不同助劑、噴頭及噴霧壓力對自走式噴桿噴霧機稻田噴霧效果的影響

楊 銳, 徐 翔, 王學貴*,, 貢常委, 張韞政,阮彥偉, 楊德斌, 楊旭東

(1. 四川農業(yè)大學 無公害農藥研究實驗室，成都 611130；2. 四川省農業(yè)農村廳 植物保護站，成都 610041；3. 四川省崇州市農業(yè)技術推廣服務中心 植物保護與植物檢疫站，四川 崇州 611230；4. 四川省邛崍市農業(yè)農村局，四川 邛崍 611530)

在農業(yè)生產(chǎn)中，化學農藥是防治作物病、蟲、草害的重要方法，但施藥器械與施藥技術發(fā)展較為緩慢，導致作物不同部位的霧滴沉積分布不均勻，達不到理想的防治效果，部分區(qū)域的農藥利用率僅為20%～40%[1-3]。相比較于傳統(tǒng)施藥器械，自走式噴桿噴霧機具有噴灑質量好、噴霧霧滴分布均勻、安全性好、作業(yè)效率高、防治效果好、節(jié)約成本、增效明顯等優(yōu)點[4]，但在應用中也存在噴頭和噴霧壓力等因素造成的霧滴分布不均勻等問題。研究發(fā)現(xiàn)，農藥霧滴粒徑、霧滴密度等因素對農藥沉積利用率及防治效果有較大影響[5]，其中霧滴粒徑是衡量噴霧藥液霧化程度和霧化質量的重要指標[6-8]。徐廣春等[9]發(fā)現(xiàn)，較高的霧滴覆蓋率和沉積量可顯著提高農藥的防治效果；崔麗等[10]研究發(fā)現(xiàn)，霧滴密度在54、133和280個/cm2條件下，施用吡蟲啉7 d后，其對麥蚜的防治效果可分別達到88.1%、94.5%和96.5%。朱金文等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在相同施藥劑量下，霧滴體積中徑 (D50)在157.3 μm時沉積量最多；Douglas[12]探究了百草枯和敵草快在不同的霧滴粒徑下對除草效果的影響，結果表明，防治效果最佳的霧滴粒徑為400～500 μm；除此之外，噴灑農藥時添加噴霧助劑可改善霧滴物理性質、表面張力和粒徑分布，并增加霧滴在葉片的沉積量，提高農藥利用率[13-14]。Butler等[15]研究發(fā)現(xiàn)，添加助劑可改變不同類型噴頭噴霧的霧滴粒徑和霧滴速度；張瑞瑞等[16]研究發(fā)現(xiàn)，添加助劑激健可使霧滴D50增加20.43%，粒徑分布相對跨度減小1.74%；Calitz等[17]研究表明，添加助劑可以提高農藥在葡萄葉上的沉積量，從而降低葡萄灰霉病的發(fā)生率；楊石有等[18]研究發(fā)現(xiàn)，蘆薈精油、有機硅助劑silwet408等5種助劑具有不同程度的增效作用。因此選擇適合的助劑對農藥沉積利用率有重要意義。何玲等[19]研究了添加助劑及噴液量對植保無人機農藥沉積分布的影響，發(fā)現(xiàn)添加1.0%的飛防助劑時農藥沉積利用率最佳。在田間農藥沉積利用率的測定過程中，因誘惑紅具有對光穩(wěn)定、不易水解、不與農藥發(fā)生反應等特性，通常被用作噴霧示蹤劑[20]。同時，誘惑紅在作物和霧滴收集器 (濾紙、麥拉片) 上有較好的洗脫回收率，且對霧滴的物理性質影響不顯著，不影響藥劑在靶標上的沉積，對噴霧人員身體無影響[21-23]。因此，本研究以誘惑紅為示蹤劑，以240 g/L噻呋酰胺懸浮劑為供試農藥，通過田間試驗探明助劑、噴霧壓力及噴頭類型對農藥沉積利用率、藥液霧化性能、霧滴分布均勻性等噴霧參數(shù)以及噻呋酰胺對水稻紋枯病防治效果的影響，篩選出適合自走式噴桿噴霧機的助劑、噴霧壓力及噴頭，旨在為農藥減量減施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器、藥劑及試劑

