羅宗秀，邊磊，蔡曉明，陳宗懋

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新型茶園管理機(jī)的農(nóng)藥霧滴沉積特性及田間藥效評價(jià)

羅宗秀，邊磊，蔡曉明，陳宗懋*

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究中心，浙江 杭州 310008

為評估3CG-45型茶園管理機(jī)的噴霧性能，本試驗(yàn)利用水敏紙測試了該機(jī)器的霧滴霧化效果，利用誘惑紅水溶液作為示蹤劑研究該機(jī)器的霧滴沉積分布，并進(jìn)行了田間藥效評價(jià)試驗(yàn)。結(jié)果表明，3CG-45型茶園管理機(jī)的霧滴細(xì)，單位面積內(nèi)霧滴數(shù)多于常規(guī)背負(fù)式噴霧器，茶樹1/2高度正面45°處，3CG-45型茶園管理機(jī)的霧滴在水敏紙上印痕直徑為（300.24±157.23）μm，霧滴密度為（141.25±23.85）個(gè)·cm-2。霧滴在茶樹上部、中部、下部及地表的誘惑紅沉積量分別為（0.64±0.14）μg·cm-2、（0.20±0.05）μg·cm-2、（0.18±0.03）μg·cm-2和（0.14±0.02）μg·cm-2。田間藥效試驗(yàn)結(jié)果顯示，3CG-45型茶園管理機(jī)在農(nóng)藥劑量減少的情況下，防治效果仍然高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器，適用于茶園病蟲害噴霧防治。

茶園管理機(jī)；噴霧性能；評價(jià)

最近十年以來，我國的茶園面積每年增加100萬畝以上，2014年達(dá)到4?112萬畝，居世界第一。茶產(chǎn)業(yè)是勞動密集型的產(chǎn)業(yè)，勞動力成本占到茶葉生產(chǎn)成本的40%。我國如此大面積的茶園，需要投入大量的人力物力進(jìn)行管理。隨著我國城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，勞動力逐漸向第二、第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口數(shù)量持續(xù)下降，茶產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了勞動力缺乏的現(xiàn)象，迫切需要省工省力的高效茶園管理類機(jī)械應(yīng)用于茶園。因此，茶園管理機(jī)械化是新形勢下亟待發(fā)展和解決的主要問題[1]。

茶園管理機(jī)械化方面，日本的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。目前日本的茶園耕作，如修剪、采摘、施肥和噴藥等均已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。茶園耕作機(jī)械有淺耕機(jī)、中耕機(jī)、深耕機(jī)、施肥機(jī)。修剪和采摘機(jī)械有手持式、軌道自走式和乘用式，此外還有茶苗種植機(jī)。近年研制成功的還有乘用型送風(fēng)式捕蟲機(jī)、乘用型復(fù)合茶園管理機(jī)，可見日本茶園總體機(jī)械化程度很高[2]。我國茶園機(jī)械的發(fā)展始于采茶機(jī)，而茶園田間管理機(jī)械的研發(fā)和推廣工作相對較晚，隨著近年來茶園管理機(jī)械引進(jìn)、吸收、再創(chuàng)新步伐的推進(jìn)，除了茶園開溝、茶園覆土、培土等茶園墾殖作業(yè)仍由人工完成外，茶園管理各類主要作業(yè)，包括修剪、耕作、施肥、植保、茶園災(zāi)害管理機(jī)械都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化覆蓋[3]。

3CG-45型茶園管理機(jī)由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制，是一臺具有修剪、中耕、施肥、噴藥等功能的復(fù)合茶園作業(yè)機(jī)械，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)茶園全程機(jī)械化管理。為評估3CG-45型茶園管理機(jī)的噴霧性能，為該機(jī)器在茶園病蟲害防治方面推廣使用提供依據(jù)，特進(jìn)行了機(jī)器霧滴霧化效果與沉積特性研究，并進(jìn)行了田間藥效小區(qū)評價(jià)試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 供試藥劑和指示劑

