植保无人飞机飞防助剂对小麦白粉病防治效果的影响

苏贤岩，胡章涛，迟 雨，胡 飞，李 钊，高同春，叶正和*，陈 莉*

（1.安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所，合肥 230031；2.安徽农业大学，合肥 230036）

小麦白粉病是小麦生产中的主要病害之一，在各主要产麦区均有发生，常年对小麦产量造成巨大损失，当前主要的防治措施仍是化学防治[1-3]。近年来，快速高效施药和农药减量增效已成为植保技术发展的主要方向。植保无人飞机具有体积小、质量轻、自动化程度高、用水量少、作业效率高等优势，发展尤为迅速[4-7]。2021年，我国植保无人飞机保有量已达11万多台[8]，防治面积逐年扩大，但用植保无人飞机施药的施液量多在2 L/667 m2以下[9]，约为常规地面喷雾的三十分之一，属于低容量喷雾，喷雾时存在总雾滴数少、雾滴粒径小、易于蒸发和飘移、叶片上雾滴沉积密度低等问题，常常导致防治效果不稳定。由于飞防专用剂型药剂的研发周期较长，通过添加飞防助剂是当前解决以上问题行之有效的主要措施。本研究以降低药液表面张力、增强药液的润湿和抗蒸发性能为目的，通过综合筛选低表面张力物质及乳化剂、渗透剂、甲基化植物油等常用农药助剂并优化其配比，开发了植保无人飞机飞防助剂PDMS。为验证飞防助剂PDMS应用性能，本文以43%戊唑醇SC为试验药剂，以助剂迈飞为对照助剂，研究飞防助剂PDMS对药液表面张力、润湿性能、蒸发抑制率和雾化性能的影响，同时采用室内模拟无人飞机低容量喷雾施药的方法，以小麦白粉病为防治对象，研究飞防助剂PDMS的应用对雾滴沉积密度和防治效果的影响，以期为植保无人飞机飞防技术在小麦白粉病防治应用上提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试器材

孔径1 mm虹吸式扇形喷头（用于模拟植保无人飞机XR TEE JET1100VS1.0扇形喷头），东莞市沙鸥喷雾系统有限公司；Winner319A喷雾激光粒度仪，济南微纳颗粒仪器股份有限公司；QBZY系列全自动表面张力仪，淄博本创仪器有限公司；标准帆布圆片（直径35 mm，21支3股×21支4股细帆布），上海市纺织工业技术监督所；空气压缩机，浙江莱德堡机械有限公司；水敏纸，先正达集团。

1.1.2 供试药剂

飞防助剂PDMS，安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所；飞防助剂迈飞，北京广源益农化学有限责任公司；43%戊唑醇悬浮剂，拜耳作物科学公司；胭脂红，天津多福源实业有限公司；苯并咪唑（纯度98%），上海麦克林生化科技股份有限公司。

1.1.3 供试病原菌小麦白粉病菌（Blumeria graminisf.sp.tritici），安徽省主要农作物抗病性研究与鉴定中心。

1.1.4 供试小麦品种

小麦品种：‘铭贤169’。

1.2 试验方法

1.2.1 病原菌的接种

在盆钵内（50 cm×80 cm）播种200粒麦种，放入20℃光照培养箱中培养，在麦苗3叶期接种白粉病菌，备用。

1.2.2 水琼脂培养基平板的制备

准确称取苯并咪唑1.015 2 g，用少量乙醇溶解后，用无菌水稀释至1 000 mL，制备成0.1%苯并咪唑溶液（保鲜剂）。在100 mL无菌水中加入0.45～0.5 g琼脂粉，搅拌均匀，放入微波炉加热熔化，静置8～10 min，加入6 mL 0.1%苯并咪唑溶液（保鲜剂）制成含苯并咪唑的水琼脂培养基，并按18 mL/皿将培养基倒入培养皿中，制备成水琼脂培养基平板，备用。

1.2.3 室内喷雾试验设计

喷雾条件及喷液量设置：制备1%胭脂红色浆溶液；调节喷头喷雾时的空气压力至0.14 MPa，使喷头雾化清水所产生的雾滴平均粒径达到80 μm左右；模拟植保无人飞机飞防时的常规飞行高度，即与作物冠层的高度相当，将喷头离地高度设置为1.60 m；在地面上铺置白纸，以色浆溶液进行喷雾，考察色浆溶液雾滴在白纸上的分布范围，确定喷头喷幅，并根据喷幅所覆盖的面积计算各处理喷雾所需的药液量。

