不同植保無人機對小麥赤霉病的防控效果

祁士軍 祁明星 馬德軍 劉鵬 董文嶺

摘 ? ?要：文章通過試驗分析的方式，分析了不同植保無人機在小麥赤霉病防控工作中的施藥使用效果，并與常規使用的自走式噴霧機在小麥赤霉病防控工作中的施藥使用效果進行對比，得到小麥施藥后的生長安全性、赤霉病防控效果以及千粒重等數據，探討了植保無人機的使用優勢以及對小麥赤霉病的防控效果，以期提高小麥產量，并為相關工作人員提供參考借鑒。

關鍵詞：不同型號;植保無人機;小麥赤霉病;防控效果

文章編號：1005-2690（2022）02-0027-04 ? ? ? 中國圖書分類號：S435.121.45 ? ? ? 文獻標志碼：B

小麥赤霉病的發病誘因是禾谷鐮刀菌，該病菌產生的真菌性病害對小麥影響極大，是較為典型的氣候性病害。小麥赤霉病會使小麥麥穗出現腐爛的情況，對小麥的為害明顯，通常在小麥的揚花期感染，灌漿期會表現出明顯癥狀，成熟期若還未及時防治會使小麥腐爛或病死，影響了小麥的產量和質量[1]。現階段，小麥赤霉病預防中大部分采用自走式噴霧機進行藥物噴施，會在藥物使用過程中對小麥產生損害。近年來，由于植保無人機安全程度較高、節省藥物和水量以及施藥作業效率較高的優點，得到了基層農技推廣部門的重視。文章將常見植保無人機對小麥赤霉病的防治效果和自走式噴霧機對小麥赤霉病的防治效果進行對比，為植保無人機應用于小麥赤霉病防治工作的效果提供準確的數據支撐。

1 不同植保無人機防控效果試驗準備

1.1 試驗使用小麥赤霉病藥物規格和植保無人機型號

1） 藥物規格。本試驗的小麥赤霉病防治藥物為：40%的丙硫·戊唑醇SC、25%的氰烯菌酯SE以及43%的戊唑醇SC。

2） 植保無人機和自走式噴霧機型號。本試驗使用的植保無人機機型為極飛P20（2018款）、大疆T16、漢和金星二號、全豐自由鷹1S以及天鷹兄弟TY-M12L。自走式噴霧機型號為噴藥幅度25 m的常規自走式噴霧機。

1.2 山東省德州市陵城區試驗小麥區域數據

本試驗的小麥試驗田位于山東省德州市陵城區，東經116°21′～116°57′，北緯37°13′～37°36′;氣候類型為溫帶大陸性季風氣候;試驗田小麥所處地區土壤類型為潮土土壤，適宜各類農作物生長;試驗使用小麥品種為濟麥22;播種時間為2019年10月中旬;小麥2020年長勢均勻、良好。

1.3 植保無人機的詳細信息

1） 極飛P20（2018款）植保無人機包含飛控系統、遙控系統、管理系統、電力系統、噴灑系統和灌藥系統，可以進行變量施藥，能夠感應出環境溫度。無人機加入了智能藥箱，能對赤霉病防治藥劑的含量進行精準控制，計算出準確的灌藥量，有利于減少污染和浪費。

2） 大疆T16植保無人機采用了GNSS+RTK雙冗余系統，達到了厘米級定位精度，無人機上配備了DBF成像雷達，能準確識別出麥田的基本情況，大大提高了植保作業的效率。

3） 漢和金星二號植保無人機采用了雙水泵控制系統，可以在前后區域單獨進行噴灑，標準流量輸出為2.4～4.8 L/min，能將赤霉病防治藥劑用量的誤差控制在3%以內。

4） 全豐自由鷹1S植保無人機采用了PTK系統和FOC高效動力系統，能在2～4 m的高度飛行噴灑，平均每日作業26.67～40.00 hm2，可節約50%的用藥量，還能節約90%的用水量，無人機采用了一體式藥壺前置出口液，實現了柔性噴灑。

5） 天鷹兄弟TY-M12L植保無人機的造型獨特，采用了C型機臂，經過模塊化設計，其中包含智能充電管理系統，安裝了防蕩藥箱，使赤霉病防治藥劑更加穩定，同時防護等級非常高，在一體化動力系統的作用下，無人機能在惡劣的環境中繼續作業，噴灑方式更加智能，可以預設飛行參數、噴灑任務，還能進行夜航作業。

2 不同植保無人機防控效果試驗流程和對比方向

2.1 試驗設計流程

為防治小麥赤霉病，本試驗采用5種型號的植保無人機和常規自走式噴霧機進行藥物噴施，分別進行兩次噴灑，且不同施藥機械設備噴施小麥赤霉病的防治藥物和時間相同。

第一次在5月初小麥的揚花初期進行機械噴施，噴施藥物為40%的丙硫·戊唑醇SC 50 mL/667 m2。植保無人機在噴灑時， 丙硫·戊唑醇SC與水的比例為1∶30; 常規自走式噴霧機在噴灑時，丙硫·戊唑醇SC與水的比例為1∶600，間隔7 d后進行第二次噴灑，噴施25%的氰烯菌酯SE 100 mL/667 m2+43%的戊唑醇SC 20 mL/667 m2。植保無人機在噴灑時， 氰烯菌酯SE、戊唑醇SC及水的比例為5∶1∶75;常規自走式噴霧機在噴灑時氰烯菌酯SE、戊唑醇SC及水的比例為5∶1∶1 500。

