不同植保无人机对小麦赤霉病的防控效果

祁士军 祁明星 马德军 刘鹏 董文岭

摘    要：文章通过试验分析的方式，分析了不同植保无人机在小麦赤霉病防控工作中的施药使用效果，并与常规使用的自走式喷雾机在小麦赤霉病防控工作中的施药使用效果进行对比，得到小麦施药后的生长安全性、赤霉病防控效果以及千粒重等数据，探讨了植保无人机的使用优势以及对小麦赤霉病的防控效果，以期提高小麦产量，并为相关工作人员提供参考借鉴。

关键词：不同型号;植保无人机;小麦赤霉病;防控效果

文章编号：1005-2690（2022）02-0027-04       中国图书分类号：S435.121.45       文献标志码：B

小麦赤霉病的发病诱因是禾谷镰刀菌，该病菌产生的真菌性病害对小麦影响极大，是较为典型的气候性病害。小麦赤霉病会使小麦麦穗出现腐烂的情况，对小麦的为害明显，通常在小麦的扬花期感染，灌浆期会表现出明显症状，成熟期若还未及时防治会使小麦腐烂或病死，影响了小麦的产量和质量[1]。现阶段，小麦赤霉病预防中大部分采用自走式喷雾机进行药物喷施，会在药物使用过程中对小麦产生损害。近年来，由于植保无人机安全程度较高、节省药物和水量以及施药作业效率较高的优点，得到了基层农技推广部门的重视。文章将常见植保无人机对小麦赤霉病的防治效果和自走式喷雾机对小麦赤霉病的防治效果进行对比，为植保无人机应用于小麦赤霉病防治工作的效果提供准确的数据支撑。

1 不同植保无人机防控效果试验准备

1.1 试验使用小麦赤霉病药物规格和植保无人机型号

1） 药物规格。本试验的小麦赤霉病防治药物为：40%的丙硫·戊唑醇SC、25%的氰烯菌酯SE以及43%的戊唑醇SC。

2） 植保无人机和自走式喷雾机型号。本试验使用的植保无人机机型为极飞P20（2018款）、大疆T16、汉和金星二号、全丰自由鹰1S以及天鹰兄弟TY-M12L。自走式喷雾机型号为喷药幅度25 m的常规自走式喷雾机。

1.2 山东省德州市陵城区试验小麦区域数据

本试验的小麦试验田位于山东省德州市陵城区，东经116°21′～116°57′，北纬37°13′～37°36′;气候类型为温带大陆性季风气候;试验田小麦所处地区土壤类型为潮土土壤，适宜各类农作物生长;试验使用小麦品种为济麦22;播种时间为2019年10月中旬;小麦2020年长势均匀、良好。

1.3 植保无人机的详细信息

1） 极飞P20（2018款）植保无人机包含飞控系统、遥控系统、管理系统、电力系统、喷洒系统和灌药系统，可以进行变量施药，能够感应出环境温度。无人机加入了智能药箱，能对赤霉病防治药剂的含量进行精准控制，计算出准确的灌药量，有利于减少污染和浪费。

2） 大疆T16植保无人机采用了GNSS+RTK双冗余系统，达到了厘米级定位精度，无人机上配备了DBF成像雷达，能准确识别出麦田的基本情况，大大提高了植保作业的效率。

3） 汉和金星二号植保无人机采用了双水泵控制系统，可以在前后区域单独进行喷洒，标准流量输出为2.4～4.8 L/min，能将赤霉病防治药剂用量的误差控制在3%以内。

4） 全丰自由鹰1S植保无人机采用了PTK系统和FOC高效动力系统，能在2～4 m的高度飞行喷洒，平均每日作业26.67～40.00 hm2，可节约50%的用药量，还能节约90%的用水量，无人机采用了一体式药壶前置出口液，实现了柔性喷洒。

5） 天鹰兄弟TY-M12L植保无人机的造型独特，采用了C型机臂，经过模块化设计，其中包含智能充电管理系统，安装了防荡药箱，使赤霉病防治药剂更加稳定，同时防护等级非常高，在一体化动力系统的作用下，无人机能在恶劣的环境中继续作业，喷洒方式更加智能，可以预设飞行参数、喷洒任务，还能进行夜航作业。

2 不同植保无人机防控效果试验流程和对比方向

2.1 试验设计流程

为防治小麦赤霉病，本试验采用5种型号的植保无人机和常规自走式喷雾机进行药物喷施，分别进行两次喷洒，且不同施药机械设备喷施小麦赤霉病的防治药物和时间相同。

第一次在5月初小麦的扬花初期进行机械喷施，喷施药物为40%的丙硫·戊唑醇SC 50 mL/667 m2。植保无人机在喷洒时， 丙硫·戊唑醇SC与水的比例为1∶30; 常规自走式喷雾机在喷洒时，丙硫·戊唑醇SC与水的比例为1∶600，间隔7 d后进行第二次喷洒，喷施25%的氰烯菌酯SE 100 mL/667 m2+43%的戊唑醇SC 20 mL/667 m2。植保无人机在喷洒时， 氰烯菌酯SE、戊唑醇SC及水的比例为5∶1∶75;常规自走式喷雾机在喷洒时氰烯菌酯SE、戊唑醇SC及水的比例为5∶1∶1 500。

