多旋翼植保无人机在小麦田的雾滴分布及对小麦蚜虫的防治效果初探

张 龙，陈树茂*，马金龙，李广泽，王志国

(1.深圳诺普信农化股份有限公司，广东 深圳 518102；2.深圳雨燕智能科技服务有限公司，广东 深圳 518102)

近年来，航空植保机械得到快速发展，特别是植保无人机的应用，更加灵活便利，可及时有效地控制大面积的病、虫、草害。与传统人工大水量喷洒相比[1-2]，植保无人机喷洒多为低量或超低量喷洒[3-4]，药液浓度高，用水量少，需考虑雾滴粒径、覆沉积密度、分布均匀性、药液浓度等因素对病虫害防治效果的影响。徐广春[5]、周奋启[6]、杨帅[7-8]、高圆圆[9-11]、吴重言[12]等人研究了不同施药器械下雾滴在作物冠层沉积分布与防效的相关性，但对多旋翼植保无人机应用技术研究则较少。

为验证多旋翼植保无人机对小麦蚜虫的防治效果及植保无人机在田间的应用技术，开展本项试验，以期为大面积应用多旋翼植保无人机开展病虫防治提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料 20%噻虫嗪·10%高氯氟悬浮剂(深圳诺普信农化股份有限公司)、红雨燕低容量喷洒专用助剂(深圳雨燕智能科技服务有限公司)。

1.2 试验仪器 多旋翼植保无人机MG-1S(深圳雨燕智能科技服务有限公司提供)；人工背负式电动喷雾器(3WBD-20A)；HberW5微型超声气象站(深圳市虹源博科技有限公司)；雾滴测试卡( 中国农业科学院植物保护研究所)。

1.3 试验作物和试验地概况

1.3.1 试验作物 冬小麦宁麦13，小麦撒直播，15kg/667m2，两垄之间麦田宽约2.5 m。

1.3.2 试验地点及概况 江苏省兴化市区周边政府小麦试验基地。小麦试验地开春后，未打过除草剂，杂草伴随生长，多为菵草；往年该地块为稻麦轮作。

1.3.3 试验时间 2017年4月20日，使用植保无人机喷洒药剂防治小麦蚜虫，喷雾时风速3～4 m/s，偶尔阵风，11～23 ℃，相对湿度47%～54%。小区面积210 m2，长宽为30×7 m，每处理3次重复；共7个处理，不同处理间设3 m隔离带。

1. 4 试验方法

1.4.1 无人机施药在小麦上的雾滴沉积效果 根据小麦实际高度，在试验地块测试卡分上(穗部)、中(倒二叶)、下(倒三叶)三层等距离布置，上层测试卡置于麦穗顶端处，下层放置小麦茎基部(保证测试卡不被沾湿)，飞行速度约4.8～5.0 m/s。

在喷幅范围内，每小区在横向设定5个布样点，间隔1 m，纵向(飞行航线方向)布置3行，每行间隔5 m。在飞行航线方向，布样点与小区边缘处间隔2 m，作为飞行缓冲带，以接收喷雾稳定后的药液。施药结束后，待卡片上药液晾干后，带一次性橡胶手套，按照序号收集雾滴卡，并放入相对应的自封袋中，做好标记。使用扫描仪及相关软件处理分析雾滴沉积密度、粒径大小、穿透性等。

为了表征试验中各处理之间的雾滴沉积均匀性，采用变异系数CV值进行衡量。

S—同组试验采集样本标准差;

1.4.2 无人机施药对小麦蚜虫的田间防治效果方法 试验打药前，调查虫口基数并标记，每小区随机5点取样，每点调查定株(穗)上的蚜虫数，保证每小区蚜虫基数在400头以上并做好标记。植保无人机施药参数设计(表1)。

