植保无人飞机施药防治农作物病虫害研究进展
2023-06-19周金晓袁会珠闫晓静
周金晓,石 鑫,袁会珠,闫晓静
(中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193)
植保无人飞机因具有作业效率高、适用性好、节水、节药和省工等优点在农作物病虫害防治中发挥着越来越重要的作用。植保无人飞机喷雾已成为病虫害快速、高效的防治作业模式[1-2]。植保无人飞机作为新兴的施药器械,其防治作物病虫害的可行性、施药参数和喷雾质量是人们最为关注的方面。目前,植保无人飞机施药已被广泛应用于大田作物(玉米、水稻、小麦等)和经济作物(棉花、烟草、茶树、果树等)病虫草害的防治,主要防治对象包括玉米螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟、水稻纹枯病、蚜虫、小麦白粉病等常见病虫害和阔叶类及禾本科杂草。通过对中国知网和Web of science等数据库查询,发现2013—2023年发表的植保无人飞机施药对作物病虫害防治效果研究相关论文共216篇(图1)。由图1可以看出,关于植保无人飞机施药防治作物病虫害研究主要集中在水稻、小麦和玉米三大主粮作物以及棉花上,其中关于植保无人飞机施药防治水稻病虫害的论文最多(88篇),其次是植保无人飞机施药防治小麦病虫害的论文(49篇)、防治玉米病虫草害的论文(35篇)和防治棉花病虫害的论文(17篇)。另外,植保无人飞机防治其他作物(柑橘、苹果、核桃、茶树、烟草、油菜和大豆)病虫害的论文共27篇。国家航空植保科技创新联盟从2016年开始联合全国农业技术推广服务中心、科研单位和中国优势植保无人飞机生产企业、制剂企业、助剂企业针对航空植保关注的病虫害防控问题开展全国性联合试验。据统计,2016—2022年共开展联合试验63次,涉及全国16个省市,测试了20种无人飞机机型、160多种药剂和10多种助剂。调查了植保无人飞机施药防治水稻、小麦、玉米、花生、马铃薯、柑橘、苹果、茶树等作物病虫害情况以及棉花脱叶效果。全国飞防联合试验中涉及的病虫害主要有小麦白粉病、赤霉病和蚜虫;稻瘟病、水稻纹枯病和稻飞虱;玉米大小斑病和草地贪夜蛾;柑橘红蜘蛛和柑橘木虱;茶小绿叶蝉和茶尺蠖;马铃薯晚疫病;花生叶斑病;烟草棉铃虫。
图1 关于植保无人飞机施药对不同作物病虫害的防治效果发文数量
本文综述了飞防相关文献和全国飞防联合试验中植保无人飞机施药在不同作物病虫草害防治中的药剂选择、防治效果及影响因素,为明确植保无人飞机施药防治作物病虫害的可行性和推动航空植保快速、健康发展提供理论和技术支撑。
1 植保无人飞机施药对小麦病虫害的防治效果
小麦是世界上重要的粮食作物,种植面积约占全球谷物的30.7%,居世界谷物种植面积之首。中国作为世界上最大的小麦生产基地,种植面积和产量均居世界首位[3]。小麦病虫害的发生对小麦产量和品质安全造成严重威胁。2022年,我国小麦虫害发生面积达1 950.22万hm2次,其中发生最为严重的虫害是蚜虫和红蜘蛛;小麦主要病害发生面积达1 746.22万hm2次,其中赤霉病、白粉病和叶锈病是小麦中最为常见的三大病害[4]。目前,植保无人飞机施药主要用于小麦白粉病、赤霉病、叶锈病和蚜虫的防治(表1)。
表1 植保无人飞机防治小麦病虫害喷施药剂和防效
1.1 植保无人飞机施药对小麦白粉病的防治效果
