适宜玉米化控剂喷施的植保机具选型研究

高 娇， 张 莉， 熊 波， 李传友， 李治国， 滕 飞

(北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079)



适宜玉米化控剂喷施的植保机具选型研究

高 娇， 张 莉， 熊 波， 李传友， 李治国， 滕 飞

(北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079)

摘要[目的]玉米抗倒伏化控剂喷施缺少适宜机具，拟通过开展植保机具选型试验，筛选适宜化控剂喷施作业的机型。[方法]采用大田试验与实验室检测相结合的方法, 检测约翰迪尔4630型、3W-500型和3WBD-16型3种植保机型开展化控作业的适应性。[结果] 4630型喷杆喷雾机配套防飘扇形雾喷头作业其雾滴粒径较大，雾滴沉积密度低，且多分布在下部叶片，不利于叶片吸收，化控效果较差，且植株损伤率最高；3WBD-16型背负式电动喷雾器配套圆锥雾喷头作业喷雾均匀性最低，化控作业后效果不均匀，田间整齐度低，作业成本最高；3W-500型东方红悬挂式喷杆喷雾机配套标准扇形雾喷头作业质量和作业效率优于背负式电动喷雾器，作业后化控效果显著优于约翰迪尔4630型喷杆喷雾机，且作业成本最低。[结论] 3W-500型东方红悬挂式喷杆喷雾机适宜在京郊地区玉米化控作业中应用。

关键词玉米；化控剂；植保机具

北京地区属于大陆性季风气候，每年7、8月份雨热同期，玉米生长迅速且茎秆脆弱，密植群体遇风极易发生倒伏，造成减产甚至绝产。近年来，玉米倒伏已成为影响京郊玉米生产的重要不利因素[1]。玉米抗倒伏化学调控试剂可在一定程度上预防玉米倒伏的发生，近些年玉米抗倒伏化控剂在多地区应用，效果较好[2]，但多为人工背负式打药机作业。京郊地区玉米抗倒伏化控剂喷施机械化作业水平亦较低，而机械化设备是先进农艺技术推广应用的物化载体[3]，必须有成熟的配套机具及机械化技术才可保证该项技术大面积推广应用，因此玉米化控防倒机械化栽培技术是当前亟待解决的重要生产实际问题。

目前，我国植保机械多用于作物等病虫草害的防治[4]，闲置时间较多，植保机械利用效率较低，部分地区在研究植保机具用途时提出，可以用作喷施植物生长调节剂，即化控剂[5]，但并未进一步研究喷施化控剂的适宜机型。因此，亟需开展京郊地区玉米抗倒伏化控剂喷施作业机具选型试验研究，以筛选适宜化控作业的机具。

化学调控剂应用技术要求较高，其在应用时期、用量、喷施均匀性方面都有严格要求，要求在玉米6～11叶期，均匀喷洒在玉米上部叶片[6]，因玉米上部新展叶片为主要功能叶片，利于化学调控剂吸收。如果使用方法不当会导致化控效果不佳，田间作物整齐度降低或造成减产等副作用。植保机具开展农药喷施作业时，要求选择均匀、封闭、环保、高效、低量、防飘移等功能[7]，与化控剂喷施作业要求的异同之处未有明确研究，需进一步开展试验探索两者之差异。笔者选用京郊常用的适宜玉米田植保作业的美国约翰迪尔4630型喷杆喷雾机、3W-500型东方红悬挂式喷杆喷雾机、3WBD-16型背负式电动喷雾器3种植保机具开展化控剂喷施作业，通过检测作业质量、化控效果、作业成本等，探索植保机械进行化控剂喷施作业的要求，筛选适宜京郊玉米化控作业的机具。

1材料与方法

1.13种参试机具性能简介约翰迪尔4630喷雾机属自走式喷杆喷雾机(以下简称4630喷雾机)，离心式液泵，喷杆为全部自动展开，配置48个约翰迪尔飞沫式防飘PSLDXQ2008扇形雾喷头，喷幅24 m[8]。

