淺談棉田農(nóng)藥隨水滴施與植保無人機(jī)施藥*

蘇攀龍，楊德松*

（石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000）

棉花是新疆的主要經(jīng)濟(jì)作物，集約化的種植模式是新疆農(nóng)作物種植的典型特征。新疆以其獨(dú)特的地理位置，優(yōu)越的自然環(huán)境——光照充足，無霜期長，土質(zhì)偏堿性[1]，十分有利于棉花的生長。據(jù)2019 國家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)，新疆棉花產(chǎn)量達(dá)500.2萬t，占全國總產(chǎn)量的84.9%[2]。然而，棉花的生長也受到了雜草的威脅。棉田草害發(fā)生面積比例達(dá)56%，每年造成14%～16%的棉花產(chǎn)量損失[3]。雜草與棉花爭地、爭陽光和爭養(yǎng)分，造成棉花減產(chǎn)的同時(shí)傳播病蟲害[4]，嚴(yán)重制約著棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向機(jī)械化農(nóng)業(yè)、集約化農(nóng)業(yè)，農(nóng)藥的使用節(jié)省了人力[5]。農(nóng)藥隨水滴施，水藥一體化是一種借助壓力灌溉系統(tǒng)使得農(nóng)藥隨灌溉水一起按時(shí)、均勻、準(zhǔn)確地輸送到作物根際，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥的方式[6]。因此，本文著重比較棉田施用農(nóng)藥的方式——隨水施藥與植保無人機(jī)噴施的區(qū)別，概述不同施藥方式之間的差異，為棉田噴施農(nóng)藥方面提供可參考的科學(xué)方法。

1 隨水施藥特點(diǎn)

1.1 水藥一體化實(shí)現(xiàn)節(jié)水用藥

新疆棉田灌溉用水占一年中總用水的90%以上[7]。膜下滴灌條件下棉花的最大耗水時(shí)段在6 月18 日至8 月11 日，累積耗水量為307.7 mm，超過了全生育期耗水量（591.4 mm）的52%[8-9]。因此，在傳統(tǒng)施藥情況下，每年施用農(nóng)藥需耗費(fèi)大量水資源。而隨水施藥是將農(nóng)藥溶于灌溉水中，利用棉田滴灌系統(tǒng)，直接送至棉花根部，在目前新疆棉花生產(chǎn)上減少了農(nóng)機(jī)打藥這個(gè)環(huán)節(jié)，減少了水量的使用，同時(shí)施藥精準(zhǔn)，減少了農(nóng)藥的使用，減少了勞作[10-11]。

1.2 水藥一體化實(shí)現(xiàn)安全施藥

棉田施用農(nóng)藥采用傳統(tǒng)的施藥方式，在施藥過程中不可避免的存在藥液飛濺的情況，施藥者穿著的防護(hù)服簡陋或者未穿，則會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥與人體直接接觸，對人體可能造成危害，調(diào)查表明，施藥者中有30%以上曾經(jīng)發(fā)生過不同程度的接觸性農(nóng)藥中毒[11-12]。而水藥一體化直接讓水作為藥液的“施用者”大大減少了施藥人員與藥液的直接接觸，從而實(shí)現(xiàn)安全用藥。

1.3 水藥一體化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提高

截止到2019年我國的農(nóng)藥利用率僅為39.8%[13]。針對棉田農(nóng)藥的噴施，主要有封閉型、莖葉噴霧型、澆灌型等不同方式，且在棉花不同生育期，農(nóng)藥的利用率也不同[14]，同時(shí)施藥所用的農(nóng)機(jī)種類也是影響因素，例如壓縮式噴霧器、背負(fù)式手動(dòng)噴霧器、擔(dān)架式噴霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)等[15]。而棉田隨水施藥與傳統(tǒng)施藥方式相比，各類總投入減少35.3%，產(chǎn)量能夠增加10%以上[16]。降低成本的同時(shí)減少了對環(huán)境的污染。

1.4 水藥一體化的缺點(diǎn)

在節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)地區(qū)，農(nóng)藥隨水滴施很多地方都憑經(jīng)驗(yàn)，施藥效果沒有相關(guān)理論數(shù)據(jù)支撐，什么時(shí)間施藥，每畝地用藥量多少，以及哪種農(nóng)藥適合隨水滴施，都需要開展科學(xué)研究，提供理論支撐。另外，隨水施藥過程中投入農(nóng)藥的成本，以及農(nóng)藥對土壤以及水體的污染情況都有待開展理論研究。還有很多農(nóng)民對農(nóng)藥的性質(zhì)及哪些農(nóng)藥可以隨水滴施，哪些農(nóng)藥不可以隨水滴施不是很清楚，所以現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中隨水施藥也出現(xiàn)了很多藥害問題。

