伏榮桃, 陳誠, 王劍, 陳雪娟, 盧代華

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室, 成都 610066)

水稻是我國主要糧食作物之一，種植面積廣泛。當(dāng)前，受環(huán)境條件和栽培技術(shù)的影響，水稻病蟲害發(fā)生日趨嚴(yán)重，尤其是水稻稻曲病、紋枯病、稻瘟病、螟蟲、稻飛虱等病蟲害發(fā)生頻率高，危害加重，造成水稻產(chǎn)量損失加劇[1]。為了確保水稻產(chǎn)量增收、保障水稻生產(chǎn)質(zhì)量安全，水稻的病蟲害防治工作顯得尤為重要。

在使用農(nóng)藥進(jìn)行病蟲害防治時，農(nóng)藥的噴灑離不開植保器械，因此，植保器械對農(nóng)藥噴灑效果的好壞直接決定藥劑的防治效果。長期以來，我國植保機械主要以背負(fù)式噴霧機和中小型噴桿式噴霧機等相對落后的傳統(tǒng)機械為主[2]，農(nóng)藥利用率不高，且作業(yè)效率低。近年來，隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)的深入，種田大戶和農(nóng)民專業(yè)合作社等成為生產(chǎn)經(jīng)營主體，在作物病蟲害防治方面需要大量人工作業(yè)。而傳統(tǒng)的植保機械噴霧作業(yè)模式已經(jīng)不滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，特別是難以對爆發(fā)性病蟲害進(jìn)行及時的防治，造成嚴(yán)重?fù)p失。

植保無人機具有作業(yè)效率高、速度快、勞動強度低、效果好等特點。目前，全國各地大力發(fā)展植保無人機對作物的病蟲草害防治[3]。荀棟等[4]研究了TH80-1型植保無人機不同施藥方式對水稻主要病蟲害的防治效果。鐘玲等[5]應(yīng)用貝爾206型直升飛機對水稻紋枯病進(jìn)行了防治，發(fā)現(xiàn)飛防區(qū)的防效高于人工防治區(qū)。趙敏等[6]用植保無人機對水稻螟蟲、稻縱卷葉螟、稻飛虱等進(jìn)行了防治效果試驗，結(jié)果表明，飛防處理1次或2次后對稻縱卷葉螟防效高于常規(guī)噴施。吳小凡[7]用植保無人機對直播小麥、油菜田進(jìn)行了飛防封閉除草試驗。植保無人機與傳統(tǒng)植保器械相比，具有快速、高效、省工、噴灑藥量少等優(yōu)勢[8]。但是，植保無人機作為一種新型施藥技術(shù)，在病害防治過程中還要受飛行參數(shù)、飛防助劑、飛防藥劑配方、氣候環(huán)境等一系條件影響[4]。蒙艷華等[9]研究了植保無人機防治小麥蚜蟲的主要作業(yè)參數(shù)，結(jié)果表明，小麥冠層上部、中部、底部以作業(yè)高度1 m、速度 3 m·s-1、噴施流量1.7 L·min-1時沉降密度最大。

植保無人機的飛行參數(shù)、飛防助劑及防治藥劑配方等條件對防治效果影響尤為重要，且目前研究報道相對較少。為此，本文對植保無人機飛行參數(shù)、飛防助劑、防治藥劑組合對水稻病蟲害防治效果進(jìn)行了研究，以期為植保無人機對水稻病蟲害防治提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1供試藥劑5%己唑醇懸浮劑，開封市普朗克生物化學(xué)有限公司；20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑(康寬)，美國土邦公司；甜核·蘇云菌可濕型粉劑(禾生綠源)，武漢楚強生物科技有限公司；2.5%井·100億活芽孢·mL-1枯草芽孢桿菌(紋曲寧)，江蘇省蘇科農(nóng)化有限責(zé)任公司；邁飛(飛防助劑)，北京廣源益農(nóng)化學(xué)有限責(zé)任公司。