小麥試驗田根據施藥方式不同分成7個區域，除極飛P20（2018款）、大疆T16、漢和金星二號、全豐自由鷹1S以及天鷹兄弟TY-M12L 5種型號的植保無人機和噴藥幅度25 m的常規自走式噴霧機這6種施藥區域外，加設不施藥小麥對照區，對比效果。

2.2 試驗對比信息和方法

2.2.1 不同型號植保無人機的各項試驗數據和常規自走式噴霧機使用數據對比

收集極飛P20（2018款）、大疆T16、漢和金星二號、全豐自由鷹1S以及天鷹兄弟TY-M12L 5種型號的植保無人機和噴藥幅度25 ?m的常規自走式噴霧機的作業數據，并記錄作業時的各項數據，包括作業速度、作業面積、理論作業時間、實際作業時間、真實作業時間比，真實作業時間計算見下式。

真實作業時間比=理論作業時間/實際作業時間×100% ? ? ?（1）

2.2.2 不同型號植保無人機對小麥進行施藥后的生長安全性以及赤霉病防控效果

對比使用不同施藥機械設備噴施藥物3 d、5 d、7 d后的小麥生長安全程度。由于5月底是小麥赤霉病的發展穩定期，因此在5月底對使用不同施藥機械設備噴施藥物的小麥病穗數量、病害等級以及病情指數進行計算。

統計方法為：在使用不同施藥機械設備噴施藥物的小麥試驗區隨機選擇3個點位，統計每個點位周圍500個麥穗赤霉病情況，記錄點位病穗數量，根據病害等級標準進行病害分級，計算點位病穗概率、病情指數、病穗預防效果以及病情指數預防效果。病穗率計算見式（2），病情指數計算見式（3），預防效果計算見式（4）所示。

病穗率=病穗數/區域調查總穗數×100% ? ? （2）

病情指數=∑（各級病穗數量×相對病級數值）/區域調查總穗數×4×100% （3）

預防效果=[（對照區域病穗數/病情指數）-（施藥區域病穗數/病情指數）]/（對照區域病穗數/病情指數）×100% ? ? ?（4）

試驗區小麥的赤霉病病情分級如下，0級為無病害情況;1級為枯穗面積占全穗面積的25%以下;2級為枯穗面積占全穗面積的25%～50%;3級為枯穗面積占全穗面積的50%～75%;4級為枯穗面積占全穗面積的75%以上。

2.2.3 不同型號植保無人機對小麥施藥后的千粒重對比

對本試驗中5種型號的植保無人機、常規自走式噴霧機以及對照區小麥的千粒重統計調查，比較不同型號植保無人機對小麥進行施藥后的千粒重影響情況。

2.2.4 使用不同型號植保無人機施藥后，記錄當地天氣情況

觀察天氣對施藥效果的影響。若是施藥后存在明顯降水情況，則會對小麥施藥后的赤霉病預防效果產生影響。

3 不同植保無人機防控效果試驗結果數據

3.1 自走式噴霧機和不同型號植保無人機的作業情況

本試驗中5種型號的植保無人機和常規自走式噴霧機的作業數據如表1所示。植保無人機作業速度明顯高于自走式噴霧機，自走式噴霧機的作業面積明顯高于植保無人機，植保無人機中作業面積最小的設備為天鷹兄弟TY-M12L;作業面積最大的設備為全豐自由鷹1S。自走式噴霧機真實作業時間比明顯高于植保無人機，植保無人機中真實作業時間比較高的兩種機械設備為漢和金星二號和天鷹兄弟TY-M12L。

3.2 小麥施藥后生長安全性以及赤霉病防控效果分析

6種機械設備噴施藥物3 d、5 d、7 d后的小麥生長情況正常，未發生藥害情況，證明不同機械設備噴施藥物對小麥生長安全性良好。

使用6種設備施藥后小麥赤霉病防控效果如表2所示。

3.3 小麥進行施藥后的千粒重情況

在小麥試驗區選擇水分含量為12.5%的小麥，使用不同設備噴灑施藥，比較施藥后的小麥千粒重。結果表明，小麥千粒重和小麥赤霉病防治效果存在一定聯系，小麥赤霉病防治效果越好，則小麥的麥粒飽滿程度越高，小麥千粒重越高，詳細數據如表3所示。

3.4 不同型號植保無人機對小麥赤霉病的安全調查以及防效分析

觀察不同型號植保無人機施藥區域施藥后3 d、5 d、7 d的效果，結果顯示，6種機械設備噴灑藥物后小麥生長狀況良好，證明不同型號植保無人機以及常規自走式噴霧機施藥處理的方式，不會對小麥的安全性產生影響，小麥可健康生長。

