王愛玉，薛超，馬亞杰，張蕓，張建華，杜昌春，段愛玲，楊媛雪，馬艷*，趙鳴*

（1. 山東省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，山東 濟南 250100；2. 中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，河南 安陽 455000；3. 巨野縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 巨野 274900）

為方便機械采摘，在棉花成熟后期需要噴施脫葉催熟劑，以促進棉花葉片脫落、集中吐絮。新疆是我國的主要植棉區(qū)，當?shù)囟嗖捎脟婌F機噴施脫葉催熟劑。 與傳統(tǒng)人工噴藥方式相比，噴霧機噴藥極大地提高了工作效率，但作業(yè)前仍需人工分行，且作業(yè)期間機械在田間行走及在地頭轉(zhuǎn)彎時，會不可避免地對棉花造成機械損傷。

飛防技術(shù)最早起源于歐美，但當時主要由專業(yè)駕駛員駕駛飛機進行作業(yè)；日本是無人機飛防技術(shù)最成熟、發(fā)展最迅速的國家；我國無人機飛防技術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛。 2010 年我國首次出現(xiàn)無人機飛防的報道，2015 年底投入使用的農(nóng)用無人機超過3 000 臺[1]，2019 年累計銷售農(nóng)用無人機3 萬臺，2020 年累計銷售6 萬臺，農(nóng)用無人機保有量達11 萬臺[2-3]。農(nóng)用無人機作業(yè)效率高，相當于傳統(tǒng)人工效率的30 倍；安全性好，遠距離遙控作業(yè)避免了作業(yè)人員暴露在農(nóng)藥中的風險；防治效果（防效）好，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流在作物冠層的穿透性，噴霧均勻全面；節(jié)約資源和成本，可以大幅減少用藥量和用水量。 農(nóng)用無人機在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用， 已用于棉蚜[4-6]、稻縱卷葉螟[7]、水稻紋枯病[8]、玉米螟[9]等病蟲害的防治。 農(nóng)用無人機適應(yīng)范圍較廣，不易受地形及農(nóng)作物株高等的限制，已被用于山區(qū)、丘陵地帶的果園[10]、茶園[11-12]等的植保作業(yè)。 另外，農(nóng)用無人機還被用于水稻的飛播種植、雜交制種[13]，庫爾勒香梨的授粉[14]等。 研究表明，無人機在棉花脫葉催熟環(huán)節(jié)也具有廣闊的應(yīng)用前景[15-16]。 但現(xiàn)有研究多針對無人機的脫葉及催熟效果進行評價，而關(guān)于無人機與噴霧機，以及不同廠家無人機之間的應(yīng)用效果對比研究較少。

為比較不同施藥器械噴施棉花脫葉催熟劑的作業(yè)效果，本研究選取了噴桿式噴霧機、大疆無人機和極目無人機3 種施藥器械，比較不同施藥方式的脫葉和吐絮效果，并分析其對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，從而為棉花脫葉催熟環(huán)節(jié)施藥器械的選擇提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021 年在新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)沙灣市（44°19′34.61″N，85°37′10.52″E）開展。 試驗地為砂壤土，偏堿性，土壤肥力中等，前茬作物為棉花。供試棉花品種為新陸早38 號[17]。棉花播種時間為2021 年4 月21 日， 采用加壓滴灌機采棉種植模式，1 膜3 管6 行，寬窄行種植，行距為（66＋10）cm，種植密度為22.5 萬株·hm-2。 共設(shè)置9 個小區(qū)，每個小區(qū)面積約為0.67 hm2（88 m×76 m）。 棉花田間管理措施同周邊其他常規(guī)棉田。

1.2 供試藥劑

試驗所用的脫葉劑為540 g·L-1噻苯·敵草隆懸浮劑（農(nóng)藥登記證號：PD20090444），助劑為280 g·L-1烷基乙基磺酸鹽可溶液劑， 均由拜耳作物科學（中國）有限公司生產(chǎn)；40%（質(zhì)量分數(shù)）乙烯利水劑（農(nóng)藥登記證號：D84125-3），由江蘇安邦電化有限公司生產(chǎn)。

1.3 施藥器械

狼山3WP-1900 噴桿式噴霧機（以下簡稱為噴霧機），由南通黃海藥械有限公司生產(chǎn)；大疆T30 植保無人機（以下簡稱為大疆無人機），由深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn)；極目E-A2021 智能植保無人機（以下簡稱為極目無人機），由蘇州極目機器人科技有限公司生產(chǎn)，采用CCMS 常溫彌霧噴灑系統(tǒng)。

