植物油混合助剂对飞防喷雾雾滴沉积效果的影响

沈兰兰，马恒博，黄海燕，钱志刚，叶 珊，蒋 辉，钱济华，秦 龙，周曙光

(浙江新安化工集团股份有限公司，浙江建德 311600)

随着科技的迅速发展，农业相关的基础设施也在不断地改进。采用植保无人机代替传统人工喷药，大大减少了农业生产对劳动力的需求[1]。植保无人机喷药具有成本低、效果好、节省时间等特点，对一些突发性灾害的应付能力强，能够适用于各种复杂地形[2]，在中国现代农业中具有巨大的发展潜力。

伴随着植保无人机的快速发展，配套作业的飞防专用助剂也应运而生，用于解决植保无人机专用药剂缺乏导致的兼容性差，雾化效果不佳，以及无人机施药特性所致易漂移、易挥发、沉积量少等诸多问题。国内目前常用飞防专用助剂以植物油或其衍生物、农用有机硅、高分子聚合物为主，其中以甲酯化或乙酯化植物油应用最为广泛。甲酯化或乙酯化植物油能增加喷雾液雾滴粒径，改善喷施过程中飘移和挥发问题。雾滴粒径的增加，意味着同等体积药液产生的雾滴数少，单位面积有效雾滴个数是保证飞防作业效果的重要参数，因此，过度增大药液雾滴粒径会影响植保无人机飞防施药均匀度。基于这个现状，结合甲酯化或乙酯化植物油的优势与缺陷，笔者开展了植物油混合助剂的研制，以甲酯化植物油与其他类型助剂按特定比例组合，开发了一款植物油混合助剂——泽夕。本文将通过对植保无人机喷雾药液雾滴沉积的测试，从雾滴粒径分布和雾滴沉积两个维度综合评价泽夕在飞防上的应用效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试药剂

75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、80%烯啶·吡蚜酮水分散粒剂、康丹(美国富美实公司)；泽夕(浙江新安化工集团股份有限公司)；农用有机硅(浙江新安化工集团股份有限公司)；水剂红染料(天津秀波科技有限公司)。

1.1.2 试验仪器

雾滴测试卡、双头夹、PU管、MG-1型植保无人机、DP-02激光粒度仪、MATABI手压式喷雾器、EPSON扫描仪、Depositscan软件、SPSS软件。

1.1.3 试验条件

2019年8 月18 日，在浙江省建德市航头水稻田中进行，试验田面积3.33 hm2(50亩)，为规则矩形，排灌方便，肥力中等。供试水稻为单季晚稻中浙优1，2018年6月份种植，试验时水稻平均株高110 cm。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

1.2.1.1 雾滴沉降试验设计

在同一水平面上，参照无人机作业喷幅选取 3条长度适宜的平行线，每条平行线上分别选取5个位点布置雾滴测试卡，由此3条平行线构成的水平面作为一个试验小区。再由无人机进行施药，通过该试验小区，飞行结束后收集雾滴测试卡[3]。试验共设3个处理(表1)，每个处理飞行喷雾1次，每次飞行喷雾的作业参数相同(表2)，每个处理的小区设计相同(图1)。

1.2.1.2 雾滴粒径试验设计

模拟无人机喷雾，采用手压式喷雾器连接无人机专用喷头进行喷雾，将喷头置于一定高度垂直向下喷雾，用DP-02激光粒度分析仪测定喷雾液粒度，试验共设3个处理(A：自来水、B：1%泽夕水溶液、C：0.1%农用有机硅水溶液)，每个处理重复3次。

表1 试验设计

图1 雾滴采集点布局示意图

表2 无人机作业飞行参数

1.2.2 试验数据统计

1.2.2.1 雾滴沉降试验数据统计

本次试验将从单位面积的雾滴密度、雾滴覆盖率、雾滴沉积量这3个角度来评价各处理的雾滴沉降效果，并比较各处理之间的差异性。具体统计方法如下：首先将收集的雾滴测试卡依次用EPSON扫描(1 200像素)成图片输入电脑，再用Depositscan软件分析雾滴密度(计数纸上每平方厘米的雾滴数，单位：个/cm2)、雾滴覆盖率(计数纸上每平方厘米的雾滴覆盖率，单位：%)和雾滴沉积量(计数纸上每平方厘米的雾滴沉积量，单位：μL/cm2)，最后用EXCEL和SPSS软件进行汇总统计。

1.2.2.2 雾滴粒径试验数据统计

本次试验通过DP-02激光粒度分析仪自带软件生成雾滴粒径报告，统计报告中的 D50(喷雾时喷雾液形成的雾滴体积累计分布50%时的雾滴粒径，单位：μm)、D90(喷雾时喷雾液形成的雾滴体积累计分布 90%时的雾滴粒径，单位：μm)、100～300 μm (喷雾时喷雾液形成的雾滴粒径在 100～300 μm 的百分比)及300～500 μm (喷雾时喷雾液形成的雾滴粒径在300～500 μm的百分比)数据，最后用EXCEL软件进行汇总统计。

2 结果与分析

2.1 安全性

施药后1、3、7、10 d观察水稻植株的生长状态、叶片形状和颜色，与对照处理相比，未发现施药对水稻正常生长造成不良影响。表明用无人机喷雾飞防专用助剂泽夕与各药剂的高浓度喷雾液对水稻作物生长安全。

