M45型多旋翼植保無(wú)人機(jī)減量施藥對(duì)稻飛虱防治效果的影響

　　摘要：【目的】研究多旋翼植保無(wú)人機(jī)減量施藥對(duì)霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響，促進(jìn)水稻減量施藥技術(shù)發(fā)展。【方法】采用 M45 多旋翼植保無(wú)人機(jī)開(kāi)展水稻施藥田間試驗(yàn)研究，試驗(yàn)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(duì)不同施藥液量和減量農(nóng)藥劑量對(duì)霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響進(jìn)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(duì)霧滴沉積量的影響不顯著;同時(shí)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(duì)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(wú)人機(jī)水稻施藥作業(yè)中可選擇 80%的農(nóng)藥劑量進(jìn)行減量施藥。本試驗(yàn)研究可對(duì)促進(jìn)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?yán)^忠; 陳鵬超; 黃曉宇; 林芳源; 曾文; 賈瑞昌， 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 發(fā)表時(shí)間：2021-09-26

　　關(guān)鍵詞：植保無(wú)人機(jī);減量施藥;霧滴沉積;稻飛虱;防治效果

　　作為我國(guó)主要的糧食作物之一，2019 年國(guó)內(nèi)水稻種植面積達(dá)到了 0.3 億 hm2 [1]，廣東省水稻種植面積已達(dá) 179 萬(wàn) hm2 [2]。水稻是病蟲(chóng)害種類(lèi)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(dá)中等偏重程度 [3-4]。近年來(lái)，植保無(wú)人機(jī)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(shì)，在水稻病蟲(chóng)草害的防治上發(fā)展迅速[5-9]。

　　植保無(wú)人機(jī)應(yīng)用于水稻施藥已開(kāi)展大量研究。薛新宇等[10]使用 N-3 型無(wú)人直升機(jī)對(duì)稻飛虱和稻縱卷葉螟的防治效果進(jìn)行研究。Qin 等[11]研究了無(wú)人機(jī)的噴霧高度和速度等作業(yè)參數(shù)對(duì)水稻冠層上霧滴沉積和對(duì)稻飛虱的防治效果的影響。陳盛德等[12]通過(guò)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(duì)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(wú)人機(jī)進(jìn)行稻田霧滴沉積分布試驗(yàn)研究。張海艷等[14]測(cè)試并對(duì)比了電動(dòng)單旋翼和電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)在水稻田間的噴施作業(yè)效果。Chen 等[15]在水稻開(kāi)花期和分蘗期比較了不同噴嘴對(duì)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(jī)型、噴頭、飛行參數(shù)等方面對(duì)霧滴沉積分布規(guī)律進(jìn)行分析，植保無(wú)人機(jī)不同施藥液量和不同施藥劑量對(duì)水稻病蟲(chóng)害防治效果的影響研究較少。

　　為了在水稻生產(chǎn)中促進(jìn)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(wú)人機(jī)為施藥載體開(kāi)展了水稻航空噴霧試驗(yàn)，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(duì)稻飛虱的防治效果，以期為植保無(wú)人機(jī)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(yàn)機(jī)型與試驗(yàn)地點(diǎn)

　　噴霧試驗(yàn)機(jī)型采用 M45 多旋翼植保無(wú)人機(jī)(深圳高科新農(nóng)技術(shù)有限公司，深圳)，該機(jī)三角形機(jī)身設(shè)計(jì)，并搭配壓力式噴頭，其空機(jī)質(zhì)量達(dá)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(jī)噴霧量為 1.8～2.6 L/min。無(wú)人機(jī)作業(yè)如圖 1 所示。

　　試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣東省江門(mén)市新會(huì)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(yàn)田晚稻采用撒播方式播種，施藥試驗(yàn)時(shí)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(fēng)速為 2.6m/s，平均氣溫 20℃，平均濕度為 53.6%，大氣壓強(qiáng)為 1015hPa，滿足《植保無(wú)人飛機(jī)防治水稻病蟲(chóng)害施藥指南》的作業(yè)要求[16]。

　　1.3 試驗(yàn)試劑與材料

　　銅版紙(長(zhǎng) 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(wàn)向夾、塑料桿、米尺、橡膠手套、自封袋、信封、Kestrel NK-3500 氣象風(fēng)速儀、HP Scanjet 200 掃描儀以及霧滴圖像分析處理軟件。

　　1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理方法

　　試驗(yàn)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(duì)不同施藥液量和減量農(nóng)藥劑量對(duì)霧滴沉積效果以及稻飛虱防治效果的影響進(jìn)行分析，如表 1 所示。

　　根據(jù)試驗(yàn)需求，將試驗(yàn)田劃分為 6 個(gè)處理區(qū)，用米尺測(cè)量每隔 20m 插一面旗子，作為每個(gè)小區(qū)的邊界點(diǎn)，共放置 14 面旗子，每個(gè)小區(qū)面積約 0.2hm²。在試驗(yàn)田附近放置 Kestrel NK-3500 氣象風(fēng)速儀，來(lái)監(jiān)測(cè)地面實(shí)時(shí)氣象信息。

　　噴灑藥劑使用金龜子綠僵菌油懸浮劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配置，采取噴灑一次調(diào)配一次的原則，嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)配藥步驟，同時(shí)為了在銅版紙上顯示的霧滴更明顯，在試驗(yàn)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(wàn)向夾上，調(diào)整銅版紙水平放置，再將萬(wàn)向夾固定在塑料管上插入稻田里，本次試驗(yàn)塑料管的放置位置按照?qǐng)D 3 所示，每個(gè)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(gè)采樣點(diǎn)(以-5，……，-1，0，1，……，5 標(biāo)記)，每個(gè)采樣點(diǎn)間隔 1m。作業(yè)時(shí)，保持無(wú)人機(jī)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(jìn)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(cè)報(bào)調(diào)查規(guī)范》[18]，在每個(gè)處理區(qū)內(nèi)隨機(jī)選擇 30 株水稻，然后采用目測(cè)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(jì)算蟲(chóng)口減退率和防效。蟲(chóng)口減退率=×100% ， (1)校正防效 =×100% 。 (2)

