温室草莓不同喷药方式作业质量研究

张莉 刘京蕊 李震 李传友 滕飞 赵景文

摘要：為筛选出适用于温室草莓病虫害防治植保作业机具和喷药方式，在广泛调研国内外植保机械与施药技术基础上，选出一种进口新型温室草莓植保机械，该机配有静电喷枪和垄上草莓仿形喷杆两种喷雾装置，并将该机与目前草莓温室常用喷枪作业性能进行对比测试。测试两种机型三种喷雾装备在不同喷药方式下的雾滴沉积分布、温室草莓冠层雾滴沉积分布规律、药液沉积量、农药有效利用率及地面流失数据。结果表明，在流失率和农药利用率方面，使用静电喷枪、仿形喷杆、传统喷枪施药的行间地面的药液流失率依次增大。使用静电喷枪，不同作业方式施药的农药利用率在40%～65%之间，使用仿形喷杆施药的农药利用率为29.87%，使用传统喷枪的农药利用率最小，为8.18%。静电喷枪的施药效果优于仿形喷杆施药和传统喷枪；静电喷枪的不同作业方式有其各自的优点，其中直线直喷的作业方式沉积率最高，直线直喷的作业方式更适合温室草莓病虫害的防治。该研究为草莓植保机械的选型和作业方式提供数据支撑。

关键词：温室草莓；喷药方式；喷雾机；作业质量；沉积量；农药利用率

中图分类号：S491

文献标识码：A

文章编号：20955553 （2023） 070063

06

Study on the quality of different spraying methods for strawberries in greenhouse

Zhang Li， Liu Jingrui， Li Zhen， Li Chuanyou， Teng Fei， Zhao Jingwen

（Beijing Agricultural Machinery Test Evaluation Extension Station， Beijing， 100079， China）

Abstract：  In order to screen out the plant protection tools and spraying methods suitable for greenhouse strawberry pest control， a new imported greenhouse strawberry plant protection machinery was chosen based on extensive research on plant protection machinery and spraying technology in China and internationally. This machine is equipped with two spray devices： An electrostatic spray gun and a ridge strawberry profiling spray bar. The operating performance of this machine was compared with that of the commonly used spray gun in strawberry greenhouses. The droplet deposition distribution， droplet deposition distribution in the strawberry canopy， liquid deposition amount， pesticide effective utilization rate， and ground loss data of two models and three spray equipment under different spraying modes were tested. The results showed that the loss rate of liquid pesticide on the ground between the rows increased in the order of electrostatic spray gun， profiling spray bar， and traditional spray gun. The pesticide utilization rate of the electrostatic spray gun in different operation modes was between 40% to 65%， the pesticide utilization rate of the profiling spray bar was 29.87%， and the pesticide utilization rate of the traditional spray gun was the lowest at 8.18%. The application effect of the electrostatic spray gun was better than that of the profiling spray rod and traditional spray gun. The different operation modes of the electrostatic spray gun have their advantages， with the straight-line direct spray operation mode achieving the highest deposition rate， making it more suitable for controlling greenhouse strawberry diseases and pests. This study provides data support for the selection and operation of strawberry plant protection machinery.

Keywords： greenhouse strawberry; spraying method; spray machine; operation quality; sedimentation; pesticide utilization rate

0 引言

温室大棚因其能够提前或延长作物上市要求受到广大种植户的青睐，但由于温室内温度高、湿度大、空间密闭通风差，容易导致病虫害发生，造成经济损失，所以利用高效的农药喷施技术和装备是保障农作物正常生长的有效手段［1］。针对温室病虫害的防治，国内外研发并改进了许多先进的植保机械，例如自动导航喷雾机、垂直喷杆喷雾机、风送式喷雾机、基于超声波和机器视觉的自动对靶喷雾机等［26］，但由于机具成本和温室内作物行间及地头窄小的作业环境限制，这些先进的施药机具并没有得到大面积的推广应用。为改变目前温室施药机具落后的问题，近年来国内出现一些新型的温室植保机具，如电动背负式风送喷雾器、旋转喷枪、热烟雾机、常温烟雾机、温室轨道式弥雾机、背负式静电喷雾器等［712］。为了验证这些机具的作业质量和作业模式，李传友等［13］对温期常温室番茄不同生长烟雾机的作业方式及参数进行了应用研究。马国义等［1］设计了温室自走式风送喷雾机并进行了试验。马伟等［14］对温室智能变量喷药机进行了应用研究。为筛选出适用于温室草莓病虫害防治植保作业机具，在广泛调研国内外植保机械与施药技术基础上［1519］，筛选出专用于草莓生产的进口新型温室植保机械，该机配有静电喷枪和垄上草莓仿形喷杆两种喷雾装置。通过测试该机具两种喷雾装置的雾滴粒径、雾滴沉积分布、温室草莓冠层雾滴沉积分布规律、药液沉积量、农药有效利用率及地面流失情况，以确定其在温室草莓病虫害防治中的施药方法，并将该机与目前国内温室草莓常用手推担架式喷雾机作业性能进行了对比测试。

