不同植保机械对水稻虫害防治效果研究*

孙豪良 ， 张福建

（1.上海市崇明区港西镇农业综合技术推广服务中心，上海 202150；2.上海市崇明区农业技术推广中心，上海 202150）

0 引言

水稻是人类重要的粮食作物之一，全世界超过一半的人口以稻米为主食[1]。据统计，2018 年，全球水稻种植面积达1.67 亿hm2，较1961 年的1.15 亿hm2增长了44.9%[2]。中国是水稻产量第一的大国，种植面积常年达3 000万hm2，产量约2亿t，全国一半以上人口以稻米为主食[3]。然而，随着水稻种植面积的扩大，病虫害也随之增多，不利于水稻稳定生产。目前，生产上主要利用化学农药等手段进行防治，但也带来了环境污染问题，如农药残留、病虫害抗药性增强等[4]。据报道，我国每年农药原药使用量超过30 万t，这些农药的大量使用，严重制约了农业可持续发展[5]。因此，在保障农产品质量安全的前提下，探索适合精准施用的农药、农药施用方法与施用机械对国家提出的粮食安全、保障人们生活水平具有重要意义。

植保机械的产生是农业高质量发展的必然产物，其对病虫害的防治作用显著[6]。目前，水稻生产方面常用的植保施药机械主要分为背负式电动喷雾器、自走式喷雾机、植保无人机三种。研究发现，背负式电动喷雾器施药作业面积占比高，难以满足专业化、规模化的新需求，对突发性大面积病虫害的应对能力较差，不是理想的施药措施。而自走式喷雾机不仅能够减轻劳动强度，还可以提高工作效率，是安全、可靠、高效的施药机械[7]。如利用自走式喷雾机可以提高麦田阔叶杂草的防效及安全性[8]。但其对作业环境有较大的要求，特别是受栽培方式、土壤和水源条件等影响较大[9]。近年来，植保无人机成为施药研究热点，极大地提高了作业效率。张顾旭等[10]研究发现，与背负式电动喷雾器施药相比，使用植保无人机施药可在节省用水量（96.7%）和防治杂草的同时，有效减少农业面源污染。

上海围绕“高效、低碳、生态”的绿色发展方向，持续推进水稻机械化发展，全市水稻整地、收获环节机械化水平接近100%，但植保作业环节机械化水平不足30%，无人机、自走式机械等高效植保作业面积较少[11]。在水稻生产规模化、病虫害突发多发、人工成本日益攀升的今天，这种作业方式严重威胁到了水稻生产安全和农民切实利益。因此，必须提高植保机械化水平，建设“环境友好型、资源节约型”都市现代农业，才能促进全市农业可持续发展。

基于以上问题和现状，本试验以背负式电动喷雾器、常规自走式喷雾机、大疆植保无人机为试验机械，探究不同植保机械对水稻虫害防治的效果，旨在为今后水稻高效栽培提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验对象：稻纵卷叶螟（C n a p h a l o c r o c i smedialis）；稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatellafurcifera、灰飞虱Laodelphax striatellus）。

供试药剂：200 g/L 氯虫苯甲酰胺悬浮剂，购买自上海生农生化制品股份有限公司；50%吡蚜酮可湿性粉剂，购买自江苏克胜集体股份有限公司。

供试品种：南粳46，购买自上海崇明种子有限公司。

供试器械：背负式电动喷雾器、常规自走式喷雾机、大疆植保无人机由上海市圣嘉粮食专业合作社提供，设备名称、型号、生产厂家及容量如表1所示。

表1 施药设备具体情况

1.2 试验地情况

试验地位于上海市崇明区港西镇盘西村，地势平坦，肥力均匀；前茬为绿肥，2021 年4 月20 日深翻入田，6月2日进行田间机穴播，基本苗30万/亩。

1.3 试验设计

试验处理：试验共设4 个处理，分别为背负式电动喷雾器施药处理、自走式喷雾机施药处理、植保无人机施药处理、对照处理（CK），各个小区随机组排列。

施药方式：在同一防治时间段分别使用背负式电动喷雾器、自走式喷雾机、大疆植保无人机用同一药剂配方喷施，防治水稻虫害。其中，植保无人机用水量3 L/亩，背负式电动喷雾器用水量35 L/亩，自走式喷雾机用水量30 L/亩，具体防治处理、面积、用水量和药剂配方如表2 所示。