2013年,杨帅等[5]首次发表了植保无人飞机防治小麦白粉病的结果。该团队在探究飞行高度对小麦白粉病防治效果的影响时发现,使用八旋翼植保无人飞机在距离小麦高度0.5 m处喷施6%戊唑醇超低容量液剂,对乳熟期小麦白粉病的防治效果最好,防效达70.9%,与使用地面背负式喷雾器施药对小麦白粉病的防效基本相当,但植保无人飞机的施药液量仅为1 L,而地面施药器械的施药液量为30 L,用水量大大降低,且作业效率极大提升。孔肖等[6]探究了不同浓度丙环唑和醚菌酯对小麦白粉病的防效,表明用量为1 L/667 m2的情况下,使用八旋翼无人飞机喷施250 g/L丙环唑乳油和50%醚菌酯水分散粒剂,药后7 d的防效分别为90.2%和84.5%。巴秀成等[7]研究发现,在推荐剂量下,喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂对小麦白粉病的防效为73.1%,显著高于30%己唑醇悬浮剂的防效(50%)。然而,程善闽等[8]的研究发现,使用单旋翼植保无人飞机在喷施48%氰烯菌酯·戊唑醇悬浮剂7 d后,对小麦白粉病的防效仅为41.16%,低于自走式喷杆喷雾机对小麦白粉病的防效(72.90%)和弥雾机对小麦白粉病的防效(72.86%),说明在正确选择药剂的情况下,多旋翼植保无人飞机对小麦白粉病的防效范围在79.6%~90.2%之间,优于单旋翼的防治效果,且与地面施药器械防治效果相当。
1.2 植保无人飞机施药对小麦赤霉病的防治效果
在植保无人飞机防治小麦赤霉病的过程中,劳晓梅等[9]使用大疆T20植保无人飞机,在飞行高度2 m,速度5 m/s,喷幅3 m,用量1 L/667 m2的条件下喷施20%氟唑菌酰羟胺悬浮剂,对小麦赤霉病的防效可达78.7%;陈土云等[10]在相同的飞行参数下以5种药剂进行试验后发现,植保无人飞机喷施30%丙硫菌唑可分散油悬浮剂,对小麦赤霉病的防效最好,防效可达93.5%。王维国等[11]用极飞P20植保无人飞机喷施30%丙硫菌唑悬浮剂600 g/hm2和75%丙硫菌唑干悬浮剂300 g/hm2,对赤霉病的防效均在90%以上,明显优于其他药剂,尤其是喷施75%丙硫菌唑水分散粒剂,防效可达93.07%。潘凡[12]在探究不同施药器械喷施48%氰烯菌酯·戊唑醇悬浮剂对小麦赤霉病的防效及毒素残留时发现,无人飞机喷施的持效期最长,防治效果最好,且药剂残留量低于我国农药最低残留限量标准。
上述研究表明,植保无人飞机对小麦赤霉病的防效范围在78.7%~93.5%之间,药剂残留量低于我国农药最低残留限量标准。因此,植保无人飞机在防治小麦灌浆扬花期赤霉病的过程中,推荐在高度2 m,速度5 m/s的施药条件下喷施丙硫菌唑、氰烯菌酯或氟唑菌酰羟胺等杀菌剂进行2次防治,以便取得较好的防治效果。
1.3 植保无人飞机施药对小麦蚜虫的防治效果
针对不同的药剂,巴秀成等[13]利用多旋翼植保无人飞机喷施氯氟氰菊酯和吡虫啉对蚜虫进行防治,药后7 d防效可达到95%。Sun等[14]利用极飞P20植保无人飞机在飞行高度1.5 m,速度3 m/s的情况下喷施40%氧乐果乳油,对蚜虫的防效可以到90%以上。
针对不同的施药参数,沈丽丽等[15]研究发现,植保无人飞机用量为2 L/667 m2效果要优于1.5 L/667 m2,喷施37%噻虫胺·联苯菊酯悬浮剂,6 d后的防效为91.31%,略差于自走式喷杆喷雾机的防效(99.92%)。张武云等[16]的研究同样表明,利用植保无人飞机喷施70%吡虫啉水分散粒剂,对蚜虫7 d后的防效为82.44%,略低于地面传统喷雾器械(89.22%)。蒙艳华等[17]采用全丰3WQF120-12型单旋翼植保无人飞机,通过筛选不同的飞行参数,发现在飞行高度1 m,速度3 m/s,喷施总流量1.7 L/min情况下,喷施33%氯氟·吡虫啉悬浮剂对小麦蚜虫的防治效果可达89.44%。Wang等[18]通过对植保无人飞机施药液量分别为9、16.8、28.1 L/hm2和粗细2种喷头进行组合试验,发现在防治小麦蚜虫时,采用高施液量28.1 L/hm2、粗喷头喷施33%氯氟氰菊酯·吡虫啉悬浮剂,对小麦蚜虫防治效果显著,且与地面传统喷雾器械相当,防治效果均为90%左右。