150?g·L-1茚蟲威（Indoxacarb）乳油（商品名：凱恩，美國杜邦公司）、農(nóng)藥噴霧指示劑誘惑紅（上海邁坤化工有限公司）、水敏紙（Water sensitive paper，瑞士先正達(dá)作物保護(hù)有限公司）。試驗(yàn)地為杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所試驗(yàn)場，茶樹品種為40年生鳩坑種，單條種植模式。

1.1.2試驗(yàn)儀器

3CG-45型茶園管理機(jī)（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所提供）、農(nóng)邦WBS-16背負(fù)式噴霧器（海鹽農(nóng)邦機(jī)械有限公司）、SZ61型體式鏡（奧林巴斯（中國）有限公司）、UV-3600紫外-可見分光光度計(jì)（島津（中國）有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1霧滴大小及密度測定

在試驗(yàn)茶園按分區(qū)插入木桿，用鐵絲將載玻片固定于木桿上后調(diào)整角度，再將水敏紙固定于載玻片上，形成不同角度葉勢（以茶樹葉片背面與地面水平面角度為葉勢），用于收集機(jī)械噴霧的霧滴[4]。每個(gè)處理設(shè)4次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)觀察3個(gè)1?cm2內(nèi)的霧滴數(shù)。利用顯微測微尺測量水敏紙上100個(gè)藥液沉積后霧滴印痕的直徑，求得平均值。具體設(shè)置如表1所示。

1.2.2 誘惑紅最大吸收波長和標(biāo)準(zhǔn)曲線測定

稱取誘惑紅25?mg，用蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)移至25?mL的容量瓶后定容，配成質(zhì)量濃度為1?000?mg·L-1的母液。將母液分別稀釋成為5、15、25、35、45、55、65、75、85、95?mg·L-1的系列質(zhì)量濃度誘惑紅水溶液[5]。將誘惑紅水溶液進(jìn)行紫外可見分光光度計(jì)的光譜掃描，確定最大吸收波長。然后將系列質(zhì)量濃度誘惑紅水溶液進(jìn)行光度測量，確定線性質(zhì)量濃度范圍，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 霧滴在茶園的沉積分布

參照陳雪芬等[6]的方法，噴施藥液前在茶樹行間的土表放置潔凈玻片，然后進(jìn)行噴霧，待藥液干后，取回玻片；同時(shí)在茶樹上、中、下部不同層次采集葉片16張，每4片為一組帶回實(shí)驗(yàn)室用蒸餾水沖洗，用紫外可見分光光度計(jì)測定誘惑紅含量，同時(shí)測定葉片面積，計(jì)算出單位面積內(nèi)誘惑紅的沉積量。

1.2.4 3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)背負(fù)式手動噴霧器防治效果比較

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，分別為3CG-45型茶園管理機(jī)噴施40.5、30.38、20.25?g·hm-2茚蟲威藥液、清水和農(nóng)邦WBS-16背負(fù)式噴霧器噴施40.5?g·hm-2茚蟲威藥液、清水處理。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每小區(qū)面積60?m2，藥劑采用二次稀釋法配制。試驗(yàn)在杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所試驗(yàn)場進(jìn)行，噴霧時(shí)間為2014年9月1日，試驗(yàn)對象選擇茶園最為常見的害蟲—假眼小綠葉蟬。具體操作參考GB/T 17980.56—2004 農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則(二)第56部分“殺蟲劑防治茶樹葉蟬”執(zhí)行。藥后1、3、7、14?d，每小區(qū)隨機(jī)調(diào)查100張嫩葉（芽下第2張嫩葉）上的若蟲數(shù)，以清水處理校正后的若蟲蟲口減退率作為評價(jià)防治效果的指標(biāo)。數(shù)據(jù)用Excel計(jì)算，采用Spss 17.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