1.1.2試驗器材植保無人機大疆MG-1S，噴頭型號XR110015VS×4，深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司；背負(fù)式電動噴霧器，臺州市黃巖綠野噴霧器廠；霧滴測試卡(水敏紙)，重慶市六六山下植?？萍加邢薰?。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗區(qū)條件試驗區(qū)設(shè)在三臺縣八洞鎮(zhèn)進(jìn)行，水稻品種為臺沃粵禾絲苗。試驗區(qū)面積為1.3 hm2，栽培地排灌方便，田塊周圍沒有電線桿和建筑物等障礙物。施藥時間為2018年7月20日(水稻孕穗期)早上，天氣晴，平均溫度24.3 ℃，相對濕度86%，風(fēng)速小于3 m·s-1。

1.2.2霧滴沉降密度、中直徑測定在試驗開始前，分別在各試驗區(qū)的中心航道上均勻插上15根標(biāo)桿，同時從噴霧中心線分別向兩邊間隔0、1、2、3、4 m插上9根標(biāo)桿，將霧滴測試卡固定于離地高10 cm(水稻下部)、水稻中部和水稻冠層(上部)的標(biāo)桿上。待霧滴沉降完后，收集霧滴測試卡并編號，放入盛有硅膠顆粒的盒中保存，帶回實驗室，計數(shù)霧滴測試卡上每平方厘米上的霧滴數(shù)，即霧滴沉降密度(個·cm-2)，再通過DepositScan應(yīng)用軟件分析霧滴中直徑、霧滴覆蓋率等[5]。

1.2.3植保無人機飛行參數(shù)處理設(shè)置距離水稻冠層飛行高度4個水平：1、1.5、2、2.5 m；飛行速度3個水平： 2、3、4 m·s-1，共12個處理，待霧滴沉降完后，收集霧滴測試卡，放入盛有硅膠顆粒的盒中保存，采用1.2.2節(jié)方法分析霧滴沉降密度。

1.2.4飛防助劑處理設(shè)置添加飛防助劑和不添加飛防助劑2個處理，待霧滴沉降完后，收集霧滴測試卡，放入盛有硅膠顆粒的盒中保存，采用1.2.2節(jié)方法分析霧滴沉降密度和中直徑。

1.2.5藥劑處理本試驗主要對水稻紋枯病[Thanatephoruscucumeris(Frank) Donk.]、水稻稻曲病[Ustilagrnoideavirens(Cooke) Tak]和水稻螟蟲[Chilosupperssalis(Walker)]進(jìn)行防治。試驗設(shè)置5個處理:T1、T2為植保無人機施藥，T3、T4為人工背負(fù)式電動噴霧器施藥，T5為對照。施藥方案見表1。

表1 藥效試驗噴施方案Table 1 Scheme of pharmacodynamic test spraying

1.3 調(diào)查方法

1.3.1施藥安全性分別于施藥后3、7、14 d調(diào)查水稻植株生長情況。

1.3.2水稻紋枯病防效采取定點調(diào)查方法在每小區(qū)用竹竿標(biāo)志固定好5點，每點 20 叢，以株為單位分別調(diào)查施藥前、施藥后7、14 d的發(fā)病情況。發(fā)病分級如下：0 級：全株無病；1 級：基部葉片葉鞘發(fā)病；2 級：第3葉片以下各葉鞘或葉片發(fā)病(以箭葉為第1葉，下同)；3 級：第2葉以下各葉鞘或葉片發(fā)?。? 級：箭葉葉片及其以下各葉鞘發(fā)?。? 級：全株發(fā)病枯死[4]。

病情指數(shù) =∑(各級發(fā)病株數(shù)×相應(yīng)病級數(shù))/(調(diào)查總株數(shù)×9)×100

防治效果=[(對照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù))/對照區(qū)病情指數(shù)] ×100%

1.3.3水稻稻曲病防效施藥后，于水稻黃熟期進(jìn)行調(diào)查，每個小區(qū)采取 5 點取樣，每點調(diào)查20 叢，共調(diào)查100 叢。發(fā)病分級標(biāo)準(zhǔn)如下：0 級：病穗率0%；1 級：病穗率0.1%～3.0%；3 級：病穗率3.1%～7.0%；5 級：病穗率7.1%～15.0%；7 級：病穗率15.1%～25.0%；9 級：病穗率>25.1%[10]。