综上所述,植保无人飞机在施药液量大于16.8 L/hm2及合适的施药参数条件下喷施吡虫啉、氯氟氰菊酯、氧乐果等药剂,对蚜虫的防效范围在82.4%~91.3%之间。
1.4 植保无人飞机“一喷三防”对小麦病虫害的防治效果
2017年,在河南省新乡市开展小麦“一喷三防”全国飞防联合试验中,试验人员使用植保无人飞机喷施600 g/L吡虫啉悬浮剂、45%咪鲜胺水乳剂和30%戊唑醇悬浮剂,发现在登记用量和减量20%条件下,对小麦蚜虫均具有较好的防效,为85%[19]。
2 植保无人飞机施药对水稻病虫害的防治效果
中国是世界第一水稻生产大国,水稻种植面积占全世界的20%,产量却占世界的40%,为世界粮食产量作出重大贡献,但每年病虫害的发生对水稻的品质和产量造成严重威胁。
一方面,种植环境恶劣增加病虫害发生概率;另一方面,外来病虫害的不断入侵导致病虫害种类逐年增多。刘万才等[20]通过对近十年来农作物病虫害危害造成的损失进行统计分析,发现水稻上最为严重的病虫害有水稻纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱、二化螟、稻瘟病等。目前,植保无人飞机主要应用于防治水稻稻瘟病、纹枯病等病害和稻飞虱、稻纵卷叶螟等害虫(表2)。
表2 植保无人飞机防治水稻病虫害喷施药剂和防效
2.1 植保无人飞机施药对水稻稻瘟病的防治效果
针对不同施药器械对水稻稻瘟病的防治效果,缪建锟等[21]研究发现喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂,在作业高度2 m,间距4 m,速度2.9 m/s,用水量1.5 L/667m2且未加助剂的情况下防效为73.22%,添加助剂后最高防效可达89.79%,显著高于人工喷雾器械(64.19%)。郭永旺等[22]同样用植保无人飞机喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂,在添加助剂的情况下最高防效可达87.40%,得出相近的结果。
以上研究表明,使用植保无人飞机喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂,在合适的施药参数条件下添加助剂,对水稻稻瘟病具有良好的防治效果,防效范围在73.2%~89.8%之间。
2.2 植保无人飞机施药对水稻纹枯病的防治效果
针对不同的植保器械,王利民等[23]利用大疆T20四旋翼植保无人飞机喷施23%醚菌·氟环唑悬浮剂和30%噻呋·戊唑醇悬浮剂进行2次防治,对水稻纹枯病防效均在70%以上,与地面喷雾防治效果相当。葛金萍[24]通过大疆MG-1S和大疆T16喷施24%噻呋酰胺悬浮剂并添加飞防助剂,对纹枯病的株防效分别为85.84%和78.95%,低于传统地面机动喷雾器对水稻纹枯病的防治效果(90.55%)。陆凉夏和唐中兴等[25-26]同样发现植保无人飞机对水稻纹枯病的防效要略低于常规植保机械。
以上研究表明,植保无人飞机对水稻纹枯病的防效范围在70.0%~85.8%之间。综合来讲,植保无人飞机在防治水稻叶部、穗部病害时,防治效果略优于传统地面喷雾; 在防治中下部病害如水稻纹枯病时,地面施药处理的防效略优于飞防处理。
