不同類型植保無人飛機施藥作業對煙草植株的影響

關鍵詞煙草；植保無人飛機；飛行模式；斷葉率

煙草作為中國重要的經濟作物，南北方各省區廣為栽培。近年來，隨著煙草產業的迅速發展及氣候環境、作物布局和栽培制度等的改變，煙草病蟲害種類日趨增多，危害程度逐年加重，嚴重影響了煙草的產量和質量。目前，中國已經確認的煙草侵染性病害有60余種，主要為病毒病、野火病、白粉病、赤星病、炭疽病、黑脛病等，非侵染性病害有20余種，主要為氣候性斑點病、白化病等，害蟲有200余種，主要為煙蚜、煙青蟲、斜紋夜蛾、小地老虎Agrotis ipsilon等。每年由主要病蟲害所造成的煙葉損失占總產量的10%～15%。

根據中國農藥信息網（http：∥WWW．chinapes-ticide.org.cn/）數據，截至2023年9月，農業農村部批準登記的用于煙草病蟲害防治的農藥產品達833個，其中需要噴霧使用的產品達736個，相當于88%以上的農藥產品需要通過噴霧的方式施用。目前，在煙草病蟲害防治過程中大多仍使用背負式噴霧器，這種方式不僅浪費水資源、作業效率低，而且存在施藥人員暴露風險。“十三五”期間以植保無人飛機低空低容量噴霧施藥技術為代表的現代航空植保產業迅速發展，植保無人飛機在提高作業效率、農藥利用率、作物產量和降低化學農藥用量、抗性風險、人員暴露風險等方面均優于背負式噴霧器。目前植保無人飛機低空低容量噴霧施藥技術已經廣泛應用于小麥、水稻、玉米等主要糧食作物的病蟲害防治，除此之外也逐步應用于茶葉、棉花、辣椒、蘋果、柑橘等經濟作物的病蟲害防治，且對典型的病蟲害防治效果可達80%以上。

目前，植保無人飛機在煙田上主要用于對種植面積、煙草長勢和病蟲害發生情況的監測，而在煙草病蟲害防治方面的應用研究甚少。劉曉慧等對比分析了采用多旋翼植保無人飛機與背負式電動噴霧器噴施5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽水分散粒劑對煙草上棉鈴蟲的田間防治效果，結果表明，采用無人飛機施藥時，在添加助劑或提高20%用藥量的情況下可達到與電動噴霧器施藥相同的防治效果。裴洲洋等對比分析了采用多旋翼植保無人飛機與背負式電動噴霧器噴施5%吡蟲啉乳油對煙蚜的田間防治效果，結果表明，在保證防效的前提下，前者的作業效率、霧滴均勻性及穿透性均優于后者。從防治效果可知，植保無人飛機在煙草病蟲害防治方面具有一定優勢。但是，植保無人飛機旋翼風場到達作物冠層后，會驅使作物發生強烈擺動，煙草在成熟期莖稈及葉片較脆易受損傷，若在煙草成熟期作業易導致煙草品質與產量降低。因此，本研究選用9種不同類型植保無人飛機，在煙草成熟期以不同飛行高度與飛行方向（相對于煙草種植壟而言）進行作業，對比分析9種植保無人飛機對煙草植株造成的損傷，以期篩選出適合煙草植株成熟期病蟲害防治的植保無人飛機類型與作業方式，為植保無人飛機在煙草病蟲害防治方面的推廣與應用提供理論支撐。

1材料與方法

1.1供試材料

煙草品種選用‘云煙87’株距為0.5m，行距為1.25m，試驗期煙株處于成熟封頂期，平均株高為1.07m，節距為6.7cm，有效葉片數為17片。

供試植保器械為9種不同型號植保無人飛機，具體技術參數見表1。

供試儀器有手持式風速風量儀（深圳市新華誼儀表有限公司）、GPS面積測量儀（優利德科技股份有限公司）、YMJ-B便攜式葉面積儀（浙江托普云農科技股份有限公司）等。

1.2試驗方法

1.2.1試驗地點與時間

2021年7月16日在云南省紅河哈尼族彝族自治州彌勒市（103°04'E-103°49'E，23°50'N-23°39'N，海拔：1427m）進行試驗。試驗期當地溫度為20～30℃，濕度為51%～75%，風速為1.1～3.2m/s。

1.2.2試驗方法

試驗前根據試驗設計劃分處理小區，如圖1所示，共52個處理，每個處理1000m2 （20m×50m），試驗設計詳細情況見表2。根據規劃好的處理小區，不同類型的植保無人飛機均以4m/s的速度，15L/hm2的施藥量，1.7L/min的流量，5.mm的噴幅且藥箱滿載水的狀態下在煙草植株上方作業。植保無人飛機在作業過程中均采用全自主精準化模式進行作業，作業過程中開啟避障模式以確保安全性，無人飛機自身配置的RTK精準定位系統確保無人飛機航線的準確性。