2 植保無人機(jī)施藥現(xiàn)狀

2010 年以來，無人機(jī)航空植保作業(yè)在我國迅猛發(fā)展。目前國內(nèi)農(nóng)用無人機(jī)主要分為電動(dòng)和油動(dòng)。載荷有5 L、8 L、10 L 至45 L，其中，70%的無人機(jī)載荷在10 L 左右；按機(jī)型結(jié)構(gòu)劃分，主要有單旋翼植保無人機(jī)、多旋翼植保無人機(jī)和固定翼植保無人機(jī)[17]。

2.1 植保無人機(jī)的缺陷及劣勢

植保無人機(jī)噴施農(nóng)藥時(shí)霧化效果好，但是其藥液揮發(fā)也比較嚴(yán)重，造成了藥液浪費(fèi)，同時(shí)藥液飄逸嚴(yán)重也會(huì)對非靶標(biāo)植物造成藥害。植保無人機(jī)技術(shù)新穎而獨(dú)特，本應(yīng)把研發(fā)重點(diǎn)放在低空低量噴霧系統(tǒng)的研發(fā)上，然而目前大多數(shù)無人機(jī)生產(chǎn)廠家則關(guān)注于無人機(jī)噴霧系統(tǒng)的載體。我國目前缺乏適用于低空低量航空施藥的專業(yè)霧化系統(tǒng)及其關(guān)鍵工作零件，噴霧系統(tǒng)的主要工作零件大多是借鑒地面現(xiàn)有零部件，沒有專有的零部件，同時(shí)也沒有穩(wěn)壓調(diào)壓裝置，無法實(shí)現(xiàn)均勻穩(wěn)壓噴霧和精準(zhǔn)噴霧[18]；無人機(jī)靜電施藥技術(shù)有待突破，其最關(guān)鍵的電極荷電等基礎(chǔ)理論研究相對落后，帶電材料絕緣性能達(dá)不到要求，系統(tǒng)部件容易發(fā)生擊穿漏電[19]；植保無人機(jī)價(jià)格昂貴，目前在銷售方面并不理想，其施藥效果也受到農(nóng)戶和專家的質(zhì)疑。同時(shí)，由于植保無人機(jī)需要支付購買或租用無人機(jī)費(fèi)用，以及飛防服務(wù)等費(fèi)用，成本較高。

2.2 植保無人機(jī)的優(yōu)勢

植保無人機(jī)作為新興的施藥方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，將人力釋放出來，節(jié)省人力，避免人和藥液直接接觸；第二，采用北斗導(dǎo)航或者GPS 定位系統(tǒng)，只要人工設(shè)定好，可全自主飛行作業(yè)，地毯式噴施藥劑，信息化程度高，較傳統(tǒng)施藥方式更加先進(jìn)；第三，易上手操作，可操作性強(qiáng)；第四，機(jī)身輕便，結(jié)實(shí)，可放心使用；第五，穿透力強(qiáng)，霧化強(qiáng)度高，施藥效果顯著，目前植保無人機(jī)已經(jīng)在玉米、水稻、棉花上廣泛應(yīng)用，效果良好。

3 展望

隨著科技的進(jìn)步，農(nóng)藥的施用方式越來越智能化、高效化、便捷化，逐步走向取代傳統(tǒng)施藥方式的道路。我國對隨水施藥的研究較少，截至2013 年底，我國微灌面積已達(dá)385.7 萬hm2，占世界微灌面積的35%[20]。新疆85%以上的農(nóng)作物都采取滴灌栽培，為水藥一體化研究提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

農(nóng)藥隨水滴施和無人機(jī)施藥也面臨著諸多挑戰(zhàn)。農(nóng)藥的劑型有多種，可濕性粉劑、水劑、水乳劑等在水藥一體化中存在著不穩(wěn)定等情況[11]，很可能造成藥效下降甚至無藥效，還有的會(huì)堵塞滴灌帶。農(nóng)藥在農(nóng)田的殘留也是一個(gè)令人擔(dān)心的問題，隨著對農(nóng)藥施用技術(shù)研究的不斷深入，農(nóng)藥的施用會(huì)更科學(xué)、更精準(zhǔn)、更安全和更高效。