　　當(dāng)無(wú)人機(jī)在一個(gè)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(hào)的信封中，帶回實(shí)驗(yàn)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(lái)，然后再通過(guò) DepositScan 圖像掃描軟件對(duì)已掃描圖片進(jìn)行分析，得到每個(gè)采樣點(diǎn)的粒徑分布、覆蓋率、霧滴沉積等信息，同時(shí)可以計(jì)算出霧滴分布均勻性，用變異系數(shù) CV 來(lái)表示，變異系數(shù)越小，說(shuō)明霧滴穿透性越好。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理在 SPSS23.0 中完成，圖像用 Origin 2019b 軟件來(lái)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(diǎn)的霧滴沉積效果。通過(guò)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(diǎn)從左到右，霧滴沉積量呈先增大后減小的趨勢(shì)，中間的 0 號(hào)采樣點(diǎn)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(hào)采樣點(diǎn)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(shì)，4 號(hào)采樣點(diǎn)水稻植株下層的霧滴分布均勻性最佳，為 13.33%;0 號(hào)采樣點(diǎn)水稻植株下層的霧滴分布均勻性最差，高達(dá) 97.02%。

　　表 3 為施藥液量為 22.5L/hm²的各采樣點(diǎn)的霧滴沉積效果。由采樣點(diǎn)從左到右，霧滴沉積量水稻植株上層呈一直減小的趨勢(shì)，-5 號(hào)采樣點(diǎn)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(shì)，水稻植株下層的最高的是 1 號(hào)采樣點(diǎn)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(shì)，-2 號(hào)采樣點(diǎn)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(shuō)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(duì)各施藥液量的霧滴沉積效果來(lái)分析評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示 2 個(gè)不同施藥液量的小區(qū)，除了 90%的農(nóng)藥劑量，其他兩個(gè)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(yàn)時(shí)，水稻上方的垂直風(fēng)場(chǎng)過(guò)小，在自然風(fēng)的影響下，導(dǎo)致霧滴漂移，沒(méi)有被銅版紙接收到。同時(shí)也說(shuō)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(guò)對(duì)施藥前后共計(jì) 3 次的稻飛虱數(shù)量進(jìn)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(duì)蟲(chóng)口減退率和校正防效表 6、表 7 所示。

　　通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知，在施藥后第 1 次調(diào)查時(shí)，在 22.5L/hm²施藥液量，100%農(nóng)藥劑量下，蟲(chóng)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(shí)，在 22.5L/hm²施藥液量，100%農(nóng)藥劑量下，蟲(chóng)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(dāng)施藥液量是 15L/hm²時(shí)，農(nóng)藥劑量是 100%、90%、80%的第 2 次調(diào)查的蟲(chóng)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(dāng)施藥液量是 22.5 L/hm²時(shí)，農(nóng)藥劑量是 100%、90%、80%的第 2 次調(diào)查的蟲(chóng)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(chóng)口退減率相差了 2%，在施藥液量是 22.5 L/hm²時(shí)，農(nóng)藥劑量是 100%跟 80%的第 2 次蟲(chóng)口退減率相差 1%，說(shuō)明農(nóng)藥劑量對(duì)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(huì)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(wú)人機(jī)為施藥作業(yè)平臺(tái)，在江門(mén)新會(huì)的水稻試驗(yàn)田進(jìn)行航空霧滴沉積試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了不同施藥液量和不同農(nóng)藥劑量在水稻試驗(yàn)田對(duì)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(shí)，施藥液量越大，霧滴沉積效果越好，但是每個(gè)小區(qū)的霧滴分布不均勻;在施藥液量相同時(shí)，農(nóng)藥劑量越高，霧滴沉積的效果越好;每個(gè)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(wú)人機(jī)施藥位置高、霧滴小，難以穿透分蘗后期長(zhǎng)勢(shì)茂盛的水稻。

　　2)根據(jù)試驗(yàn)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(duì)霧滴沉積量均沒(méi)有顯著影響。說(shuō)明本次試驗(yàn)中設(shè)置的參數(shù)不能明顯的體現(xiàn)對(duì)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(yàn)，減小誤差，獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

　　3)100%的農(nóng)藥劑量與 80%農(nóng)藥劑量對(duì)稻飛虱的防治效果沒(méi)有顯著差異，所以可以適當(dāng)降低金龜子綠僵菌的農(nóng)藥劑量，達(dá)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(guò)分析認(rèn)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(duì)較短，導(dǎo)致校正防效不高。在今后的研究工作中可適當(dāng)延長(zhǎng)調(diào)查周期，同時(shí)其他殺蟲(chóng)劑的減施效果有待進(jìn)一步研究和分析。

　　綜上所述，本研究使用多旋翼植保無(wú)人機(jī)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(chóng)害防治成本，同時(shí)對(duì)減輕環(huán)境污染有利。本研究對(duì)促進(jìn)水稻減量施藥研究提供了試驗(yàn)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(wú)人機(jī)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(gè)方面進(jìn)行深入研究：1)進(jìn)一步優(yōu)選多旋翼植保無(wú)人機(jī)的作業(yè)參數(shù)，增加施藥過(guò)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。