郭文磊， 馮 莉， 張?zhí)﹦拢?田興山

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

廣東省是我國重要的蔬菜生產(chǎn)大省，以葉菜類生產(chǎn)為主，其種植面積和產(chǎn)量均占本省蔬菜總種植面積和產(chǎn)量的50%左右，其生長周期短，復(fù)種指數(shù)高[1]。廣東省熱帶、亞熱帶的氣候特點(diǎn)為農(nóng)作物生產(chǎn)提供了豐富的光、熱及水資源，因此在人均耕地面積有限的情況下，該地區(qū)的葉菜田通常連作，1年內(nèi)種植多茬[2]。

葉菜類蔬菜在收獲后，會(huì)留下大量殘茬，且高溫高濕的氣候易導(dǎo)致雜草迅速滋生[3]。因此，農(nóng)民通常噴施滅生性除草劑進(jìn)行清園滅茬處理，待殘茬和雜草死亡后翻耕，為下茬播種做準(zhǔn)備。目前，背負(fù)式噴霧器、農(nóng)用噴霧機(jī)等是菜田清園中最常用的噴霧器械，該類器械用水量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且有時(shí)進(jìn)地作業(yè)較為困難。近年來，植保無人機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，利用無人機(jī)搭載噴霧系統(tǒng)，通過手持控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)，不僅克服了人工噴霧勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，地面噴霧機(jī)進(jìn)地困難等問題，還具有噴灑效果好、無人駕駛、地塊適應(yīng)性強(qiáng)、安全系數(shù)高、省水省藥等優(yōu)點(diǎn)[4]。近年來，隨著草甘膦抗性雜草的蔓延，以及百草枯退出市場，草銨膦用量逐漸上升，成為菜田清園中最為依賴的除草劑。目前，植保無人機(jī)在我國仍處于推廣應(yīng)用階段，主要用于噴灑殺蟲劑或殺菌劑[5-6]，尚未見在規(guī)?；藞鰢娛┎蒌@膦等滅生性除草劑進(jìn)行清園處理的報(bào)道。因此，本研究在廣東省廣州市花都區(qū)一規(guī)?；藞鲩_展試驗(yàn)，對(duì)植保無人機(jī)霧滴沉積分布及飄移情況進(jìn)行研究，并比較植保無人機(jī)與常規(guī)農(nóng)用噴霧器噴施草銨膦對(duì)葉菜殘茬及主要雜草的防除效果，以期為植保無人機(jī)在葉菜田清園滅茬中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省廣州市花都區(qū)花山鎮(zhèn)永豐菜場(23.47°N、113.24°E)，該菜場總面積約為 8.6 hm2，長期種植菜心[BrassicarapaL. var.chinensis(L.) Kitam.]、芥藍(lán)(BrassicaoleraceaL. var.albifloraKuntze)2種葉菜類蔬菜。試驗(yàn)地地勢平坦，土壤類型為沙壤土，pH值為 5.0，有機(jī)質(zhì)含量為2.7%。施藥時(shí)蔬菜已收獲，除菜心、芥藍(lán)殘茬外，還包括酸模葉蓼(PolygonumlapathifoliumL.)、鱧腸(EcliptaprostrataL.)、牛筋草[Eleusineindica(L.) Gaertn]、稗[Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.]、碎米莎草(CyperusiriaL.)等雜草，株高在20～80 cm 之間，多處于生長旺盛期。

1.2 施藥器械及藥劑

施藥器械為P20 2018款植保無人機(jī)(廣州極飛科技有限公司)，噴頭類型為轉(zhuǎn)盤式離心噴頭；3WBD-20 型背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(廣東省博羅縣東田實(shí)業(yè)有限公司)，噴頭類型為液力扇形噴頭(型號(hào)為TeeJet 11002)。

