无人机喷施与人工喷施棉花脱叶剂效果对比

胡红岩，任相亮，马小艳，姜伟丽，马亚杰，王丹，马艳

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳455000）

化学脱叶是棉花机械化采收的重要环节，喷洒脱叶剂不仅可以促进棉花叶片脱落和集中吐絮，而且可以有效降低棉花含杂率[1]。棉花脱叶剂脱叶效果直接影响着棉花的产量和品质。目前我国棉花机械化采收存在的问题主要是棉花整体脱叶率低，而其主要原因是棉花密度高，棉花冠层叶片相互遮挡，交叉重叠严重，下部叶片因着药（脱叶剂）量少而不能及时脱落[2]。棉花脱叶效果除了与棉花品种、脱叶剂配方及环境温湿度有关外[3-5]，还与施药器械有很大关系[6-7]。近年来，航空植保低空低量施药技术大力发展，为植保无人机在农业方面的应用开辟了道路。我国新疆棉花大面积种植模式非常适合植保无人机喷施作业，但是目前对于植保无人机施药对棉花脱叶效果的影响研究较少。本文比较分析了植保无人机与人工喷施噻苯隆·敌草隆对棉花的脱叶、催熟效果及对棉花产量主要因子和纤维品质指标的影响，以期为棉田植保无人机喷施作业提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1试验场地。试验于2017年9月在中国农业科学院棉花研究所试验农场（河南省安阳县）进行，棉花品种为中棉所79，棉花种植密度5.5万株·hm－2，行距0.8 m。喷施脱叶剂时正值棉花吐絮期，棉铃吐絮率平均在60%左右，喷雾期间环境风速为1.50 m·s－1，温度 32.76 ℃，相对湿度为 32.92%。

1.1.2供试药剂。540 g·L－1噻苯隆·敌草隆悬浮剂由中棉小康生物科技有限公司提供。

1.1.3测试机型与设备。本次试验采用的是3WQF120-12智能悬浮植保无人机，由安阳全丰航空植保科技有限公司提供；测试机型共2个喷头，喷液压力0.2 MPa～0.3 MPa，喷洒流量0.8～1.6 L·min－1，喷幅宽度 4～6 m。 作业高度 1.5 m 左右，作业速度5 m·s－1。人工喷雾采用西班牙“没得比”背负式手动喷雾器喷雾，2个喷头，流量4.5 L·min－1。

1.2 试验设计

喷雾试验共设置7个药剂处理，分别进行无人机喷雾（处理 1～3）和人工喷雾（处理 4～6），无人机按照22.5 L·hm－2的喷液量喷施，人工喷雾采用背负式手动喷雾器进行喷雾，喷液量为450 L·hm－2，同时设置人工喷施清水450 L·hm－2作为对照（处理7），详见表1。试验小区长50 m，宽16 m；为避免相互影响，各处理之间设置4 m宽隔离带，不设重复。无人机作业喷幅为4 m，高度1.5 m左右，速度 5 m·s－1，每小区喷施作业 2个来回，每个处理进行1次喷雾。

表1 各处理药剂种类与用量

1.3 调查方法

1.3.1脱叶、催熟效果调查。在每个处理小区按照“Z”字形随机6点取样，每点调查5株，并挂牌标记。施药前调查整株叶片数量和未吐絮棉铃数量，分别于施药当天药前、施药后5、10、20、30 d调查脱叶率及吐絮率，依据公式计算各处理的脱叶药效及吐絮药效。计算公式如下：叶片脱落率rD（%）=（NL0－NL1）/NL0×100.式中：NL0为施药前植株叶片总数，NL1为调查时植株残留叶片数。脱叶药效ED（%）=（rD1－rD0）/（1－rD0）×100.式中：rD1为处理区叶片脱落率，rD0为对照区叶片脱落率。药后吐絮率rB（%）=（NB0－NB1）/NB0×100.式中：NB0为施药前未吐絮棉铃数，NB1为调查时未吐絮棉铃数。吐絮药效EB（%）=（rB1－rB0）/（1－rB0）×100.式中：rB1为处理区药后棉铃吐絮率，rB0为对照区药后棉铃吐絮率。

1.3.2产量、品质调查。待田间吐絮率在90%左右，采收各处理小区棉花样品，每小区随机采收50铃，3次重复，室内考种、轧花，计算铃重、衣分、籽指；并从中随机称取100 g皮棉样品送至农业部棉花品质监督检验测试中心（安阳）进行纤维品质检测（HVICC 校准）。

1.3.3数据分析。采用SPSS 13.0软件对调查结果进行统计分析，采用Duncan's法分析各处理之间的差异显著性，评价无人机施药和人工喷施脱叶剂对棉花脱叶、催熟效果及棉花产量主要因子和品质指标的影响。

