不同施药器械喷施棉花脱叶催熟剂的效果比较

王爱玉，薛超，马亚杰，张芸，张建华，杜昌春，段爱玲，杨媛雪，马艳*，赵鸣*

（1. 山东省农业科学院经济作物研究所，山东 济南 250100；2. 中国农业科学院棉花研究所，河南 安阳 455000；3. 巨野县农业农村局，山东 巨野 274900）

为方便机械采摘，在棉花成熟后期需要喷施脱叶催熟剂，以促进棉花叶片脱落、集中吐絮。新疆是我国的主要植棉区，当地多采用喷雾机喷施脱叶催熟剂。 与传统人工喷药方式相比，喷雾机喷药极大地提高了工作效率，但作业前仍需人工分行，且作业期间机械在田间行走及在地头转弯时，会不可避免地对棉花造成机械损伤。

飞防技术最早起源于欧美，但当时主要由专业驾驶员驾驶飞机进行作业；日本是无人机飞防技术最成熟、发展最迅速的国家；我国无人机飞防技术研究起步较晚，但发展势头迅猛。 2010 年我国首次出现无人机飞防的报道，2015 年底投入使用的农用无人机超过3 000 台[1]，2019 年累计销售农用无人机3 万台，2020 年累计销售6 万台，农用无人机保有量达11 万台[2-3]。农用无人机作业效率高，相当于传统人工效率的30 倍；安全性好，远距离遥控作业避免了作业人员暴露在农药中的风险；防治效果（防效）好，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流在作物冠层的穿透性，喷雾均匀全面；节约资源和成本，可以大幅减少用药量和用水量。 农用无人机在农业领域得到了日益广泛的应用， 已用于棉蚜[4-6]、稻纵卷叶螟[7]、水稻纹枯病[8]、玉米螟[9]等病虫害的防治。 农用无人机适应范围较广，不易受地形及农作物株高等的限制，已被用于山区、丘陵地带的果园[10]、茶园[11-12]等的植保作业。 另外，农用无人机还被用于水稻的飞播种植、杂交制种[13]，库尔勒香梨的授粉[14]等。 研究表明，无人机在棉花脱叶催熟环节也具有广阔的应用前景[15-16]。 但现有研究多针对无人机的脱叶及催熟效果进行评价，而关于无人机与喷雾机，以及不同厂家无人机之间的应用效果对比研究较少。

为比较不同施药器械喷施棉花脱叶催熟剂的作业效果，本研究选取了喷杆式喷雾机、大疆无人机和极目无人机3 种施药器械，比较不同施药方式的脱叶和吐絮效果，并分析其对棉花产量和品质的影响，从而为棉花脱叶催熟环节施药器械的选择提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021 年在新疆维吾尔自治区塔城地区沙湾市（44°19′34.61″N，85°37′10.52″E）开展。 试验地为砂壤土，偏碱性，土壤肥力中等，前茬作物为棉花。供试棉花品种为新陆早38 号[17]。棉花播种时间为2021 年4 月21 日， 采用加压滴灌机采棉种植模式，1 膜3 管6 行，宽窄行种植，行距为（66＋10）cm，种植密度为22.5 万株·hm-2。 共设置9 个小区，每个小区面积约为0.67 hm2（88 m×76 m）。 棉花田间管理措施同周边其他常规棉田。

1.2 供试药剂

试验所用的脱叶剂为540 g·L-1噻苯·敌草隆悬浮剂（农药登记证号：PD20090444），助剂为280 g·L-1烷基乙基磺酸盐可溶液剂， 均由拜耳作物科学（中国）有限公司生产；40%（质量分数）乙烯利水剂（农药登记证号：D84125-3），由江苏安邦电化有限公司生产。

1.3 施药器械

狼山3WP-1900 喷杆式喷雾机（以下简称为喷雾机），由南通黄海药械有限公司生产；大疆T30 植保无人机（以下简称为大疆无人机），由深圳大疆创新科技有限公司生产；极目E-A2021 智能植保无人机（以下简称为极目无人机），由苏州极目机器人科技有限公司生产，采用CCMS 常温弥雾喷洒系统。

