植保无人飞机施药防治烟草棉铃虫的可行性和添加助剂倍达通的作用

刘晓慧, 郭 建, 侯秋强, 刘春明, 杜亚辉, 石 鑫,袁亮亮, 黄 坤, 杨代斌, 袁会珠, 闫晓静*,

(1. 中国农业科学院 植物保护研究所，北京 100193；2. 云南省烟草公司红河州公司，云南 弥勒 652300；3. 河北博嘉农业有限公司，石家庄 052165)

烟草病虫害类型多且危害大[1]，目前危害较大的病害有真菌性病害黑胫病、根黑腐病、赤星病和炭疽病，细菌性病害青枯病、野火病和角斑病，病毒性病害普通花叶病毒、黄瓜花叶病毒和马铃薯Y 病毒，根结线虫以及非侵染性病害气候斑点病等，虫害有斜纹夜蛾、烟蚜、烟青虫、棉铃虫、地老虎、金针虫和拟地甲[2]。据统计，因病虫害危害烟草所造成的损失占总产量的10%～15%[3]。

长期以来，烟农一直使用背负式喷雾器防治烟草病虫害，这种方式不仅用水、用药量大，作业效率低，而且对人体直接伤害大。近年来，植保无人飞机广泛应用于农作物病虫害的防治中。大量的科研协作研究与田间试验表明，采用植保无人飞机施药一方面能够提高靶标作物上药液沉积量，实现精准减量施药；另一方面人机分离的作业模式，避免了施药人员农药中毒，降低了劳动强度，极大地提高了作业效率[4]。

目前，植保无人飞机在烟草上的应用主要集中在烟田监测，包括估测烟草种植面积、监测烟草长势和病虫害发生情况等方面[5-6]，而关于使用其防治烟草病虫害方面研究报道甚少。本研究以5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐水分散粒剂为供试药剂，对比分析了采用目前常用的多旋翼植保无人飞机与当地常用的背负式电动喷雾器对烟草棉铃虫的田间防治效果，同时也研究了飞防作业中加入助剂倍达通对其作业效果的影响，旨在为植保无人飞机在烟草病虫害防治作业的推广应用提供数据支撑与参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

大疆T20 型植保无人飞机 (由深圳大疆创新科技有限公司提供)；3WBD-20 型背负式电动喷雾器(由当地农户提供)；手持式风速风量仪 (深圳市新华谊仪表有限公司) 。

5% 甲氨基阿维菌素苯甲酸盐水分散粒剂(emamectin benzoate 50 g/kg WG，永农生物科学有限公司；助剂倍达通 (Beidatong，植物油类，河北明顺农业科技有限公司) 。

于2021 年5 月31 日在云南省红河哈尼彝族自治州蒙自市 (23°23′ N，103°23′ E，海拔：1308 m)进行田间试验。

烟草品种为 ‘云烟87’，团棵期，株高32～34 cm，行间距120 cm，株间距60 cm。

1.2 试验方法

试验共设置6 个处理 (表1) 。

表1 5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐WG 防治烟草棉铃虫药效试验处理设计Table 1 Treatments of the control efficacy experiments of emamectin benzoate 50 g/kg WG against H. armigera

烟株田采用常规的田间管理，施药期间未使用任何其他杀虫剂，各处理随机分布，根据地块分布，按照CK、处理5、处理1、处理4、处理2、处理3 的顺序依次划分。其中，CK 作为空白对照不喷施任何药剂，烟株田的水肥管理与其余5 个处理一样。

植保无人飞机采用低空低容量喷雾作业，每667 m2用水量1.5 L，以5 m/s 的飞行速度，距烟株顶芽3 m 的飞行高度，喷幅7 m 并垂直于烟草种植行的方向作业。作业过程中采用全自主飞行模式，并开启仿地跟随系统以确保飞行高度恒定。植保无人飞机采用SX11001VS 喷头，喷雾雾滴的粒径为130～250 μm (体积中径DV50值)，最大喷洒量为3.6 L/min。背负式电动喷雾器常量喷雾，每667 m2用水量20 L。两种植保器械作业情况如图1 和图2 所示。

