飞防助剂对植保无人飞机喷施除草剂雾滴分布的影响

陶波 张宇航 田丽娟 郑彩月 李松宇 孔令伟

摘要 ：通过仪器分析结合田间试验方法，研究了不同飞防助剂对3种剂型除草剂沉积率、雾滴粒径、物理指标及田间药效，系统地分析飞防助剂对植保无人飞机喷施除草剂的增效作用及增效机理。结果表明，4种飞防助剂均有显著的增效作用。其中迪翔对3种除草剂的作用效果最为显著，可降低雾滴谱相对宽度至0.62，使雾滴均匀分布;增加沉积率，可最多增加32.2百分点;同时可显著降低3种除草剂的药液表面张力，增加药液黏度及扩展直径，延长其干燥时间。迈飞对乳油作用效果较好，在增加药液扩展直径方面优于其他3种飞防助剂。总体比较4种飞防助剂对除草剂的增效作用，大小依次为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710;3种剂型除草剂中，飞防助剂对乳油增效作用最显著，增效可达23百分点。

关键词 ：植保无人飞机; 除草剂; 飞防助剂; 雾滴粒径; 沉积率

中图分类号： S 482.92

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019558

Effects of adjuvants on spray droplet distribution of herbicides sprayed by plant protection UAV

TAO Bo*， ZHANG Yuhang， TIAN Lijuan， ZHENG Caiyue， LI Songyu， KONG Lingwei

（College of Agronomy， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

Abstract ：The instrumental analysis combined with the field test were performed to investigate the deposition coverage， droplet size， physical index and field efficacy of different adjuvants of three dosages of herbicides， and systematically analyze the synergistic effect and synergistic mechanism of adjuvants of herbicides sprayed by plant protection drone. The results showed that all the four adjuvants had significant synergistic effects. Among them， Dixiang had the most significant effect on the three herbicides， and reduced the relative width of the mist droplet spectrum to 0.62， making droplets evenly distributed， increasing the deposition rate by 32.2 percentage points; at the same time， it significantly reduced the surface tension， increased the viscosity of the liquid and expanded the diameter， and prolong the drying time of herbicides. Maifei had a better effect on the emulsifiable concentrate and was superior to the other three kinds of adjuvants in increasing the diameter of the liquid expansion. By comparing the synergistic effects of four adjuvants of herbicides， their synergistic effects were as followed： Dixiang>Maifei>Lieying>Greenwet 3710. The adjuvants had the most significant synergistic effect on the emulsifiable concentrates， with a synergism up to 23 percentage points.

Key words ：plantprotection unmanned aerial vehicle; herbicide; antiaircraft adjuvants; droplet size; deposition rate

植保無人飞机作为一种新兴的农用施药器械，近几年来得到了迅速的发展，目前我国植保无人飞机市场保有量已位居世界第一[12]。植保无人飞机作为植保喷施的高效手段，采用低容量或超低容量喷雾，人工作业的施药液量为其30～60倍，现已成为减少农药用量、降低农药残留和提升农药防效的新型有力手段[3]，可有力地解决传统手动、小型喷药器械所带来的效率低、残留超标及危害操作人员身体健康等负面问题[45]。

影响植保无人飞机茎叶喷雾防效的因素包括雾滴粒径、覆盖密度及施药量。液滴经过喷雾器械雾化部件的作用而分散，并非均匀一致，而是呈一定分布[6]。Hewitt等[7]研究指出农业喷雾中的雾滴运输和喷雾分布在一定程度上取决于雾滴粒径分布，雾滴飘移、在靶标上的沉积率和农药药效都受雾滴粒径大小影响。通过改良喷雾器械喷头、改善药剂性状等，使其达到最易被特定生物体捕获的最佳粒径，并产生有效的致毒作用，才能取得最佳的防治效果。Knoche[8]指出在一定施药液量的情况下，不论在何种雾滴粒径范围之内，防治效果都会随着雾滴粒径的降低而增加。姚伟祥等[9]指出雾滴粒径在200 μm以下的雾滴更容易发生飘移，所以植保无人飞机更易产生小雾滴喷洒飘失以及在靶标上流失等问题。袁会珠等[10]研究表明保持单位面积内具有一定的雾滴覆盖密度就可以达到理想的防治效果，因此需要采用专用超低容量且具备防飘移、沉积性能好等特点的药剂或添加具有防飘移效果的喷雾助剂，才可尽量保证植保无人飞机对杂草的防治效果。

