植保無人機對小麥主要病害的防治

胡中澤，王 安，錢 巍，張岳芳，王 顯*

(1.江蘇省農業科學院泰州農科所，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省農業科學院 農業資源與環境研究所，江蘇 南京 210014)

泰州市位于長江中下游冬麥區，四季分明，非常適合冬小麥的種植，種植制度上全市絕大多數農田采用稻-麥輪作[1-2]。小麥是江蘇省主要糧食作物之一，種植面積廣、病蟲草害種類較多，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病對小麥生產影響較大，是長江中下游地區小麥上的三大病害[3]。

赤霉病是小麥上一種流行性病害，主要由禾谷鐮刀菌侵染[4-6]。禾谷鐮刀菌在浸染小麥后產生以脫氧雪腐鐮刀烯醇為主的真菌毒素，對動物產生廣泛的毒性效應[7-9]。小麥紋枯病是一種較頑固的土壤習居菌，以菌核和菌絲在病殘體上或土壤中越夏越冬，分布范圍廣，幾乎遍及全球各溫帶小麥種植區[10-11]。隨著小麥品種的更換以及密植高肥豐產栽培措施的推廣，此病在江蘇省發生普遍且為害嚴重，其為害在于病穗因疏導組織被破壞、養分和水分運輸受阻而影響生長發育，導致麥穗粒數減少，結實率下降[12]。小麥白粉病分布于世界各產麥區，在我國隨著矮稈品種推廣和水肥條件改善，白粉病發病程度和范圍不斷擴大，并多次流行。病原菌為白粉菌，是一種活體寄生菌，感染小麥后葉面覆蓋白粉狀霉層，并造成葉肉細胞破壞、水分和葉綠素含量降低、葉片黃化干枯、造成小麥減產和食用品質降低[13-14]。

與傳統電動噴霧器相比，植保無人機具備作業效率高、噴灑藥液量少、勞動強度低、安全系數高等特點[15]。近幾年來植保無人機在病害防治方面進展迅速，國內外不少團隊利用植保無人機進行藥劑防治試驗取得了寶貴經驗。荀棟等[16]利用TH80-1植保無人機對水稻主要病蟲害防治效果顯著，防效優于傳統人工噴霧器噴灑防治；周奮啟等[17]通過比較自走式噴桿噴霧機、無人植保飛行器、背負式彌霧機三種植保機械對小麥病害防治效果，從農藥霧滴沉積分布角度分析植保飛行器噴霧對小麥病害防效較好。此外，呂國強等[18]通過比較8種不同噴霧助劑對小白菜葉片上農藥霧滴蒸發影響研究表明，噴霧助劑能夠提高施藥效率。噴霧助劑，主要成分是非離子表面活性劑，具備高擴展、強滲透及強附著三大特性，能大大增加藥液覆蓋率，使藥物經氣孔高效進入植物體內，同時在植物表面產生表面張力，在生物表面有很強的潤濕性和附著力。

本試驗采用數字鷹科技集團YM-6160型植保無人機，通過與傳統電動噴霧器比較分組進行藥劑防治，分析2種施藥方式以及噴霧助劑在小麥紋枯病、白粉病及赤霉病三大主要病害上防治效果，研究植保無人機在植保技術推廣上的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料

供試藥劑有24%噻呋酰胺懸浮劑(滿穗，美國陶氏益農公司)；30%嘧菌酯懸浮劑(百美，安徽華星)；48%氰烯·戊唑醇懸浮劑(勁興，江蘇農藥研究所)；杰效利(邁圖高新材料(南通)有限公司)；哈速騰(德國拜耳公司)。

噴灑設備。YM-6160植保無人機(數字鷹科技集團)，巡航速度：5～10 m·s-1，作業高度3～5 m，噴幅長度4 m，液泵形式：隔膜泵，噴頭形式：壓力噴頭，噴頭數量：2個，操作方式：人工輔助，ab航點，航線規劃；3WBD-16型噴霧器(臺州明輝)，噴頭型號：液力切向進液式雙噴頭。

小麥及病害。小麥品種為寧麥13，11月15日機條播；病害為小麥紋枯病、白粉病和赤霉病。

1.2 方法

1.2.1 處理設計

試驗在江蘇省泰州農業開發區泰州農科所試驗地進行，試驗區面積0.4 hm2，為規則矩形，排灌便捷，田塊周邊沒有建筑物以及電桿電線。土壤性狀為pH值6.4，有機質32.8 g·kg-1，速效氮110.7 mg·kg-1，速效磷6.9 mg·kg-1，速效鉀100.3 mg·kg-1。