表1 各处理的药剂和浓度

施药按对照组、无专用助剂组、低剂量组、高剂量组的顺序进行，不同处理间用清水冲洗；人工背负式电动喷雾器按当地用水量15kg/667m2进行喷施。

1.4.3 调查方法和药效评价方法 每小区调查已固定标记好的小麦上的所有活蚜虫，药后1、3、7d共3次调查残存的蚜虫数，并观察无人机喷药有无药害产生。根据处理区和对照区施药前后蚜虫虫口数计算虫口减退率和校正防效，用SPSS17.0进行差异性分析，计算公式为：

2 结果与分析

2.1 不同处理喷洒在小麦冠层的沉积分布状况 从雾滴粒径上可以看出(图1)，所有处理的上、中、下层雾滴粒径(Dv 0.5, μm)位于200～250 μm区间。其中A(不添加助剂)、B(70%药剂+1%助剂组)处理组下层雾滴粒径分别为259和267 μm，明显>上层(200 μm, 203 μm)、中层(184 μm, 201 μm)，其他处理组上、中、下层雾滴粒径无明显差异。从雾滴粒径均匀性则可发现(表2)，不添加助剂处理组A上、中、下层采集点的雾滴粒径方差分别为0.21、0.13和0.18，而添加1%助剂后处理组D上、中、下层采集点的雾滴粒径方差分别为0.03、0.10和0.11，不添加助剂组雾滴粒径方差值显著高于其他处理组雾滴粒径方差值，特别是上层雾滴粒径方差差异最为明显。这一数值差异表明飞防专用助剂可显著改善喷药时雾滴粒径分布，在未添加飞防专用助剂进行无人机喷药时，药液粒径分布非常不均匀。

无人机施药：处理A：100%药剂+水；处理B：70%药剂+1%助剂；处理C：70%药剂+2%助剂；处理D：100%药剂+1%助剂；处理E：100%药剂+2%助剂 图1 不同处理组上、中、下层雾滴粒径

表2 不同处理间雾滴粒径分布均匀性

由图2可知，除C处理组外，A、B、D、E处理组，上层雾滴沉积密度均明显高于中、下层，其中D(100%药剂+1%助剂)处理组雾滴沉积密度最高，为29.47个/cm2，中、下层雾滴沉积密度分别为16.27和13.44个/cm2，显著>A(未添加助剂)处理组雾滴沉积密度10.52、6.94和5.37个/cm2。其中C处理组上、中、下层雾滴沉积密度<其他3个助剂处理组，可能是由于该组试验喷药时飞行速度过快。除处理C外，整体上添加专用助剂组(B、D、E)雾滴沉积密度要好于未添加专用助剂组(A)。结合表3，添加助剂处理组(B-E)雾滴沉积分布均匀性均显著优于未添加助剂组A雾滴沉积分布均匀性，特别是上层变异系数值是添加专用助剂组的2.5～5.8倍，其中未添加处理组A中上、中、下层沉积密度变异系数分别为0.58、0.30和0.42，添加助剂处理组D中上、中、下层沉积密度变异系数分别为0.10、0.16和0.22。

无人机施药：处理A：100%药剂+水；处理B：70%药剂+1%助剂；处理C：70%药剂+2%助剂；处理D：100%药剂+1%助剂；处理E：100%药剂+2%助剂图2 不同处理间雾滴沉积密度分布