喷雾助剂是指施药前与农药药液现混，可增强药液在靶标植物叶片上的润湿、附着、展布与渗透等界面特性的一类助剂[11]。合理地添加喷雾助剂可降低药液的表面张力，增加药液的黏度，降低药液喷雾雾滴粒径，提高雾滴的铺展系数，降低除草剂使用量及提高除草剂药效[1216]。目前国内外对大型直升机飞防应用较多，而植保无人飞机对除草剂茎叶喷雾还处于发展阶段，针对植保无人飞机施药专用农药制剂及助剂的研究正在进行中，因此对植保无人飞机超低容量喷雾专用药剂及助剂的研究已成为充分发挥植保无人飞机对农作物病虫草害防治优势的重要任务[17]。

本试验采用仪器分析结合田间药效试验的方法，通过测定不同飞防助剂对氟磺胺草醚、烟嘧磺隆、五氟磺草胺3種剂型除草剂雾滴粒径、沉积率、表面张力、黏度、扩展直径以及干燥时间等指标分析飞防助剂的增效作用及增效机理，为更进一步推广植保无人飞机在除草剂茎叶喷雾中的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试仪器

SCI100C型表面张力系统，JC2000D3型接触角测量仪，上海中晨数字技术设备有限公司;DNJ9S型数字黏度测定仪，上海平轩科学仪器有限公司;TY1091双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;Winner 318C分体式喷雾激光粒度仪，济南微纳颗粒仪器股份有限公司;WS18D型喷雾器，山东卫士植保机械有限公司（喷头型号：vp11002、喷雾压力0.15～0.4 MPa）;YH410型植保无人飞机，山东宇航航空科技有限公司（旋翼：4，最大功率：1 933 W，载重量：10 L，喷头型号：XR11001VS，喷雾压力：0.1～0.6 MPa）。

1.1.2 供试药剂

除草剂：25%氟磺胺草醚（fomesafen）水剂，青岛润生农化有限公司;4%烟嘧磺隆（nicosulfuron）可分散油悬浮剂，合肥久易农业开发有限公司;15%硝磺草酮（mesotrione）可分散油悬浮剂，先正达有限公司;90%莠去津（atrazine）水分散粒剂，浙江中山化工集团股份有限公司;2.5%五氟磺草胺（penoxsulam）乳油，美国陶氏益农公司。指示剂：85%诱惑红，湖北裕盈生物科技有限公司。飞防助剂：全丰烈鹰飞防助剂，安阳全丰生物科技有限公司;迈飞飞防专用增效剂，北京广源益农化学有限责任公司;Greenwet 3710，北京格林泰姆科技有限公司;迪翔飞防助剂，哈尔滨银禾农业发展有限公司。

1.2 方法

将25%氟磺胺草醚水剂、4%烟嘧磺隆可分散油悬浮剂、2.5%五氟磺草胺乳油分别按照有效成分用量300、60、20 g/hm2，喷液量为300 L/hm2，配制5 L药液，每种除草剂取5份各1 L置于烧杯中，设置不加助剂对照，其余每烧杯中分别加入4种飞防助剂3 mL搅拌均匀待用。