2.3 植保无人飞机施药对水稻虫害的防治效果
稻纵卷叶螟和稻飞虱(灰飞虱、褐飞虱和白背飞虱)是水稻上影响最大、为害最为严重的2种害虫,对整个稻田昆虫群落起决定性作用[27],也是水稻害虫防治的主要对象。
针对植保无人飞机对水稻害虫的防治效果,陆世忠等[28]采用大疆MG-1P植保无人飞机在飞行速度4.5 m/s,相对高度1.8 m,喷幅4 m,喷液量1.5 L/667 m2的情况下,喷施5.7%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微乳剂和3%茚虫威超低容量液剂,药后14 d对稻纵卷叶螟防效为88.60%~96.74%。韦敏超等[29]使用大疆T16植保无人飞机喷施10%吡虫·噻嗪酮悬浮剂和240 g/L噻呋酰胺悬浮剂,施药后14 d对稻纵卷叶螟和稻飞虱的防效分别为86.2%和89.5%,可达到与地面施药器械相当的防治效果。唐中兴等[30]在研究植保无人飞机对水稻病虫害防治效果时发现,使用酰胺类药剂在添加助剂和农药常规用量情况下,植保无人飞机对水稻二化螟和稻飞虱的防效均在90%左右。
针对不同施药器械,Qin等[31]对比了使用植保无人飞机与担架式喷雾器喷施480 g/L毒死蜱乳油的防效情况,药后3~10 d植保无人飞机的防效为74.0%~92.0%,杀虫效果和持效期均优于担架式喷雾器。Chen等[32]通过探究不同粒径的喷头对稻飞虱的防治效果时发现,在相同的施药参数下,细粒径喷头的雾滴密度和防治效果要明显优于粗粒径喷头,在分蘖开花期喷施48%毒死蜱乳油,药后7 d对稻飞虱的防效在90%左右。
上述研究表明,针对水稻害虫,使用植保无人飞机喷施48%毒死蜱乳油、3%茚虫威超低容量液剂和240 g/L噻呋酰胺悬浮剂,在合适的施药参数下,对水稻虫害的防效范围在74.0%~96.7%之间。
2.4 植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验防治效果
2018年6—8月,在植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验中,应用全丰3WQFTX-10、全丰3WQF120-12、高科S40-E、极飞P20、天途M6E 5种植保无人飞机机型,喷施27%三环·已唑醇悬浮剂、氨基酸水溶肥、40%氯虫·噻虫嗪水分散粒剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、35%氯虫苯甲酰胺水分散粒剂、250 g/L嘧菌酯悬浮剂、22%春雷·三环唑悬浮剂、40%嘧菌·戊唑醇悬浮剂、10%溴氰虫酰胺悬浮剂9种药剂进行2次防治:第1次药后9 d,各药剂处理区水稻枯心病防效均在80%以上;第2次药后24 d,纹枯病防效均在70%以上。各处理均可以对水稻枯心病和水稻纹枯病起到良好的防治作用,整个试验过程中水稻植株未出现药害现象。
2019年7—8月,在植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验中,先后进行2次施药,第2次药后25 d,各药剂处理区水稻纹枯病防治效果在80.03%~91.85%之间,穗颈瘟防治效果在80.93%~94.01%之间,二化螟防治效果在87.82%~100.00%之间。收获时,空白对照区产量为570 kg/667 m2,药剂处理区在580~621 kg/667 m2之间,增产率高达8.97%。在各药剂处理区2次施药,对水稻病虫害起到了良好的防控作用,增产明显,且在整个试验过程中未出现药害现象。