供試藥劑：200 g/L草銨膦水劑，購自永農(nóng)生物科學(xué)有限公司；農(nóng)博士低容量施藥專用助劑，購自廣西田園生化股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)中，無人機(jī)飛行速度為3 m/s，飛行高度距植物冠層1.5 m，噴幅為3.0 m。P20 2018款植保無人機(jī)藥箱容積為7.5 L，每次飛行作業(yè)面積為 3 000～5 000 m2；人工噴霧處理小區(qū)面積為200 m2。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，具體見表1。每個(gè)處理3次重復(fù)，不同小區(qū)間邊界間隔10 m，隨機(jī)區(qū)組排列。施藥時(shí)間為2018年4月11日，天氣多云，溫度為22～29 ℃，風(fēng)速為0.0～0.5 m/s，適合進(jìn)行噴霧作業(yè)。

1.4 調(diào)查方法

1.4.1 植保無人機(jī)霧滴沉積分布調(diào)查 P20 2018款植保無人機(jī)具有4個(gè)旋翼，在旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)推動(dòng)空氣流動(dòng)導(dǎo)致在植物冠層形成獨(dú)特的旋翼下壓風(fēng)場。本試驗(yàn)為驗(yàn)證P20 2018款植保無人機(jī)的噴霧效果，按照倒置“W”9點(diǎn)取樣法在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)設(shè)置樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)選取2株植物，分別用回形針將水敏紙(26 mm×76 mm)固定在葉片的正面和背面，飛行完成后取回水敏紙，拍照并利用Image J軟件統(tǒng)計(jì)水敏紙上霧滴的分布情況。

1.4.2 植保無人機(jī)霧滴飄移情況調(diào)查 分別在離無人機(jī)飛行邊界垂直距離2.5、5.0、7.5 m處的地面上放置水敏紙，飛行完成后取回水敏紙，拍照并利用Image J軟件統(tǒng)計(jì)水敏紙上霧滴的分布情況。

表1 試驗(yàn)藥劑處理及噴霧相關(guān)參數(shù)Table 1 Herbicide treatments and the associated spraying parameters

注：處理A、處理B、處理C及處理D中加入體積分?jǐn)?shù)為4%的低容量施藥專用助劑。

1.4.3 雜草防效調(diào)查 共調(diào)查3次，分別在施藥后3 d(2018年4月14日)、7 d(2018年4月18日)、14 d(2018年4月25日)進(jìn)行。藥后3 d采用估計(jì)值調(diào)查法。藥后7、14 d采用絕對(duì)數(shù)調(diào)查法，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)均按照倒置“W”9點(diǎn)取樣法隨機(jī)調(diào)查9個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)為1.0 m2，調(diào)查各處理區(qū)內(nèi)存活雜草株數(shù)，藥后14 d在調(diào)查雜草株數(shù)的同時(shí)調(diào)查鮮質(zhì)量防效。參照農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則(一)[7]中關(guān)于除草劑防治非耕地雜草的方法進(jìn)行試驗(yàn)，按下列公式進(jìn)行防效計(jì)算：

式中：PT為藥劑處理區(qū)殘存活草株數(shù)(鮮質(zhì)量)；CK為空白對(duì)照區(qū)活草株數(shù)(鮮質(zhì)量)。

1.4.4 統(tǒng)計(jì)分析 使用DPS(v7.05版)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)價(jià)不同試驗(yàn)處理對(duì)葉菜田雜草的防除效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 植保無人機(jī)霧滴沉積分布及飄移情況

由表2可知，P20 2018款植保無人機(jī)噴霧霧滴不僅可以沉積分布在葉片正面，還可沉積在葉片反面。噴液量對(duì)霧滴沉積密度影響較大，而草銨膦用量對(duì)霧滴沉積密度無明顯影響。噴液量為15.0 L/hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度為44.8～46.1個(gè)/cm2；噴液量為22.5 L/hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度為59.7～60.7個(gè)/cm2。距離飛行邊界2.5 m處，葉片正反面霧滴總沉積密度為3.0～4.3個(gè)/cm2；距離飛行邊界5.0 m處，葉片正反面霧滴總沉積密度為1.0～1.4個(gè)/cm2；距離飛行邊界7.5 m處未發(fā)現(xiàn)有霧滴沉積。

表2 植保無人機(jī)噴霧霧滴在葉片正面和反面的沉積分布情況Table 2 Droplet distribution of the plant protection UAV on front and back of leaves