作業結束后，調查各處理小區內煙草植株形態受損情況。在每個處理小區采取五點采樣法，每點選取50株，調查煙草植株葉片發生破裂或斷裂的數量。

1.3數據分析

采用Excel軟件，根據式（1）計算斷葉率。采用軟件DPS數據分析系統對調查數據進行單因素方差分析，采用Duncan氏新復極差法進行多重比較。

2結果與討論

2.1植保無人飛機以不同飛行高度作業對煙草植株狀態的影響

由圖2a可知，當植保無人飛機平行于煙草種植壟飛行時，UB、UD、UE、UI的飛行高度為2m時斷葉率最大，UF、UG、UH的飛行高度為4m時斷葉率最大。由圖2b可知，當植保無人飛機垂直于煙草種植壟飛行時，UD、UE、UF的飛行高度為2m時斷葉率最大，UA、UB、UC、UG、UH、UI的飛行高度為3 m時斷葉率最大。這說明植保無人飛機UA、UB、UC、UD、UE、UI在煙草成熟期以4m的飛行高度進行病蟲害防治作業時可降低對煙草植株葉片的損傷，UF、UG、UH以3m的飛行高度進行病蟲害防治作業時可降低對煙草植株葉片的損傷。同時，對比9種植保無人飛機在不同飛行高度下煙草的斷葉率，UA導致的斷葉率顯著高于其他8種植保無人飛機，說明植保無人飛機UA不適于煙草成熟期病蟲害的防治。

2.2植保無人飛機以不同飛行方向作業對煙草植株狀態的影響

由圖3可知，對于植保無人飛機UA、UE、UF、UG、UH而言，平行于煙草種植壟的方向飛行時的煙草斷葉率高于垂直于煙草種植壟飛行作業時的斷葉率，其中UF無人飛機以平行方向飛行時的煙草斷葉率顯著高于以垂直方向飛行時的斷葉率。

對于UB、UC、UI而言，平行或垂直于壟體的方向飛行作業時對煙草斷葉率無影響。對于UD而言，平行于煙草種植壟方向飛行時的煙草斷葉率低于垂直于煙草種植壟飛行作業時的斷葉率，但差異不顯著。這說明植保無人飛機在煙草成熟期進行病蟲害防治作業時，植保無人飛機以垂直和平行于煙草種植壟方向飛行作業對于煙草損傷無顯著差異，但針對部分植保無人飛機類型如UF，采用垂直于煙草種植壟方向飛行的方式可以減少對煙草植株葉片的損傷。因此，在應用植保無人飛機在煙草成熟期進行病蟲害防治作業時，推薦采用垂直于煙草種植壟方向飛行的方式進行作業，以最大程度減少對煙草的損傷。

2.3采用不同類型植保無人飛機作業對煙草植株狀態的影響

由圖2可知，不同旋翼個數的植保無人飛機作業時，雙旋翼的UA引起煙草的斷葉率顯著高于四旋翼的UF，六旋翼的UD和UE引起煙草的斷葉率高于四旋翼的UC;不同旋翼類型的植保無人飛機作業時，四旋翼雙葉槳型的UC與四旋翼三葉槳型的UI引起煙草的斷葉率無顯著差異；配置不同噴頭數量的植保無人飛機作業時，配置8個液力式型噴頭的UD與配置16個液力式噴頭的UE引起煙草的斷葉率無顯著差異；配置不同類型的噴頭的植保無人飛機作業時，配置4個離心式噴頭的四旋翼UB與4個液力式噴頭的四旋翼UC引起煙草的斷葉率無顯著差異，配置2個離心式噴頭的四旋翼UF以垂直于煙草種植壟的方向作業時煙草的斷葉率顯著高于配置2個CMMS常溫彌霧式噴頭的四旋翼UH，而以平行于煙草種植壟的方向作業時煙草的斷葉率無顯著差異。這說明采用四旋翼植保無人飛機在煙草成熟期進行病蟲害防治作業時可降低對煙草植株的損傷。

3結論

本文首次研究了植保無人飛機機型（雙旋翼、四旋翼和六旋翼）在不同參數（旋翼個數、旋翼類型、噴頭類型、噴頭個數、飛行方向、飛行高度和飛行速度）下作業對煙草植株的影響。研究結果表明：植保無人飛機旋翼個數不同對成熟期煙草斷葉率的影響程度不同，而噴頭類型及個數對其無顯著影響。9種植保無人飛機中，UA（雙旋翼、雙葉槳、2個離心式噴頭）不適于成熟期煙草病蟲害的防治，UB、UC和UI適于成熟期煙草病蟲害的防治，UD以4m的飛行高度平行于種植壟的方向作業能夠降低對煙草的損傷，UE以4m的飛行高度垂直于種植壟的方向作業能夠降低對煙草的損傷，UF、UG、UH以4m的飛行高度垂直于種植壟的方向作業能夠降低對煙草的損傷。該結果可為植保無人飛機在成熟期煙草病蟲害防治的應用與推廣提供指導與數據參考。在確保植保無人飛機對煙草不會造成機械性損傷的基礎上，應繼續在煙草不同生長期（生根期、旺長期和成熟期）開展植保無人飛機施藥技術研究，測試其施藥參數（作業高度、作業速度和噴施流量）、藥劑類型、藥劑與不同種類助劑的復合使用對煙草冠層霧滴沉積分布規律、農藥利用率、防治效果的影響。