1.2.1 不同飞防助剂对除草剂雾滴飘移量的影响

利用喷雾器结合鼓风机，模拟室外环境，进行测定不同飞防助剂对除草剂飘移量影响的研究。如图1所示，将喷雾器固定于离地面高1 m处，将鼓风机固定于喷雾器喷嘴后方0.5 m处，风速仪固定于其前方1 m处，与喷嘴等高，确定鼓风机保持风速稳定于2 m/s。设置距地面0.2、0.4、0.6、0.8 m垂直雾滴采集带，以收集空中飘移雾滴;在距地面0.2 m高度上设置水平雾滴采集带，位于距离喷雾器喷嘴正下方点0、1、2、3、5、7、10 m处，分别将水敏试纸和滤纸夹于采集带上，每条采集带上设置3处采集点。在上述待测药液中加入荧光指示剂诱惑红0.2 g/L，标准曲线为y=0.024 3x+0.004 9 （y： 541 mm波长下吸光值，x：诱惑红浓度），决定系数R2=0.991 8。试验时首先打开鼓风机，使风速保持稳定，再利用喷雾器进行喷药，喷洒保持开启5 s，关闭喷洒后，待水敏试纸干燥后收集，所收集滤纸用去离子水洗脱诱惑红，通过紫外分光光度计测定洗脱液在541 nm波长下的吸光值确定雾滴沉积量，对比不同距离农药雾滴沉积率，分析不同飞防助剂对农药雾滴飘移量的影响。试验重复3次，根据公式计算农药雾滴沉积率。计算公式：

沉积量（mg/cm2）=（洗脱液浓度×洗脱液体积）/滤纸面积;

沉积率=沉积量/喷液量×100%;

飘移率=飘移区沉积量/喷液量×100%。

1.2.2 不同飞防助剂对除草剂雾滴大小的影响

利用激光粒度仪（粒径测试范围4.6～2 000 μm，精度±0.3%）测定不同飞防助剂对氟磺胺草醚、烟嘧磺隆、五氟磺草胺雾滴粒径的影响，选用植保无人飞机适用扇形喷头XR11001VS，压力为0.3 MPa，喷雾10 s，每个处理重复测试3次，通过统计低于该直径的雾滴体积之和的10%、50%、90%即DV10、DV50、

DV90的平均值计算雾滴相对粒谱宽度（Rs），分析飞防助剂对3种除草剂雾滴粒径大小的影响。根据美国农业工程学会（American Society of Agricultural Engineers，ASAE）S572 号标准（S572 spray tip classification by droplet size）[18]，以雾滴体积中径（volume median diameter， VMD）表示，一般将雾滴分成 5 类，如表1所示。

雾滴相对粒谱宽度（Rs）=DV90-DV10DV50。

1.2.3 不同飞防助剂对除草剂物理指标的影响

取加入助剂后的混合药液各100 mL，用界面张力仪测定其表面张力，重复3次，结果取平均值。用微量进样器分别取上述药液每种15 μL，每次取5 μL滴在载玻片上，用接触角测量器分别测定药液液滴的扩展直径，每组药剂重复3次，取平均值。用微量移液枪取10 μL待测液滴于玉米叶片上，静置，用秒表测量液滴干燥时间，重复3次。

1.2.4 不同飞防助剂的增效作用及防飘移的增强效果

试验应用植保无人飞机进行喷雾施药，研究不同飞防助剂对除草剂的增效作用以及烟·硝·莠混合药液雾滴防飘移的增强效果。玉米、大豆试验田设在东北农业大学向阳农场，供试土壤为黑土（有机质含量4%，pH=6.75）;水稻试验田设在哈尔滨市通河县农机推广中心试验田，供试土壤为黑钙土（有机质含量 2.8%，pH=6.8）。供试药剂为25%氟磺胺草醚水剂、4%烟嘧磺隆可分散油悬浮剂、2.5%五氟磺草胺乳油分别按照有效成分用量300、60、20 g/hm2，喷液量为15 L/hm2配制，混剂烟·硝·莠分别按照3种除草剂有效成分用量为60、60、800 g/hm2混合，喷液量為15 L/hm2配制。每个试验小区设计如图2所示，植保无人飞机起飞后保持喷雾高度1 m，飞行速度5 m/s，喷液流量1 800 mL/min，进行喷药，在起飞施药10 m后选取15 m×20 m作为喷药区，距喷药区1 m处选取15 m×10 m作为飘移区，在飘移区内摆放水敏试纸用于承接农药雾滴，水敏试纸分别放置于无人飞机航线正下方记为0 m处;飘移区内距离喷雾区边界1、2、3、5、7、10 m处。水敏试纸放置于距地面高20 cm处，同一距离处，每两张水敏试纸间隔5 m放置，每个小区设3次重复，雾滴分布试验室外环境为：温度23℃、湿度39%、风速1.1 m/s。喷药结束，待水敏试纸干燥后，将其按放置位置编号并收集，装入自封袋中。水敏试纸在接触喷雾液滴部位显示蓝色，未接触液滴部位不显色。ArcGIS软件可用于分析图形面积，利用该软件对扫描获得的水敏试纸图像进行二值化处理，统计不同区域面积，可计算出农药雾滴沉降及飘移情况，施药后第15天调查除草剂防效。

