白菜田不同药械的雾滴分布与农药利用率

王浩祺，王 萌，罗 兰，李旭霖，袁忠林，荆世新

（1.青岛农业大学植物医学学院/山东省植物病虫害综合防控重点实验室，山东 青岛 266109；2.青岛农业大学资源与环境学院，山东 青岛 266109；3.青岛农业大学建筑工程学院，山东 青岛 266109；4青岛市胶州大白菜研究所，山东 胶州 266300）

白菜是我国北方地区栽培面积最大、产量最高的蔬菜，其含有蛋白质、多种维生素和钙、磷等多种矿物质，营养丰富[1]。据统计青岛地区白菜种植面积约占全市蔬菜总面积的16%[2]。近年来随着全球气候变暖及耕作制度的改变，白菜病虫害发生严重，在整个生长期内，主要病虫害有霜霉病、软腐病、黑斑病、病毒病、菜蚜、菜青虫、小菜蛾和甜菜夜蛾等，严重影响了蔬菜的生长和质量[3-4]。

在白菜病虫害的综合防治中，除选用优良品种，加强栽培管理的农业措施外，优先选用绿色防治技术如诱虫灯、性诱剂和黄板控制害虫种群数量，减少用药次数，保障蔬菜的安全和减轻环境污染尤为重要[5-6]。虽然农药在使用中存在污染环境、抗药性和农药残留等问题，但农药在蔬菜病虫害综合防治中仍是主要的措施之一，科学使用农药、高效利用农药愈来愈受到国家的重视[7]。如何提高农药有效利用率是目前农业上的重要课题。

农药利用率是指单位面积内沉积在靶标上的农药量占所使用农药总量的比例，也就是沉积率[8]。提高农药利用率的具体措施有推广新型施药机械，加强病虫害监测预警，提高测报准确率和科学施药等，其中药械是影响有效利用率的主要因素[9]。我国的喷雾药械主要有常规的背负式喷雾器，包括手动和电动，其中手动喷雾器市场占有率达80%，而这些喷雾器施药不匀匀，利用率低[10]。近年来，随着农业科学技术的发展，电动和机动植保施药器械如自走式喷杆喷雾机和植保无人机等发展快速，不仅提高了工作效率，同时大幅度地提高了农药利用率[11-12]。

为了提高农药的利用率，有效防治白菜主要病虫害，推广新型药械在白菜上应用从而达到减药控害的目的。本文比较不同喷雾药械在白菜上喷施药液后的农药利用率及药液雾滴密度、大小及覆盖率来评价不同喷雾药械农药减量增效作用，为白菜田的农药减施增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

诱惑红购于上海染料研究所有限公司南通分公司，水敏纸购于重庆六六山下植保科技有限公司，UV-2600 紫外可见分光光度计（岛津仪器（苏州）有限公司），打印扫描一体机（DCP-7080D），Imagepy-maser 软件，电子天平，皮尺，5 L锥形瓶，QYC-211D恒温空气摇床（上海福玛实验设备有限公司）等。

3WJD-18背负式静电喷雾器（山东卫士植保机械有限公司），工作压力为0.15～0.4 MPa，为单喷头，喷头孔径均为1 mm。3WZ-26 型自走式喷杆喷雾机（台州市路桥沪丰塑业有限公司），工作压力为1.0～4.0 Mpa，为3 喷头，喷头孔径均为1.0 mm。植保无人机（山东晨诚科技有限公司），六旋翼电动植保无人机，药箱容量为20 L，飞行高度为2.0 m，工作压力为0.5 MPa，流量1.04 L/min。

1.2 试验方法

1.2.1 试验条件

试验于2020 年9 月—10 月在青岛市胶州西安家沟村大白菜研究所基地进行。白菜采用高垄栽培，垄距75 cm，株距50 cm。白菜品种为胶白1号。作业用药为叶面肥，喷雾液中添加诱惑红为示踪剂对沉积药液进行定量分析。

1.2.2 诱惑红标准曲线的建立

准确称取0.250 g 诱惑红于25 mL 容量瓶中，用蒸馏水定容，充分混匀溶解，得到104μg/mL 的诱惑红质量浓度溶液，适当稀释得到质量浓度分别为40、20、10、5、2.5、1.25、0.625μg/mL 标准溶液质量浓度，用分光光度计于波长501 nm 处测定吸光度值，每个浓度重复3 次，取平均值绘制诱惑红浓度与吸光值标准曲线。

1.2.3 雾滴粒径、密度及沉积量的测定

雾滴粒径密度及沉积量采用Imagepy-maser 软件分析[13]。施药喷雾开始前，在试验小区内5 点的白菜上各夹放一张水敏纸；喷雾结束后，收取水敏纸装入自封袋，带回实验室，利用Imagepy-maser 软件测定雾滴粒径、密度及沉积量。分别进行了背负式静电喷雾器、自走喷杆喷雾机和植保无人机喷雾雾滴分布情况分析。