對不同機械設備施藥后小麥赤霉病防控效果進行分析可知，對小麥赤霉病的病穗率預防效果和病指預防效果較好的是，常規自走式噴霧機、大疆T16植保無人機及全豐自由鷹1S植保無人機。以上3種類型的施藥機械預防效果接近，病穗率預防效果都在80%以上;其次為極飛P20（2018款）植保無人機，預防效果接近80%;再次為天鷹兄弟TY-M12L植保無人機，預防效果在70%以上;后兩種植保無人機施藥處理防效果和常規自走式噴霧機施藥處理后的預防效果相比較差，漢和金星二號植保無人機的預防效果最差，只有50%左右。

4 試驗結果

近年來，農田內的禾谷鐮刀菌數量不斷增加，再加上小麥的各品種容易感染赤霉病，且在施藥防治階段經常處于連續的陰雨天，導致當地小麥感染赤霉病的概率較大，使赤霉病流行，因此要做好小麥赤霉病防治工作[2-3]。

在小麥赤霉病施藥防治過程中，由于人工施藥速度較慢，并且施藥成本較高，并不適用于當地小麥的大面積赤霉病防治施藥工作。此外，由于傳統人工施藥階段使用的施藥設備為自走式噴桿植保機，采用該種方式容易出現漏噴問題，并且在施藥階段容易造成小麥出現機械性損傷，會對小麥產量產生較大影響，同時會對作物種植產生負面影響。就經濟成本方面來看，使用植保無人機進行小麥的赤霉病防治施藥作業的成本費用在4～5元/667 m2，而常規自走式噴霧機施藥會出現壓苗的情況，損失產量10～15 kg/667 m2，成本損失24～36元/667 m2，也就是說使用植保無人機進行小麥赤霉病防治施藥作業可提高經濟效益22～34元/667 m2，經濟價值較高。

通過對本試驗結果數據的分析可知，使用不同施藥設備噴施相同的小麥赤霉病防治藥物進行小麥赤霉病防治操作中，大疆T16、全豐自由鷹1S兩款植保無人機的小麥赤霉病防治效果和噴藥幅度25 m的常規自走式噴霧機的小麥赤霉病防治效果相比，效果相當;極飛P20（2018款）、天鷹兄弟TY-M12L兩款植保無人機的小麥赤霉病防治效果和噴藥幅度25 m的常規自走式噴霧機的小麥赤霉病防治效果相比，效果略差;漢和金星二號這款植保無人機的小麥赤霉病防治效果最差[4-6]。但由于天鷹兄弟TY-M12L和漢和金星二號這兩款植保無人機在試驗中作業面積較小，不需要多次加藥，導致這兩款植保無人機的真實作業時間比較高;而大疆T16和全豐自由鷹1S這兩款植保無人機在試驗中的施藥作業狀態更為穩定，換藥和加藥速度較快;極飛P20（2018款）植保無人機在使用的加藥設備為自動加藥設備，但存在加藥速度較慢的問題，需要進一步完善[7-10]。綜上所述，和常規自走式噴霧機的小麥赤霉病防治藥物噴施作業效率相比，本試驗選擇的5種植保無人機在作業效率方面存在較大差距，但常規自走式噴霧機在噴施藥物時存在碾壓小麥的情況，會使小麥產量受到影響。

參考文獻：

[1]邢曉鳴，孟華兵，蔡根林，等.植保無人機和助劑對小麥赤霉病防控效果初探[J].浙江農業科學，2020，61（7）：1387-1389.

[2]吳海霞，張杰峰，崔家華，等.航空植保專用藥劑對小麥赤霉病的防治效果研究[J].安徽農學通報，2020，26（9）：101-102，114.

[3]馬書芳，朱德慧.宿州市小麥赤霉病發生特點及防控對策探討[J].現代農藥，2019，18（3）：5-8.

[4]胡紅巖，陳宇楠，宋賢鵬，等.植保無人機噴施納米農藥對棉花蚜蟲的防治效果研究[J/OL].云南農業大學學報（自然科學）：1-7[2022-01-12].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/53.1044.s.20220105.1137.001.html.

[5]馮江，張慧，張喜海，等.基于反步滑模算法的植保無人機姿態控制研究[J].東北農業大學學報，2022，53（1）：55-65.

[6]張永強，王飛釗，謝錦鈿，等.不同植保器械在水稻不同生育期噴施的農藥沉積率及霧滴分布比較[J/OL].農藥學學報：1-15[2022-01-12].https：//doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2021.0155.

[7]黃俊源，陸成確，黃運鵬，等.柑桔園六旋翼油動無人機噴霧作業效果[J].中國南方果樹，2021，50（6）：32-36.

[8]李樺，彭思喜，黃蝶君.中國南方地區植保無人機補貼體系的政策效應及優化策略[J].中國農業大學學報，2022，27（1）：287-296.

[9]楊思雨，蔡海龍.不同環節農機社會化服務對糧食生產技術效率的影響——以早稻為例[J].中國農業大學學報，2020，25（11）：138-149.

[10]單常峰.植保無人機防治草地貪夜蛾的噴施技術研究[D].淄博：山東理工大學，2021.

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