3W-500东方红悬挂式喷杆喷雾机(以下简称3W-500喷雾机)，液泵为三缸隔膜泵，喷杆分5段，4段手动展开，喷雾管路分3段控制。配置20个Teejet3号标准扇形雾喷头，喷幅10 m。

3WBD-16背负式电动喷雾器(以下简称3WBD-16喷雾器)，16 L药箱，12 V电压电瓶，功率25 W，带动电动隔膜泵供液。圆锥雾喷头，喷幅4～5 m，药液流量1.0～2.8 L/min。

试验所用的3种机具的主要技术性能参数见表1。

1.2试验实施情况农机试验检测时间为2014年7月，检测地点为北京市顺义区赵全营镇万亩方地块、中国农业大学药械与施药技术实验室。作物种植情况青贮用玉米，密度为825 00株/hm2，试验时间玉米6～7叶期,化控剂喷施量为390 L/hm2。检测环境条件为环境温度29 ℃；环境湿度68%；环境风速0.8 m/s。

表1　参试3种机具主要技术性能参数

1.3试验方法农机试验按照JB/T10593—2006《喷雾器试验方法》、GB/T24677.2—2009《喷杆喷雾机试验方法》、NY/T650—2002《喷雾机(器)作业质量》中检测方法作业。检测内容为喷杆喷雾机各喷头喷洒流量及均匀性、机具喷幅及喷幅内雾滴沉积分布均匀性、雾滴粒径、雾滴在作物植株上的沉积分布、作物机械损伤率、作业成本等数据。农艺试验检测时期为玉米大喇叭口期、抽雄吐丝期和收获期，检测指标为株高、茎粗、穗位高、产量等。数据分析采用Excel软件和SAS分析软件。

2结果与分析

2.1机具作业速度为保证各机具喷雾量均为390 L/hm2，依据各机具的喷头喷量、喷头个数、喷幅计算各机具作业速度：

V(km/h)=40xl(L/min)/(390xB(m))

式中，V为作业速度；l为喷雾系统药液流量；B为喷幅。

计算结果为：3WBD-16喷雾器作业速度0.67 km/h，3W-500喷雾机作业速度为5.50 km/h，4630喷雾机作业速度为9.80 km/h。

2.2雾滴粒径检测分析结果如表2所示，随着喷雾压力的增加，各喷头的雾滴粒径减小。3种机具配备的喷头中，圆锥雾喷头雾滴粒径相对最小，防飘喷头雾滴粒径最大。

表2不同喷头不同喷雾压力下雾滴粒径

Table 2　Droplet size of different nozzles under different spraying pressure　μm

2.3喷头及喷雾系统喷量分布均匀性分析由表3可知，3W-500喷雾机各喷头的喷雾量变异系数为14.7%，喷头喷量均匀性相对较差；4630喷雾机喷头间喷量变异系数为2.8%，各喷头喷量均匀性相对较好。4630喷雾机喷头喷量平均值最高，3WBD-16喷雾器喷头喷量平均值最低。

2.4喷幅内雾滴沉积分布均匀性分析测试结果表明(图1)，人工背负3WBD-16喷雾器呈“之”字形走法作业，喷幅内雾滴沉积分布均匀性相对最差，变异系数39.00%；3W-500喷雾机变异系数21.25%;4630喷雾机变异系数14.04%，喷幅内雾滴分布均匀性相对最好。

表3喷头及喷雾系统喷量

Table 3Amount of nozzle and spraying system

喷雾机类型Typeofsprayer各喷头喷量平均值Meanvalueofsprayingamountofnozzle∥L/min喷头间喷量变异系数Coefficientofsprayingamountofnozzle∥%系统喷雾量SprayingamountL/min3WBD-16喷雾器3WBD-16sprayer1—13W-500喷雾机3W-500sprayer1.8214.736.404630喷雾机4630sprayer3.202.8153.60