蟲口減退率（%）=（施藥前蟲數(shù)－施藥后蟲數(shù)）/施藥前蟲數(shù)×100

防治效果（%）=（處理區(qū)蟲口減退率－空白對照區(qū)蟲口減退率）/（1－空白對照區(qū)蟲口減退率）×100

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴大小及密度

圖1為3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)背負(fù)式噴霧器的霧滴在不同高度及不同角度的水敏紙上形成的霧滴圖。根據(jù)霧滴圖可以直觀地發(fā)現(xiàn)，在茶樹冠部葉片正面0o、45o和90o，3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)背負(fù)式噴霧器均有良好的霧滴覆蓋率，但3CG-45型茶園管理機(jī)處理的水敏紙上霧滴較細(xì)且均勻，常規(guī)噴霧器霧滴較大，相互連接成片；在冠部葉片背面45o和1/2高度葉片正面45o處，兩種噴霧器的霧滴覆蓋率差別較為明顯，3CG-45型茶園管理機(jī)處理霧滴較多，而常規(guī)噴霧器霧滴少且直徑大。利用顯微測微尺測量霧滴直徑大小，由于茶樹冠部0o、45o和90o3個(gè)處理霧滴重疊嚴(yán)重，無法測量其霧滴直徑，因此測量1/2高度葉片正面45o處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，測量結(jié)果顯示，3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)噴霧器噴施藥液在水敏紙上的霧滴直徑分別為（300.24±157.23）μm和（707.76±269.60）μm，兩者之間呈極顯著差異（=－13.057，d=159.36，<0.01）；水敏紙1?cm2內(nèi)霧滴數(shù)，3CG-45型茶園管理機(jī)為（141.25±23.85）個(gè)，而常規(guī)噴霧器的為（41.00±9.70）個(gè)，兩者亦呈極顯著差異（=7.787，d=6，<0.01）。

2.2 誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定

經(jīng)紫外-可見分光光度計(jì)掃描誘惑紅溶液，發(fā)現(xiàn)誘惑紅的最大吸收波長為513?nm，在該波長下，標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度與吸光度呈線性相關(guān)（圖2）。

其標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為：

=0.0435+0.0542，R=0.9997。

2.3 霧滴在茶園的沉積分布

如表2所示，收集茶樹不同部位葉片洗脫的誘惑紅溶液，利用紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，測得茶樹上部洗脫誘惑紅溶液吸光值為0.168±0.033，顯著高于其他部位。通過誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程=0.0435+0.0542計(jì)算得到各部位洗脫的誘惑紅溶液濃度，其中以茶樹上部葉片洗脫誘惑紅溶液質(zhì)量濃度最高，為（3.25±0.74）μg·mL-1，與其他部位葉片洗脫誘惑紅溶液濃度呈顯著差異。以各部位葉片洗脫誘惑紅溶液濃度計(jì)算得到誘惑紅沉積總量，除以相應(yīng)部位葉片總面積，得到各部位單位葉片面積的誘惑紅沉積量，茶樹上部、中部、下部和地面分別為0.64±0.14、0.20±0.05、0.18±0.03、0.14±0.02?μg·cm-2，其中茶樹上部葉片單位面積誘惑紅沉積量顯著高于其他部位。

2.4 3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)背負(fù)式噴霧器防治效果

3CG-45型茶園管理機(jī)和常規(guī)背負(fù)式噴霧器對茶園假眼小綠葉蟬的防治效果見表3。如表中所示，藥后1?d，3CG-45型茶園管理機(jī)3個(gè)濃度處理的防效均高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器40.5?g·hm-2處理的防效，其中3CG-45型茶園管理機(jī)40.5?g·hm-2處理對假眼小綠葉蟬的校正防治效果達(dá)到94.04%，顯著高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器40.5?g·hm-2處理；藥后3?d 3CG-45型茶園管理機(jī)3個(gè)濃度處理對假眼小綠葉蟬的校正防治效果均高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器40.5?g·hm-2處理，其中3CG-45型茶園管理機(jī)20.25?g·hm-2處理對假眼小綠葉蟬的校正防治效果為98.83%，顯著高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器40.5?g·hm-2處理；藥后7?d和14?d的防效結(jié)果雖然沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異，但3CG-45型茶園管理機(jī)3個(gè)濃度處理對假眼小綠葉蟬的校正防治效果均高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器40.5?g·hm-2處理。

