植保无人机低空低容量喷雾在茶园的雾滴沉积分布及对茶小绿叶蝉的防治效果

王明 王希 何玲 史建苗

摘要为研究植保无人机低空低容量喷雾技术在实现茶园农药减量中的作用，通过在茶园喷施20%吡虫啉可湿性粉剂，比较其与传统大容量喷雾技术对茶小绿叶蝉Empoasca flavescens的防治效果。结果表明，使用3种植保无人机喷雾，安装有TEEJET110015#喷头的植保无人机的雾滴沉积密度为24.1～127.4个/cm2，平均值为75.8个/cm2，沉积量为0.002～1.15 μg/cm2，均值0.58 μg/cm2;安装有TEEJET11001#喷头的植保无人机的雾滴沉积密度为15.0～80.4个/cm2，平均值为47.7个/cm2，沉积量均值为0.01～1.38 μg/cm2，均值0.70 μg/cm2;安装有TEEJET11003#喷头的植保无人机的雾滴沉积密度为9.2～18.2个/cm2，平均值为13.7个/cm2;沉积量为0～1.14 μg/cm2，均值0.57 μg/cm2。农药利用率为49.3%～58.2%。使用3种传统器械喷雾，担架式动力喷雾机喷雾得到的沉积量为0.02～0.30 μg/cm2，均值0.16 μg/cm2，背负式手动喷雾器喷雾得到的沉积量为0.01～0.46 μg/cm2，均值0.23 μg/cm2，背负式电动喷雾器喷雾得到的沉积量为0.01～0.65 μg/cm2，均值0.33 μg/cm2。农药利用率为33.7%～39.6%。结果表明，3种植保无人机喷雾的农药沉积量和利用率均高于3种传统的施药器械，但其喷雾的均匀性还有待提高。施药后4 d，植保无人机低空低容量喷雾对茶小绿叶蝉防治效果为85.8%～90.4%，传统大容量喷雾对茶小绿叶蝉防治效果为91.8%～93.2%，两者差异不显著。药后10 d，前者对茶小绿叶蝉防治效果为72.9%～75.6%，后者防治效果为65.8%～71.6%，说明植保无人机低空低容量喷雾对茶小绿叶蝉的防治效果优于传统大容量喷雾。研究结果表明，植保无人机低空低容量喷雾有着更长的持效期，为茶园的农药减施增效提供了可能性。

关键词植保无人机;雾滴密度;沉积量;农药利用率;茶小绿叶蝉;防治效果

中图分类号：S 494

文献标识码：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2018092

在农药喷雾中，一定的雾滴覆盖密度就可以达到理想的防治效果[4]，并不需要采用大容量淋洗式的喷雾方式。大容量喷雾易导致药液在作物叶片上的流失，降低了农药利用率[5]，从而污染了环境[6]。朱金文等的研究表明，在喷液量为170～1 360 L/hm2的范围内，毒死蜱在水稻叶片上的沉积量随喷液量的增加而显著减少[7]。Reed等在同一剂量条件下，比较了不同喷液量和雾滴大小下对棉铃虫的防治效果，结果表明，喷液量56 L/hm2的效果与112 L/hm2和168 L/hm2的效果相当[8]。因此，在农药喷雾使用中，增大喷液量对害虫的防治效果影响不大。

近年来，我国的航空植保取得了长足的进步，尤其是植保无人机为代表的低空低容量喷雾技术发展迅速[9]，已开展了很多与此相关的田间试验，但多数集中在大田作物。高圆圆等研究了小型无人机低空喷洒在玉米田的雾滴沉积分布及对玉米螟的防治效果[10]，还研究了小型无人机低空喷洒在小麦田的雾滴沉积分布及对小麦吸浆虫的防治效果，结果表明，采用离心式喷头的效果要好于液力式喷头[11]。杨帅等研究了八旋翼电动植保无人机飞行高度对沉积分布的影响以及对小麦蚜虫的防治效果，结果表明，飞行高度为0.5 m时的雾滴沉积密度最佳，对小麦蚜虫的防治效果最好[12]。秦伟彩等研究了单旋翼电动植保无人机喷雾参数对水稻冠层雾滴沉积分布的影响，同时以担架式动力喷雾机作为对比，研究了两种喷雾方式对稻飞虱的防治效果，结果也表明低容量喷雾技术与大容量喷雾技术防治稻飞虱的效果差异不显著，而且低容量喷雾防治害虫具有更长的持效期[13]。