噴霧器械：億豐丸山3WP-500CN自走式噴桿噴霧機，黑龍江省吉億豐農機有限公司；3WBD-16背負式電動噴霧器，彩虹集團成都彩虹塑膠有限公司。

供試噴頭：LICHENG-VP11003噴頭 (扇形110°噴頭，富錦市立興植保機械制造有限公司)；ASJ-VP110015噴頭 (防漂移氣吸型壓力噴頭，德國ARGR公司)；TEEJET-VP80015噴頭 (扇形80°噴頭，美國TEEJET公司)。

CMax Plus酶標儀 (美谷分子儀器 (上海) 有限公司)；V600掃描儀 (EPSON公司)。

試驗藥劑：誘惑紅85，上海源葉生物科技有限公司；240 g/L噻呋酰胺懸浮劑 (240 g/L thifuramide SC)，日本日產(chǎn)化學工業(yè)株式會社。

噴霧助劑：紅太陽 (有機硅類)，南京紅太陽農資連鎖集團有限公司；倍力 (有機硅類)，燕化永樂 (樂亭) 生物科技有限公司；邁絲 (植物精油)，北京廣源益農化學有限責任公司；融透 (卵磷脂)，武漢康科植保技術有限公司；印楝油 (植物精油)，成都綠金生物科技有限公司；哈速騰(有機硅類)，拜耳作物 (中國) 有限公司。

1.2 田間試驗

供試水稻Oryza sativa品種為龍兩優(yōu)-粵禾絲苗，于2019年5月26日播種，于2019年7月26日 (拔節(jié)期，長勢良好) 施藥。試驗設12個處理，每小區(qū)面積160 m2，3次重復，以人工噴霧處理為對照。供試藥劑為240 g/L噻呋酰胺懸浮劑，施藥劑量為每處理3 mL。試驗設計見表1。施藥時平均氣溫26.9 ℃，風速1.26 m/s。

1.2.1 藥液配制 用純凈水稀釋240 g/L噻呋酰胺懸浮劑，配成質量濃度為150 mg/L的噴霧藥液，其中添加誘惑紅85的質量濃度為3.125 g/L，根據(jù)助劑推薦使用量，每升藥液中添加助劑紅太陽為0.26 mL，倍力為0.30 mL，邁絲為1.00 mL，融透為0.46 mL，印楝油為0.46 mL，哈速騰為0.94 mL。

1.2.2 施藥方法

自走式噴桿噴霧 (處理)：將4.8 L置好的藥液加入藥箱，噴霧機行駛速率2.5 km/h，噴頭距離水稻植株頂部高度30 cm，單臂噴霧 (7個噴頭)，單次噴霧面積為160 m2。

背負式電動噴霧 (對照)：將4.8 L配制好的藥液加入藥箱，在噴霧壓力0.5 MPa、噴霧流量1.739 L/min條件下使用單噴噴頭進行人工噴霧。

田間作業(yè)路徑及布樣點見圖1。

1.3 噴霧效果測定指標

1.3.1 霧滴參數(shù)測定

1.3.1.1 霧滴粒徑、霧滴覆蓋率、霧滴密度和霧滴估計沉積量測定 在一次噴霧中，將全部霧滴的體積從小到大順序累加，當累加值等于全部霧滴體積的10%時所對應的霧滴直徑為D10，當其等于全部霧滴體積的50%時所對應的霧滴直徑為D50（霧滴中徑，volume median diameter)，當其等于全部霧滴體積的90%時所對應的霧滴直徑為D90。根據(jù)國際標準，農業(yè)噴霧選擇霧滴中徑 (D50)作為噴霧霧滴霧化指標。參照徐廣春等[9]的方法，收集不同條件下噴霧后風干的相片紙，用塑封袋保存。經(jīng)掃描儀掃描后，用霧滴分析軟件Depositscan[24]分析相片紙上的霧滴粒徑 (μm)、霧滴覆蓋率 (%)、霧滴密度 (個/cm2) 和霧滴估計沉積量 (μL/cm2) 等參數(shù)。

1.3.1.2 霧滴尺寸分布跨度 (S值) 測定 根據(jù)1.3.1.1節(jié)中所得到的霧滴粒徑按公式 (1) 計算S值，其值表示霧滴直徑相對于體積中徑的范圍。一般而言，S值越大，代表霧滴粒徑范圍越大，發(fā)散性越大[25]。

