3 种不同型号植保无人机施药对水稻几种病虫害的防治效果

严羽，张晓伟，陈夕军，冯建国，陈宸，王维建

（1.扬州大学植物保护学院，江苏 扬州 225009；2.江苏省仓东农业发展有限公司，江苏 盐城 224237）

植保无人机是近年来发展迅速的一类新型施药器械，与传统施药器械相比，无人机具有机动性好、施药效率高、作业质量优、施药量和用水量少、不损伤农田作物等优点[1]。但不同无人机因动力、飞行高度、喷幅、喷雾助剂和施液量等不同，从而使液滴分布、雾滴沉积和田间防效等均有显著差异[2-5]。李艳朋等[6]测定了极飞P20、大疆T16、天鹰兄弟GYM12L和易田3WYTZ1000-21 等机型对小麦赤霉病的防效，虽然在统计学上各机型防效并没有显著差异，但综合表现以极飞P20 和大疆T16 无人机较好。助剂的使用对无人机喷施后雾滴飘移有显著影响，植物油类喷雾助剂有显著的抗漂移效果[7]。其主要作用机理为添加助剂后，药液的理化性质发生了改变、蒸发量减少、药液更易覆盖植物冠层，并增加了沉积[8]。

由于无人机具有空中飞行、避障技术和仿地飞行功能，目前已被用在大田作物、林木、草原，甚至设施蔬菜田的病虫草害防控[9]。目前，国内无人机保有量已经近20 万台，作业面积更是超过0.9 亿hm2·次-1。以往研究多集中于无人机飞行参数、药剂雾化效果、沉积量等，关于其对病虫害的田间防效，也大多由器械生产企业根据标准参数测定，但相对田间实际应用情况下，各型号无人机的病虫草害防效研究并不多。为明确大疆和极飞几款无人机对水稻重要病虫害的防控效果，通过药液的雾化效果和田间防效测定，明确其田间应用潜力，以期为器械的更好使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试无人机：大疆T30 和大疆T10，深圳大疆创新科技有限公司；极飞P80，广州极飞科技股份有限公司。

供试药剂：30%三环唑悬浮剂，江苏剑牌农化股份有限公司；240 g·L-1噻呋酰胺悬浮剂，江苏省盐城利民农化股份有限公司；30%氯虫苯甲酰胺悬浮剂，河北农信生物科技有限责任公司。

1.2 药液表面张力测定

将3 种药剂分别按田间常规用液量进行稀释，普通喷雾用液量为450 kg·hm-2，无人机喷雾用液量为30 kg·hm-2。采用拉脱法测定不同药剂在不同稀释度下的表面张力，将铂金片洗净后，于酒精灯火焰灼烧25～30 s，固定于仪器挂钩上；将30 mL 药液加入烧杯中，调节样品台高度，使铂金片处于液面上方；缓慢下降铂金片，使其与液面接触，记录试验结果，以清水为对照。

1.3 药剂的接触角测定

采用接触角测量仪测定药液在不同界面的接触角。将稀释过的不同药剂用微量注射器滴2μL 于玻片或水稻叶片表面，用测量仪上的CCD 摄像头拍摄照片，每1s 拍摄1 张。用拟合分析法计算液滴在玻片和水稻叶片上的稳定接触角，测量时间约5min，每样品重复3次。测量时室温为（25±2）℃，相对湿度（65±5）%。

1.4 不同无人机对药液的雾化效果测定

2021 年8 月于江苏省仓东农业发展有限公司水稻田进行本试验，每处理试验地块约0.06 hm2。在各无人机飞行航线中间线布置采集样点，各条航线来回共布6 个点，每点5 张水敏纸。水敏纸下端用回形针夹剑叶叶枕部位，水敏纸延展方向与剑叶伸展方向一致。各无人机的飞行高度、速度、喷头等与田间常规用药时一致。测定施药时的自然风速约为1.0 m·s-1，环境温度30 ℃左右，相对湿度为65%左右。喷雾完成后，收集各水敏纸并逐一放对相应的密封袋中，带回实验室进行数据处理。将收集的水敏纸逐一用扫描仪扫描，扫描成像后用图像处理软件Deposit Scan 进行分析，计算不同无人机田间喷雾的覆盖率、覆盖密度，以及沉积量等指标参数。