1.4 试验设计

1.4.1脱叶催熟剂的喷施方式及用量。共设置以下3 种喷施方式：喷雾机喷施，载荷量400 L，用水量450 L·hm-2；大疆无人机喷施，载荷量30 L，喷幅5.5 m，飞行高度2.5 m，飞行速度5 m·s-1，用水量22.5 L·hm-2；极目无人机喷施，载荷量20 L，喷幅4.0 m，飞行高度2.0 m，飞行速度5 m·s-1，雾化粒径100 μm，用水量22.5 L·hm-2。

每个小区喷施面积均为0.67 hm2， 重复3 次，随机区组排列。各处理每次的药剂用量均为540 g·L-1噻苯·敌草隆悬浮剂150 mL·hm-2＋280 g·L-1烷基乙基磺酸盐可溶液剂600 mL·hm-2＋40%乙烯利水剂600 mL·hm-2。

1.4.2施药时间及天气。在田间棉花吐絮率为50%左右时进行第1 次施药。 2021 年9 月13 日上午第1 次施药时，天气晴，北风1～2 级，最高温度28.3℃，最低温度12.1 ℃，平均温度20.2 ℃；9 月20 日上午第2 次施药时，天气多云，北风1～2 级，最高温度28.3 ℃，最低温度10.1 ℃，平均温度19.2 ℃。

1.5 调查方法

1.5.1脱叶与吐絮效果调查。 每小区按5 点取样法，每点选择连续2 株长势一致的棉花，并挂牌标记。 调查第1 次喷药前（9 月12 日）及第2 次喷药后0 d、7 d、14 d 时棉株残留叶片数及吐絮和未吐絮棉铃数，并计算脱叶率（rD）、吐絮率（rO）和吐絮效果（rE）。

计 算 公 式：rD＝（N0-NT）/N0×100% ；rO＝NOB/NTB×100%；rE＝（rT-r0）/r0×100%. 式中：N0为第1 次施药前叶片总数，NT为第2 次施药后叶片总数；NOB为吐絮棉铃数，NTB为棉铃总数；rT为第2次施药后吐絮率，r0为第1 次施药前吐絮率。

1.5.2产量相关性状调查。 吐絮盛期，每个小区摘取已吐絮棉株的中上部（上部第4～6 果枝）内围铃（第1～2 果节）30 个，晒干后称量，计算铃重。 用皮辊轧花，称取皮棉质量，计算衣分。成熟收获前进行测产，每个小区选取5 个取样点，每个取样点面积为15.2 m2（10 m×1.52 m），调查样点内的株数、单株结铃数，结合铃重和衣分计算理论皮棉产量。

1.5.3纤维品质的测定。 将每个小区采集的30 个棉铃轧花后称取皮棉50 g，送农业农村部棉花品质监督检验测试中心进行纤维品质测试（HVI 校准棉花标准校准）， 检测的指标包括纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率。

1.6 数据处理与分析

采用SPSS 16.0 统计分析软件进行单因素方差分析（其中脱叶率、吐絮率、长度整齐度指数和断裂伸长率均通过了正态性检验）， 并用邓肯多重范围检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施药方式的脱叶效果

喷雾机、大疆无人机、极目无人机3 种施药器械喷施脱叶催熟剂的脱叶效果见表1。 第2 次施药后0 d， 大疆无人机和极目无人机喷施处理的脱叶率均显著高于喷雾机喷施处理，其中极目无人机喷施处理的脱叶效果最好，脱叶率达到80.82%。 第2次施药后7 d， 大疆无人机和极目无人机喷施处理的脱叶率达80%以上， 均显著高于喷雾机喷施处理。 第2 次施药后14 d，极目无人机喷施处理的脱叶效果最好，脱叶率高达93.77%，显著高于其他2个处理； 大疆无人机喷施处理的脱叶效果次之，但其脱叶率显著高于喷雾机喷施处理的脱叶率。

表1 不同施药方式下棉花脱叶率的比较

2.2 不同施药方式的吐絮效果

喷雾机、大疆无人机、极目无人机3 种施药器械喷施脱叶催熟剂后棉花的吐絮情况见表2。 第2次施药后0 d， 极目无人机喷施脱叶催熟剂处理的吐絮率最高，为73.59%；极目无人机喷施处理的吐絮效果最好，显著优于大疆无人机喷施处理。 第2次施药后7 d，吐絮率最高的是喷雾机喷施处理，其吐絮率达82.87%， 该处理的吐絮效果高达83.91%，显著高于其余2 个处理；大疆无人机喷施处理的吐絮效果最低。 第2 次施药后14 d，3 种处理的吐絮率均达到85%以上；喷雾机喷施处理和极目无人机喷施处理的吐絮效果均超过90%，显著高于大疆无人机喷施处理。