1 试验材料和方法

1.1 试验地点

温室草莓田间试验于2022年11月在北京市昌平区金六环草莓大棚进行，该大棚内草莓种植区长50m，宽6.5m，如图1所示。

草莓品种为红颜，采用一垄双行种植模式；草莓垄呈梯形，上底宽为30cm、下底宽为50cm、垄距为30cm、垄上行距为40cm、株距为20cm、植株高度为30～40cm，一垄两行，草莓冠层宽度约为75cm。

1.2 试验设备

3WH-40型喷雾机，机具长131cm、宽76cm、高133cm，以二冲程汽油机为施药动力源，分别搭载有静电喷枪和仿形喷杆两种喷雾系统，如图2所示。静电喷枪长127cm，喷片孔径为1.5mm；仿形喷杆呈梯形，下底两喷头间距120cm，均朝向垄内上方，上底喷头居中，距下底喷头高45cm，仿形喷杆共装配10个喷头，喷雾机喷雾系统性能参数如表1所示。

与本试验对照测试设备为手推担架式喷雾机，搭载喷枪（以下简称传统喷枪）。3WH-40搭载静电喷枪和仿形喷杆以及使用传统喷枪时的作业参数如表2所示。

1.3 试验方法

1.3.1 标准曲线的制定

配置示踪剂胭脂红的标准曲线用以标定溶液。用万分之一精度的电子天平称取0.05g胭脂红，加入50mL蒸馏水中并摇匀得到1000μg/mL的胭脂红溶液，再将此溶液稀释10倍，得到100μg/mL的胭脂红溶液，然后依次成比例稀释，得到浓度为100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、12.5μg/mL、10μg/mL、5μg/mL、2μg/mL、1μg/mL一系列浓度的标准溶液。将这些标准溶液在505nm的波长下，用酶标仪（BIO-RAD iMark Microplate Reader）测出其读数，并绘制标准曲线。

1.3.2 田间沉积流失测试

由于草莓叶片较小，质量轻，在一片叶片的正反面布置样品后，使用太重的收集材料容易导致喷洒时叶片翻转困难，不能有效模拟实际情况的效果，因此本试验选取了质量较轻的滤纸片作为雾滴收集材料。

上、中、下布样时以随机布样为原则，图3为滤纸样品布置图。选取直径为4.2cm的滤纸，将其固定在草莓叶片上，在草莓植株冠层的上层正反面（记作上正、上反）、底层的正反面（记作下正、下反）各布9个样品；在垄面草莓植株下方布置9个滤纸样品（记作垄上），以测定雾滴在该位置上的流失情况；在两垄之间（垄底）布置9个样品（记作临行），以测量垄间雾滴流失情况。为防止对草莓造成药害，保護施药者的安全，喷雾所需药液由0.3%的胭脂红（可食用色素）水溶液代替。

1.3.3 不同喷药方式测试

使用仿形喷杆（以下简称仿形）沿草莓垄上直线作业，最下端喷头与草莓根部水平，最上层喷头与地面角度约为45°，斜向下喷雾。

使用静电喷枪施药时，作业方式分别为直线喷施（以下简称直线1）、直线运动45°斜喷（以下简称直线2）、在垄上“之”字形运动（以下简称左右摇摆）、在植株侧面上下摆动往复直线运动（以下简称上下摇摆），前三种作业方式的喷雾高度为距植株冠层10cm左右，第四种作业方式喷雾距离为植株冠层侧面10～20cm。作业开始前，在样品行前后各放置一个标记物，作为喷雾的起点和终点，测量两点间的直线距离，记录从喷雾起点运动到喷雾终点的时间。