图 1　喷幅内雾滴沉积分布均匀性Fig.1　Uniformity of droplet deposition in spraying range

2.5雾滴在作物叶片上的沉积分布分析

2.5.1每株玉米各叶片上的雾滴沉积分布状态。结果表明(图2～4)，3WBD-16喷雾器在玉米植株上部叶片雾滴密度较大，符合化控剂喷施农艺要求，但其雾滴粒径较小，沉积量少；3W-500喷雾机在中上部叶片雾滴密度大于4630喷雾机，低于3WBD-16喷雾器，沉积量较为适中；4630喷雾机各叶片雾滴密度均较低，下部叶片雾滴密度大于上部叶片，不符合化控剂喷施农艺要求，由于其雾滴粒径较大，沉积量大。

图2　3WBD-16喷雾器叶片雾滴沉积分布Fig 2　Droplet deposition of 3WBD-16 sprayer in leaf

图3　3W-500喷雾机叶片雾滴沉积分布Fig 3　Droplet deposition of 3W-500 sprayer in leaf

图4　4630喷雾机叶片雾滴沉积分布Fig 4　Droplet deposition of 4630 sprayer in leaf

2.5.2作业区内各样点间雾滴沉积分布均匀性。由表4可以看出，作业区内各样点植株雾滴分布为：4630喷雾机雾滴密度最低，均匀性最好；3WBD-16喷雾器在玉米植株叶片雾滴密度最高，均匀性最差；3W-500喷雾机雾滴沉积密度和均匀性适中。

2.6作物机械损伤率试验可知，3WBD-16喷雾器植株损伤率为0；4630喷雾机植株损伤率最高，为0.01%;3W-500喷雾机植株损伤率适中(0.008%)。其中3W-500喷雾机与4630喷雾机造成机械损伤率的原因为：地头窄，进地作业时，调整机头直线作业时对植株有碾压。

表4　各株玉米叶片雾滴密度均值

2.7机具作业成本机具作业成本构成数据由农机合作社调研和试验共同得出。由表5可知，3WBD-16喷雾器作业成本最高，其中人工作业成本较高；3W-500喷雾机作业成本最低，4630喷雾机折旧和燃油(电)成本较高。

2.83种参试机具作业后各处理玉米植株性状抗倒伏化学调控剂喷施后，可通过调控玉米株型提高玉米植株抗倒伏能力，主要通过降低株高、穗位高，缩短基部茎节长，增加基部茎节粗来改善株型，增加玉米抗倒伏能力[9]。由表6可知，3W-500喷雾机和3WBD-16喷雾器处理的化控效果均优于4630喷雾机处理，而各处理间产量差异不显著。其中在降株高方面，3W-500喷雾机和3WBD-16喷雾器处理降株高效果明显，极显著低于4630喷雾机处理和不化控对照；基部茎节粗表现为3W-500喷雾机处理茎粗最粗，且显著高于不化控对照；茎节长方面表现为3W-500喷雾机和3WBD-16喷雾器处理低于其他处理，且极显著低于不化控对照。3结论与讨论

3.1结论 该研究得出，3WBD-16喷雾器雾滴细、雾滴沉积密度大，多沉积在玉米植株上部叶片，单株化控效果较好。但单株各叶片间雾滴分布不均匀，作业区内各株间雾滴沉积分布亦不均匀，变异系数达到39.6%，且雾滴沉积量较小，损失较大，作业成本高，不适宜玉米抗倒伏化控剂喷施作业。3W-500喷雾机雾滴粒径中等，雾滴沉积密度比3WBD-16喷雾器小，但大于4630喷雾机，多沉积在玉米植株上部和中部叶片，化控效果较好。作业区内各株间雾滴沉积分布变异系数、药液沉积量均高于3WBD-16喷雾器。作业成本最低，植株损伤率适中，推荐其应用于玉米抗倒伏化控剂喷施作业。4630喷雾机配备防飘喷头，雾滴粒径大，雾滴沉积密度最小，下部叶片雾滴密度高，化控效果差，作业成本较高，植株损伤率高，不推荐其开展玉米抗倒伏化控剂喷施作业。

表5　各机具作业成本分析

表6　各处理玉米植株性状分析

注：表中同列不同大、小写字母分别表示在0.01、0.05水平差异显著。

Note：Different capital letters,lowercases in the same column stand for significant difference at 0.01,0.05 level.

