不同植保機械噴霧施藥的農(nóng)藥利用率和對馬鈴薯晚疫病的防效

摘要 本研究旨在探究3類植保機械在馬鈴薯作物上的噴霧效果，測定其農(nóng)藥利用率以及噴施相同藥劑對馬鈴薯晚疫病防治效果的差異。結(jié)果表明，3種植保機械噴霧霧滴在馬鈴薯葉片上的密度、覆蓋率和沉積量總體表現(xiàn)為上層gt;下層，地面施藥機械gt;T40植保無人飛機，農(nóng)藥利用率表現(xiàn)為擔架式機動噴霧器（59.37%）gt;T40植保無人飛機（25.23%）gt;背負式電動噴霧器（23.66%），3類植保機械噴施相同藥劑對馬鈴薯晚疫病的防效均達到80%以上，植保無人飛機噴施藥劑的作業(yè)效率分別是擔架式機動噴霧器和背負式電動噴霧器的17.24倍和35.71倍。以上結(jié)果表明，植保無人飛機和擔架式機動噴霧器效果較佳，可根據(jù)實際情況優(yōu)先選擇，該研究為不同植保機械防治馬鈴薯晚疫病的選擇提供科學依據(jù)和指導。

關(guān)鍵詞 植保機械；植保無人飛機；農(nóng)藥利用率；馬鈴薯；晚疫病；防治效果

中圖分類號：S 49 文獻標識碼：B DOI：10.16688/j.zwbh.2024128

馬鈴薯是我國繼水稻、玉米和小麥后的第四大糧食作物，在保障我國糧食安全、精準扶貧、種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。馬鈴薯晚疫病由致病疫霉引起，是一種典型的氣候型病害，在高濕低溫情況下最易發(fā)病，發(fā)生流行受降水量、田間濕度和溫度影響較大。云南省6月-8月為雨季，晚疫病發(fā)生流行危害嚴重，常年損失30%～40%，試驗區(qū)域常年種植品種‘麗薯6號’，種植類型為大春馬鈴薯，初始防控時間一般為6月中旬和7月下旬。

近年來，隨著高效農(nóng)業(yè)的推進和智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，植保工作的機械化、智能化水平得到進一步提高，目前，云南省麗江市已存在無人機作業(yè)模式，但主要農(nóng)藥噴施方式依然為地面機械噴施和人工噴霧作業(yè)，植保無人機相比其他植保作業(yè)模式具有高效作業(yè)性能、操作簡單、安全系數(shù)高以及智能化程度高等特點，可顯著提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，大大提高植保作業(yè)質(zhì)量。目前，植保無人機飛防在馬鈴薯病蟲害防治的研究并不多，陳露萍等研究發(fā)現(xiàn)飛防與人工防治對秋馬鈴薯晚疫病均具有較好的控病效果；劉小譚等通過測試無人機和背負式噴霧器的作業(yè)效果，驗證植保無人機防治四川偏遠地區(qū)馬鈴薯晚疫病切實可行。為了進一步指導農(nóng)民選擇合適的植保機械進行馬鈴薯晚疫病防治，本文以噴霧霧滴密度分布、覆蓋率和沉積量為指標評價3種植保機械噴霧性能，通過測定不同類型機械施藥后農(nóng)藥利用率以及噴施相同藥劑對馬鈴薯晚疫病的防治效果，評價不同植保機械的實際應用效果。本研究可為不同植保機械防治馬鈴薯晚疫病的選擇提供科學依據(jù)和指導。

1材料與方法

1.1試驗地概況及氣象條件

試驗于2023年7月17日在云南省麗江市太安鄉(xiāng)太安村（100.08°E，26.77°N）進行，馬鈴薯品種為‘麗薯6號’，處于塊莖形成期。馬鈴薯株高50cm，行距75cm，株距30cm，種植密度為6株／m²。試驗進行時，平均溫度為19.5℃，相對濕度為35%，風速小于2.5m/s。

1.2試驗材料與設(shè)備

1.2.1試驗藥劑

試驗藥劑為75%代森錳鋅水分散粒劑（河北雙吉化工有限公司），100 g/L氰霜唑懸浮劑（河南省安陽市銳普農(nóng)化有限責任公司），40%烯酰嗎啉懸浮劑（江蘇劍牌農(nóng)化股份有限公司），31%噁酮·氟噻唑懸浮劑（科迪華農(nóng)業(yè)科技有限責任公司），示蹤劑誘惑紅85（浙江吉高德色素科技有限公司）。