图1 植保无人飞机作业情况Fig. 1 Operation status of plant protection unmanned aerial vehicle (UAV)

图2 背负式电动喷雾器作业情况Fig. 2 Operation status of knapsack electric sprayer

参照文献方法[7]先于施药前调查各小区的棉铃虫虫口基数，再分别于施药后1、3 和7 d 调查每株烟草上棉铃虫活虫数量、有虫烟株数量和有虫孔的烟株数量。每个小区采用五点取样法，每点固定连续调查100 株烟草，每个小区共调查500株烟草。

1.3 数据分析

采用Excel 软件，根据式(1)～(5)计算各处理的破叶率、虫株率、虫口减退率和防治效果[8]。采用软件DPS 数据分析系统对调查数据进行单因素方差分析，采用Duncan 法进行多重比较。

式中：RL-破叶率，NA-烟株新展开1～2 片烟叶中有虫孔的烟株数量，NT-调查总株数；RP-虫株率，NB-有虫株数；Nh-百株虫量，ND-各小区活虫数；RD-虫口减退率，NBF-药前百株虫量，NAF-药后百株虫量；E-防治效果，RPT-药剂处理区虫口减退率，RCK-空白对照区虫口减退率。

2 结果与分析

按照试验设计对不同小区施用不同剂量的5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐WG，调查药后1、3 和7 d 时烟草植株的被损叶片和棉铃虫数量。破叶率和虫株率如图3 和图4 所示。破叶率表示棉铃虫危害烟草植株叶片情况，对比药前与施药后破叶率的变化情况(图3)可知：施药后空白对照的破叶率比施药前有所上升；对比药后3～7 d 破叶率的变化可以发现，处理2 (无人飞机+制剂剂量75 mg/hm2)、处理3 (无人飞机 + 制剂剂量75 mg/hm2+ 10 mL/L 倍达通)、处理4 (无人飞机 + 制剂剂量90 mg/hm2)在药后7 d 与药后3 d 的破叶率维持不变或呈现下降趋势。这是由于随着施药后时间的增加，药剂逐渐发挥作用，导致烟草棉铃虫取食能力下降或死亡，从而其破坏烟草植株的能力降低。可见，植保无人飞机喷施药液可以在短期内有效控制棉铃虫危害烟株，减少破叶率。

图3 不同处理的烟草植株破叶率对比Fig. 3 The comparison of rates of broken leaves in tobacco with different treatments

从图4 可以看出，各处理后的虫株率均低于施药前的，且药后7 d 均低于对照组，说明5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐WG 对烟草棉铃虫有很好的防治效果。其中，处理4 (无人飞机 + 制剂剂量90 g/hm2) 和处理5 (背负式电动喷雾器 + 制剂剂量75 g/hm2) 在药后3 d 与7 d 之间虫株率下降趋势相当，说明采用植保无人飞机施药防治烟草棉铃虫也可以达到与背负式电动喷雾器相当的效果。

图4 不同处理的虫株率的变化Fig. 4 The insect strain rates with different treatments

从图5 可以看出：对比植保无人飞机与背负式电动喷雾器喷施甲氨基阿维菌素对烟草棉铃虫的防治效果，在制剂剂量为75 g/hm2时，药后1 d，前者的防治效果显著高于后者；药后3 d，尽管前者的防治效果低于后者，但差异不显著；药后7 d，前者的防治效果显著低于同剂量下的后者。但当制剂剂量达90 g/hm2或者添加10 mL/L 倍达通时，采用植保无人飞机的防治效果则与背负式电动喷雾器无显著差异。由此可见，通过添加10 mL/L的助剂倍达通可以提高植保无人飞机喷施药剂对烟草棉铃虫的防治效果，尤其在药后7 d 时，添加倍达通处理的防治效果显著高于未添加的处理。

图5 两种植保器械对烟草棉铃虫防效的比较Fig. 5 The comparison of control efficacy of two plant protection instruments on tobacco H. armigera