試驗共分6個處理，A，無人機，防治藥劑用水量75 L·hm-2；B，無人機，防治藥劑用水量150 L·hm-2；C，無人機，防治藥劑+杰效利(助劑)用水量75 L·hm-2；D，無人機，防治藥劑+哈速騰(助劑)用水量75 L·hm-2；E，電動噴霧器，防治藥劑用水量75 L·hm-2；CK為空白對照。每處理面積均為667 m2，小麥品種是寧麥13。

1.2.2 施藥方案

施藥時間在晴好無風或微風天氣。藥劑施用量如下：杰效利15 mL·hm-2，哈速騰75 mL·hm-2，24%噻呋酰胺675 mL·hm-2；30%嘧菌酯575 g·hm-2；48%氰烯·戊唑醇懸浮劑4 050 g·hm-2(氰烯菌酯1 012.5 g·hm-2，戊唑醇3 375.5 g·hm-2)。

1.2.3 調查方法

小麥紋枯病采用對角線五點取樣法，每個點調查麥穗150個，以穗為單位調查每個處理施藥后10、20 d發病情況。參考GB/T 17980.108—2004[19]計算病情指數、防治效果。

發病分級。0級，全株無?。?級，葉鞘發病但莖稈不發?。?級，葉鞘發病，并侵入莖，但莖稈病斑環莖不足1/2；5級，莖稈病斑環莖超過1/2，但不倒伏或折斷；7級，枯死、倒伏、枯白穗。

小麥白粉病采用對角線五點取樣法，每點調查150植株，調查每個處理小麥抽穗后每穗旗葉施藥后10、20 d發病情況。參考GB/T 17980.22—200[20]，計算白穗率、病情指數、防治效果，計算方法同小麥紋枯病。

分級方法。0級為無病；1級，病斑面積占整片葉面積的5%以下；3級，病斑面積占整片葉面積的6%～15%；5 級，病斑面積占整片葉面積的16%～25%；7 級，病斑面積占整片葉面積的26%～50%；9 級，病斑面積占整片葉面積的50%以上。

小麥赤霉病采用對角線五點取樣法，每個點調查麥穗150個，以穗為單位調查每個處理施藥后20 d發病情況。參考NY/T 1464.15—2007[21]，計算病穗率、病情指數、防治效果，計算方法同小麥紋枯病。

分級標準。0級，全穗無病；1級，發病面積占全穗面積的1/4以下；3級，發病面積占全穗面積的1/4～1/2；5級，發病面積占全穗面積的1/2～3/4；7級，發病面積占全穗面積的3/4以上。

測定實產。每處理割4 m2麥穗，脫粒、曬干測實產。

1.2.4 數據統計分析

一般性統計采用Excel 2010分析，相關性數據采用SPSS 16.0軟件分析。

2 結果與分析

2.1 對小麥紋枯病的防治效果

防治后10 d調查發現(表1)，無人機與電動噴霧處理發病率均比對照(CK)要低，其中，處理C發病率最低，僅為15.1%，其對應的病情指數與防治效果分別為3.8和69.9%，要優于其他處理(對照除外)；而處理E發病率最高，為22.12，其對應的病情指數與防效分別為7.6和39.7%，在各處理中表現最差(對照除外)；防治后20 d，處理C和D在發病率、病情指數及防治效果指標差異較小，其發病率均比處理A、B低，表明杰效利、哈速騰助劑能夠促進藥液進入小麥植株。

2.2 對小麥白粉病的防治效果

防治后10 d調查發現(表2)，處理A、B、C及D白粉病發病率較為一致，為1.6%～1.8%，病情指數變幅為0.7～1.3，均低于電動噴霧處理和對照處理，對應的防效分別為78.0%、75.2%、85.0%、86.0%，遠優于電動噴霧(E)的67.2%。隨著防治時間的推進，在防治20 d后調查結果表明，處理B發病率與病情指數分別為11.0%、2.2，遠低于對照(CK)的54.7%、17.2，但均高于其他無人機噴霧和電動噴霧器處理。防治效果方面，處理C和D防效均超過96%，高于其他處理。

表1 不同處理對小麥紋枯病的防治效果

表2 不同處理對小麥白粉病的防治效果

2.3 對小麥赤霉病的防治效果

防治后20 d調查發現(表3)，各藥劑處理赤霉病發病情況與白粉病較為相似。其中，處理C發病率最低，僅為2.6%；處理D最高，為3.0%，病情指數和防治效果方面，各無人機噴霧處理差異不大，其變幅分別為0.6～0.7、95.9%～96.7%，均高處理E和對照處理。

表3 不同處理對小麥赤霉病的防治效果

2.4 對小麥產量及效益影響

表4表明，處理D實際產量高于其他處理，處理E對應各項指標都最低，但均高于對照處理各產量指標。處理A、B、C、D分別較處理E增產5.1%、8.3%、11.1%、14.4%，說明無人機噴霧防治病害的增產能力要高于電動噴霧處理。按小麥2.2元·kg-1，助劑費用每次90元·hm-2計算，無人機防治費用是每次120元·hm-2，無人機防治雙倍水費用是每次150元·hm-2，電動噴霧器費用是每次90元·hm-2，處理C、D和B的利潤較高。與電動噴霧處理相比，處理A、B、C、D分別增效642.60、1 011.63、1 420.17、1 893.06元·hm-2。