2.5 植保无人飞机施药对水稻病虫害防治的减施增效作用效益评估
目前,在农业生产中,为保证防治效果,大多植保无人飞机施药量与地面喷雾器械相当。2021年,闫晓静等[33]通过对已报道的植保无人飞机在水稻田的减量增效作用梳理汇总分析并进行效益评估。结果显示,技术简易性的效益增量最大,为6.53%;农药利用率次之,效益增量为4.25%;随后依次是产量和防效均为1.96%,化学农药用量1.85%,成本效益为1.81%。
以上结果表明,植保无人飞机在作业过程中大大提高了工作效率,也显著提升了农药利用率。此外,植保无人飞机在减量、增效、提产、成本效益等方面也有一定的促进作用。
3 植保无人飞机施药对玉米病虫草害的防治效果
玉米是世界上重要的粮食作物,也是我国主要的大田作物和国民粮食的重要来源[34]。我国玉米种植面积仅次于水稻、小麦,产量占谷物总产量的30%以上,是世界上第二大玉米生产国[35]。玉米产量高、用途广,在农业生产中起着举足轻重的作用,但由于玉米植株较高,传统地面施药难以操作,在生产中病虫害防治工作开展不够充分,导致玉米产量和品质不断下降。植保无人飞机在玉米病虫草害防治工作中更具优势。
目前,植保无人飞机在玉米上的防效研究主要集中在玉米螟、草地贪夜蛾和杂草(表3)。
表3 植保无人飞机防治玉米虫害、草害喷施药剂和防效
3.1 植保无人飞机施药对玉米螟的防治效果
高圆圆等[36]于2013年发表了第一篇关于植保无人飞机防治玉米螟的报道,针对不同剂型和作业高度,采用Af811小型单旋翼植保无人飞机在飞行高度2.5 m,速度5 m/s,施液量0.42 L/667m2的作业参数下喷施10%毒死蜱超低容量液剂,对玉米螟最好防效为80.7%。
针对不同施药器械,韩海亮等[37]以大疆MG-1S四旋翼植保无人飞机分别在玉米心叶期和收获期喷施200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂,对玉米螟的防治效果分别为90.6%和70.3%,略高于地面喷雾器械,显著优于热力烟雾机的防治效果。刘平知等[38]利用极飞P20多旋翼植保无人飞机在飞行高度2.5 m,速度5 m/s,且添加助剂的情况下喷施200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂,对玉米螟的杀虫效果可达到92%。张梅等[39]同样用极飞P20喷施相同的药剂,在飞行速度4 m/s,高度1 m的情况下对玉米螟的防治效果为93.3%,与上述的研究结果相似。
上述研究表明,植保无人飞机在玉米螟的防治研究中,200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂的应用最为普遍,对玉米螟的防治效果较好。在选择合适药剂的情况下,植保无人飞机对玉米螟的防效范围在63.3%~70.3%。
3.2 植保无人飞机施药对草地贪夜蛾的防治效果
田新湖等[40]在玉米小喇叭口期利用植保无人飞机在飞行高度1.5 m,速度6 m/s的情况下,喷施200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂,防效可达89.0%,略低于机动喷雾器(91.8%)。臧晓韵等[41]用大疆T20六旋翼植保无人飞机在飞行高度2 m,喷幅5 m,速度5 m/s,喷液量30 L/hm2的情况下,喷施200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂药后3 d的防效为62.1%,药后10 d的防效达到80.3%~80.4%。卞康亚等[42]利用大疆3WWDZ-15A喷施20%甲维·茚虫威悬浮剂,药后3 d最佳防效为78.3%,药后7 d最佳防效为95.0%。
