M45型多旋翼植保無人機減量施藥對稻飛虱防治效果的影響

　　摘要：【目的】研究多旋翼植保無人機減量施藥對霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響，促進水稻減量施藥技術(shù)發(fā)展。【方法】采用 M45 多旋翼植保無人機開展水稻施藥田間試驗研究，試驗選取了 15.0 和 22.5L/hm²兩種施藥液量，以及人工施藥推薦劑量 100%、90%、80%的 3 種農(nóng)藥劑量，對不同施藥液量和減量農(nóng)藥劑量對霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響進行分析。【結(jié)果】水稻冠層上部的霧滴沉積量明顯優(yōu)于冠層下部，然而 2 種施藥液量以及 3 種減量農(nóng)藥劑量對霧滴沉積量的影響不顯著;同時施藥一周后稻飛虱數(shù)量顯著減少。在同一施藥液量條件下，減量農(nóng)藥劑量的變化對稻飛虱防治效果影響不顯著。【結(jié)論】80%的農(nóng)藥劑量能滿足稻飛虱防治要求，因此無人機水稻施藥作業(yè)中可選擇 80%的農(nóng)藥劑量進行減量施藥。本試驗研究可對促進水稻減量施藥，減少水稻植保作業(yè)成本提供有益的參考。

　　張亞莉; 高啟超; 鄧繼忠; 陳鵬超; 黃曉宇; 林芳源; 曾文; 賈瑞昌， 華南農(nóng)業(yè)大學學報 發(fā)表時間：2021-09-26

　　關(guān)鍵詞：植保無人機;減量施藥;霧滴沉積;稻飛虱;防治效果

　　作為我國主要的糧食作物之一，2019 年國內(nèi)水稻種植面積達到了 0.3 億 hm2 [1]，廣東省水稻種植面積已達 179 萬 hm2 [2]。水稻是病蟲害種類最多和發(fā)生程度最高的農(nóng)作物之一，廣東省水稻種植區(qū)水稻紋枯病、稻縱卷葉螟、稻飛虱均達中等偏重程度 [3-4]。近年來，植保無人機施藥技術(shù)由于效率高、作業(yè)不受地形限制、節(jié)水節(jié)藥等優(yōu)勢，在水稻病蟲草害的防治上發(fā)展迅速[5-9]。

　　植保無人機應(yīng)用于水稻施藥已開展大量研究。薛新宇等[10]使用 N-3 型無人直升機對稻飛虱和稻縱卷葉螟的防治效果進行研究。Qin 等[11]研究了無人機的噴霧高度和速度等作業(yè)參數(shù)對水稻冠層上霧滴沉積和對稻飛虱的防治效果的影響。陳盛德等[12]通過不同的飛行高度、飛行速度研究了不同噴霧作業(yè)參數(shù)對水稻冠層的霧滴沉積分布的影響。漆海霞等[13]采用 5 款植保無人機進行稻田霧滴沉積分布試驗研究。張海艷等[14]測試并對比了電動單旋翼和電動多旋翼植保無人機在水稻田間的噴施作業(yè)效果。Chen 等[15]在水稻開花期和分蘗期比較了不同噴嘴對稻飛虱防治和霧滴沉積效果的影響。然而現(xiàn)有研究多從機型、噴頭、飛行參數(shù)等方面對霧滴沉積分布規(guī)律進行分析，植保無人機不同施藥液量和不同施藥劑量對水稻病蟲害防治效果的影響研究較少。

　　為了在水稻生產(chǎn)中促進減量施藥技術(shù)的研究和應(yīng)用，本研究以 M45 多旋翼植保無人機為施藥載體開展了水稻航空噴霧試驗，探索不同施藥液量和農(nóng)藥劑量在水稻不同冠層的霧滴沉積規(guī)律，以及不同農(nóng)藥劑量對稻飛虱的防治效果，以期為植保無人機農(nóng)藥減施增效提供數(shù)據(jù)參考。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗機型與試驗地點