1.3.1.3 霧滴分布均勻性測定 參照邱占奎等[20]的方法，制作標準曲線：準確稱取0.150 g誘惑紅，溶于50 mL蒸餾水中，再梯度稀釋為1 500、750、375、187.5、93.75、46.875、23.438和11.719 mg/L系列誘惑紅標準溶液。用酶標儀于514 nm波長處測定其吸光度值，獲取誘惑紅標準曲線 (y= 0.010 5x+0.119 4，R2= 0.997 4)。用5 mL蒸餾水經(jīng)超聲波洗脫器洗脫麥卡片上的誘惑紅，用酶標儀于514 nm波長處測定其吸光度值，根據(jù)誘惑紅標準曲線，計算洗脫液中誘惑紅的沉積量，從而估算出藥液沉積量 (x)。參照國際標準[26]，根據(jù)公式 (2) 和 (3)計算變異系數(shù) (CV)，以評判霧滴分布均勻性，CV越小表示霧滴分布均勻性越好。

式中：CV為變異系數(shù)；S為霧滴體積標準差；為霧滴體積平均值；n為處理數(shù)；i為其中某個處理。

1.3.2 霧滴附著率測定 根據(jù)植保機械通用試驗方法[27]，在工作幅寬范圍內，隨機選取1行，每行均勻間隔選取10株，采用5級分級方法觀察并記錄所有葉片霧滴附著情況。分級標準：0級，無霧滴附著；1級，霧滴附著面積為觀察面積的1/4以下 (如是觀察葉片，則為1/4的葉面積有霧滴附著，下同)；2級，霧滴附著面積為觀察面積的1/2以下；3級，霧滴附著面積為觀察面積的3/4以下；4級，全部附著霧滴。按公式 (4) 計算霧滴附著率。

式中：A為霧滴附著率；n為各級病葉數(shù)量；X為相對級數(shù)值；N為調查葉片數(shù)量。

1.3.3 農藥沉積利用率測定 根據(jù)蘇小記等的方法[28]，于試驗結束30 min后，在試驗區(qū)域隨機選擇5點，每點取10株水稻，加入100 mL蒸餾水，振蕩洗滌10 min，保證誘惑紅完全洗脫。用酶標儀于514 nm波長處測定其吸光度值，根據(jù)誘惑紅標準曲線，計算洗滌液中誘惑紅的質量濃度，通過洗滌的用水量得到單株水稻的誘惑紅實際沉積量 (g/cm2)。隨機選取10個1 m2的試驗區(qū)域內的水稻植株數(shù)，求出單株水稻所占面積，得到單株水稻的誘惑紅理論沉積量 (g/cm2)。根據(jù)公式 (5) 計算水稻田噴霧農藥沉積利用率。

式中：U為農藥沉積利用率；M為單株水稻的實際沉積量；N為單株水稻的理論沉積量。

1.4 水稻紋枯病防效調查

根據(jù)標準GB/T 17980.20—2000進行藥效調查[29]。于施藥后7 d采用對角線5點取樣，每點調查5叢水稻，共25叢，記錄總株數(shù)、病株數(shù)和病級數(shù)，根據(jù)公式 (6) 和 (7) 計算病情指數(shù)和防效。水稻紋枯病分級標準：0級，全株無病；1級，第4葉片及以下葉鞘、葉片發(fā)病 (以劍葉為第1葉片)；3級，第3葉片及以下葉鞘、葉片發(fā)病；5級，第2葉片及以下葉鞘、葉片發(fā)病；7級，劍葉葉片及以下葉鞘、葉片發(fā)病；9級，全株發(fā)病，提早枯死。

式中：I為病情指數(shù)；n為各級病葉數(shù)；X為相對級數(shù)值；N為調查總株數(shù)；P為防治效果；ICK為空白處理區(qū)施藥后病情指數(shù)；ID為藥劑處理區(qū)施藥后病情指數(shù)。

1.5 水稻產(chǎn)量調查

根據(jù)谷物與豆類千粒重的測定標準[30]，于收獲前7 d對每個田塊進行調查。采取5點取樣法，每點取樣1兜水稻進行行距、蔸距、分蘗數(shù)、實粒數(shù)、癟粒數(shù)、千粒重測量，得到理論產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用IBM SPSS Statistics 23進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同助劑、噴霧壓力及噴頭對霧滴分布均勻性的影響