1.5 田间病虫害调查与防效计算

水稻主要病虫害田间调查方法参照国标进行。

稻纵卷叶螟参照《农药田间药剂试验准则（一）杀虫剂防治稻纵卷叶螟》（GB/T 17980.2—2000）。施药后14 d，采用每小区5 点取样，每点调查10 穴全部稻株的稻叶，计数总叶数和卷叶数，计算卷叶率和防效。

水稻纹枯病参照《农药田间药剂试验准则（一）杀菌剂防治水稻纹枯病》（GB/T 17980.20—2000）：施药后14 d，采用每小区5 点取样，每点调查相邻5丛，共25 丛，记录总株数、病株数和病级数。病害严重度分级标准如下：0 级，全株无病；1 级，第四片叶片及其以下叶鞘、叶片发病；3 级，第三片叶片及其以下叶鞘、叶片发病；5 级：第二片叶片及其以下叶鞘、叶片发病；7 级，剑叶叶片及其以下叶鞘、叶片发病；9 级，全株发病，提早枯死。

稻瘟病参照《农药田间药剂试验准则（一）杀菌剂防治水稻叶部病害》（GB/T 17980.19—2000）。施药后田间稻穗瘟病情稳定时调查，每小区5 点取样，每点查50 穗。病害严重度分级标准如下：0 级，无病；1级，每穗损失5%以下（个别枝梗发病）；3 级，每穗损失6%～20%（三分之一枝梗发病）；5 级，每穗损失21%～50%（穗颈或主轴发病，谷粒半瘪）；7 级，每穗损失51%～70%（穗颈发病、大部瘪谷）；9 级，每穗损失71%～100%（穗颈发病，造成白穗）。

稻曲病[10]：于收获前5 d 调查稻曲病田间病情，每小区5 点取样，每点查相连5 丛，以穗为单位，记载总穗数、病穗数和病穗严重度。病害严重度分级标准如下：0 级，无病粒；1 级，单穗稻曲球1 个；2级，单穗稻曲球2 个；3 级，单穗稻曲球3～5 个；4级，单穗稻曲球6～9 个；5 级，单穗稻曲球≥10 个。

病情指数与防治效果计算公式如下：

施药后直至田间防效调查前，每日观察药液对水稻的不良影响。

1.6 数据统计

所有数据均使用DPS 9.50 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 3 种药剂不同浓度药液的表面张力

以生产上田间常用剂量稀释3 种药剂，使其最终浓度与无人机飞防和普通喷雾时浓度一致，氯虫苯甲酰胺、三环唑、噻呋酰胺的浓度分别为1 200 μg·mL-1和80 μg·mL-1、10 500 μg·mL-1和700 μg·mL-1、3 000 μg·mL-1和200 μg·mL-1。稀释后的药液，进行表面张力测定。结果表明，由于药液中含有湿润剂、分散剂等助剂，所有药剂稀释液的表面张力值均明显小于清水对照；同种药剂，在高浓度下其表面张力值要明显小于低浓度。3 种药剂中，氯虫苯甲酰胺1 200 μg·mL-1表面张力最小为31.04；苯甲酰胺80 μg·mL-1表面张为为43.42；三环唑10 500 μg·mL-1和700 μg·mL-1时表面张力分别为40.40和43.09，而噻呋酰胺3 000 μg·mL-1和200 μg·mL-1的表面张力则分别为40.86 和50.52（表1）。

2.2 3 种药剂不同浓度药液的接触角

分别测定3 种药剂不同浓度药液的接触角，结果表明，无论是在水稻叶片还是在载玻片上，3 种药剂中，以三环唑的接触角最小，且同种药剂高浓度药液比低浓度药液具有更小的接触角；另外，随着时间的推移，同种药剂高浓度药液的接触角变小的速度显著高于低浓度药液，甚至在载玻片上从22 s 开始就已经读不到三环唑10 500 μg·mL-1药液的接触角值，至38 s 时，三环唑700 μg·mL-1药液的接触角值亦不再可测（图1、图2）。