喷雾结束后，待滤纸片干燥后，收集滤纸样品于自封袋中，密封，避免样品交叉污染。在每组试验结束后，取5株草莓植株于自封袋中，并另取5株未经喷洒药品的草莓植株于自封袋中作为空白对照。将收集的样品运送至实验室内进行处理分析。

对于草莓植株样品，用剪刀剪短植株后，在自封袋中加入300mL蒸馏水，使蒸馏水能够没过剪碎的植株，将自封袋密封后置于振荡器上振荡洗脱5min，以确保能够完全洗脱药液；对于滤纸样品，向自封袋内直接加入10mL蒸馏水，同样于振荡器上振荡洗脱5min。洗脱后，用200μL的移液枪将洗脱液点在点样板上，用酶标仪在505nm的波长下检测洗脱液。

1.3.4 试验指标

1）  施药液量（Application of liquid quantity）即1hm2地所施用的药液量。

Q′=Q/DV

（1）

式中：

Q′——施药液量，L/hm2；

Q——喷头单位时间内流量，L/s；

D——植保机具的喷幅，m；

V——行进速度，m/s。

2）  单位面积沉积量（Deposition per unit area）指单位面积上的沉積量。

DP=FLSVd/S0NFLa

（2）

式中：

DP——

单位面积上的沉积量，μL/cm2；

Vd——所加的去离子水体积，mL；

FLS——样品测得的荧光值；

FLa——母液的荧光值；

N——母液的稀释倍数；

S0——滤纸面积，cm2。

3） 农药沉积/流失率（Pesticide deposition/loss rate）指目标区域面积上的沉积/流失量占单位面积平均施药液量的百分比。

PDR/PLR=DRQ′×100%

（3）

式中：

DR——目标区域面积上的沉积/流失量，L；

PDR——农药沉积率，%；

PLR——农药流失率，%。

4） 农药利用率（Pesticide utilization rate）指植株上的药液沉积量占施药液量的百分比。

PUR=Dz×ρ×10Q′×100%

（4）

式中：

PUR——农药利用率，%；

Dz——单株作物沉积量，mL/株；

ρ——种植密度，株/m2。

5） 变异系数（Coefficient of Variation，CV）可以表示一组数据的离散程度，进而表示沉积的分布均匀性。

CV=∑ni=1（βi-βavg）2n-1/βavg×100%

（5）

式中：

βi——

在收集器i上收集的喷雾沉积量；

βavg——平均沉积量；

n——收集器的数量。

本试验所得数据使用Excel和SPSS 20.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 胭脂红标准曲线

图4为胭脂红酶标仪吸光读数与浓度的关系图，其线性回归方程为y=0.017 8x-0.011 1，相关系数R2=0.999 9，根据叶片的吸光值计算得到样品浓度为36μg/mL。

2.2 叶片上雾滴沉积分布

图5为不同喷药方式在叶片不同位置的农药沉积率对比，通过对比传统喷枪、静电喷枪、仿形喷杆不同喷药方式在叶片不同位置上的农药沉积率，可以发现，因传统喷枪施液量大，传统喷枪在叶片的正面反面上层下层均有较好的沉积率，沉积分布也较为均匀，均在60%左右；使用静电喷枪施药时，作业方式不同，其沉积效果相差较大，静电喷枪直线直喷（直线1）的作业方式具有相对较好的沉积率，而直线45°斜喷（直线2）的作业方式沉积效果最差；使用静电喷枪施药时，雾滴更多的沉积在植株叶片的正面。

相较于静电喷枪作业，使用仿形喷杆作业的农药沉积率更小，其原因是使用仿形喷杆作业时，喷头多，施液量大，上底喷头对草莓植株有击打作用，冠层打乱，且雾滴小，造成较多的药液流失、飘移。使用仿形喷杆施药，雾滴更容易沉积于植株上层叶片，且上层叶片正反面沉积差别不大。从叶片正反面的沉积率差异来看，相较于使用静电喷枪，仿形喷杆施药正反面差异更小，再加上仿形喷杆施药量较大，药液更容易在叶片反面沉积。因此对于一些发生于草莓叶片背部的病害如白粉病，使用仿形喷杆进行喷雾作业会有更好的防治效果。通过比较各种作业方式在各个位置的沉积率变异系数（图6），发现各种作业方式的变异系数均较大，药液沉积不均匀。