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1脫葉催熟劑的噴施方式及用量。共設(shè)置以下3 種噴施方式：噴霧機噴施，載荷量400 L，用水量450 L·hm-2；大疆無人機噴施，載荷量30 L，噴幅5.5 m，飛行高度2.5 m，飛行速度5 m·s-1，用水量22.5 L·hm-2；極目無人機噴施，載荷量20 L，噴幅4.0 m，飛行高度2.0 m，飛行速度5 m·s-1，霧化粒徑100 μm，用水量22.5 L·hm-2。

每個小區(qū)噴施面積均為0.67 hm2， 重復(fù)3 次，隨機區(qū)組排列。各處理每次的藥劑用量均為540 g·L-1噻苯·敵草隆懸浮劑150 mL·hm-2＋280 g·L-1烷基乙基磺酸鹽可溶液劑600 mL·hm-2＋40%乙烯利水劑600 mL·hm-2。

1.4.2施藥時間及天氣。在田間棉花吐絮率為50%左右時進行第1 次施藥。 2021 年9 月13 日上午第1 次施藥時，天氣晴，北風1～2 級，最高溫度28.3℃，最低溫度12.1 ℃，平均溫度20.2 ℃；9 月20 日上午第2 次施藥時，天氣多云，北風1～2 級，最高溫度28.3 ℃，最低溫度10.1 ℃，平均溫度19.2 ℃。

1.5 調(diào)查方法

1.5.1脫葉與吐絮效果調(diào)查。 每小區(qū)按5 點取樣法，每點選擇連續(xù)2 株長勢一致的棉花，并掛牌標記。 調(diào)查第1 次噴藥前（9 月12 日）及第2 次噴藥后0 d、7 d、14 d 時棉株殘留葉片數(shù)及吐絮和未吐絮棉鈴數(shù)，并計算脫葉率（rD）、吐絮率（rO）和吐絮效果（rE）。

計 算 公 式：rD＝（N0-NT）/N0×100% ；rO＝NOB/NTB×100%；rE＝（rT-r0）/r0×100%. 式中：N0為第1 次施藥前葉片總數(shù)，NT為第2 次施藥后葉片總數(shù)；NOB為吐絮棉鈴數(shù)，NTB為棉鈴總數(shù)；rT為第2次施藥后吐絮率，r0為第1 次施藥前吐絮率。

1.5.2產(chǎn)量相關(guān)性狀調(diào)查。 吐絮盛期，每個小區(qū)摘取已吐絮棉株的中上部（上部第4～6 果枝）內(nèi)圍鈴（第1～2 果節(jié)）30 個，曬干后稱量，計算鈴重。 用皮輥軋花，稱取皮棉質(zhì)量，計算衣分。成熟收獲前進行測產(chǎn)，每個小區(qū)選取5 個取樣點，每個取樣點面積為15.2 m2（10 m×1.52 m），調(diào)查樣點內(nèi)的株數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)，結(jié)合鈴重和衣分計算理論皮棉產(chǎn)量。

1.5.3纖維品質(zhì)的測定。 將每個小區(qū)采集的30 個棉鈴軋花后稱取皮棉50 g，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行纖維品質(zhì)測試（HVI 校準棉花標準校準）， 檢測的指標包括纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、馬克隆值和斷裂伸長率。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 16.0 統(tǒng)計分析軟件進行單因素方差分析（其中脫葉率、吐絮率、長度整齊度指數(shù)和斷裂伸長率均通過了正態(tài)性檢驗）， 并用鄧肯多重范圍檢驗法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施藥方式的脫葉效果

噴霧機、大疆無人機、極目無人機3 種施藥器械噴施脫葉催熟劑的脫葉效果見表1。 第2 次施藥后0 d， 大疆無人機和極目無人機噴施處理的脫葉率均顯著高于噴霧機噴施處理，其中極目無人機噴施處理的脫葉效果最好，脫葉率達到80.82%。 第2次施藥后7 d， 大疆無人機和極目無人機噴施處理的脫葉率達80%以上， 均顯著高于噴霧機噴施處理。 第2 次施藥后14 d，極目無人機噴施處理的脫葉效果最好，脫葉率高達93.77%，顯著高于其他2個處理； 大疆無人機噴施處理的脫葉效果次之，但其脫葉率顯著高于噴霧機噴施處理的脫葉率。

表1 不同施藥方式下棉花脫葉率的比較

2.2 不同施藥方式的吐絮效果

噴霧機、大疆無人機、極目無人機3 種施藥器械噴施脫葉催熟劑后棉花的吐絮情況見表2。 第2次施藥后0 d， 極目無人機噴施脫葉催熟劑處理的吐絮率最高，為73.59%；極目無人機噴施處理的吐絮效果最好，顯著優(yōu)于大疆無人機噴施處理。 第2次施藥后7 d，吐絮率最高的是噴霧機噴施處理，其吐絮率達82.87%， 該處理的吐絮效果高達83.91%，顯著高于其余2 個處理；大疆無人機噴施處理的吐絮效果最低。 第2 次施藥后14 d，3 種處理的吐絮率均達到85%以上；噴霧機噴施處理和極目無人機噴施處理的吐絮效果均超過90%，顯著高于大疆無人機噴施處理。