3 討論

農(nóng)藥使用的效果取決于是否能將正好足夠的農(nóng)藥輸送給靶標(biāo)[7]，因此本試驗(yàn)主要從霧滴密度、霧滴大小及沉積分布等方面評價(jià)3CG-45型茶園管理機(jī)的噴霧性能。為獲得滿意的防治效果，一般推薦靶標(biāo)區(qū)域內(nèi)殺蟲劑的霧滴密度至少應(yīng)達(dá)到20~30個(gè)·cm-2[8]，3CG-45型茶園管理機(jī)的霧滴數(shù)為141.25個(gè)·cm-2，單位面積內(nèi)具有較高的霧滴密度，保證了霧滴在靶標(biāo)上良好的覆蓋率。農(nóng)藥霧滴大小同樣直接影響藥劑對病蟲害的防治效果，細(xì)霧滴會增加在空中的懸浮時(shí)間，增加命中靶標(biāo)的概率[9]，但是會導(dǎo)致藥劑的空氣漂移，增加對周圍環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)；粗霧滴不易漂移，但是會導(dǎo)致藥液分布不均，增加在土壤中的沉積量，導(dǎo)致防治效果低下的結(jié)果。不同大小的霧滴與不同生物體上的沉積量存在一個(gè)最佳關(guān)系，即生物最佳粒徑理論（Biological optimum droplet size）[10]。本試驗(yàn)中由于茶園管理機(jī)體型較大，無法利用激光粒度儀對霧滴進(jìn)行精確測量，因此采用國內(nèi)外常見的水敏紙法進(jìn)行田間測量。對照處理的常規(guī)背負(fù)式噴霧器在水敏紙上的霧滴印痕直徑為707.76?μm，而3CG-45型茶園管理機(jī)的霧滴在水敏紙上的霧滴印痕直徑為300.24?μm，由于霧滴在水敏紙上撞擊形成印痕會有一定程度的擴(kuò)散，因此上述結(jié)果只能證明3CG-45型茶園管理機(jī)的霧滴要細(xì)于常規(guī)普通噴霧器，比較適宜茶樹病蟲害防治，兩種噴霧器的真實(shí)霧滴體積中值直徑（VMD）需采用激光粒度儀進(jìn)行測量。此外除霧滴密度和大小以外，藥液的沉積分布對防治效果影響亦十分重要，對調(diào)整農(nóng)藥使用策略以及減少農(nóng)藥施用量具有重要意義[11]，3CG-45型茶園管理機(jī)采用可折疊噴桿噴施藥液，沉積于茶樹冠部的農(nóng)藥示蹤劑誘惑紅溶液沉積量達(dá)到（0.64±0.14）μg·cm-2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于茶樹中部、下部和地面的沉積量，此結(jié)果與噴桿噴霧在其他作物上的農(nóng)藥沉積結(jié)論一致[12-13]。因此，3CG-45型茶園管理機(jī)十分適宜防治發(fā)生在茶樹樹冠部的嫩葉和成葉上的葉蟬、茶尺蠖、茶蚜、茶餅病、炭疽病等常見病蟲害。田間藥效結(jié)果顯示，3CG-45型茶園管理機(jī)在農(nóng)藥減量50%的情況下，防治假眼小綠葉蟬效果仍高于常規(guī)背負(fù)式噴霧器，但是3CG-45型茶園管理機(jī)噴施藥液在茶樹中部和下部分別只有（0.20±0.05）μg·cm-2和（0.18±0.03）μg·cm-2，因此使用該機(jī)器防治茶樹螨類和黑刺粉虱，防效可能會有所影響。

不同噴霧器械以及噴霧方式適用于不同的經(jīng)濟(jì)作物、害蟲種類[14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，3CG-45型茶園管理機(jī)可用于茶樹常見病蟲害的防治施藥，該機(jī)器霧滴大小適中，在靶標(biāo)上具有良好的藥液附著量。相對于常規(guī)背負(fù)式噴霧器，3CG-45型茶園管理機(jī)防治茶園病蟲害，可減少化學(xué)農(nóng)藥使用量和提高施藥效率，適合在茶園推廣應(yīng)用。

[1] 陳宗懋, 孫曉玲, 金珊. 茶葉科技創(chuàng)新與茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J]. 茶葉科學(xué), 2011, 31(5): 463-472.

[2] 董春旺, 葉陽. 日本茶業(yè)科技考察分析[J]. 中國茶葉, 2013, 35(10): 4-8.