2 结果与分析

2.1 对棉花的脱叶、催熟效果比较

施药后，各处理对棉花的脱叶、催熟效果见表2。药后5 d，无人机喷施3个不同剂量噻苯隆·敌草隆的脱叶药效为24.09%～36.85%，均显著低于同等剂量的人工喷雾处理 （脱叶药效为46.25%～71.71%）。之后随着药剂的吸收和传导，各处理的脱叶药效逐渐上升，药后10～20 d，无人机喷施噻苯隆·敌草隆的3个处理与相应剂量的人工喷雾处理无显著差异（P＞0.05）。表明无人机喷洒脱叶剂处理对棉花的脱叶速效性不及人工喷雾处理，但随着施药时间的延长，无人机喷施噻苯隆·敌草隆对棉花的脱叶效果逐渐提高，最终可以达到人工喷雾水平。药后30 d，各处理脱叶药效均在80%以上，处理间无明显差异。

由表2还可看出，棉田喷施噻苯隆·敌草隆对棉花具有一定的催熟效果，药后5～10 d，各处理之间吐絮药效无显著差异（P＞0.05）。药后20 d，处理6和处理3的吐絮药效显著低于处理5；药后30 d，处理3吐絮药效上升，与其他处理已无显著差异，而处理6的催熟效果不佳，吐絮药效仅为11.15%，显著低于处理1。

2.2 对棉花产量主要因子和纤维品质指标的影响

各处理棉花主要产量因子和纤维品质指标结果见表3。3个无人机施药处理间长度整齐度指数差异显著，处理1断裂比强度显著高于其余2个处理，且处理1这2个指标显著高于清水对照，而其他各指标均无显著差异。人工喷雾的3个处理间除处理6长度整齐度指数显著高于其余2个处理外，其他指标也均无显著差异。人工喷雾处理与清水对照处理各个指标均无显著差异。

3 讨论与结论

本研究采用单旋翼植保无人机对棉花进行喷施作业，期间环境风速为 1.50 m·s－1，无降雨、低温等特殊天气，环境温度及湿度适宜，对无人机喷施作业及其效果影响较小。通过在棉田喷施不同剂量的噻苯隆·敌草隆的效果对比发现，无人机喷施90 g·hm－2、135 g·hm－2和 180 g·hm－23 个剂量的噻苯隆·敌草隆，对棉花具有较好的脱叶效果。通过对比无人机施药和人工喷雾对棉花的脱叶效果发现，在相同施药量条件下，无人机喷洒脱叶剂对棉花脱叶的速效性不及人工喷雾处理。出现这种现象的原因可能是由于人工喷雾雾滴的穿透性及沉积均匀性较差，药液难以穿透作物冠层而达到植株的中下部叶片[8-10]，造成其在上层叶片上的沉积量较大，因此在短时间内上层叶片的脱叶率较高，但随着时间的延长，脱叶率增加缓慢；而无人机喷雾雾滴穿透性较强，药液在棉花上、中及下部叶片均有沉积[11-12]，相对人工喷雾棉花上层叶片的药液沉积较少，药效发挥较慢，但随着时间的延长，脱叶率逐渐上升，最终达到人工喷雾水平。

表2 药后各处理对棉花的脱叶、催熟效果比较%

表3 各处理的棉花产量主要因子和纤维品质指标比较

从吐絮效果来看，田间喷施噻苯隆·敌草隆对棉花具有一定的催熟效果，药后20 d，无人机喷雾的3个处理之间吐絮药效无显著差异，人工喷雾的3个处理之间也无显著差异，表明增加施药量并没有显著提高噻苯隆·敌草隆对棉花的催熟效果。相反，噻苯隆·敌草隆田间使用剂量过高，则容易造成对棉花的药害，如引起青铃脱落或形成僵瓣等。处理6和处理3药后20 d的吐絮药效显著低于处理5，就可能与田间施药量过高有关系。同时，处理6采用人工喷雾，喷雾不均匀也可能是造成棉花吐絮效果不好的因素之一。

从各处理对棉花主要产量因子和纤维品质指标的影响结果来看，处理1与处理6及清水对照部分指标差异明显，可能是由于施药前棉花成熟度及田间管理措施不同造成的。脱叶剂的使用效果受棉花生长情况的影响，在生产上应避免在贪青旺长、成熟度差、吐絮率低的棉田使用。

植保无人机采用低容量或超低容量喷雾，不仅雾滴粒径小，而且雾滴穿透性及均匀性优于人工喷雾，施药效果好，作业效率远高于人工喷雾[8-9]，在棉花脱叶剂喷施方面有很大的应用空间。通过开展更多的田间试验进一步明确适合无人机作业的施药参数，对于提高喷雾质量、田间应用效果及作业效率和效益具有重要意义。