植保无人飞机在喷施茚虫威和氯虫苯甲酰胺等强触杀性药剂防治草地贪夜蛾时,由于其用水量低,不能充分润湿叶片,施药后短时间内其防治效果要明显劣于传统地面喷雾。对于这种强触杀性杀虫剂,其速效性相对较差,但经过几天时间药剂在植株体内吸收传导,被害虫取食后会引起胃毒死亡,因而其防治效果与电动喷雾器防效相当,持效性不受影响。
Yan等[43]于2021年首次用植保无人飞机喷施自制的微型颗粒剂(0.25%氯虫苯甲酰胺+0.15%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐)来防治草地贪夜蛾。玉米植株的喇叭口结构可以作为天然的接收“装置”,微粒剂在植保无人飞机下压风场作用下直接滚落至玉米心叶处,充分和钻蛀性害虫草地贪夜蛾接触而起到极好的防治作用,因而其防效优于植保无人飞机喷雾和地面施药器械施药。
上述研究表明,使用植保无人飞机喷施20%甲维·茚虫威悬浮剂、200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂等药剂,在适合的施药参数下,对草地贪夜蛾的防效范围在80.3%~95.0%。此外,利用植保无人飞机撒施颗粒剂防治草地贪夜蛾以及其他钻蛀性害虫是一种新兴的施药方法,且有较好的防治效果,具有较好的应用前景。
3.3 植保无人飞机施药对玉米田杂草的防治效果
范明洪等[44]在玉米4~6叶期用极飞XP2020四旋翼植保无人飞机在飞行高度2.5 m,飞行速度2.5 m/s,喷幅3 m,用量1 L/667 m2的情况下,喷施28%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂,30 d后对杂草株的最佳防效可达92.63%。谢英杰等[45]使用极飞P30在飞行高度2 m、飞行速度3 m/s,有效喷幅3 m,用量2 L/667 m2的情况下,喷施28%烟嘧磺隆·莠去津悬浮剂,30 d后对杂草的防效达93.5%。王建宝等[46]在玉米3~5叶期喷施35%硝烟莠悬浮剂进行除草,药后10 d,使用高杆喷雾机的平均防效为94.72%,无人飞机的平均防效为93.12%,除部分大龄稗草和田旋花,其余杂草全部死亡;药后20 d,地面喷雾器和植保无人飞机的杂草防效分别为79.65%和71.77%。
虽然植保无人飞机在杂草防治中与地面喷雾器防效相当,具有较好的防治效果,但由于飞行高度较高,存在极大的飘移风险,容易因飘移导致邻近非靶标作物的死亡。近年来,因植保无人飞机飘移的赔偿案例屡见不鲜,因此在农业生产中应谨慎使用植保无人飞机喷施除草剂。
综上所述,植保无人飞机在玉米螟、草地贪夜蛾等玉米虫害和田间阔叶类及禾本科草害防治过程中应用相对较多,防效范围在71.8%~94.7%。
4 植保无人飞机施药对棉花害虫的防治效果
棉花作为我国重要的经济作物和工业原料,在国民经济发展中占有至关重要的地位。棉花作物上的主要病虫害有枯萎病、黄萎病、立枯病、叶螨、棉铃虫、红蜘蛛和棉蚜等。植保无人飞机在棉蚜和棉花叶螨防治中起到了积极作用(表4)。
表4 植保无人飞机防治棉花虫害喷施药剂和防效
2020年,郑艺翔等[47]对适合植保无人飞机防治棉蚜的药剂和剂型进行筛选,发现针对同一剂型的不同药剂,22%氟啶虫胺腈悬浮剂对蚜虫的防治效果最好。姜伟丽等[48-50]也得出相似的研究结果。