不仅在大田作物，植保无人机在果树上喷雾作业优势明显。陈盛德等研究了六旋翼电动植保无人直升机的飞行高度、飞行速度和喷液量等喷雾参数对柑橘冠层雾滴沉积分布的影响，结果表明，1.0 L/min、作业高度2.5 m、作业速度4 m/s的条件下的雾滴沉积效果最佳。影响雾滴沉积密度的主次顺序依次为作业速度、作业高度、喷头流量[14]。陈盼等研究了不同类型的喷头和不同的飞行高度对柑橘喷雾效果，结果表明，飞行高度1 m时的雾滴覆盖度和沉积密度最佳，旋转离心式喷头比液力式喷头的喷雾效果好[15]。

本文首次研究植保无人机低空低容量喷雾在高山茶园雾滴沉积分布，并对比其与传统的大容量淋洗式喷雾对茶小绿叶蝉的防治效果差异。

1材料与方法

1.1试验对象、作物和品种的选择

试验对象：茶小绿叶蝉。

试验作物：茶树，株高约1 m左右，垄宽1.1 m，垄间距0.5 m，品种为‘龙井43号。

1.2环境条件

试验设在江西省瑞昌市青山林场晨雾茶场，常年小绿叶蝉发生较重。试验茶园为高山坡地，呈梯地状，茶叶长势茂密，肥力中等，各小区栽培及肥水管理条件均匀一致且与当地农业生产实际相符。

1.3试验试剂和药剂

示踪剂：诱惑红85，浙江吉高德色素科技有限公司;药剂：20%吡虫啉可湿性粉剂，陕西上格之路生物科学有限公司。

1.4试验仪器与材料

1.4.1施藥器械

单旋翼电动植保无人机1、单旋翼电动植保无人机2、六旋翼电动植保无人机1、六旋翼电动植保无人机2、担架式动力喷雾机、背负式手动喷雾器、背负式电动喷雾器。各植保机械的有关参数见表1。

1.4.2试验仪器

风速仪，北京中西远大科技有限公司;温湿度仪，深圳市华图电气有限公司;扫描仪，上海中晶科技有限公司;雾滴测试卡，中国农业科学院植物保护研究所;SMP500型MD酶标仪、Deposit scan软件，美国农业部;激光粒度仪，欧美克仪器有限公司。

1.5试验方法

1.5.1雾滴粒径的检测

室内用激光粒度仪测定各个喷头所能产生的雾滴粒径。

1.5.2雾滴密度分布检测

进行田间小区试验时，7种植保机械在茶园喷雾作业，在各小区的茶树冠层的上、中、下部形成不同的覆盖密度。喷雾开始前，在每个小区垂直于喷雾带的茶垄上布置雾滴测试卡;喷雾结束后，收取雾滴测试卡并装入5#自封袋，用Deposit scan软件统计雾滴密度。

1.5.3诱惑红沉积分布情况检测

以诱惑红作为示踪剂[16]，喷雾前，将其加入到药液中进行喷雾，喷雾结束后，在布置的雾滴测试卡附近摘取5片茶叶，放入自封袋中，进行药液沉积分布的测定。测定时向自封袋中加入5 mL蒸馏水，振荡洗涤10 min，测定洗涤液中诱惑红的质量浓度。用叶面积仪测量摘取的茶叶的面积，两者相除得到示踪剂在茶叶上的沉积量，根据示踪剂与农药的比例，计算出农药在茶叶上的沉积量。