2.2 雾滴密度

从表3可知，无人机进行飞防药液喷雾后，在喷雾液中添加飞防专用助剂和没有添加助剂的处理，在同一水平面上的雾滴密度间无显著差异。对照处理①雾滴密度为11.169个/cm2，添加桶混助剂的处理②和处理③雾滴密度分别为12.827个/cm2和15.260个/cm2，雾滴密度分别上升 1.658个/cm2和4.091个/cm2，从P＜0.05水平分析方差结果显示，3个处理之间无显著差异，即添加桶混助剂对喷雾液雾滴密度的影响不大。

表3 各处理同一水平面上的雾滴密度

2.3 雾滴覆盖率

从表4可知，无人机进行飞防药液喷雾后，喷雾液中添加飞防专用助剂的处理，在同一水平面上的雾滴覆盖率最大。对照处理①雾滴覆盖率为2.103%，添加桶混助剂的处理②和处理③雾滴覆盖率分别为4.298%和1.967%，单位面积雾滴覆盖率上升2.195%和-0.136%。P＜0.05水平分析方差结果显示，处理②显著优于处理①和处理③，处理①和处理③之间差异不显著，即添加飞防专用助剂泽夕能显著提高无人机喷雾药液雾滴的覆盖率，而常规有机硅助剂对雾滴覆盖率没有影响。

表4 各处理同一水平面上的雾滴覆盖率

2.4 雾滴沉积量

从表5可知，无人机进行飞防药液喷雾后，喷雾液中添加飞防专用助剂的处理，在同一水平面上的雾滴沉积量最大。对照处理①雾滴沉积量为0.223 μL/cm2，添加桶混助剂的处理②和处理③雾滴沉降量分别是0.686 μL/cm2和 0.243 μL/cm2，单位面积雾滴沉积量上升 0.463 μL/cm2和 0.02 μL/cm2，P＜0.05 水平分析方差结果显示，处理②显著优于处理①和处理③，处理①和处理③之间差异不显著，即添加飞防专用助剂泽夕能显著提高无人机喷雾药液雾滴的沉积量，而常规有机硅助剂对雾滴沉积量没有影响。

表5 各处理同一水平面上的雾滴沉积量

2.5 雾滴粒径

从表6可知，模拟无人机飞防作业，添加飞防专用助剂的处理B雾滴粒径显著小于对照处理A和添加常规助剂的处理B，粒径为300～500 μm的大雾滴数显著少于对照处理 A和添加常规助剂的处理B，粒径为100～300 μm的雾滴数显著多于对照处理A和添加常规助剂的处理 B。大的喷雾液滴容易从靶标滑落，难以附着在靶标上，喷雾液的大雾滴数越多，喷雾液在靶标上的沉积量就越小，而粒径为100～300 μm的雾滴数越多，喷雾液抗漂移的能力就越强，喷雾液在靶标上的沉积量就越大，即添加飞防专用助剂泽夕能显著提高无人机喷药的雾滴沉积量。

表6 各处理同一高度喷施时的雾滴粒径

3 讨论与分析

本试验分别对75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、80%烯啶·吡蚜酮水分散粒剂和康丹设置3个处理，即分别为不加桶混助剂、加助剂泽夕、加农用有机硅助剂，在无人机进行飞防药液喷雾后，综合对比3个处理雾滴个数、雾滴覆盖率和雾滴沉积量，情况如下：

从单位面积雾滴个数来看，3个处理之间数据差异不显著，即植物油混合助剂泽夕对于植保无人机喷雾雾滴个数没有影响；从雾滴覆盖率和雾滴沉积量数据量看，植物油混合助剂泽夕对于提升单位面积雾滴覆盖率和雾滴沉积量效果显著。由此可证，植物油混合助剂在保证抗挥发和抗漂移功能基础上，显著改善单位面积雾滴个数，效果与农用有机硅相当。

秦维彩等研究表明，当喷雾液雾滴体积中径为200 µm时，雾滴覆盖密度较高[5]。本次试验喷雾雾滴粒径分析数据为，添加飞防专用助剂后，粒径为100～300 µm的喷雾液雾滴数量显著增加，且泽夕处理最多。可见，雾滴粒径分布数据与雾滴覆盖率和沉积量的测试结果相吻合。因此，可以推测粒径为100～300 µm的雾滴占比越多，雾滴在靶标上的沉积量与覆盖率就越大。

相对于农用有机硅助剂，泽夕可以显著提升单位面积雾滴覆盖率和雾滴沉积量，而农用有机硅助剂对于药液雾滴粒径有所改善，但是对雾滴覆盖率和雾滴沉积量几乎没有影响。这进一步证实，泽夕除了改善药液雾滴粒径分布以外，其抗挥发功能显著优于农用有机硅，能显著减少药液在下行至靶标的过程中因外力因素造成损失，保证了更好的沉积效果。

4 结 论

本试验发现植物油混合助剂具有控制喷雾雾滴的优异性能，有效保证单位面积雾滴个数和有效雾滴个数，该款产品可以显著提高喷雾液的雾滴覆盖率和雾滴沉积量，从而提升植保无人机作业效果。