　　噴霧試驗機型采用 M45 多旋翼植保無人機(深圳高科新農(nóng)技術(shù)有限公司，深圳)，該機三角形機身設(shè)計，并搭配壓力式噴頭，其空機質(zhì)量達到 27kg，載荷質(zhì)量為 20kg，飛行速度為 0～6m/s，噴灑寬度為 6～8m，飛行高度為 2～5m，整機噴霧量為 1.8～2.6 L/min。無人機作業(yè)如圖 1 所示。

　　試驗地點位于廣東省江門市新會區(qū)三江鎮(zhèn)(22°27′36.00″N， 113°08′24.00″E)，具體位置如圖 2 所示。試驗田晚稻采用撒播方式播種，施藥試驗時間為晚稻分蘗末期，晚稻平均高度約為 0.7~0.9m。

　　1.2 氣象數(shù)據(jù)

　　地面最大風速為 2.6m/s，平均氣溫 20℃，平均濕度為 53.6%，大氣壓強為 1015hPa，滿足《植保無人飛機防治水稻病蟲害施藥指南》的作業(yè)要求[16]。

　　1.3 試驗試劑與材料

　　銅版紙(長 8cm，寬 3cm)、誘惑紅(ALLURA RED)試劑、金龜子綠僵菌 Metarhizium anisopliae 油懸浮劑 (有效成分總含量是 8×109mL-1[17])、萬向夾、塑料桿、米尺、橡膠手套、自封袋、信封、Kestrel NK-3500 氣象風速儀、HP Scanjet 200 掃描儀以及霧滴圖像分析處理軟件。

　　1.4 試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理方法

　　試驗采用了 2 種施藥液量：15 和 22.5 L/hm²，以及人工施藥金龜子綠僵菌推薦劑量的 80%、90%、100%的 3 種減量農(nóng)藥劑量，對不同施藥液量和減量農(nóng)藥劑量對霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響進行分析，如表 1 所示。

　　根據(jù)試驗需求，將試驗田劃分為 6 個處理區(qū)，用米尺測量每隔 20m 插一面旗子，作為每個小區(qū)的邊界點，共放置 14 面旗子，每個小區(qū)面積約 0.2hm²。在試驗田附近放置 Kestrel NK-3500 氣象風速儀，來監(jiān)測地面實時氣象信息。

　　噴灑藥劑使用金龜子綠僵菌油懸浮劑進行現(xiàn)場配置，采取噴灑一次調(diào)配一次的原則，嚴格遵守標準配藥步驟，同時為了在銅版紙上顯示的霧滴更明顯，在試驗藥劑里添加誘惑紅試劑。

　　為了研究霧滴沉積與稻飛虱防治效果的關(guān)系，按照水稻冠層的垂直方向選取上部和下部布置銅版紙，將銅版紙夾在萬向夾上，調(diào)整銅版紙水平放置，再將萬向夾固定在塑料管上插入稻田里，本次試驗塑料管的放置位置按照圖 3 所示，每個處理區(qū)里設(shè)置 2 條霧滴采集帶，每條霧滴采集帶共設(shè)有 11 個采樣點(以-5，……，-1，0，1，……，5 標記)，每個采樣點間隔 1m。作業(yè)時，保持無人機的飛行高度在水稻冠層以上 1.5m，飛行速度為 5m/s。

　　本研究進行了 3 次稻飛虱防治效果的田間調(diào)查，第 1 次調(diào)查為施藥前 1 天，第 2 次調(diào)查為施藥后第 1 天，第 3 次調(diào)查為施藥后第 7 天。按照《稻飛虱測報調(diào)查規(guī)范》[18]，在每個處理區(qū)內(nèi)隨機選擇 30 株水稻，然后采用目測法，觀察每株水稻上的稻飛虱數(shù)量并記錄。根據(jù)各處理區(qū)施藥前后稻飛虱的數(shù)量，利用公式[19]計算蟲口減退率和防效。蟲口減退率=×100% ， (1)校正防效 =×100% 。 (2)