1.5.4农药利用率的检测

农药利用率是指农药沉积在作物上的量与施药总量的比值，即农药在作物上的有效沉积率[6]。喷雾结束后，在小区内每个点随机截取一枝茶树树枝放入10#自封袋中，带回实验室进行有效沉积率的测定。测定时向自封袋中加入一定量的去离子水，充分振荡洗涤10 min，使茶树枝上的诱惑红完全被洗脱下来，然后根据上述诱惑红标准曲线计算出每个茶树枝条上示踪剂诱惑红的量，即实际测得的示踪剂诱惑红的量;调查茶树的种植密度，统计每株茶树的枝条数，从而计算出单位面积茶树上实际的示踪剂的量;根据单位面积上示踪剂的添加量，根据公式（1）计算出示踪剂诱惑红的有效沉积率，即农药利用率：

有效沉积率=

每株茶树上测得诱惑红的量×茶树密度单位面积上诱惑红的量×100%（1）

1.6试验设计

1.6.1试验处理

试验共分为8个处理，各个处理编号见表1。处理1～处理4为不同型号的植保无人机低空低量喷雾处理;处理5为担架式动力喷雾机喷雾处理;处理6与处理7分别为背负式手动喷雾器和背负式电动喷雾器喷雾处理。处理8为对照区。示踪剂用量为30.0 g/666.7 m2，农药制剂用量为2.00 g/666.7 m2。

1.6.2纸卡的布置

在进行喷雾试验前，先进行雾滴测试卡的布置，分别将纸卡布置于茶树冠层的上部、中部和下部，如图1。在垂直于喷雾带的方向，根据不同植保机械的喷幅，将试验杆从喷幅中心线向两边各布置数点，每点相隔1 m，雾滴测试纸卡距离航线的位置分别为：-2.5、-1.5、-0.5、 0.5、1.5 m和2.5 m，负号代表在航线的左侧，重复3次。

1.7防治效果调查

分别在施药后的4 d和10 d各调查一次，采用平行跳跃法，每个处理调查5个点，每个点调查100片嫩叶（一般取芽下第二片嫩叶），统计茶小绿叶蝉的若虫数，采用公式2和公式3计算虫口减退率和防治效果。

虫口减退率=施药前虫数-施药后虫数施药前虫数×100%（2）

防治效果=

1-空白对照区施药前虫数×处理区施药后虫数空白对照区施药后虫数×处理区施药前虫数×100%（3）

1.8纸卡与植株的收集及数据的处理

雾滴测试纸卡的收集：试验结束，待纸卡上雾滴自然晾干，收集各个点的雾滴测试纸卡，置于自封袋中，并做好相应标记。数据使用Excel 2010和DPS处理，图片用Origin 8.0处理。

2结果与分析

2.1不同植保机械喷雾处理下的雾滴粒径大小

处理1和处理2的植保无人机安装TEEJET110015#喷头，其在0.3 MPa的喷雾压力下产生的雾滴体积中径为146.8 μm，处理3的植保无人机安装TEEJET11001#喷头，其在0.3 MPa的喷雾压力下产生的雾滴体积中径为130.7 μm，而处理4的植保无人机安装TEEJET11003#喷头，其在0.3 MPa的喷雾压力下产生的雾滴体积中径为222.4 μm。

2.2不同植保机械喷雾处理下雾滴在茶树冠层不同位置的雾滴密度分布

由图2可知，总的来看， 茶树冠层的雾滴沉积密度为上部>中部>下部。安装有TEEJET110015#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的雾滴密度为24.1～127.4个/cm2，均值75.8个/cm2;安装有TEEJET11001#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的雾滴密度均值为15.0～80.4个/cm2，均值47.7个/cm2;而安装有TEEJET11003#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的雾滴密度为9.2～18.2个/cm2，均值13.7个/cm2。可以看出，单位面积喷施相同的药液量的情况下，TEEJET110015#喷头和TEEJET11001#喷头所产生的雾滴密度明显高于TEEJET11003#喷头产生的雾滴密度，究其原因是TEEJET11003#喷头雾化产生的雾滴粒径要远大于其他两种喷头，理论上喷施相同的药液量的情况下，TEEJET11001#喷头产生的雾滴密度要大于TEEJET110015#喷头，但在田间环境下，TEEJET11001#喷头产生的小雾滴更易蒸发和漂移，能够沉积在作物上的雾滴却少于TEEJET110015#喷头。