3 讨论

已有研究表明，与地面喷雾器械相比，采用植保无人飞机喷施农药防治病虫草害更高效便利。商艳兰[9]对比分析采用植保无人飞机与背负式喷雾器喷施2.5%氯氟氰菊酯乳油与25%吡虫啉可湿性粉剂对小麦蚜虫的防治效果。结果表明：使用相同剂量的杀虫剂，药后1、3 和7 d 时二者的防效相当；当杀虫剂减量33%时，药后1～3 d采用植保无人飞机喷施的防治效果显著低于使用背负式喷雾器，药后7 d 前者的防治效果达到最佳且与后者的防治效果相当，但前者的作业效率是后者的5.76 倍。焦雨轩等[10]对比分析采用喷杆喷机、喷枪和植保无人飞机喷施35%氟啶 • 啶虫脒水分散粒剂、40%联肼 • 乙螨唑悬浮剂、98%甲派嗡可溶粉剂和1.8%阿维菌素乳油对棉蚜的防治效果。结果表明：植保无人飞机的雾滴沉积分布优于喷杆喷雾机和喷枪，3 种植保器械施药后10 d对棉蚜的防治效果均达到80%以上，且植保无人飞机比喷杆喷雾机和喷枪可节省60 倍的水量和药液。伏荣桃等[11]对比分析了多旋翼植保无人飞机与背负式电动喷雾器防治水稻病虫害 (稻瘟病、纹枯病、稻曲病、螟虫、稻飞虱) 的防治效果。结果表明：植保无人飞机使叶片正反面均可着药，防治效率明显高于人工防治，且在最适飞行高度、飞行速度和添加飞防助剂等条件下，对水稻病虫害防治效果显著。郭华伟等[12]研究比较了植保无人飞机与背负式喷雾器喷施虫螨腈防治茶小绿叶禅的田间防效、农药残留动态和作业效率。结果表明，两种喷施方式下对茶小绿叶蝉的防效相当，虫螨腈在茶鲜叶中的消解动态无差异，但植保无人飞机的作业效率是背负式喷雾器的14.1 倍。本研究结果表明：采用植保无人飞机喷施5%甲氨基阿维菌素WG 对烟草棉铃虫的防治效果随施药剂量的增加而增加；在施药剂量相同(75 g/hm2) 时，采用背负式电动喷雾器，药后3 d 和7 d 对烟草棉铃虫的防治效果高于采用多旋翼植保无人飞机；在添加10 mL/L 的助剂倍达通或提高20%施药剂量的情况下，采用多旋翼植保无人飞机喷施药剂对棉铃虫的防效从64.00%分别提高到92.59%或93.93%，可达到与采用背负式喷雾器喷施药剂相当的防治水平。从作业效率方面来看，植保无人飞机的作业效率可达到背负式电动喷雾器的30 倍以上；从水量使用方面来看，植保无人飞机施液量为22.50 L/hm2，背负式电动喷雾器施液量为300 L/hm2，植保无人飞机可以节约用水92.50%。相比于背负式电动喷雾器械，采用植保无人飞机低容量喷雾技术可以显著节省用工时间和人力并提高作业效率，适合于现代农业规模化烟草种植的发展方式。因此，植保无人飞机在烟草病虫害防治过程具有巨大的前景。

目前已有大量科研协作研究和田间药效试验表明，采用植保无人飞机施药在防治主要农作物病虫害时效果较好，如其对水稻病虫害如稻飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病、稻曲病等的防治效果在80%～90%之间[13-17]，对小麦病虫害如麦蚜、吸浆虫、白粉病、赤霉病及麦田杂草的防效在55%～100%之间[18-20]，对玉米病虫害如玉米螟的防效在50%～90%[21-22]，对棉蚜的防效可达70%～100%[23]等。但由于将植保无人飞机施药应用于烟草病虫害防治的研究尚匮乏，导致烟草病虫害的统防统治缺乏系统性的指导和理论依据。因此，要加强对植保无人飞机在烟草病虫害防治的应用研究，建议从以下两点入手：1) 针对烟草不同生长阶段植株的长势与生理状态以及烟草病虫害发生特征筛选合适的飞行参数 (飞行高度、飞行速度、施药量等) 及防治时期；2) 通过分析添加不同类型飞防助剂对药液在烟草植株上沉积量的影响，筛选适用于烟草病虫害防治的飞防助剂。