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 雜草防效調(diào)查

施藥后3 d對(duì)雜草及葉菜殘茬生長情況進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照區(qū)相比，藥劑處理區(qū)的鱧腸、酸模葉蓼等闊葉草已明顯失水萎蔫，牛筋草、稗草等禾本科雜草葉片已枯死、莖稈發(fā)黃，碎米莎草已褪綠失色，菜心葉片邊緣已褪綠干枯、莖稈略發(fā)黃，芥藍(lán)葉片已枯死脫落，莖稈仍呈淡綠色。其中，處理C和處理D的雜草及葉菜殘茬受害癥狀較為明顯，草銨膦在同等劑量下，不同噴霧方式及噴液量處理未觀察到明顯差異。

施藥后7 d，藥劑處理區(qū)雜草已基本死亡，由表3可知，不同處理對(duì)禾本科雜草、闊葉雜草及莎草的株防效均高于90%，對(duì)菜心及芥藍(lán)殘茬的株防效在75.8%～92.4%之間，略低于對(duì)雜草的株防效，這可能與蔬菜殘茬生物量較大有關(guān)。當(dāng)草銨膦有效成分用量相同時(shí)，不同噴霧方式及噴液量處理對(duì)總草的防除效果未表現(xiàn)出顯著性差異。用P20 2018款植保無人機(jī)施藥，當(dāng)草銨膦用量為 1 500 g a.i./hm2、噴液量為15.0、22.5 L/hm2時(shí)，對(duì)總草的株防效分別達(dá)93.9%、94.3%，但兩者未表現(xiàn)出顯著性差異。

表3 施藥后7 d不同處理對(duì)雜草及葉菜殘茬的株防效Table 3 Plant control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 7 days after treatment

由表4可知，施藥后14 d，各處理對(duì)雜草和葉菜殘茬的株防效均有所提高，說明草銨膦具有較好的持效性。當(dāng)草銨膦用量為1 500 g a.i./hm2時(shí)(處理C和處理D)，利用植保無人機(jī)噴霧，對(duì)雜草的株防效在96.7%～100.0%之間，對(duì)葉菜殘茬的株防效在91.6%～97.8%之間，總體株防效高于97.0%。當(dāng)草銨膦用量為750 g a.i./hm2時(shí)，對(duì)雜草和葉菜殘茬也有較好的防除效果，處理A、處理B和處理E的總體株防效分別為94.2%、94.7%、94.3%。施藥后14 d，有些雜草和葉菜殘茬植株雖未死亡，但生長受到抑制，導(dǎo)致生物量偏低，因此不同處理的鮮質(zhì)量防效較株防效略有提高(表5)。總體來看，同等施藥劑量下不同施藥方式及噴液量處理對(duì)雜草和葉菜殘茬的株防效和鮮質(zhì)量防效均無顯著性差異。

表4 施藥后14 d不同處理對(duì)雜草及葉菜殘茬的株防效Table 4 Plant control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 14 days after treatment

表5 施藥后14 d不同處理對(duì)雜草及葉菜殘茬的鮮質(zhì)量防效Table 5 Fresh weight control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 14 days after treatment

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)P20 2018款植保無人機(jī)飛行速度為3 m/s、高度為1.5 m(距植物冠層)、噴液量為15.0～22.5 L/hm2、草銨膦有效成分用量為750～1 500 g a.i./hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度可達(dá)44.8～60.7個(gè)/cm2，在飛行邊界5.0 m處霧滴飄移量極少，上述處理對(duì)葉菜田常見雜草及葉菜殘茬具有優(yōu)良的防效，建議植株較大時(shí)使用高劑量處理。同等施藥劑量下，不同施藥方式及噴液量處理對(duì)雜草或葉菜殘茬的株防效和鮮質(zhì)量防效均無顯著性差異，P20 2018款植保無人機(jī)可用于葉菜田清園處理。