小麦试验田根据施药方式不同分成7个区域，除极飞P20（2018款）、大疆T16、汉和金星二号、全丰自由鹰1S以及天鹰兄弟TY-M12L 5种型号的植保无人机和喷药幅度25 m的常規自走式喷雾机这6种施药区域外，加设不施药小麦对照区，对比效果。

2.2 试验对比信息和方法

2.2.1 不同型号植保无人机的各项试验数据和常规自走式喷雾机使用数据对比

收集极飞P20（2018款）、大疆T16、汉和金星二号、全丰自由鹰1S以及天鹰兄弟TY-M12L 5种型号的植保无人机和喷药幅度25  m的常规自走式喷雾机的作业数据，并记录作业时的各项数据，包括作业速度、作业面积、理论作业时间、实际作业时间、真实作业时间比，真实作业时间计算见下式。

真实作业时间比=理论作业时间/实际作业时间×100%      （1）

2.2.2 不同型号植保无人机对小麦进行施药后的生长安全性以及赤霉病防控效果

对比使用不同施药机械设备喷施药物3 d、5 d、7 d后的小麦生长安全程度。由于5月底是小麦赤霉病的发展稳定期，因此在5月底对使用不同施药机械设备喷施药物的小麦病穗数量、病害等级以及病情指数进行计算。

统计方法为：在使用不同施药机械设备喷施药物的小麦试验区随机选择3个点位，统计每个点位周围500个麦穗赤霉病情况，记录点位病穗数量，根据病害等级标准进行病害分级，计算点位病穗概率、病情指数、病穗预防效果以及病情指数预防效果。病穗率计算见式（2），病情指数计算见式（3），预防效果计算见式（4）所示。

病穗率=病穗数/区域调查总穗数×100%     （2）

病情指数=∑（各级病穗数量×相对病级数值）/区域调查总穗数×4×100% （3）

预防效果=[（对照区域病穗数/病情指数）-（施药区域病穗数/病情指数）]/（对照区域病穗数/病情指数）×100%      （4）

试验区小麦的赤霉病病情分级如下，0级为无病害情况;1级为枯穗面积占全穗面积的25%以下;2级为枯穗面积占全穗面积的25%～50%;3级为枯穗面积占全穗面积的50%～75%;4级为枯穗面积占全穗面积的75%以上。

2.2.3 不同型号植保无人机对小麦施药后的千粒重对比

对本试验中5种型号的植保无人机、常规自走式喷雾机以及对照区小麦的千粒重统计调查，比较不同型号植保无人机对小麦进行施药后的千粒重影响情况。

2.2.4 使用不同型号植保无人机施药后，记录当地天气情况

观察天气对施药效果的影响。若是施药后存在明显降水情况，则会对小麦施药后的赤霉病预防效果产生影响。

3 不同植保无人机防控效果试验结果数据

3.1 自走式喷雾机和不同型号植保无人机的作业情况

本试验中5种型号的植保无人机和常规自走式喷雾机的作业数据如表1所示。植保无人机作业速度明显高于自走式喷雾机，自走式喷雾机的作业面积明显高于植保无人机，植保无人机中作业面积最小的设备为天鹰兄弟TY-M12L;作业面积最大的设备为全丰自由鹰1S。自走式喷雾机真实作业时间比明显高于植保无人机，植保无人机中真实作业时间比较高的两种机械设备为汉和金星二号和天鹰兄弟TY-M12L。

3.2 小麦施药后生长安全性以及赤霉病防控效果分析

6种机械设备喷施药物3 d、5 d、7 d后的小麦生长情况正常，未发生药害情况，证明不同机械设备喷施药物对小麦生长安全性良好。

使用6种设备施药后小麦赤霉病防控效果如表2所示。

3.3 小麦进行施药后的千粒重情况

在小麦试验区选择水分含量为12.5%的小麦，使用不同设备喷洒施药，比较施药后的小麦千粒重。结果表明，小麦千粒重和小麦赤霉病防治效果存在一定联系，小麦赤霉病防治效果越好，则小麦的麦粒饱满程度越高，小麦千粒重越高，详细数据如表3所示。

3.4 不同型号植保无人机对小麦赤霉病的安全调查以及防效分析

观察不同型号植保无人机施药区域施药后3 d、5 d、7 d的效果，结果显示，6种机械设备喷洒药物后小麦生长状况良好，证明不同型号植保无人机以及常规自走式喷雾机施药处理的方式，不会对小麦的安全性产生影响，小麦可健康生长。