　　當無人機在一個處理區(qū)內(nèi)施藥結(jié)束后，將銅版紙收好放入自封袋中，然后放入事先編號的信封中，帶回實驗室處理。使用 HP Scanjet 200 掃描儀，設(shè)置圖像是灰度、分辨率是 600，將銅版紙掃描下來，然后再通過 DepositScan 圖像掃描軟件對已掃描圖片進行分析，得到每個采樣點的粒徑分布、覆蓋率、霧滴沉積等信息，同時可以計算出霧滴分布均勻性，用變異系數(shù) CV 來表示，變異系數(shù)越小，說明霧滴穿透性越好。數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理在 SPSS23.0 中完成，圖像用 Origin 2019b 軟件來完成。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 不同施藥液量的霧滴沉積效果分析

　　表 2 為施藥液量為 15L/hm²的各采樣點的霧滴沉積效果。通過分析霧滴沉積量，可以明顯發(fā)現(xiàn)水稻植株上層的霧滴沉積要比水稻植株下層的好，由采樣點從左到右，霧滴沉積量呈先增大后減小的趨勢，中間的 0 號采樣點的水稻植株上層霧滴沉積量最高為 0.74μL/cm²，水稻植株下層最高的是 2 號采樣點為 0.30μL/cm²;霧滴分布均勻性同樣呈現(xiàn)先變差后變好的趨勢，4 號采樣點水稻植株下層的霧滴分布均勻性最佳，為 13.33%;0 號采樣點水稻植株下層的霧滴分布均勻性最差，高達 97.02%。

　　表 3 為施藥液量為 22.5L/hm²的各采樣點的霧滴沉積效果。由采樣點從左到右，霧滴沉積量水稻植株上層呈一直減小的趨勢，-5 號采樣點的水稻植株上層霧滴沉積量最高為 0.53μL/cm²，水稻植株下層的霧滴沉積量是先增大后減小的趨勢，水稻植株下層的最高的是 1 號采樣點為 0.26μL/cm²，霧滴分布均勻性水稻植株上層呈現(xiàn)持續(xù)變差的趨勢，-2 號采樣點水稻植株上層的霧滴分布均勻性最佳，為 48.14%，所以水稻植株上層的霧滴沉積量多也說明霧滴分布均勻性更好，所以該農(nóng)藥劑量的小區(qū)內(nèi)，普遍霧滴分布均勻性較低。

　　2.2 同施藥液量不同農(nóng)藥劑量的霧滴沉積效果分析

　　以霧滴沉積量為基礎(chǔ)參數(shù)對各施藥液量的霧滴沉積效果來分析評價，結(jié)果顯示 2 個不同施藥液量的小區(qū)，除了 90%的農(nóng)藥劑量，其他兩個農(nóng)藥劑量 22.5L/hm²的小區(qū)霧滴沉積量都優(yōu)于 15 L/hm²的小區(qū)，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是，在試驗時，水稻上方的垂直風場過小，在自然風的影響下，導(dǎo)致霧滴漂移，沒有被銅版紙接收到。同時也說明增加施藥液量，有助于霧滴沉積，而且水稻植株上層的霧滴均勻性好于水稻植株下層。

　　2.3 稻飛虱防治效果分析

　　本研究通過對施藥前后共計 3 次的稻飛虱數(shù)量進行田間調(diào)查并分析防治效果，施藥后第 1 次調(diào)查和第 2 次調(diào)查的不同農(nóng)藥劑量以及施藥液量對蟲口減退率和校正防效表 6、表 7 所示。

　　通過數(shù)據(jù)分析可知，在施藥后第 1 次調(diào)查時，在 22.5L/hm²施藥液量，100%農(nóng)藥劑量下，蟲口退減率最高為 38%，其他情況下都集中在 15%~20%，校正防效最好的是在 22.5L/hm²施藥液量， 100%農(nóng)藥劑量下，為 30%;施藥后第 2 次調(diào)查時，在 22.5L/hm²施藥液量，100%農(nóng)藥劑量下，蟲口退減率最高為 45%，校正防效最好的是在 22.5L/hm²施藥液量，100%農(nóng)藥劑量下，為 53%。