1.2.2試驗器械

T40植保無人飛機（深圳市大疆科技創(chuàng)新有限公司）（圖1a）旋翼4個，噴頭2個，最大有效噴幅11m，噴頭型號LX8060SZ，流量7000 mL／min；擔架式機動噴霧器（臺州市好莊稼農(nóng)業(yè)機械有限公司）（圖1b），噴霧壓力1.0～2.5MPa，噴頭1個，噴幅3.7m，流量2900 mL／min；背負式電動噴霧器（富民文楚植保農(nóng)機有限公司）（圖1c），噴霧壓力0.2～0.5 MPa，噴頭1個，噴幅3m，流量1040 mL／min。

1.2.3試驗材料

Kestrel 5000氣象儀（北京金仕特儀器儀表有限公司）、霧滴測試卡（中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所）、定性濾紙（直徑為5.0 cm）、風速儀、0.45μm水系過濾膜、SMP500型MD酶標儀等。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設(shè)計

3種植保機械在試驗地塊噴施藥液測定霧滴密度、覆蓋率、沉積量和農(nóng)藥利用率，藥液體系添加示蹤劑誘惑紅，示蹤劑用量為30g/667m²，植保無人飛機飛行高度4.5m，飛行速度5m/s，地面施藥機械試驗參數(shù)見表1。同時3種類型植保機械分別于7月16日、7月24日、8月3日和8月14日噴施藥劑，共4次施藥，每次間隔7～10 d，測定不同植保機械對馬鈴薯晚疫病的防治效果，無人機飛行參數(shù)同上，各處理面積和施藥液量同表1，設(shè)置不施藥空白對照。具體用藥方案均為：7月16日75%代森錳鋅WG 130gg／667m²；7月24日100g／L氰霜唑SC 30 mL／667m²，40%烯酰嗎啉SC 40 mL／667m²，31%噁酮·氟噻唑SC 30 mL／667m²；8月3日100 g／L氰霜唑SC 30mL／667m²，40%烯酰嗎啉SC 40mL／667m²；8月14日40%烯酰嗎啉SC 40 mL／667m²。

1.3.2示蹤劑誘惑紅標準曲線的建立

準確稱取誘惑紅0.0200 g（精確至0.000 1 g）于100 mL容量瓶中定容，得到質(zhì)量濃度為200 mg／L的誘惑紅母液，梯度稀釋為50、20、10、5、2、1、0.5 mg／L的誘惑紅標準溶液，于波長514 nm處測定其吸光度值。每個濃度連續(xù)測定3次，以吸光度平均值為y，誘惑紅標準溶液濃度為z做標準曲線。

1.3.3霧滴密度、覆蓋率和沉積量的測定

噴霧前，在試驗小區(qū)內(nèi)垂直于噴霧方向選取3排馬鈴薯植株，每排取10個采樣點，在每采樣點馬鈴薯的上部和下部冠層固定霧滴測試卡（3cm×6cm）和定性濾紙（直徑為5.0cm），采樣點之間間隔1m，兩排間間隔10m，采集卡高度與作物高度保持一致（圖2）。田間噴霧結(jié)束后，待霧滴測試卡和定性濾紙上藥液自然晾干，分別收集并裝入干燥的自封袋中，在實驗室條件下使用Deposit scan軟件（美國農(nóng)業(yè)部）對霧滴測試卡進行霧滴密度和霧滴覆蓋率的測定。

向裝有定性濾紙的自封袋中加入5mL蒸餾水，充分振蕩洗滌，使用一次性注射器取洗滌液過0.22μm水系濾膜于1.5 mL離心管中，于波長514 nm處測定洗脫液吸光值，根據(jù)示蹤劑標準曲線，按照公式（1）計算單位面積上的霧滴沉積量：

沉積量（μg／cm²）=[（樣品吸光值-空白吸光值）×示蹤劑標準曲線的截距×洗脫液體積]／（定性濾紙面積×示蹤劑標準曲線的斜率） （1）

1.3.4農(nóng)藥利用率的測定

噴霧后，在處理區(qū)采用“Z”字形五點取樣法取樣，每點取1株馬鈴薯植株，分別裝入自封袋中，重復3次。在實驗室條件下，向含有馬鈴薯植株的自封袋中加入200 mL蒸餾水，充分振蕩洗滌10mm，取洗滌液過0.22μm水系濾膜，在波長514nm處分別測定洗脫液吸光值并重復3次。根據(jù)示蹤劑誘惑紅的標準曲線，按照公式（2）計算農(nóng)藥利用率：