胡红岩等[51]研究发现,在棉花苗期应用全丰3WQF120-12植保无人飞机,在1.5 m的飞行高度下喷施3.5%啶虫脒·高效氯氟氰菊酯纳米农药,药后7 d的防效为89.79%~95.23%,可以有效防治棉蚜,且防治效果与传统地面喷雾防治效果相当,因而可在棉田大面积推广应用。潘海洋等[52]在研究植保无人飞机不同技术参数对棉叶螨的防治效果时发现,喷施相同的药剂12%阿维·乙螨唑悬浮剂,采用大疆T30和7 500 rpm离心式喷头对棉田叶螨防效最佳可达到92.9%,明显优于扇形等其他喷头。安楠[53]应用KT-10-Ⅱ型四旋翼无人飞机在新疆开展棉蚜飞防试验,发现在喷施50%氟啶虫胺腈水分散粒剂及飞防增效助剂迈飞情况下,药后7 d的防效高达97.5%。
以上研究结果证明,利用植保无人飞机施药防治棉蚜和叶螨是可行的。植保无人飞机喷施22%氟啶虫胺腈悬浮剂、50%氟啶虫胺腈水分散粒剂、12%阿维·乙螨唑悬浮剂等药剂在合适的施药参数下,对棉花虫害的防效范围在89.8%~97.5%。
5 影响植保无人飞机病虫害防效的因素
5.1 药剂及剂型
无论何种施药器械,药剂和剂型的选择是保证防治效果的前提。不同药剂或同一药剂的不同剂型对病虫草害的防治效果也各不相同,必须充分考虑目标作物和病虫草害的类型及使用环境对症用药,否则很难达到预期的效果,甚至会产生药害风险。为保证防治效果且避免抗药性的产生,推荐将高效药剂同其他药剂复配使用,避免长期使用单一药剂。郑艺翔等[47]通过对适合植保无人飞机防治棉蚜的同一药剂的不同剂型进行对比,发现水溶性更好的药剂对棉蚜的防治效果更优异。由于植保无人飞机喷雾施液量较低,从而对药剂的内吸性、渗透性及害虫的抗药性等要求更为严苛。
5.2 飞行参数
植保无人飞机作业参数包括飞行高度、飞行速度、喷头流量、喷雾压力、有效喷幅等,其喷洒质量不仅受到其本身飞行稳定性和喷洒系统的影响,同时还受到飞行参数、作物类型、环境等影响,具体影响因素主要包括气象条件、叶面积指数、靶标作物冠层结构、雾滴群的特性(释放高度、释放速度、施药液量、雾滴粒径谱)等[54-57]。Qin等[31]对不同作业高度和速度下植保无人飞机喷雾雾滴在水稻冠层的沉积分布状况和对稻飞虱的防治效果进行分析,得出在一定飞行高度(0.8~1.5 m)和作业速度(3~5 m/s)范围内,水稻冠层下部的雾滴覆盖率随施药高度和速度的增加而增加,同时在多喷幅搭接的作业模式下,可以有效减少漏喷和重喷现象。
5.3 飞防助剂及施药量
在植保无人飞机作业过程中,添加飞防助剂可以显著改变药液的物理性质和雾化性能,大大增强药液对作物叶片上的润湿、铺展、黏附、渗透和沉积等界面特性[21-22,24,30,38,53]。正确地选择和添加飞防助剂可显著增加药液的黏度,降低药液的表面张力和雾滴粒径,提高雾滴的铺展系数和抗蒸发性能,以及降低农药损失的同时显著提高药剂对病虫草害的防治效果。Yan等[58]在植保无人飞机喷施丙硫菌唑来防治小麦赤霉病时,发现添加喷雾助剂还可以有效降低小麦中赤霉毒素的含量。
6 总结
植保无人飞机是目前一种高效的施药器械,随着该技术的不断发展,喷头和飞行性能的不断完善,其可以高效精准地喷施农药,有效地解决传统喷洒方式中存在的浪费和效率低等突出问题。在病虫害防治过程中,若要保证防治效果,需要充分考虑针对不同病虫害药剂的选择和科学使用、施药当天的天气、飞防助剂和施药参数等情况,还需要有植保专业背景和经验的飞手进行作业。因此,专业化服务组织会作为植保无人飞机施药的主体在作物病虫害精准防控中发挥越来越重要的作用。