　　當施藥液量是 15L/hm²時，農(nóng)藥劑量是 100%、90%、80%的第 2 次調(diào)查的蟲口減退率分別比第 1 次提高了 8%、9%和 10%，校正防效分別提高了 30%、30%和 31%;當施藥液量是 22.5 L/hm²時，農(nóng)藥劑量是 100%、90%、80%的第 2 次調(diào)查的蟲口減退率分別比第 1 次提高了 7%、17%和 13%，校正防效分別提高了 23%、38%和 15%，明顯發(fā)現(xiàn)施藥后 1 周的防治效果比施藥后 1d 的防治效果好。

　　在施藥液量是 15 L/hm²的情況下，農(nóng)藥劑量是 100%和 80%的第 2 次蟲口退減率相差了 2%，在施藥液量是 22.5 L/hm²時，農(nóng)藥劑量是 100%跟 80%的第 2 次蟲口退減率相差 1%，說明農(nóng)藥劑量對稻飛虱的防治效果影響不大。在農(nóng)藥劑量相同的情況下，施藥液量多會比施藥液量少的防治效果好，跟霧滴沉積量成正相關(guān)關(guān)系。

　　3 結(jié)論

　　以高科新農(nóng) M45 多旋翼植保無人機為施藥作業(yè)平臺，在江門新會的水稻試驗田進行航空霧滴沉積試驗，重點研究了不同施藥液量和不同農(nóng)藥劑量在水稻試驗田對霧滴沉積量和稻飛虱的防治效果的影響，得出以下結(jié)論：

　　1)農(nóng)藥劑量相同時，施藥液量越大，霧滴沉積效果越好，但是每個小區(qū)的霧滴分布不均勻;在施藥液量相同時，農(nóng)藥劑量越高，霧滴沉積的效果越好;每個小區(qū)明顯水稻植株上層的霧滴沉積效果要好于下層。水稻冠層上部的霧滴沉積效果優(yōu)于下層，主要是由于在無人機施藥位置高、霧滴小，難以穿透分蘗后期長勢茂盛的水稻。

　　2)根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究中的兩種施藥液量、三種農(nóng)藥劑量以及施藥液量和農(nóng)藥劑量的交互作用對霧滴沉積量均沒有顯著影響。說明本次試驗中設(shè)置的參數(shù)不能明顯的體現(xiàn)對霧滴沉積量的影響，下次可以把施藥參數(shù)的間隔值大一些，增加更多組重復(fù)試驗，減小誤差，獲得更準確的數(shù)據(jù)。

　　3)100%的農(nóng)藥劑量與 80%農(nóng)藥劑量對稻飛虱的防治效果沒有顯著差異，所以可以適當降低金龜子綠僵菌的農(nóng)藥劑量，達到農(nóng)藥減施目的。施藥 7 天后田間調(diào)查的稻飛虱防治效果優(yōu)于施藥后第一天，經(jīng)過分析認為，金龜子綠僵菌屬于真菌，可以讓稻飛虱受到致命感染，慢性中毒而死，因此 7 天的調(diào)查周期相對較短，導(dǎo)致校正防效不高。在今后的研究工作中可適當延長調(diào)查周期，同時其他殺蟲劑的減施效果有待進一步研究和分析。

　　綜上所述，本研究使用多旋翼植保無人機減量施藥用于防治水稻稻飛虱，防治效果較好，提高了農(nóng)藥利用率，降低了病蟲害防治成本，同時對減輕環(huán)境污染有利。本研究對促進水稻減量施藥研究提供了試驗數(shù)據(jù)參考。由于水稻植株的中下層是稻飛虱集中危害部位，為改善植保無人機減量施藥在水稻稻飛虱防治作業(yè)上的廣泛應(yīng)用，可從以下 2 個方面進行深入研究：1)進一步優(yōu)選多旋翼植保無人機的作業(yè)參數(shù)，增加施藥過程中藥液霧滴的穿透性;2)探索航空靜電噴霧等施藥技術(shù)，增加水稻中下層的霧滴沉積質(zhì)量，提高稻飛虱防治效果。