病穗率= (發(fā)病穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù))×100%

病情指數(shù)和防治效果計算方法同1.3.2。

1.3.4水稻螟蟲防效每個小區(qū)采用平行跳躍式取樣法取50叢，調(diào)查每小區(qū)施藥前、施藥后14 d的枯穗數(shù)量。

枯穗率= 調(diào)查枯穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù) ×100%

防治效果計算方法同1.3.2。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用DPS9.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。田間數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤差，Duncan 氏新復(fù)極差分析法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 飛行高度、飛行速度對霧滴沉降密度影響

由圖1可知，當(dāng)在飛行高度為距冠層1 m、飛行速度為2～4 m·s-1時，霧滴沉降密度在7.3～10.6個·cm-2；當(dāng)在飛行高度為距冠層1.5 m、飛行速度為2～4 m·s-1時，霧滴沉降密度在9.5～15.4個·cm-2；當(dāng)在飛行高度為距冠層2 m、飛行速度為2～4 m·s-1時，霧滴沉降密度在13.6～22.3個·cm-2；當(dāng)飛行高度為距冠層2.5 m、飛行速度為2～4 m·s-1時，霧滴沉降密度在5.6～9.8個·cm-2。因此，可以看出，當(dāng)飛行高度距離冠層2 m、飛行速度3 m·s-1時，霧滴沉降密度(22.3 個·cm-2)最大。

2.2 霧滴在水稻冠層不同部位的沉降密度

本試驗選擇植保無人機的飛行高度為距冠層2 m、飛行速度3 m·s-1。由圖2可知，霧滴在水稻冠層不同部位的沉降密度存在差異：上部>中部>下部，霧滴在水稻上部的沉降密度在5.1～22.3個·cm-2之間，中部的霧滴沉降密度在3.2～17.6 個·cm-2之間，下部的霧滴沉降密度在0.8～11.6 個·cm-2之間。

2.3 飛防助劑對霧滴特性的影響

添加飛防助劑對霧滴特性的影響見表2?？梢钥闯?，添加飛防助劑后，藥液的濕潤面積增加76.4%，霧滴的沉降密度、霧滴中直徑和霧滴覆蓋率分別為(16.4±1.3)個·cm-2、(327.5±10.1)μm、9.82%±0.65%；不添加飛防助劑，霧滴的沉降密度、霧滴中直徑和霧滴覆蓋率分別為(20.3±2.4)個·cm-2、(256.3±11.5)μm、(5.56%±0.86%)。結(jié)果表明，添加飛防助劑可增加藥液濕潤面積、霧滴中直徑和霧滴覆蓋率，但降低了霧滴沉降密度。

2.4 藥劑防治效果分析

2.4.1安全性施藥3、7、14 d后觀察水稻，未發(fā)現(xiàn)施藥對水稻正常生長造成不良影響，表明本試驗選用的生物藥劑和化學(xué)藥劑在植保無人機高濃度藥液低空噴霧對水稻生長安全。

2.4.2水稻紋枯病防治效果由表3可知，用兩種方式噴灑化學(xué)藥劑防治效果均達(dá)79.91%以上，施藥14 d后植保無人機施藥防治效果為86.20%，顯著高于人工電動噴霧防治效果；用兩種方式噴灑生物藥劑防治效果均達(dá)75.74%以上，施藥14 d后植保無人機施藥防治效果為83.20%，顯著高于人工電動噴霧防治效果。從兩種不同藥劑防治效果可看出，植保無人機噴灑對紋枯病的防治效果顯著優(yōu)于人工電動噴霧對紋枯病的防治效果。

表2 添加飛防助劑對霧滴特性的影響Table 2 Effect of adding adjuvant on droplet characteristics

表3 不同施藥設(shè)備對水稻紋枯病的防治效果Table 3 Control effects of different spray equipment on rice sheath blight

2.4.3水稻稻曲病防治效果由表4可知，兩種方式噴灑化學(xué)藥劑防治效果均達(dá)85.99%以上，噴灑生物藥劑防治效果均達(dá)83.63%以上，與對照相比防治效果顯著。從兩種不同藥劑防治效果可看出，植保無人機與人工電動噴霧對稻曲病的防治效果相近，不存在差異顯著性。