表2 不同施藥方式的吐絮效果

2.3 施藥方式對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

采用噴霧機噴施脫葉催熟劑后棉花鈴重最高，為5.8 g，顯著高于大疆無人機噴施處理。 極目無人機噴施處理的衣分最高，為44.6%；大疆無人機噴施處理的衣分最低，顯著低于其余2 個處理。大疆無人機噴施處理的單株結(jié)鈴數(shù)為9.4，顯著高于噴霧機噴施處理。 極目無人機噴施處理的收獲密度顯著高于大疆無人機噴施處理，而與噴霧機噴施處理差異不顯著。大疆無人機噴施處理的理論皮棉產(chǎn)量最高，分別比噴霧機噴施處理和機目無人機噴施處理的增加21.4%和5.3%，但3 個處理間無顯著差異（表3）。

表3 施藥方式對產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.4 施藥方式對纖維品質(zhì)的影響

噴霧機、大疆無人機、極目無人機3 種施藥器械噴施脫葉催熟劑后， 棉花纖維品質(zhì)相差不大。 3個處理間的纖維上半部平均長度、 長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、馬克隆值和斷裂伸長率均無顯著差異（表4）。

表4 不同施藥方式下棉花纖維品質(zhì)的比較

3 討論與結(jié)論

作物葉片都有一定的藥液持留量，施藥量超過一定范圍，藥液就會發(fā)生聚并而流失[18]。 噴桿式噴霧機采用的是大容量淋洗式噴霧技術(shù)，容易導(dǎo)致藥液流失，防效較差。 植保無人機采用低空低容量噴霧技術(shù)，霧化均勻，噴施效果較好。研究表明無人機低空低容量噴霧的農(nóng)藥利用率較高，對茶小綠葉蟬的防效優(yōu)于大容量噴霧機[12]。 在防治稻飛虱的試驗中則發(fā)現(xiàn)無人機和噴霧機噴施的效果差異不顯著，但低空低容量噴霧的持效期更長[19]。

采用植保無人機在棉田噴施脫葉催熟劑，霧滴粒徑小，藥液在棉花冠層穿透性強，對棉花有較好的脫葉效果[20]。 胡紅巖等[21]研究表明藥后20 d，無人機噴霧處理的脫葉效果和吐絮效果與人工噴霧處理無顯著差異。另有試驗發(fā)現(xiàn)無人機2 次噴施脫葉劑后棉花脫葉效果顯著好于地面噴桿噴霧機1次頂噴施藥，但催熟效果差異不大[22]。 按照機采棉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程[23]要求，施藥后20 多天脫葉率應(yīng)達到90%以上，吐絮率應(yīng)達到95%以上。 王林等[22]在對比不同施藥器械的脫葉催熟效果試驗中發(fā)現(xiàn)，3種型號的無人機、8 個地塊的作業(yè)中， 只有1 種無人機1 個地塊能同時滿足脫葉率和吐絮率的要求。本研究結(jié)果表明，2 種無人機噴施處理的脫葉效果均優(yōu)于噴桿式噴霧機噴施處理， 第2 次施藥后14 d，極目無人機和大疆無人機噴施處理的脫葉率分別達93.77%和82.00%；而從吐絮效果來看，第2次施藥后14 d 噴霧機和極目無人機噴施處理的吐絮效果均達90%以上，顯著優(yōu)于大疆無人機噴施處理。隨著時間的推移，在脫葉催熟劑的持效期內(nèi)，脫葉率和吐絮率可能還會有所提高。

利用噴霧機、大疆無人機、極目無人機3 種施藥器械噴施脫葉催熟劑，3 個處理間的理論皮棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)均無顯著差異。大疆無人機噴施處理的鈴重顯著低于噴霧機噴施處理，衣分顯著低于其余2 個處理，可能與其噴灑霧滴粒徑的大小、霧化均勻度等有關(guān)。 研發(fā)出更加優(yōu)化的噴灑系統(tǒng)，改善霧化參數(shù)，或許是解決上述問題的關(guān)鍵。

本研究僅選取1 個棉花品種，噴施同一劑量的同種脫葉催熟劑，只進行了1 年1 點的試驗，且僅調(diào)查了第2 次噴藥后0 d、7 d 和14 d 共3 個時間點的脫葉率和吐絮率。因此，為更系統(tǒng)、更準確地評價不同施藥器械噴施棉花脫葉催熟劑的效果，還需針對上述問題開展進一步研究工作。