2.3不同植保机械喷雾处理在茶树冠层不同位置的沉积分布

由图3可知，总的来看， 茶树冠层的沉积量为上部>中部>下部。安装有TEEJET110015#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的沉积量为0.002～1.15 μg/cm2，均值0.58 μg/cm2;安装有TEEJET11001#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的沉积量为0.01～1.38 μg/cm2，均值0.70 μg/cm2;而安装有TEEJET11003#喷头的植保无人机低空低容量喷雾得到的沉积量为0～1.14 μg/cm2，均值0.57 μg/cm2。对于传统的大容量喷雾施药器械，担架式动力喷雾机喷雾得到的沉积量为0.02～0.30 μg/cm2，均值0.16 μg/cm2，背負式手动喷雾器喷雾得到的沉积量为0.01～0.46 μg/cm2，均值0.23 μg/cm2，背负式电动喷雾器喷雾得到的沉积量为0.01～0.65 μg/cm2，均值0.33 μg/cm2。可以看出，植保无人机喷雾处理能得到较高的沉积量，而担架式和背负式植保机械的沉积量却较低，究其原因是植保无人机喷雾是低容量喷雾，单位面积施药液量低，药液浓度高，药液喷洒在作物上不易流失，所以可以得到较高的沉积量，而传统的植保机械单位面积施药液量大，药液容易流失，造成作物上沉积的药量少。但是，由于植保无人机飞行高度较高，喷液量又少，容易造成喷洒不均匀，所以其喷雾均匀性还有待提高。

2.4不同植保机械喷雾处理下的农药利用率

由图4可知，植保无人机低空低容量喷雾的农药利用率为49.3%～58.2%，变异系数在30.8%～84.1%;传统的大容量喷雾的农药利用率为33.7%～39.6%，变异系数在29.6%～46.2%。植保无人机低容量喷雾的农药利用率要比传统的大容量喷雾的农药利用率高9.7～24.5百分点。但是，变异系数在一定程度上反映了喷雾的均匀性，从变异系数可以看出，植保无人机低容量喷雾的均匀性还有待提高。

2.5不同植保机械喷雾处理对茶小绿叶蝉的防治效果

由表2知，施药后4 d，植保无人机低空低容量喷雾处理的虫口减退率为80.9%～88.5%，防治效果为85.8%～90.4%。传统的大容量喷雾处理的虫口减退率为90.5%～92.1%，防治效果为91.8%～93.2%。在1%的显著性水平上差异不显著。施药后10 d，植保无人机低空低容量喷雾处理的虫口减退率为74.5%～77.5%，防治效果为72.9%～75.6%。传统的大容量喷雾处理的虫口减退率为68.4%～73.8%，防治效果为65.8%～71.6%。在1%的显著性水平上，低容量喷雾处理对茶小绿叶蝉的防治效果要显著好于大容量喷雾。可以看出，植保无人机低空低容量喷雾对茶小绿叶蝉的防治持效期更长。

3讨论

本文首次研究了植保无人机低空低容量喷雾技术防治茶小绿叶蝉，从雾滴粒径、雾滴密度、沉积量、有效利用率和防治效果上与传统大容量喷雾做了对比，结果表明植保无人机低空低容量喷雾质量要优于传统大容量喷雾。究其原因是作物叶片都有一定的持液量，超过一定的施药量，药液就会发生聚并而流失掉[5]。在单位面积喷施相同的药量下，由于植保无人机低空低容量喷雾技术的单位面积施药液量低，药液浓度高，药液喷洒在茶叶叶片上不易流失，作物叶片上可沉积更多农药，而传统大容量喷雾技术的单位面积施药液量大，药液容易流失，其农药利用率较低。此外，植保无人机在高山茶园低空低容量喷雾，作业效率显著提高，有利于解放茶园劳动力，改善茶农劳作环境，是一种高功效、省力化的植保机械。

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（責任编辑：田喆）