2.4.4水稻螟蟲防治效果由表5可知，植保無人機和人工電動噴霧噴灑化學(xué)藥劑的防治效果分別為89.32%、87.79%，噴灑生物藥劑的防治效果分別為81.47%、80.13%。從對水稻螟蟲的防治效果可看出，植保無人機和人工電動噴霧噴的防效不存在差異顯著性，與對照相比防治效果顯著。

3 討論

植保無人機是一種高濃度、低容量的噴霧方式，與傳統(tǒng)的噴霧方式相比，具有作業(yè)效率高、勞動強度低等特點[11]，能對水稻爆發(fā)性病蟲害進(jìn)行及時的防治，避免防治貽誤時機，造成嚴(yán)重?fù)p失。但是，植保無人機作為一種新型施藥技術(shù)，在病害防治過程中還要受飛行參數(shù)、飛防助劑、飛防藥劑配方、氣候環(huán)境等一系條件影響[4]。本文采用大疆MG-1S機型研究了飛行高度、飛行速度對霧滴沉降密度的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)飛行高度距離水稻冠層2 m、飛行速度為3 m·s-1時，植保無人機的霧滴沉降密度最大，此結(jié)果與孫娟等[12]對無人機施藥防治水稻病蟲害參數(shù)組合篩選數(shù)據(jù)存在差異。此外，本試驗用霧滴測試卡檢測到，在相同飛行高度和飛行速度條件下，霧滴在水稻冠層不同部位的沉降密度呈在差異：上部>中部>下部。

表4 不同施藥設(shè)備對水稻稻曲病的防治效果Table 4 Control effects of different spray equipment on rice false smut

表5 不同施藥設(shè)備對水稻螟蟲的防治效果Table 5 Control effects of different spray equipment on rice stem borer

飛防助劑是一種噴霧助劑，伴隨飛防農(nóng)藥噴灑，其對霧滴特性和藥效具有重要影響[13]。本文研究了飛防助劑對霧滴特性的影響，結(jié)果表明，添加飛防助劑可增加藥液濕潤面積、霧滴中直徑和霧滴覆蓋率，但降低了霧滴沉降密度。因此，添加飛防助劑可以改善藥液霧滴性能，增強田間飛防防效，這與劉迎等[13]報道結(jié)果一致。

本研究在篩選的最佳飛行高度、飛行速度以及添加飛防助劑條件下，進(jìn)行了水稻紋枯病、稻曲病和螟蟲防治效果研究。試驗選擇了化學(xué)藥劑和生物藥劑兩種配方，施藥后14 d觀察發(fā)現(xiàn)水稻正常生長，并未造成不良影響，表明選用藥劑在植保無人機高濃度藥液低空噴霧對水稻生長安全。該結(jié)果進(jìn)一步驗證了植保無人機施藥對作物安全的特點[4,12]。從對水稻紋枯病防治效果來看，植保無人機噴灑對紋枯病的防治效果顯著優(yōu)于人工電動噴霧對紋枯病的防治效果，這可能是因為水稻紋枯病是屬于水稻基部病害，無人機防治借助飛機旋翼向下產(chǎn)生的氣流將藥液壓到植物葉片的正反面及莖基部，同時噴霧添加了飛防助劑提高了藥液的附著力、增加藥液在植株上的附著時間，有利于植株對藥液吸收，提高了藥劑的防治效果[14]。從對水稻稻曲病和螟蟲的防治效果來看，植保無人機與人工電動噴霧器對稻曲病與螟蟲的防治效果相近，差異不顯著。

本研究結(jié)果表明，在合適的飛行高度、飛行速度、添加飛行助劑以及同種等量農(nóng)藥等條件下，植保無人機對水稻紋枯病的防效顯著優(yōu)于人工電動噴霧器處理；然而植保無人機對水稻稻曲病和水稻螟蟲的防效與電動噴霧器處理無顯著差異。因此，在確保對田間病蟲害防效的前提下，可用植保無人機替代人工電動噴霧器，能提高施藥效率，大大節(jié)約勞動成本和用水量。