1.3 数据分析

本试验所有数据均采用Microsoft Excel 2010、

DPS 7.05软件进行分析处理，差异显著性采用Duncan氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同飞防助剂对除草剂雾滴飘移量的影响

4种飞防助剂均可显著提高除草剂沉积率，降低除草剂雾滴飘移。如图3～5所示，4种飞防助剂中，迪翔对3种剂型除草剂沉积率增效最为显著，0 m处雾滴沉积率最高增加32.2百分点，飘移率最多可降低43.3%，飘移距离在10 m处雾滴沉积率最多降低1.5百分点，悬浮剂和乳油在10 m处无飘移雾滴。随着距地面高度的增加，雾滴飘移率呈先上升后下降趋势，3种除草剂均在距地面高度为0.4 m时，达到最高飘移率，其中迪翔对雾滴沉降效果最为显著;总体比较4种助剂对除草剂雾滴沉积率增效大小依次为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710;3种剂型除草剂中，飞防助剂对水剂的防飘移增效作用最为显著，其次为乳油，最差为悬浮剂。

2.2 不同飞防助剂对除草剂雾滴大小的影响

飞防助剂可在一定程度上显著降低除草剂雾滴谱相对宽度。如图6～8所示，4种飞防助剂可不同程度上降低除草剂细小雾滴占比，对雾滴粒径大小影响程度为迪翔>迈飞>Greenwet 3710>烈鹰。3种除草剂在加入助剂时，雾滴谱宽度降低，与对照相比，雾滴分布更为均匀。添加迪翔对细小雾滴的占比降低效果较为显著，迪翔DV10最低为90.47 μm，与对照相比，增加了21.75 μm，DV50保持在125～137 μm，波动值较为稳定，DV90相对变化不显著，雾滴谱宽度最多降低0.23;3种除草剂中，助剂对五氟磺草胺雾滴粒径影响最为显著，雾滴谱宽度降低0.23;助剂虽在一定程度上降低了除草剂的雾滴谱宽度，但雾滴谱宽度保持在0.62～0.85，雾滴粒径分布较为均匀，且雾滴粒径基本分布在100～175 μm之间，符合无人飞机施药时的喷雾标准，喷雾效果较为理想。

2.3 不同飞防助剂对除草剂物理指标的影响

飞防助剂可显著降低3种除草剂药液的表面张力，增加药液黏度，增加扩展直径，延长干燥时间。如图9～12结果所示，4种飞防助剂对3种除草剂表面张力、黏度及干燥时间作用效果显著性为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710，与对照相比，添加4种助剂的除草剂药液表面张力最多可降低17.3 mN/m，其中烈鹰与Greenwet 3710对3种除草剂表面张力影响差异不显著;但每种助剂对除草剂药液黏度作用效果均差异显著，3种除草剂中黏度最多可增加10.3 MPa·s;4种飞防助剂在延长除草剂干燥时间方

面作用效果差异显著，延长时间最长可增加130.6 s;4种助剂对水剂和悬浮剂药液扩展直径的

作用效果相同，显著性依次为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710，两种药液扩展直径最多分别增加5.4 mm和4.9 mm，迈飞则对五氟磺草胺药液扩展直径作用效果最为显著，其次为迪翔、烈鹰、Greenwet 3710，扩展直径最多可增加4.7 mm。总体比较助剂对3种剂型除草剂物理指标的作用效果，药剂表面张力作用效果最显著的为悬浮剂，黏度和干燥时间增效最显著的为乳油，扩展直径增效最多的为水剂。