3.2讨论该试验从农机与农艺融合角度考虑，开展玉米抗倒伏化学调控剂喷施作业机具的选型研究，通过农机作业质量、化学调控剂喷施效果、作业成本3方面综合考虑，探索了植保机械在开展农药喷施作业与抗倒伏化学调控剂喷施作业要求的异同之处，从根本上解决农机与农艺融合问题。该研究发现，4630喷雾机农机作业质量最佳，喷雾系统均匀性较好，符合农药喷施作业要求，但其化控效果较差。由于其在玉米上部叶片的雾滴沉积密度小、沉积量低，上部叶片为玉米主要功能叶，化控剂被上部叶片吸收后方可起作用，而雾滴密度小，上部叶片沉积量少，不利于叶片吸收，不符合化控剂喷施要求。3W-500喷雾机作业质量较4630喷雾机差，但其喷施的化学调控剂在玉米上部叶片的雾滴沉积密度较大、沉积量较高，密度大利于叶片吸收，其化控效果较好。分析其原因为4630喷雾机配备防飘喷头，雾滴粒径大[10]，同等剂量的化控剂，雾滴密度小，不利于叶片吸收；而4630喷雾机雾滴在玉米上部叶片分布较少可能与雾滴粒径大、雾滴与叶片接触的压力大小导致，需进一步深入研究不同类型喷头与喷施压力对化控效果的影响，明确适宜的喷头类型及作业压力。该研究表明，玉米抗倒伏化控剂喷施作业要求与常规植保作业要求有差异，通过研究结果制定相关玉米抗倒伏化控剂喷施的操作规范，以提高化控剂喷施作业质量与效果，对指导生产实践具有深刻意义。

参考文献

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[10] 吕晓兰，傅锡敏，宋坚利，等.喷雾技术参数对雾滴漂移特性的影响[J].农业机械学报，2011(1)：59-63.

基金项目北京市农业科技项目。

作者简介高娇(1987- )，女，辽宁鞍山人，工程师，硕士，从事农业机械化技术试验推广研究。

收稿日期2016-04-29

中图分类号S 224

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)14-269-04

Experiment in the Selection of the Machinery Suitable for Chemical Spraying in Maize Growth

GAO Jiao, ZhANG Li, XIONG Bo et al

(Beijing Agricultural Machinery Testing & Extension Station，Beijing 100079)

Abstract[Objective] The machinery suitable for chemical control agent spraying in maize planting was selected through the experiment in plant protection equipment test due to the lack of its appropriate equipment. [Method] The adaptability of three types of plant protection machineries(4630-type, 3W-500 and 3WBD-16) to the chemical regulation agent spraying for maize was measured through the combination of operation in field and the test in laboratory. [Results] The droplet size of 4630-type boom sprayer supported with anti-drift flat fan nozzle was largest, its droplet deposition density was lowest. And the droplets were mainly located in the blades of lower part that was not conducive to absorption for leaves. Thus, its effect of chemical was poor and the rate of plant injury was the highest. The spray uniformity of 3WBD-16 knapsack electric sprayer supported with fog nozzle was minimum, the chemical effect was uneven, the uniformity in field was low and its operating cost was the largest. The job quality and operational efficiency of 3W-500 Dongfanghong suspended boom sprayer supported with standard flat fan nozzles was better than those of 3WBD-16 type and the chemical effect was better than that of 4630-type. And operating cost of 3W-500 type was the lowest. [Conclusion] 3W-500 type was suitable for the chemical control agent spraying for maize planting in Beijing suburbs.

Key wordsMaize; Chemical regulation agent; Plant protection machinery