[3] 韓余, 肖宏儒, 秦廣明, 等. 茶園機(jī)械發(fā)展新動態(tài)[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào), 2013, 34 (3): 13-16.

[4] 徐德進(jìn), 顧中言, 徐廣春, 等. 噴霧器及施液量對水稻冠層農(nóng)藥霧滴沉積特性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46 (20): 4284-4292.

[5] 邱占奎, 袁會珠, 樓少巍, 等. 水溶性染色劑誘惑紅和麗春紅-G作為農(nóng)藥沉積分布的示蹤劑研究[J]. 農(nóng)藥, 2007, 46(5): 323-337.

[6] 陳雪芬, 夏會龍, 肖強(qiáng). 手動吹霧器在茶園中使用技術(shù)的研究[M]//屠予欽. 化學(xué)防治技術(shù)研究進(jìn)展. 烏魯木齊: 新疆科技衛(wèi)生出版社, 1992: 146-154.

[7] Ebert T A, Downer R A. A different look at experiments on pesticide distribution [J]. Crop Protection, 2006, 25: 299-309.

[8] Zhu H P, Salyani M, Fox R D. A portable scanning system for evaluation of spray deposit distribution [J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2011, 76(1): 38-43.

[9] Reed J T, Smith D B. Droplet size and spray volume effects on insecticide deposit and mortality of Heliothine (Lepidoptera:Noctuidae) larvae in cotton [J]. Journal of Economic Entomology, 2001, 94(3): 640-647.

[10] 李英, 張曉輝, 孔慶勇, 等. 淺析霧滴尺寸的取決因素及其對噴霧效果的影響[J]. 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2003, 29(5): 37-38.

[11] Dong X, Zhu H P, Yang X J. Characterization of droplet impact and deposit formation on leaf surfaces [J]. Pest Management Science, 2015, 71: 302-308.

[12] Nuyttens D, Windey S, Snock B. Optimisation of vertical spray boom for greenhouse spray application [J]. Biosystems Engineering, 2004, 68(4): 417-423.

[13] Braekman P, Foque D, Messens W. Effects of sprya application technique on spray deposition in greenhouse strawberries and tomatos [J]. Pest Management Science, 2010, 66(2): 203-212.

[14] 程志, 高占林, 黨志紅, 等. 幾種噴霧器械的霧滴沉積特性及其對麥蚜的田間藥效評價(jià)[J]. 農(nóng)藥, 2013, 52(1): 63-66.

Pesticide Deposit Characteristics and Its Field Efficacy Evaluation of A New Type of Tea Management Machine

LUO Zongxiu, BIAN Lei, CAI Xiaoming, CHEN Zongmao*

Tea Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China

To evaluate the spray performance of 3CG-45 management machine, we used water sensitive paper test the droplets atomization effect and used allure red solution as tracer to investigate droplets deposit and distribution, finally, 3CG-45 management machine’s field efficacy trial was evaluated. The results showed the droplets of 3CG-45 management machine were smaller than Nongbang WBS-16 manual sprayer and the number of droplets were more than Nongbang WBS-16 manual sprayer in the same unit area. The droplet diameter on 45ofront in half height of tea plant is (300.24±157.23)?μm, droplets density is 141.25±23.85 per square centimeter. The deposition of allure red solution on upper, middle, lower and bottom is respectively (0.64±0.14)?μg·cm-2, (0.20±0.05)?μg·cm-2, (0.18±0.03)?μg·cm-2and (0.14±0.02)?μg·cm-2. The result of field efficacy trial showed 3CG-45 management machine possesses good control effect even pesticide dose was reduced. In conclusion, 3CG-45 management machine showed good spray function to control tea diseases and insect pests.

tea plantation management machine, spray performance, evaluation

S233.75；S482

A

1000-369X（2016）01-052-07

2015-05-19

2015-07-10

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-23）、公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）專項(xiàng)資金項(xiàng)目（201303012）。

羅宗秀，男，博士研究生，助理研究員，主要從事茶樹害蟲化學(xué)生態(tài)方面的研究。*通訊作者：zmchen2006@163.com