由表2可知：采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力0.4 MPa下，添加不同助劑對霧滴分布均勻性有不同影響，其中添加哈速騰后霧滴分布均勻性顯著高于添加其他助劑；在未添加助劑條件下，隨噴霧壓力升高，霧滴分布均勻性得到提高，但差異不顯著；在未添加助劑及噴霧壓力為0.4 MPa條件下，采用不同噴頭對霧滴分布均勻性影響差異顯著，其中以LICHENG-VP11003噴頭效果最好。

2.2 不同助劑、噴霧壓力及噴頭類型對霧滴參數(shù)的影響

結果 (圖2) 表明：自走式噴桿噴霧機霧滴分布及霧滴粒徑等參數(shù)明顯優(yōu)于人工噴霧；不同助劑和噴頭類型對霧滴參數(shù)影響較大，而噴霧壓力影響較小。

由表2可知，采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力為0.4 MPa條件下，添加不同類型助劑對霧滴粒徑及霧滴覆蓋率的影響差異不顯著，但對霧滴密度、估計沉積量和分布跨度S值的影響差異顯著。其中添加邁絲后霧滴密度顯著高于其他助劑；添加哈速騰后霧滴估計沉積量顯著高于添加其他助劑。采用TEEJET-VP80015噴頭，在未添加助劑條件下，改變噴霧壓力僅對霧滴分布跨度S值影響差異顯著 (F= 3.915,P= 0.039 ＜ 0.05)，其中以0.6 MPa噴霧壓力下S值最高，達到1.18，顯著高于其他處理。在未添加助劑、噴霧壓力為0.4 MPa條件下，不同噴頭對霧滴粒徑D10、D50及分布跨度S值影響差異不顯著，對霧滴粒徑D90及霧滴密度影響差異顯著，其中ASJ-VP110015噴頭D90顯著低于其他兩種噴頭；TEEJET-VP80015與ASJ-VP110015噴頭的霧滴密度顯著高于LICHENGVP11003；不同噴頭對霧滴覆蓋率、估計沉積量影響差異顯著，其中LICHENG-VP11003噴頭處理的霧滴覆蓋率、霧滴估計沉積量顯著高于其他兩種噴頭。

表2 不同助劑、噴霧壓力及噴頭類型對霧滴性能與霧化效果的影響Table 2 Effects of different auxiliaries, spray pressures, spray nozzles on the performance and atomization quality of deposition droplets

2.3 不同助劑、噴霧壓力及噴頭對霧滴附著率的影響

由表3可知，采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力0.4 MPa條件下，添加助劑對霧滴附著率的影響差異不顯著；采用TEEJET-VP80015噴頭，在未添加助劑條件下，不同壓力對霧滴附著率的影響差異顯著，且隨壓力升高霧滴附著率增大；在未添加助劑、噴霧壓力為0.4 MPa條件下，不同噴頭對霧滴附著率影響差異不顯著。

2.4 不同助劑、噴霧壓力及噴頭類型對農藥沉積利用率的影響

由表3可知，采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力0.4 MPa下，添加不同助劑對農藥沉積利用率的影響差異顯著，其中以哈速騰和邁絲效果顯著高于其他助劑；采用TEEJET-VP80015噴頭，在未添加助劑條件下，隨著噴霧壓力升高，農藥沉積利用率提升明顯，各處理間差異顯著；在未添加助劑及噴霧壓力為0.4 MPa條件下，采用不同類型噴頭對農藥沉積利用率影響差異顯著，其中以LICHENG-VP11003噴頭效果最好。

表3 不同助劑、噴霧壓力和噴頭對霧滴附著率與農藥沉積利用率的影響Table 3 Effects of different auxiliaries, pressures and nozzles on the adherence rate of droplets and the utilization rate of pesticide deposition

2.5 在不同助劑、噴霧壓力及噴頭條件下噻呋酰胺對水稻紋枯病防治效果的影響

由圖3可知，采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力為0.4 MPa條件下，添加助劑邁絲的防效顯著高于添加其他助劑；采用TEEJET-VP80015噴頭，在未添加助劑條件下，增大噴霧壓力可顯著提高防效，在0.4、0.6 MPa處理下防效分別達到86.27%和88.67%；在未添加助劑、噴霧壓力為0.4 MPa條件下，采用不同噴頭施藥各處理間差異不顯著。