待测培养皿放置点设置：考察上述试验中喷幅范围内色浆溶液雾滴在白纸上的密度分布情况，选取3个雾滴密度，在60滴/cm2左右的固定点作为待测培养皿的放置点。

药剂处理：将供试药剂43%的戊唑醇悬浮剂按制剂量15 mL/667 m2和用水量1 200 mL/667 m2制备药液。在药液中分别添加供试助剂PDMS和对照助剂迈飞20 mL，同时设置不添加助剂的对照药液处理和清水空白对照处理，见表1。

表1 药剂处理设计

1.2.4 飞防助剂性能测试

表面张力的测定：使用QBZY系列全自动表面张力仪测定药液的静态表面张力。

润湿性能的测定：调节室温至（20±1）℃，量取150 mL待测药液于250 mL的烧杯中，搅拌均匀后静置2 min，将标准帆布圆片用洁净的不锈钢丝圈移放至药液液面，同时开启秒表计时，记录标准帆布片从接触液面至完全润湿下沉的时长。

雾滴积沉密度的测定：剪取60 mm左右接种处理后处于发病初期（零星显症）的麦苗叶段，分别放在制备好的水琼脂培养基平板上，每皿放置6个叶段，并对放入叶段的培养皿进行分组处理，每处理3次重复，每重复3皿。按上述喷雾条件、计算的喷液量及确定的培养皿固定放置点，用制备的待测药液对供试小麦叶片进行喷雾施药。喷雾施药时每个培养皿在靠近喷头方向紧贴培养皿水平放置1片水敏纸，监测和统计雾滴沉积密度（图1）。

图1 喷头、培养皿及水敏纸位置示意图

雾滴粒径的测定：使用Winner319A喷雾激光粒度仪测定，测定前调节喷头位置，使喷头位于激光粒度测定仪测试区激光束正上方0.5 m处，喷雾激光粒度仪开机预热30 min后用80 μm标准粒度物质进行测试粒径校准，然后对待测液进行喷雾处理并测定各处理的雾滴粒径大小和分布，3次重复。参照“span”法[10]计算雾滴粒径分布宽度（RS）。

药液蒸发抑制率的测定：根据谢文萍等[11]的方法，分别测量各备用250 mL烧杯的质量和内径，并准确称取50 g待测药液于备用烧杯中，将烧杯置于（35±2）℃水浴锅中加热4 h，取出后称量烧杯与药液总质量，计算药液的蒸发量和蒸发速率，以清水为对照，按式（1）计算药液蒸发抑制率。

1.2.5 小麦白粉病防治效果调查方法

于药后3、7、11 d分别调查记录各处理叶片的病级数，分别按式（2）和式（3）计算各处理病情指数和防治效果。严重度分级方法参照刘华林等[12]的调查分级方法标准进行。小麦白粉病分级方法为0级：无病斑；1级：病斑面积占整个叶面积6%以下；3级：病斑面积占整个叶面积6%～15%；5级：病斑面积占整个叶面积16%～25%；7级：病斑面积占整个叶面积26%～50%；9级：病斑面积占整个叶面积50%以上。

1.2.6 数据处理

利用SPSS 24.0数据处理软件进行数据分析，采用LSD法进行试验数据差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 飞防助剂对药液表面张力、润湿性能和药液蒸发抑制率的影响

添加助剂PDMS对43%戊唑醇悬浮剂药液表面张力、润湿性能和抗蒸发性能的影响，见表2。药液中添加助剂PDMS后，药液的表面张力显著降低，从37.84 mN/m降低到30.04 mN/m，与添加对照助剂迈飞的效果（31.60 mN/m）相当。在药液中添加助剂PDMS后，标准帆布片润湿性能明显提升，不添加助剂的药液对标准帆布片不能完全润湿。添加助剂PDMS后完全润湿标准帆布片仅需9.09 s，显著优于添加助剂迈飞的处理效果（133.90 s）。添加助剂PDMS和对照助剂迈飞均能显著提升药液抗蒸发性能：当不添加助剂时，43%戊唑醇悬浮剂药液蒸发抑制率为-3.99%；在添加助剂PDMS和对照助剂迈飞后，药液蒸发抑制率分别为48.53%和23.65%，显著高于不添加助剂处理，且添加助剂PDMS处理优于助剂迈飞处理。

表2 不同助剂处理对药液表面张力、润湿性能和抗蒸发性能的影响

2.2 飞防助剂对雾滴粒径和沉积密度的影响

添加助剂PDMS和迈飞对药液的雾化性能、药液雾化后雾滴沉积有明显的提升和促进作用。从图2可以看出，添加助剂的药液雾化时水敏纸上雾滴沉积数量明显多于不添加助剂的药液。同时，表3统计的雾滴沉积密度数据显示，添加PDMS和迈飞后雾滴沉积密度分别为139滴/cm2和133滴/cm2，均显著高于不添加助剂的对照药液（68滴/cm2）。从表3还可以看出，添加助剂PDMS、迈飞和不添加助剂的药液雾化时雾滴体积平均粒径（VAD）分别为61.88、59.26 μm和85.31 μm，说明添加助剂后雾滴相对于对照明显变小；雾滴粒径分布宽度（RS）分别为2.19、2.14和2.51，说明添加助剂后药液粒径分布宽度变小，雾滴大小的均匀度提升。