2.3 农药利用率

不同施药方式的施药量和植株沉积量以及农药利用率结果见表3，测试中，不同种作业方式的施药液量传统喷枪最多，为1 932.9L/hm2；仿形喷杆施药次之，为1 222.8L/hm2；直线直喷（直线1）的施药量最少为369.45L/hm2。不同喷药方式的农药利用率差异显著，直线直喷的作业方式农药利用率最大为63.74%，使用静电喷枪施药的其他作业方式的农药利用率都在40%～60%之间，使用仿形喷杆施药的农药利用率为29.87%，使用传统喷枪的农药利用率最小为8.18%。

2.4 农药流失率

图7为不同喷药方式的行间流失率及垄上流失率，图8为不同喷药方式在临行和垄上地面的变异系数。

结果显示，仿形喷杆施药的流失率大于使用静电喷枪的流失率。相较于传统喷枪，静电喷枪和仿形喷杆药液流失率显著减少，说明使用该机具施药可以减少农药的浪费，减少农药对环境的污染。使用传统喷枪的变异系数小于使用仿形喷杆，小于使用静电喷枪，可以从侧面反映出各种施药方式的药液分布均匀性，使用静电喷枪作业的药液分布均匀性更差。

2.5 变异系数

图9为不同喷药方式植株洗脱液的变异系数，显示药液分布的不均匀性，比较三者在草莓植株上沉积量的变异系数，使用传统喷枪施药的变异系数相对来说较低为36%，而使用仿形喷杆施药的变异系数接近50%，使用静电喷枪的变异系数与不同的作业方式有关，最小的是上下摇摆施药，变异系数为32%，最大为左右摇摆施药，变异系数为53%。就均匀性而言，几种作业方式都不均匀，植株间差异大，该情况与人工手持施药的作业方式有一定关系。

3 结论

1） 本文对比测试了3WH-40型喷雾机的静电喷枪、仿形喷杆和传统手推担架式喷雾机（传统喷枪）两种机型三种喷雾装置在不同喷药方式下的雾滴沉积分布、温室草莓冠层雾滴沉积分布规律、药液沉积量、农药有效利用率及地面流失数据，分析研究不同植保机具、喷雾装置和不同喷药方式对作业质量的影响。

2） 在叶片雾滴沉积分布方面，使用传统喷枪的叶片农药沉积率比较高，使用静电喷枪的农药沉积率高于仿形喷杆。仿形喷杆的喷头多，草莓植株相对较矮，该仿形喷杆未能真正实现仿形，流量过大，因此造成了较大的流失。静电喷枪和仿形噴杆施药植株冠层各个位置药液分布不均匀，下层叶片和叶片背部的沉积率低。在流失率和农药利用率方面，使用静电喷枪、仿形喷杆、传统喷枪施药的行间地面的药液流失率依次增大，使用静电喷枪，不同作业方式施药的农药利用率在40%～65%之间，使用仿形喷杆施药的农药利用率为29.87%，使用传统喷枪的农药利用率最小，为8.18%。从植株洗脱液的变异系数来看，不同喷药方式的变异系数值均在30%以上，因传统喷枪施液量大，传统喷枪药液分布均匀性优于使用仿形喷杆施药，使用静电喷枪施药的药液分布均匀性与不同的作业方式有关。

3） 静电喷枪的施药效果优于仿形喷杆施药和传统喷枪；静电喷枪的不同作业方式有其各自的优点，其中直线直喷的作业方式农药沉积率最高，该结果与农药利用率的结果相符；植株样本的变异系数情况则表明上下摆动施药药液沉积更加均匀。相比之下，直线直喷的作业方式更适合温室草莓病虫害的防治，但变异系数比较大，可通过改变喷雾高度、喷雾角度、规定喷雾速度等改善其效果。仿形喷杆设计应更有针对性，减小喷量，以适应草莓植株冠层大小及植株特点，加大作业时仿形喷杆的后倾角，下底喷头可先对叶片背面进行喷施，减轻上部喷头对草莓植株的击打作用，减少雾滴飘移，更好地增加叶片背面和正面的沉积。

参 考 文 献

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