表2 不同施药方式的吐絮效果

2.3 施药方式对棉花产量及其构成因素的影响

采用喷雾机喷施脱叶催熟剂后棉花铃重最高，为5.8 g，显著高于大疆无人机喷施处理。 极目无人机喷施处理的衣分最高，为44.6%；大疆无人机喷施处理的衣分最低，显著低于其余2 个处理。大疆无人机喷施处理的单株结铃数为9.4，显著高于喷雾机喷施处理。 极目无人机喷施处理的收获密度显著高于大疆无人机喷施处理，而与喷雾机喷施处理差异不显著。大疆无人机喷施处理的理论皮棉产量最高，分别比喷雾机喷施处理和机目无人机喷施处理的增加21.4%和5.3%，但3 个处理间无显著差异（表3）。

表3 施药方式对产量及构成因素的影响

2.4 施药方式对纤维品质的影响

喷雾机、大疆无人机、极目无人机3 种施药器械喷施脱叶催熟剂后， 棉花纤维品质相差不大。 3个处理间的纤维上半部平均长度、 长度整齐度指数、断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率均无显著差异（表4）。

表4 不同施药方式下棉花纤维品质的比较

3 讨论与结论

作物叶片都有一定的药液持留量，施药量超过一定范围，药液就会发生聚并而流失[18]。 喷杆式喷雾机采用的是大容量淋洗式喷雾技术，容易导致药液流失，防效较差。 植保无人机采用低空低容量喷雾技术，雾化均匀，喷施效果较好。研究表明无人机低空低容量喷雾的农药利用率较高，对茶小绿叶蝉的防效优于大容量喷雾机[12]。 在防治稻飞虱的试验中则发现无人机和喷雾机喷施的效果差异不显著，但低空低容量喷雾的持效期更长[19]。

采用植保无人机在棉田喷施脱叶催熟剂，雾滴粒径小，药液在棉花冠层穿透性强，对棉花有较好的脱叶效果[20]。 胡红岩等[21]研究表明药后20 d，无人机喷雾处理的脱叶效果和吐絮效果与人工喷雾处理无显著差异。另有试验发现无人机2 次喷施脱叶剂后棉花脱叶效果显著好于地面喷杆喷雾机1次顶喷施药，但催熟效果差异不大[22]。 按照机采棉生产技术规程[23]要求，施药后20 多天脱叶率应达到90%以上，吐絮率应达到95%以上。 王林等[22]在对比不同施药器械的脱叶催熟效果试验中发现，3种型号的无人机、8 个地块的作业中， 只有1 种无人机1 个地块能同时满足脱叶率和吐絮率的要求。本研究结果表明，2 种无人机喷施处理的脱叶效果均优于喷杆式喷雾机喷施处理， 第2 次施药后14 d，极目无人机和大疆无人机喷施处理的脱叶率分别达93.77%和82.00%；而从吐絮效果来看，第2次施药后14 d 喷雾机和极目无人机喷施处理的吐絮效果均达90%以上，显著优于大疆无人机喷施处理。随着时间的推移，在脱叶催熟剂的持效期内，脱叶率和吐絮率可能还会有所提高。

利用喷雾机、大疆无人机、极目无人机3 种施药器械喷施脱叶催熟剂，3 个处理间的理论皮棉产量和纤维品质均无显著差异。大疆无人机喷施处理的铃重显著低于喷雾机喷施处理，衣分显著低于其余2 个处理，可能与其喷洒雾滴粒径的大小、雾化均匀度等有关。 研发出更加优化的喷洒系统，改善雾化参数，或许是解决上述问题的关键。

本研究仅选取1 个棉花品种，喷施同一剂量的同种脱叶催熟剂，只进行了1 年1 点的试验，且仅调查了第2 次喷药后0 d、7 d 和14 d 共3 个时间点的脱叶率和吐絮率。因此，为更系统、更准确地评价不同施药器械喷施棉花脱叶催熟剂的效果，还需针对上述问题开展进一步研究工作。