表4 不同處理間產量情況

注：X代表其他費用。

2.5 小麥病害發生與產量的相關性分析

防治后20 d小麥紋枯病、白粉病、赤霉病發病率與病情指數相關系數分別為0.993、0.996、1，均達到極顯著相關。為避免發病率與病情指數與理論產量相關的重疊性，僅選擇發病率指標分析其與理論產量的相關顯著性。

表5結果表明，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病與實粒數、千粒重等產量結構指標均呈極顯著負相關，相關系數絕對值最小值為0.887(赤霉病與千粒重)，表明小麥紋枯病、白粉病等病害發病程度能極顯著影響小麥產量結構各項指標。

表5 小麥發病率與產量結構相關顯著性分析

注：**為相關性達到P<0.01水平。

3 討論與結論

3.1 小麥主要病害發生對產量的影響

小麥紋枯病、白粉病和赤霉病是我國長江中下游地區發生較廣、為害性較大的主要病害，近年來由于氣候突變、稻茬麥播期延后、肥料施用量增加等原因，小麥紋枯病、白粉病等病害的發生呈逐年增加的趨勢，嚴重威脅該地區小麥的高產穩產。張會云等[22]研究發現，小麥產量損失與紋枯病病情嚴重度級呈顯著的線性相關，嚴重度每提高一級，產量損失增加10%～20%；王曉宇等[23]通過接種方法在研究小麥白粉病嚴重度與產量損失關系中發現，隨著病情嚴重度的增加，小麥產量及產量結構均表現下降趨勢，其中對千粒重的影響最嚴重；韓青梅等[24]認為，在受侵染的穗組織中，赤霉病菌的定殖阻礙了營養向籽粒部運輸和擴展，引起千粒重與穗粒數下降。本文研究發現，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病發病率與小麥實粒數、千粒重呈極顯著負相關，與以上各研究者的結論相一致，其主要區別在于，本研究是以大田試驗為背景材料，試驗區面積較大，為0.4 hm2，結果能較準確的反映在大田環境中不同處理下小麥病害發生情況，而王曉宇等[23-24]研究主要是采取盆栽接種病菌或藥劑防治為主，試驗小區較小，僅能在較小范圍內反映小麥病害發生情況。在小麥病害防治方面，要以“預防為主、綜合防控”方法為主，采取化學防治與農業防治相結合的策略，協同運用生物防治等措施，將小麥紋枯病等主要病害種群密度、為害程度控制在可控范圍之內，以實現我國尤其是長江中下游地區小麥高產、優質的目標。

3.2 藥劑防治方式對小麥病害的影響

本文研究結果表明，與對照處理相比，無人機防治處理和電動噴霧器防治處理在第10和20天均能有效控制紋枯病等病害病情發生與擴展。與電動噴霧器防治處理相比，無人機防治處理在第10天對病害的防治作用更高效，其主要原因可能是無人機噴霧霧滴更小，能更加有效提高藥液在葉面的覆蓋面，促進藥液通過氣孔滲透進入小麥植株體內。其中，添加助劑的2個處理發病率和病情指數均低于不加助劑的處理，說明助劑能夠輔助提高小麥植株對藥液的吸收能力，顯著提高對病蟲害的防治能力。雖然電動噴霧器在防治后20 d的發病率、病情指數及防治效果和其他處理相當，但隨著藥劑作用病害時間的推進，病害會一定程度抑制小麥籽粒營養物質積累與轉化，降低千粒重，進而導致實際產量比無人機處理偏低；在防治紋枯病第10天調查發現，無人機+藥劑+雙倍水發病率比無人機+藥劑發病率和病情指數低；而在防治白粉病第20天調查發現無人機+藥劑+雙倍水發病率比無人機+藥劑發病率和病情指數高，因此，增加無人機施藥用水量在一定程度上能提高小麥植株對紋枯病、白粉病的抗性。

應用新型施藥設備的主要目的不僅是要提高小麥植株對病害的抗性能力，進一步實現小麥穩產、高產的目標，而且要提升大面積小麥防治病害的效率，縮短防治時間，降低病害長期對植株為害，降低小麥生產種植成本。本試驗通過割方測產表明，無人機噴藥處理產量均比電動噴霧處理要高，其最終效益結果也均比電動噴霧處理要高。因此，植保無人機在一定程度上能夠代替傳統噴霧設備對小麥主要病害進行防治，從而達到省時、省工、增效的目標。