表2 不同施药方式、面积、用水量及药剂配方

施肥情况：基肥施缓释肥30 kg/亩；分蘖肥分两次施，一次施尿素5 kg/亩，一次施尿素8 kg/亩；长粗肥或穗肥施15 kg/亩的水稻专用BB肥。

1.4 调查内容与方法

在水稻生长期间，调查水稻稻纵卷叶螟和稻飞虱的亩虫量，并参考祁琰等[5]的方法，计算防治效果。具体的病害调查内容及方法如表3所示。

表3 水稻病害调查内容及方法

2 结果与分析

2.1 不同处理对稻纵卷叶螟的防效

防效统计结果如表4 所示，可以看出，通过田间调查，用药6 天后，背负式电动喷雾器、自走式喷雾机和植保无人机处理后的虫量分别为3.1 万头/亩、0.6 万头/亩和2.1 万头/亩；用药10 天后，背负式电动喷雾器、自走式喷雾机和植保无人机处理后的虫量分别为2.26 万头/亩、0.47 万头/亩和1.2 万头/亩，虫量随着施药时间的推移存在下降趋势，而CK 组虫量呈现上升趋势。从防治效果看，用药6 天后，背负式电动喷雾器对稻纵卷叶螟的防效达到了71.40%，自走式喷雾机的防效达到了94.46%，植保无人机的防效达到80.63%；用药10 天后，背负式电动喷雾器对稻纵卷叶螟的防效达到79.15%，自走式喷雾机的防效达到95.66%，植保无人机的防效达到88.93%。其中，自走式喷雾机处理的防效最高，与背负式电动喷雾器和植保无人机处理相比，药后10 天的防效分别增加了16.51%和6.73%。

表4 不同植保机械对稻纵卷叶螟的防治效果

2.2 不同处理对稻飞虱的防效

如表5 所示，用药6 天后，背负式电动喷雾器处理后虫量为8.7 万头/亩，对稻飞虱的防效达到67.54%；自走式喷雾机处理后虫量为11.3 万头/亩，对稻飞虱的防效达到57.84%；植保无人机处理后虫量为9.9 万头/亩，对稻飞虱的防效达到63.06%。与对照组相比，3 种处理对稻飞虱的防效差异较小。而用药10 天后，背负式电动喷雾器处理、自走式喷雾机处理、植保无人机处理后的虫量分别为7.5 万头/亩、7.9 万头/亩、9.4 万头/亩；对稻飞虱的防效分别为72.01%、70.52%、64.93%；与对照组相比，背负式电动喷雾器处理效果最好。

表5 不同植保机械对稻飞虱的防治效果

2.3 不同防治处理的用时和成本

如表6 所示，背负式电动喷雾器处理用时1 320 s/亩，防治成本26 元/亩；自走式喷雾机处理用时68.4 s/亩，防治成本5.5 元/亩；植保无人机处理用时60.2 s/亩，防治成本4.5 元/亩。其中，无人机处理用时最少，成本最低，较背负式电动喷雾器处理和自走式喷雾机处理的使用时间和防治成分别降低1 259.8s、8.2 s和21.5元、1元。

表6 不同植保机械防治用时和成本对比

3 讨论

粮食安全是国家安全和人们生活水平提高的基础。目前，我国受农药污染的耕地面积平均达到1 400 万hm2左右[12]。因地制宜，加快推进植保施药机械更新换代，充分发挥农业机械在病虫害防治方面的作用，是促进农业可持续发展和保护生态环境的重要手段[13]。

稻纵卷叶螟是一种具有远距离迁飞能力的昆虫，主要危害水稻叶片叶肉，影响水稻光合作用，造成水稻减产[14]。水稻一旦发生稻纵卷叶螟虫害，可能会导致减产10%～20%，严重时期甚至达到60%以上[15]。杜正朕[16]研究发现，稻纵卷叶螟对水稻生理参数变化影响明显，随着生育期和虫害等级的加深，水稻叶片的各种光合参数、SPAD 值、叶面积指数等生理指标均会发生一定程度的变化。刘建凤等[17]研究了自走式喷杆喷雾机和担架式机动喷雾机对稻纵卷叶螟的防治效果，在生产实践中发现，开展大面积施药时，应推广防效和工效相对较高的自走式喷杆喷雾机。本试验也证实了这一点，在用药6 天、10 天后，与对照组相比，自走式喷雾机的防治效果最好，分别为处理后虫量0.6 万头/亩，防效94.46%和处理后虫量0.47万头/亩，防效95.66%。

另有研究发现[18]，中国稻飞虱直接来自越南红河三角洲，包括褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱；其主要危害水稻叶鞘和茎秆的汁液，严重时，会导致水稻倒伏，从而造成减产[19-20]。而应用植保机械施药在有效防治稻飞虱虫害的同时，能够提高稻田作业效率，从而保障水稻产量[21]。本试验研究表明，在用药6 天、10 天时，与对照组相比，背负式电动喷雾器防治效果最好，分别为处理后虫量8.7 万头/亩，防效67.54%和处理后虫量7.5 万头/亩，防效72.01%。

此外，随着土地规模化和人工成本的上升，作业效率和人工成本逐渐成为制约规模化生产的重要因素。虽然背负式电动喷雾器和自走式喷雾机相对来说效果更好，但采用无人机防治大大节约了时间和成本，平均用时60.2 s/亩，防治成本4.5 元/亩，随着科学技术的发展，将会进一步缩短用时，降低成本。