1.2.4 农药利用率测定

农药利用率的测定采用诱惑红示踪法进行[14]。按1 g/L诱惑红添加到喷雾液中，喷雾结束后，按对角线五点取样法，每点取白菜1 株，共取5 株，放入自封袋带回实验室测定白菜上诱惑红的沉积量。每颗白菜放入5 L锥形瓶内，加入1 L自来水振荡洗涤，摇床参数设置为27℃、160 rpm、30 min，使诱惑红完全溶解。用分光光度计测定洗涤液在501nm 波长处的吸光度值，依据诱惑红浓度-吸光值线性回归方程计算洗涤液中诱惑红质量浓度。

1.3 数据分析

农药利用率及变异系数计算公式如下：

所有数据采用Excel2020 软件制表分析，采用DPSv6.5 软件进行差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 诱惑红标准曲线

诱惑红在501 nm 处其标准溶液质量浓度与吸光度的线性回归方程为y=0.0447x+0.0215（R2=0.998 6），表明在测定范围内诱惑红的质量浓度与吸光度线性相关（见图1）。

图1 诱惑红浓度与吸光值标准曲线Fig.1 Standard curve of allure red concentration and absorbance

2.2 不同喷雾药械的雾滴粒径、密度及沉积量比较

背负式静电喷雾器、自走式喷杆喷雾机和植保无人机的药滴覆盖率分别为28.42%、44.99%和2.92%，自走式喷杆喷雾机的覆盖率明显高于背负式静电喷雾器和植保无人机，且差异显著；3 种喷雾机械的雾滴密度分别为101.98 个/cm2、81.66 个/cm2和49.39 个/cm2，以背负式静电喷雾器雾滴密度高于自走式喷杆喷雾机，但差异不显著，均与植保无人机差异显著；3 种喷雾机械的雾滴体积中径分别为228.32μm、272.11μm 和137.12μm，且3 种药械的雾滴体积中径差异显著，以植保无人机的雾滴体积中径最小；3种喷雾机械的雾滴沉积量分别为1.37μL/cm2、3.18μL/cm2和0.10μL/cm2，三者差异显著，以自走式喷杆喷雾机的沉积量最大，植保无人机最小（见表1）。

表1 不同药械在白菜上的雾滴覆盖率、雾滴密度、体积中径和沉积量Tab.1 Droplet deposition rate，density and VMD on Chinese cabbage of different sprayers

综上，自走式喷杆喷雾机的覆盖率、雾滴体积中径和沉积量明显高于背负式静电喷雾器和植保无人机，植保无人机的雾滴体积中径小于背负式静电喷雾器和自走式喷杆喷雾机。

2.3 不同喷雾药械的农药利用率

背负式静电喷雾器在白菜苗期、莲座期和结球期农药利用率随着白菜生育期而提高，以苗期最低，结球期最高（见表2）。在白菜莲座期，背负式静电喷雾器和自走式喷杆喷雾机的农药利用率分别为34.81%和46.37%，自走式喷杆喷雾机比背负式静电喷雾器农药利率提高11.56 个百分点；在白菜结球期，背负式静电喷雾器和植保无人机的农药利用率分别为53.60%和60.41%，植保无人机比背负式静电喷雾器农药利率提高6.81个百分点。

表2 不同药械在白菜不同生育期的农药利用率Tab.2 Pesticides effective utilization rate on Chinese cabbage at different growth stages of three sprayers

在白菜苗期、莲座期和结球期，背负式静电喷雾器农药利用率的变异系数分别为41.45%、24.00%和54.28%。在白菜莲座期，自走式喷杆喷雾机农药利用率的变异系数为13.05%，小于背负静电喷雾器，说明自走式喷杆喷雾机的喷雾效果好于背负式式静电喷雾器；在白菜结球期，植保无人机农药利用率的变异系数为6.80%，小于背负静电喷雾器，说明植保无人机具有更佳的雾化系统，产生的雾滴更小，效果好于背负式静电喷雾器。

3 结论与讨论

本研究以秋白菜为施药对象，采用诱惑红示踪法测定了背负式静电喷雾器、自走式喷杆喷雾机和植保无人机在白菜上的利用率。研究发现，背负式静电喷雾器随着白菜的生育期不同，利用率有所提高，以苗期为最低，结球期最高，变异系数为24.00%～54.28%。在白菜莲座期自走式喷杆喷雾机的农药利用率高于背负式静电喷雾器，且变异系数较小；在白菜结球期，植保无人机的农药利用率高于背负式静电喷雾器，同样变异系数较小。自走式喷杆喷雾机和植保无人机的农药利用率比背负式静电喷雾器分别提高11.56%和6.81%，所以推荐在白菜上施药时采用自走式喷杆喷雾机和植保无人机，以提高农药的利用率，从而达到减药增效的目的。

3种喷雾药械的覆盖率、雾滴密度、雾滴粒径和沉积量也存在显著差异。自走式喷杆喷雾机的覆盖率和沉积量最大，说明其喷雾稳定且均匀；植保无人机的雾滴粒径最小，说明雾化效果好。药械是影响农药利用率的关键因素，新型的植保药械可有效提高农药利用率。植保无人机低空低容量喷雾技术在水稻、小麦、玉米等作物病虫害防治中农药利用率达到了49.1%～57.1%，显著高于地面背负式常规喷雾技术[12]，因此应大力推广植保无人机使用技术。3种药械的雾滴粒径虽有差异，但均在100～300μm，其防效是否有差异值得进一步验证。