对不同机械设备施药后小麦赤霉病防控效果进行分析可知，对小麦赤霉病的病穗率预防效果和病指预防效果较好的是，常规自走式喷雾机、大疆T16植保无人机及全丰自由鹰1S植保无人机。以上3种类型的施药机械预防效果接近，病穗率预防效果都在80%以上;其次为极飞P20（2018款）植保无人机，预防效果接近80%;再次为天鹰兄弟TY-M12L植保无人机，预防效果在70%以上;后两种植保无人机施药处理防效果和常规自走式喷雾机施药处理后的预防效果相比较差，汉和金星二号植保无人机的预防效果最差，只有50%左右。

4 试验结果

近年来，农田内的禾谷镰刀菌数量不断增加，再加上小麦的各品种容易感染赤霉病，且在施药防治阶段经常处于连续的阴雨天，导致当地小麦感染赤霉病的概率较大，使赤霉病流行，因此要做好小麦赤霉病防治工作[2-3]。

在小麦赤霉病施药防治过程中，由于人工施药速度较慢，并且施药成本较高，并不适用于当地小麦的大面积赤霉病防治施药工作。此外，由于传统人工施药阶段使用的施药设备为自走式喷杆植保机，采用该种方式容易出现漏喷问题，并且在施药阶段容易造成小麦出现机械性损伤，会对小麦产量产生较大影响，同时会对作物种植产生负面影响。就经济成本方面来看，使用植保无人机进行小麦的赤霉病防治施药作业的成本费用在4～5元/667 m2，而常规自走式喷雾机施药会出现压苗的情况，损失产量10～15 kg/667 m2，成本损失24～36元/667 m2，也就是说使用植保无人机进行小麦赤霉病防治施药作业可提高经济效益22～34元/667 m2，经济价值较高。

通过对本试验结果数据的分析可知，使用不同施药设备喷施相同的小麦赤霉病防治药物进行小麦赤霉病防治操作中，大疆T16、全丰自由鹰1S两款植保无人机的小麦赤霉病防治效果和喷药幅度25 m的常规自走式喷雾机的小麦赤霉病防治效果相比，效果相当;极飞P20（2018款）、天鹰兄弟TY-M12L两款植保无人机的小麦赤霉病防治效果和喷药幅度25 m的常规自走式喷雾机的小麦赤霉病防治效果相比，效果略差;汉和金星二号这款植保无人机的小麦赤霉病防治效果最差[4-6]。但由于天鹰兄弟TY-M12L和汉和金星二号这两款植保无人机在试验中作业面积较小，不需要多次加药，导致这两款植保无人机的真实作业时间比较高;而大疆T16和全丰自由鹰1S这两款植保无人机在试验中的施药作业状态更为稳定，换药和加药速度较快;极飞P20（2018款）植保无人机在使用的加药设备为自动加药设备，但存在加药速度较慢的问题，需要进一步完善[7-10]。综上所述，和常规自走式喷雾机的小麦赤霉病防治药物喷施作业效率相比，本试验选择的5种植保无人机在作业效率方面存在较大差距，但常规自走式喷雾机在喷施药物时存在碾压小麦的情况，会使小麦产量受到影响。

参考文献：

[1]邢晓鸣，孟华兵，蔡根林，等.植保无人机和助剂对小麦赤霉病防控效果初探[J].浙江农业科学，2020，61（7）：1387-1389.

[2]吴海霞，张杰峰，崔家华，等.航空植保专用药剂对小麦赤霉病的防治效果研究[J].安徽农学通报，2020，26（9）：101-102，114.

[3]马书芳，朱德慧.宿州市小麦赤霉病发生特点及防控对策探讨[J].现代农药，2019，18（3）：5-8.

[4]胡红岩，陈宇楠，宋贤鹏，等.植保无人机喷施纳米农药对棉花蚜虫的防治效果研究[J/OL].云南农业大学学报（自然科学）：1-7[2022-01-12].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/53.1044.s.20220105.1137.001.html.

[5]冯江，张慧，张喜海，等.基于反步滑模算法的植保無人机姿态控制研究[J].东北农业大学学报，2022，53（1）：55-65.

[6]张永强，王飞钊，谢锦钿，等.不同植保器械在水稻不同生育期喷施的农药沉积率及雾滴分布比较[J/OL].农药学学报：1-15[2022-01-12].https：//doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2021.0155.

[7]黄俊源，陆成确，黄运鹏，等.柑桔园六旋翼油动无人机喷雾作业效果[J].中国南方果树，2021，50（6）：32-36.

[8]李桦，彭思喜，黄蝶君.中国南方地区植保无人机补贴体系的政策效应及优化策略[J].中国农业大学学报，2022，27（1）：287-296.

[9]杨思雨，蔡海龙.不同环节农机社会化服务对粮食生产技术效率的影响——以早稻为例[J].中国农业大学学报，2020，25（11）：138-149.

[10]单常峰.植保无人机防治草地贪夜蛾的喷施技术研究[D].淄博：山东理工大学，2021.

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