2.4 不同飞防助剂对除草剂的增效作用及防飘移的增强效果

飞防助剂对除草剂具有明显的增效作用，也可较大程度上增强植保无人飞机喷施除草剂的防飘移效果。如表2所示，4种飞防助剂均可显著提高除草剂的防效，其中增效作用最显著的助剂为迪翔，依次分别为迈飞、烈鹰、Greenwet 3710，最多可增加药效23百分点，3种除草剂中，助剂对五氟磺草胺增效最为显著;单施除草剂对杂草防效较低，为提高防效，通常将除草剂混用来达到更好的防除效果。

结果表明，飞防助剂对玉米田除草剂烟·硝·莠混剂增效作用较为显著，增效作用大小依次为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710，与对照相比，雾滴沉积率最多可增加24.3百分点，总防效最多可增加21.2百分点，由此表明，4种飞防助剂可显著降低雾滴飘移量并同时达到提高药效的目的。

3 讨论

植保无人飞机作为低容量喷雾器械，具有用水量低、雾滴粒径细、作业效率高及劳动强度低等特点[19]，现已被广泛应用于植物病虫草害防治中，研究表明，应用植保无人飞机防治水稻纹枯病无论是否添加助剂与人工施药相比都具有显著增效作用，添加飞防助剂增效更显著[2021]。张淑玲等[22]的研究表明，植保无人飞机防治小麦蚜虫时添加迈丝+迈飞喷雾助剂农药减量20%，可与常规喷雾达到相同的防治效果。岳德成等[23]研究了植保无人飞机在玉米田茎叶除草剂的喷施，结果表明，利用植保无人飞机喷施茎叶除草剂+喷雾助剂的混用配方，可达到药剂减量、药效提高、对作物安全性好等效果，可在玉米生产上推广应用。但除草剂的飘移对作物安全影响较大，所以植保无人飞机施用除草剂除需考虑药效之外，更应注意防止药液飘移。

本文研究了不同飞防助剂对不同剂型除草剂雾滴沉积率、雾滴大小的影响及其增效作用与增效机理，结果表明，4种飞防助剂对3种除草剂雾滴沉积率的影响显著性均为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710，其中迪翔对氟磺胺草醚水剂雾滴沉积率增加效果最显著，可提高32.2百分点;飞防助剂迪翔与迈飞均可降低除草剂细小雾滴占比，使雾滴均匀分布，DV50稳定于125～137 μm，雾滴谱宽度降低0.20～0.23，而其余两种助剂作用效果不显著;飞防助剂通过降低除草剂药液表面张力、增加药液黏度和扩展直径、延长干燥时间等达到增效的效果，其中迪翔对3种除草剂表面张力、黏度、干燥时间作用效果最显著，其余依次为迈飞、烈鹰、Greenwet 3710，但对乳油扩展直径作用效果最为显著的助剂为迈飞;4种飞防助剂不仅对除草剂单剂均具有显著增效作用，还可显著增加玉米田除草剂烟·硝·莠混剂的药效，且具有防飘移作用，其中迪翔对五氟磺草胺水剂增效最显著，防效增加了23百分点，对混剂的增效作用可提高21.2百分点，雾滴沉积率增加24.3百分点，总体比较作用效果显著性依次为迪翔>迈飞>烈鹰>Greenwet 3710。飞防助剂的添加虽可显著提高植保无人飞机喷施茎叶除草剂的药效，使其达到更高的防治效果，但施药时应避免高温干旱、风速较高天气，并建议无人飞机在飞行高度1 m，飞行速度5 m/s，喷液流量1 800 mL/min时作业有助于除草剂药效的发挥[24]，至于飞防助剂对除草剂的抗蒸发能力还有待进一步研究。

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（责任编辑：田 喆）