表3 不同处理间雾滴沉积密度分布均匀性

因此，从雾滴粒径、雾滴沉积密度和雾滴分布均匀性看，添加专用助剂会改善喷雾药液的雾滴粒径，增加药液的沉积密度，同时雾滴沉积分布均匀性也明显得到优化。

2.2 不同处理对小麦蚜虫的防治效果 本次试验小麦蚜虫均为麦长管蚜，多位于麦株中部叶片，麦穗上有但较少，试验之前，该地小麦没用药。

施药后，对药后1、3、7d小麦株上蚜虫数调查，结果(图3)。由表4可知，药后1d，所有药剂处理组均表现出一定的杀虫效果，其中处理E(100%药剂+2%助剂)防效最高，达到88.69%，处理A(100%药剂+水)、处理B(70%药剂+1%助剂)、处理D(100%药剂+1%助剂)效果次之，依次为77.69%、74.63%、72.62%，但相互之间差异不显著；处理C(70%药剂+2%助剂)处理组对麦蚜的防效为42.58%，显著低于其他5个处理。药后3、7d继续调查蚜虫防效时，所有处理组蚜虫防效均显著提升，其中C组防效分别为73.63%、87.35%，均低于其他处理组，且差异显著；A、B、D、E处理组防效均在90%以上，表现出较好的杀虫活性。从处理组D和处理组E防效数据相比可知，处理组E药后防效有略优于处理D，且药后1d速效性更优，这表明出添加助剂有助于增加药剂对蚜虫的防治效果。与传统人工喷雾防效95.13%相比，除处理组C外飞防处理A、B、D和E处理组防效均在97%以上，与传统人工防效效果相当。

表4 不同处理用于无人机喷雾对小麦吸浆虫的防效

无人机施药：处理A：100%药剂+水；处理B：70%药剂+1%助剂；处理C：70%药剂+2%助剂；处理D：100%药剂+1%助剂；处理E：100%药剂+2%助剂；处理K：人工防治组图3 不同处理用于无人机喷雾对小麦吸浆虫的防效

从整体结果可以得出，无人机喷药与人工背负式喷雾器施药对小麦蚜虫的防治效果无差异。C组防效与其他组相比，显著降低，其原因可能是该试验时无人机定速出现误差导致速度明显偏快，实际速度约7.0 m/s，导致该减量处理组防效与其他组速效性差异显著。

3 结论与讨论

通过上述试验结果可以得出：

3.1 从雾滴粒径、沉积密度和分布均匀性三者来看，添加专用助剂能显著改善喷雾药液的雾滴粒径，增加药液的沉积密度，且雾滴沉积分布均匀性也能得到优化，处理D(1%助剂)上、中、下3层沉积密度分别为处理A(无助剂)的2.80、2.34和2.50倍，分布均匀性分别提升82.8%、46.7%和47.6%。同时，助剂含量也影响雾滴沉积特性，处理D(1%助剂)中上、中、下3层沉积密度分别为处理E(2%助剂)的1.31倍、2.44倍和1.03倍，二者雾滴沉积分布均匀性差异较小。因此，飞防喷洒时需添加专用助剂，但助剂含量并非越高越好。

3.2 麦蚜防效与助剂添加量、雾滴沉积密度和分布均匀性三者存在一定相关性。在用药量相同的情况下，处理A(无助剂)和处理D(1%助剂)的雾滴密度和分布均匀性差异显著，但药后1d二者防效基本无差异；处理D(1%助剂)的雾滴密度优于处理E(2%助剂)，但药后1d处理E防效较优。另外，尽管处理A、D、E药后1d防效存在差异，但药后3、7d三者防治效果(>94%)差异不显著。这些数据表明，当选择药剂正常施用量时，助剂添加量、雾滴沉积密度和分布差异仅是影响防效速效性的关键因素之一，防效持效性可能与药剂选择相关。

3.3 对比处理A(100%药剂+无助剂)和处理B(70%药剂+1%助剂)试验数据，处理B的上、中、下层雾滴沉积密度分别是处理A的2.14、0.96和2.42倍，且药后1、3、7d时二者防效差异均较小(74%～98%)，表明通过添加助剂改善雾滴沉积可以实现杀虫剂减量使用。

总体而言，小型多旋翼植保无人机喷雾具有效率高、效果好、立体性强、不损伤作物、劳动强度低、一机多用等特点，是一种非常重要且及时有效的施药方法，但采用植保无人机进行防治时雾滴沉积分布对防效影响较大，为了优化低量、超低量喷洒技术，还需对实际作业时影响雾滴沉积分布的因素作进一步的分析，以达到更好的防治效果。从总体看，多旋翼植保无人机在防效、适应性、减量使用农药等方面具有一定的优势，且具有减少喷液量、对操作人员安全等优点，可以在防治小麦害虫中加以推广应用。