面积较大的杂草。2020年有24种杂草发生，其中相对多度超20%的有稗草、异型莎草、千金子、鳢肠、空心莲子草等5种，为当年的优势杂草；异型莎草的发生量最大，其田间相对密度为19.99%，其次是稗草，为19.94%；稗草和异型莎草发生相对频度相近，是当年发生面积最大的杂草。2021年有13种杂草发生，其中相对多度超20%的杂草有稗草、空心莲子草、异型莎草、千金子、鳢肠等5种，为当年优势杂草；稗草发生量最大，其田间相对密度为36.73%；稗草和空心莲子草田间相对频度相近，是当年发生面积最大的杂草。

表2　成都平原直播稻田杂草的发生情况

表2(续)

2.2　无人机喷雾防控杂草的效果

2.2.1雾滴质量

结果(表3)表明，试验组与常规组的水稻上层、中层和下层之间的农药雾滴粒径体积中径(50)差异不显著(> 0.05)；2组处理的上层、中层之间的雾滴粒径分布跨度差异不显著(> 0.05)，但下层雾滴粒径分布跨度差异显著(< 0.05)。

表3　无人机施药的雾滴粒径体积中径和分布跨度

2.2.2农药的沉积量和沉积利用率

无人机喷雾的农药沉积量和沉积利用率测定结果如表4，处理间上层药液沉积量差异显著(0.05)，中层和下层的药液沉积量差异不显著(0.05)；试验组和常规组的农药沉积利用率分别达到了50.23%和42.75%，两者之间差异极显著(<0.01)。

表4　无人机施药的农药沉积量和沉积利用率

2.2.3对杂草的防效

无人机防控杂草防效调查结果(表5)表明，处理间对稗草15 d株防效、30 d株防效和30 d鲜重防效及千金子的15 d株防效有显著差异(<0.05)；试验组对稗草的15 d和30 d的株防效以及30 d鲜重防效均达到94%以上；处理间对千金子和鳢肠的30 d的株防效以及30 d鲜重防效差异不显著(> 0.05)。根据调查结果并结合田间目测观察，无人机防控杂草的水稻叶色、株高、长势基本一致，周边作物也长势良好，没有发生药害现象。

表5　无人机不同施药方法对杂草的防效

不同字母表示处理间同一时段同一杂草防效差异有统计学意义(< 0.05)。

3　结论与讨论

基于2019—2021年成都平原直播稻田杂草发生的调查结果，以稗草为主的禾本科杂草及以鳢肠、空心莲子草为主的阔叶杂草类和异型莎草是直播稻田的优势杂草，需重点防控。长期使用单一除草剂后，易导致除草剂效率持续下降和优势杂草种类单一[17]。从3年调查数据来看，稗草每年的发生量都较大，可能与当地的用药习惯以及稗草的抗药性有关，使得稗草成为当地优势杂草之一。在成都平原稻区，主要耕作制度为水旱轮作，种植方式包括油菜–水稻、小麦–水稻、水稻–蔬菜等[18]，水旱轮作会对田间土壤种子库密度产生影响，其中麦套稻和旱直播模式中旱地杂草对作物会有显著危害[19]。目前主要危害旱地作物的日本看麦娘、马唐、狗尾草和野油菜等杂草也开始入侵稻田生态系统。

使用无人机施药时，药液的理化性质以及无人机喷嘴类型对化学除草剂的沉积至关重要。何玲等[20]报道，添加助剂后可以显著提高雾滴的沉积量和有效沉积率；贡常委等[21]报道，IDK120–015喷嘴能扩大相对雾滴直径，减少无人机施药作业过程中的雾滴漂移。本研究中，试验组的50显著高于常规组的50，且试验组雾滴粒径分布跨度相较于常规组更小，雾滴粒径更加集中，喷雾更加均匀，药液沉积量更大。试验组单位沉积量较大，说明除草剂的飘移、蒸发对喷雾影响较小，因而对稻田周边作物也更加安全。试验组在减少除草剂用量的情况下，对稗草的防效显著优于常规组，对千金子和鳢肠的防效相当，说明在合理更换喷头、添加助剂的情况下，能够有效提升施药效果，达到农药减量增效的效果。

对成都平原直播稻田的优势杂草，可混施10%吡嘧磺隆可湿性粉剂和20%氰氟草酯可分散油悬浮剂防除。与传统施药方式相比，无人机施药更安全高效，但对不同喷头和不同助剂的搭配效果还需要进一步研究。

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Investigation on the composition of weed community in direct-seeded rice fields in Chengdu plain and research on plant protection unmanned aerial vehicle(UAV) control

ZHANG Yunzheng1，GONG Changwei1，ZHANG Shuirong1，RUAN Yanwei1，MA Yu1， YE Na1，LIU Xuemei1，ZHU Xincheng2，WANG Xuegui1*

(1.College of Agriculture, Sichuan Agricultural University, Chengdu, Sichuan 611130, China; 2.Chengdu Green Gold Biological Science & Technology Co. Ltd, Chengdu, Sichuan 610041, China)

From 2019 to 2021, the types and quantities of weeds in Chongzhou, Meishan and Mianyang in the Chengdu plain were investigated using the five-point sampling method. In response to dominant weeds, the plant protection unmanned aerial vehicle (UAV) control experiments were also performed in direct seeding rice fields of Chongzhou, including UAV with IDK-015 nozzle plus Maifei adjuvant treatment (the tested group) and conventional UAV spray treatment (the control group). The deposition of spray mist on the upper, middle and lower layers were collected by using Mylar sheets and photo paper. The results of the three-year survey showed that the main weeds in the direct seeded rice fields in Chengdu Plain belonged to 13 families and 24 populations. Among them, the relative probabilities were all greater than 20% for,,,and, which were dominant weeds. UAV spray test results showed that the pesticide liquid deposition per unit area (0.23 μL/cm2) and the effective pesticide liquid deposition rate (50.30%) of the tested group were significantly higher than those of the control group (0.14 μL/cm2，42.53%). After spraying 30 days, the control effect and fresh weight control effect of the tested group on,andwere all above 94%, which were higher than those of the control group.

direct-seeding rice; weed; plant protection unmanned aerial vehicle(UAV); chemical weeding; Chengdu plain

张韫政，贡常委，张水容，阮彦伟，马钰，叶娜，刘雪梅，朱新成，王学贵．成都平原直播稻田杂草群落构成及植保无人机防控效果[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2022，48(5)：608–612．

ZHANG Y Z，GONG C W，ZHANG S R，RUAN Y W，MA Y，YE N，LIU X M，ZHU X C，WANG X G．Investigation on the composition of weed community in direct-seeded rice fields in Chengdu plain and research on plant protection unmanned aerial vehicle(UAV) control[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2022，48(5)：608–612．

http://xb.hunau.edu.cn