图2 不同助剂处理雾滴沉积量监测图

表3 不同助剂处理对雾滴粒径及雾滴沉积密度的影响

2.3 飞防助剂对小麦白粉病防治效果的影响

药后3、7、11 d，药液中添加迈飞、PDMS、不添加助剂处理和清水对照处理，小麦离体叶片白粉病病情发展情况见图3～图5。由图可知，药后3、7、11 d，各药剂处理的小麦白粉病病情明显轻于清水对照处理；在药液中添加助剂迈飞和PDMS后，小麦叶片上的病斑数量及病斑面积均明显少于不加助剂的药液处理。

图3 不同助剂处理药后3 d 小麦离体叶片白粉病发生情况

图4 不同助剂处理药后7 d 小麦离体叶片白粉病发生情况

图5 不同助剂处理药后11 d 小麦离体叶片白粉病发生情况

从表4可以看出，药后3、7、11 d，药液中添加助剂PDMS处理对小麦白粉病的防治效果分别为70.65%、90.85%和87.40%；添加助剂迈飞后分别为69.10%、90.07%和84.91%，添加助剂PDMS处理的防效显著高于不加助剂药液的防效，且与添加助剂迈飞处理效果相当。

表4 不同助剂处理对小麦白粉病的防治效果

3 结论与讨论

本研究结果表明，在43%戊唑醇悬浮剂药液中添加飞防助剂PDMS，采用模拟低容量无人飞机喷雾的方式防治小麦白粉病，药后7 d对小麦白粉病的防效为90.85%，而不添加助剂的处理防效仅为49.87%，说明防治效果有明显的提升。由此可见，43%戊唑醇悬浮剂药液添加助剂PDMS，能明显降低药液的表面张力，从而有利于提高雾滴的润湿性能，促进雾滴在作物植株表面的附着和扩展，进而提升药液在小麦叶片表面的覆盖度，提高药液的利用率和对小麦白粉病的防治效果。Schleier和宋睿等[13-14]研究提出，喷雾助剂能够改变溶液的性质，显著降低药液的表面张力，使雾滴具有较强的黏附力，有利于雾滴在靶标上的润湿铺展，避免药剂流失，提高雾滴沉积率，并提高药液的气孔渗透性能，因而起到的防治效果更明显；刘迎和黄海燕等[15-16]在研究农药助剂对无人飞机防治效果的影响中也发现，喷雾助剂的添加可以显著提高药剂的防治效果，本研究结果与以上报道基本一致。

另有研究表明，雾滴数目、雾滴粒径、施药液量之间有着密切的关系。在施药量一定的情况下，雾滴数目与雾滴直径呈立方关系，雾滴粒径减小一半，雾滴数目则增加8倍[17]，但药液雾化时若雾滴粒径变小，单位体积药液雾化所产生的雾滴的总表面积会明显增大，从而药液蒸发量会随之增大，不利于雾滴的有效沉积。因此，选择喷雾助剂进行植保无人飞机低容量喷雾施药防治时，不仅要考虑其降低雾滴表面张力、提升药液润湿、优化药液雾化性能的效果，还应考虑其抑制药液蒸发的性能。本研究结果显示，43%戊唑醇悬浮剂药液添加助剂PDMS后，药液雾化时雾滴粒径减小、雾滴大小均匀度提升，药液雾化时产生的总有效雾滴数增加，同时药液的抗蒸发性能增强，阻止了小雾滴因快速蒸发而飘逸，从而使雾滴沉积密度从68滴/cm2提高到139滴/cm2，防治效果也随之提高。

综上，助剂PDMS具有显著的降低药液表面张力、提升药液润湿性能、优化药液雾化性能及抑制药液蒸发的特点，用植保无人飞机低容量喷雾防治小麦白粉病，能有效提升防治效果。此外，本研究是在室内采用虹吸式扇形喷头模拟植保无人飞机喷雾进行的施药，并采用盆栽小麦接种白粉病菌后进行叶片离体培养和观察病情发展，试验条件与田间植保无人飞机喷雾施药及小麦白粉病病情发展存在一定的差异性，如培养箱适宜的条件导致对照处理小麦白粉病发病后病指偏高，小麦叶片在离体条件下对药剂的吸收转化情况与植株体也存在差异，导致药剂（未添加助剂）喷雾防治效果一般，因此助剂PDMS在实际生产中的应用还需结合田间试验开展进一步研究。