2.6 不同助劑、噴霧壓力及噴頭對水稻產(chǎn)量的影響

由圖4可知，采用TEEJET-VP80015噴頭，在噴霧壓力為0.4 MPa條件下，添加不同助劑對水稻產(chǎn)量的影響差異顯著，其中添加紅太陽對水稻產(chǎn)量的影響顯著低于添加其他助劑；采用TEEJET-VP80015噴頭，在未添加助劑條件下，改變噴霧壓力對水稻產(chǎn)量的影響以及在未添加助劑、噴霧壓力為0.4 MPa條件下，采用不同類型噴頭施藥對水稻產(chǎn)量的影響各處理間無顯著差異。

2.7 自走式噴桿噴霧機與人工噴霧的比較

由表4可知，在噴霧壓力0.4 MPa、TEEJETVP80015噴頭條件下，自走式噴桿噴霧機施藥時的農藥沉積利用率和霧滴附著率均顯著高于人工噴霧，變異系數(shù)顯著低于人工噴霧，霧滴分布均勻性更佳，采用240 g/L噻呋酰胺懸浮劑對水稻紋枯病的防治效果及對水稻產(chǎn)量的影響顯著高于人工噴霧。

表4 自走式噴桿噴霧機與人工噴霧比較Table 4 Comparison between self-propelled boom sprayer and artificial spray

3 結論與討論

在農業(yè)生產(chǎn)中，植物保護發(fā)揮著重要作用，而植保作業(yè)的方法與質量也對作物產(chǎn)量有較大影響。根據(jù)卞麗娜等[31]的研究，在大規(guī)模的植保作業(yè)需求中，自走式噴桿噴霧機作業(yè)效率顯著高于擔架式噴霧機與背負式噴霧機，且作業(yè)成本更低。雖然近幾年自走式噴桿噴霧機的發(fā)展迅速，但對其提高噴霧效果和噴霧參數(shù)的研究較少。

石伶俐等[14]研究發(fā)現(xiàn)，添加助劑后水稻葉片上霧滴沉積量是對照組的8倍。張靖等[32]研究表明，噴霧助劑可以使霧滴與葉片表面之間的表面張力與接觸角減小，從而提高藥劑的潤濕展布和吸收，增大與靶標的吸附，提高防治效果。本研究結果表明，添加助劑對霧滴分布均勻性和霧滴密度均有一定的影響，其中添加助劑哈速騰效果顯著，這與王金鳳[33]的研究結果一致。添加助劑哈速騰后藥液估計沉積量和理論覆蓋率高于其他處理，同時藥液附著率亦較高，防治效果顯著，這與袁會珠[34]的研究結果一致。根據(jù)張靖[35]的研究，油性助劑對植物表面更具親和性，而有機硅類助劑在降低表面張力和接觸角上優(yōu)于油性助劑；在本研究中，防治效果顯著增加的邁絲屬于油性助劑，而添加同樣屬于油性助劑的印楝油，防效變化則不顯著，可能是由于添加量未達到其本身的臨界膠束濃度 (CMC) 所致。根據(jù)王斌等[36]的研究，潤濕持留能力不是影響助劑增效作用的唯一原因，因此其效果不佳。

噴頭是霧滴霧化的關鍵部位，對霧滴的附著、分布均勻性及沉積效果均有顯著影響[37-39]。祁力鈞等[40]研究發(fā)現(xiàn)，噴頭類型對霧滴分布均勻性的影響顯著，噴霧壓力的影響則不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，改變噴霧壓力對霧滴分布均勻性的影響不大，但不同噴頭對霧滴分布均勻性的影響差異顯著，這與王璐等[41]的研究結果一致。在采用不同噴頭時，霧滴品質屬于中等等級時，藥液在葉片上滯留效果較好[25]，本研究中，根據(jù)霧滴D50發(fā)現(xiàn)，LICHENG-VP11003噴頭的霧滴粒徑大于其余兩種噴頭所形成的霧滴粒徑，使沉積量更高，這可能是由于在收集卡片時霧滴未風干導致霧滴重合，掃描時無法識別，但需要進一步研究證實。

通過分析發(fā)現(xiàn)，添加噴霧助劑邁絲并采用LICHENG-VP11003噴頭可顯著提高自走式噴桿噴霧機的噴霧效果；由于在噴霧壓力為0.6 MPa條件下，噴頭與噴桿結合處有藥液流失，因此在進行噴霧時噴霧壓力選擇0.4 MPa效果較佳。同時，在施藥時添加助劑可以提高藥液對靶沉積作用，其作用機理有待后續(xù)試驗進一步研究；此外，本研究中發(fā)現(xiàn)，3種噴頭間的噴霧效果差異較大，其性能比較還需進一步研究。