图2 不同载面上各浓度药液不同时间液滴状态

2.3 不同无人机喷施药液的雾化效果

分别用不同机型无人机喷雾后，测量水敏纸上药液雾滴的相关数值，结果表明，不同机型之间各数值间差异较大，均达到极显著关系（图3）。其中，大疆T30 和大疆T10 的液滴粒径、体积中值直径显著高于极飞P80，因此总雾滴数和雾滴密度均小于极飞P80；但在均匀度上，大疆T30 和大疆T10、极飞P80 均不显著，但大疆T10 和极飞P80 间存在极显著差异；在药液的覆盖率和沉积量上，大疆T30 和极飞P80 均好于大疆T10，且大疆T30 和极飞P80间无显著差异（表2）。

表2 不同机型无人机田间喷雾液滴相关参数

图3 不同机型无人机喷雾后水敏纸表面药液液滴

2.4 不同无人机施药的对水稻几种重要病虫害的防效

不同无人机施药后对水稻几种主要病虫害如稻纵卷叶螟、稻瘟病、稻曲病和水稻纹枯病均有较好防效，但不同机型间有显著差异。其中，大疆T30 相对较好，除对水稻纹枯病防效与其他2 种无人机无差异外，对稻纵卷叶螟、稻瘟病和稻曲病的防效均显著好于极飞P80 和大疆T10；但对稻纵卷叶螟和稻瘟病的防效大疆T30 和极飞P80 间达不到极显著差异（表3）。连续的田间观察表明，3 种无人机喷施的药剂对水稻均不会产生药害。

表3 不同无人机施药对水稻几种主要病虫害的田间防治效果

3 讨论与结论

植保无人机施药可有效降低用水量和用药量，且显著提高药剂的防效。以农药推荐使用量的最低限进行无人机施药控制小麦病虫害，其对蚜虫、白粉病、锈病和赤霉病的防效比农民自防可分别提高5.11%、19.83%、24.17%和18.09%[11]。程根德等[12]认为，这种高防效是因为无人机采用超低量喷雾，保证了农药喷洒的均匀适量，且利用无人机飞行时的下压风场，提高了药液的穿透力和覆盖面，从而提高了农药的利用率。因此，即使以常规剂量80%的药量施用，无人机防病虫害效果亦能显著高于普通的背负喷雾器处理10%以上[13]。然而，笔者认为，除上述因素外，高浓度药剂的低表面张力和小接触角可能也是药效提高的重要因素之一。以常规喷雾药液浓度测定发现，在无人机施药的药液浓度下，药液的表面张力和接触角均要远小于背负式喷雾器施药浓度下的表面张力和接触角；且在高浓度下，药液的接触角快速变小，也更利于药液在植物表面的延展和被吸收，从而提高药剂的利用率和药效。

尽管植保无人机在农业生产中的应用越来越广泛，但目前专门配套无人机施药的农药剂型和助剂还鲜有报道，相关药剂或剂型的无人机施药标准参数更未见有人研究。大量无人机的使用，基本以厂家设定的出厂参数为准。而吕超[14]认为，对于水稻病虫害防控而言，为保证作业效果，无人机飞行高度一般应控制在1.8～2.5 m 左右，飞行速度为3～6 m·s-1，可以使药物均匀附着于水稻表面。但不同机型在常规参数下施药对药液的雾化效果是不同的，以大疆T30、大疆T10 和极飞P80 进行田间比对，T30 对药液的雾化效果明显较好。因此，进一步研究各植保无人机最优的飞行参数，甚至针对不同地型、不同作物、不同病虫害等设计最优施药参数，对进一步提高农药利用率和病虫害的田间防效，具有重要意义。

无人机因其便捷、高效、智能等特性，为农业植保技术带来了深刻变革，但其在实际应用中却面临诸多问题，如续航、安全、操作技术和相关技术参数设定等[12]。这需要相关研究人员在加强技术开发的同时，能与实践作业需求相匹配，从而厘清植保无人机的发展逻辑，发现植保无人机快速发展过程中存在的问题，通过进一步改进、优化，研制出完善的植保无人机机型和适用技术，推动农业生产的智能化、数据化和信息化，促进农业的转型再升级。