農(nóng)藥利用率=[（樣品吸光值-空白吸光值）×示蹤劑標準曲線的截距×洗脫液體積×種植密度]／（單位面積示蹤劑施用總量×示蹤劑標準曲線的斜率）×100% （2）

1.3.5馬鈴薯晚疫病防治效果調(diào)查

馬鈴薯晚疫病自然發(fā)病，空白地塊明顯發(fā)病時，調(diào)查試驗地塊馬鈴薯晚疫病發(fā)病情況。每個處理區(qū)對角線5點取樣，每點取2～3株，以株為單位，每株查全部葉片，按照表2分級方法記錄。

按照公式（3）（4）計算馬鈴薯晚疫病病情指數(shù)和相對防效：

病情指數(shù)=∑（各嚴重度級值×各嚴重度株數(shù)）／（調(diào)查總株數(shù)×最高嚴重度級別）×100 （3）

防治效果=（對照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）／對照區(qū)病情指數(shù)×100% （4）

1.3.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel和DPS軟件進行統(tǒng)計分析，用Duncan氏新復極差法進行顯著性分析，本文采用變異系數(shù)CV表征霧滴沉積均勻性，CV值越小表示霧滴沉積越均勻。

2結(jié)果與分析

2.1不同植保機械作業(yè)效率分析

3種機械的作業(yè)效率表現(xiàn)為T40植保無人飛機gt;擔架式機動噴霧器gt;背負式電動噴霧器，T40植保無人飛機、擔架式機動噴霧器和背負式電動噴霧器作業(yè)時每人每667m²分別花費0.42、7.24 min和15.00min。植保無人飛機噴施藥劑的作業(yè)效率分別是擔架式機動單噴頭噴霧器和背負式電動噴霧器的17.24倍和35.71倍。

2.2不同植保機械噴霧的霧滴密度

3種植保機械噴霧在馬鈴薯葉片的霧滴密度見圖3。可以看出，3個處理中馬鈴薯不同冠層霧滴密度表現(xiàn)為上層gt;下層。T40植保無人飛機、擔架式機動噴霧器和背負式電動噴霧器在馬鈴薯葉片上的平均霧滴密度分別為68.14、229.22和136.53個／cm²（表3）。地面施藥機械噴霧后馬鈴薯上下層葉片霧滴密度差異顯著，而無人機噴霧后馬鈴薯上下層葉片霧滴密度并無顯著差異（圖3）。擔架式機動噴霧器噴霧在馬鈴薯葉片的霧滴密度最高，且變異系數(shù)最小，噴霧均勻性較好；植保無人飛機作業(yè)變異系數(shù)在3種植保機械中最高，噴霧均勻性較差。

2.3不同植保機械噴霧的霧滴覆蓋率

如表3和圖3所示，3個處理中馬鈴薯不同冠層霧滴覆蓋率總體表現(xiàn)為上層gt;下層。擔架式機動噴霧器噴霧在馬鈴薯葉片的霧滴覆蓋率最高，為18.35%，變異系數(shù)為23.80%；植保無人飛機噴霧在馬鈴薯葉片的霧滴覆蓋率最低，為1.54%，變異系數(shù)為33.01%，均勻性最差；背負式電動噴霧器噴霧在馬鈴薯上下層霧滴覆蓋率顯著低于擔架式機動噴霧器（圖3），但背負式電動噴霧器噴霧更均勻。顯著性分析表明，擔架式機動噴霧器和背負式電動噴霧器噴霧在馬鈴薯上下層葉片霧滴覆蓋率差異顯著，且擔架式機動噴霧器噴霧在馬鈴薯上層和下層葉片覆蓋率均顯著高于其他2種機械。

2.4不同植保機械噴霧的沉積量

3種植保機械噴霧在馬鈴薯葉片的沉積量如表3和圖3所示。可以看出，3個處理中馬鈴薯不同冠層沉積量為上層gt;下層，T40植保無人飛機、擔架式機動噴霧器和背負式電動噴霧器在馬鈴薯葉片上的平均沉積量分別為0.64、2.76μg／cm²2和2.22μg／cm²。擔架式機動噴霧器噴霧在馬鈴薯葉片的平均沉積量最高，但下層沉積量卻低于背負式電動噴霧器（圖3），穿透性不如背負式電動噴霧器。2種地面施藥機械噴霧馬鈴薯上層葉片沉積量顯著高于下層，而植保無人飛機噴霧后馬鈴薯上下層葉片沉積量并無顯著差異；T40植保無人飛機噴霧在馬鈴薯上層葉片的沉積量均顯著低于其他2種機械；3種機械噴霧后在馬鈴薯下層葉片的沉積量并無顯著差異。

2.5不同植保機械在馬鈴薯田的農(nóng)藥利用率

通過對每個試驗小區(qū)隨機采集的馬鈴薯植株進行洗脫測定，得到的試驗結(jié)果見表4。擔架式機動噴霧器在馬鈴薯田的農(nóng)藥利用率為59.37%，極顯著高于其他2種植保機械。T40植保無人飛機和背負式電動噴霧器在馬鈴薯田的農(nóng)藥利用率分別為25.23%和23.66%。T40植保無人飛機噴霧變異系數(shù)為24.02%，在3種機械中農(nóng)藥利用率波動最小。

2.6不同植保機械對馬鈴薯晚疫病的防治效果

3種不同類型的植保機械對馬鈴薯晚疫病的防治效果見表5。8月14日施藥7d后，空白對照明顯發(fā)病，處理區(qū)擔架式機動噴霧器對馬鈴薯晚疫病的防治效果為99.68%，在3種植保機械中防治效果最好，T40植保無人飛機和背負式電動噴霧器對馬鈴薯晚疫病防治效果分別為85.86%和81.26%。

3結(jié)論與討論

評價農(nóng)藥噴霧機質(zhì)量的重要性能指標包括霧滴沉積密度、藥液覆蓋率、沉積量分布、農(nóng)藥利用率及防治效果等。本試驗通過對3種不同類型的植保機械噴霧在馬鈴薯冠層葉片的霧滴覆蓋密度、覆蓋率和沉積量研究，其結(jié)果總體表現(xiàn)為上層gt;下層，地面施藥機械普遍高于植保無人飛機，擔架式機動噴霧器gt;背負式電動噴霧器；各機械在馬鈴薯田的農(nóng)藥利用率表現(xiàn)為擔架式機動噴霧器gt;T40植保無人飛機gt;背負式電動噴霧器。

地面施藥機械施藥液量較高，噴霧方式為大容量噴霧，作業(yè)時對馬鈴薯植株存在沖刷淋洗情況，致使其霧滴密度和覆蓋率普遍大于植保無人機，擔架式機動噴霧器作為當?shù)厥褂寐瘦^高的植保機械，在馬鈴薯葉片的霧滴密度、覆蓋率和沉積量較高，表現(xiàn)為較高的農(nóng)藥沉積利用率，但藥液流失也較為嚴重，污染環(huán)境；植保無人飛機屬于低容量噴霧，相較于地面施藥器械霧滴粒徑小，施藥液量低，藥液濃度高，但植保無人飛機飛行高度較高（距上部冠層3.5m），旋翼氣流和外部氣流對霧滴沉降影響顯著，霧滴部分飄移蒸發(fā)，故具有較低的霧滴密度、覆蓋率、沉積量和農(nóng)藥利用率，且無人機作業(yè)時產(chǎn)生的風場使馬鈴薯植株上層葉片打開，下旋氣流有利于霧滴沉降，穿透馬鈴薯上層葉片到達底部，故馬鈴薯上下冠層的霧滴數(shù)據(jù)均無顯著差異。

3種不同類型的植保機械噴施藥劑對馬鈴薯晚疫病防治效果的試驗，全程共4次施藥，首次施藥（7月16日，周平均溫度19.4℃，降雨量26.7mm）和第2次施藥（7月24日，周平均溫度19.3℃，降雨量44.2mm）空氣濕度不高且及時噴施保護性藥劑，空白地塊并未見晚疫病病斑，第3次施藥（8月3日，周平均溫度18.8℃，降雨量95.6mm）前后，降雨量成倍增加，在末次施藥（8月14日）前天氣持續(xù)陰雨，空氣濕度大，空白對照明顯發(fā)病，隨后調(diào)查試驗地塊晚疫病發(fā)病情況。防治效果從大到小表現(xiàn)為擔架式機動噴霧器gt;T40植保無人飛機gt;背負式電動噴霧器。

隨著農(nóng)村勞動力缺失和人口老齡化的加快，植保無人飛機的需求量將會越來越高，這對于無人機作業(yè)精準化、智能化提出了更高的要求。本試驗中植保無人飛機和擔架式機動噴霧器對馬鈴薯晚疫病均表現(xiàn)出較好的控病效果，對于農(nóng)村合作組織、家庭農(nóng)場、種植合作社和統(tǒng)防統(tǒng)治的地區(qū)推薦使用植保無人飛機；對于小農(nóng)戶，土地面積較小，更推薦使用擔架式機動噴霧器。