P20 2018款植保無人機(jī)具有4個(gè)轉(zhuǎn)盤式離心噴頭，產(chǎn)生的霧滴直徑為95～135 μm[8]，且噴頭均位于螺旋槳電機(jī)正下方中心位置，旋翼風(fēng)場穩(wěn)定，不存在擾流現(xiàn)象，能夠讓藥液穿透作物冠層到達(dá)植株莖基部，從而使藥液在整個(gè)植株生長空間內(nèi)均勻分布，有利于更好地發(fā)揮藥效。施藥過程中應(yīng)注意無人機(jī)與植物冠層之間的距離，根據(jù)植株高度合理調(diào)整飛行高度，避免因飛行高度過低導(dǎo)致相鄰噴頭總噴幅變窄，從而產(chǎn)生漏噴現(xiàn)象。旋翼風(fēng)場的存在增強(qiáng)了霧滴的穿透性，使其分布更為均勻，有助于減少藥液飄移。實(shí)際應(yīng)用中，若施藥區(qū)域周圍有其他尚未收獲的蔬菜，為避免霧滴飄移可能造成的對(duì)蔬菜品質(zhì)的影響，建議在施藥時(shí)留出5.0 m以上的空間，或?qū)ο噜徥卟诉M(jìn)行臨時(shí)遮擋。

截至2016年，我國植保無人機(jī)保有量為4 890架，2017年保有量已達(dá)8 393架[9]。然而，目前我國航空植保作業(yè)面積僅占耕地總面積的1.65%，不僅遠(yuǎn)低于美國、日本等發(fā)達(dá)國家，與世界平均水平也有較大的差距[9-10]。目前，利用植保無人機(jī)進(jìn)行噴霧在我國仍處于經(jīng)驗(yàn)積累階段，植保無人機(jī)噴施滅生性除草劑進(jìn)行菜田清園處理鮮有報(bào)道。安徽太和縣植保植檢站利用轉(zhuǎn)盤式離心噴頭無人機(jī)對(duì)4 hm2小麥田進(jìn)行除草作業(yè)，施藥后40 d對(duì)闊葉雜草的株防效仍達(dá)85.2%以上，小麥生長后期株防效和鮮質(zhì)量防效均達(dá)100.0%，防治效果顯著[8]。朱德慧利用高壓霧化噴頭無人機(jī)在麥田開展化學(xué)除草示范試驗(yàn)，結(jié)果表明，應(yīng)用植保無人機(jī)在小麥田進(jìn)行化學(xué)除草是可行的，選擇安全性高的除草劑，不僅可以保證除草效果，還對(duì)小麥生長安全，具有顯著的增產(chǎn)效果[11]。

植保無人機(jī)因采用液力噴頭或轉(zhuǎn)盤式離心噴頭，可實(shí)現(xiàn)超低量噴霧，具有顯著的節(jié)水效果。目前，植保無人機(jī)噴液量一般在7.5～15.0 L/hm2之間，用水量僅為傳統(tǒng)人工噴霧設(shè)備的1/60～1/30[12]。然而實(shí)際應(yīng)用中，植保無人機(jī)噴液量須根據(jù)具體藥劑而定，并非越低越好。蘭波等評(píng)價(jià)了植保無人機(jī)超低容量噴霧對(duì)水稻紋枯病的防治效果，結(jié)果表明，防治效果與噴液量呈正相關(guān)關(guān)系[13]。李運(yùn)超研究表明，利用植保無人機(jī)噴施5%精喹禾靈乳油(噴液量為9.0～12.0 L/hm2)可有效防除大豆田1年生禾本科雜草，防除效果與背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(噴液量為450 L/hm2)相當(dāng)[14]。

總體來看，植保無人機(jī)具有傳統(tǒng)施藥機(jī)械無可比擬的多種優(yōu)勢，在農(nóng)村勞動(dòng)力減少、耕地逐漸規(guī)模化經(jīng)營的新形勢下，具有廣闊的發(fā)展空間，將助力實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、智能、高效的農(nóng)事操作。但目前植保無人機(jī)行業(yè)還存在很多的問題和不足，如超低量噴霧專用的農(nóng)藥制劑及無人機(jī)植保服務(wù)專業(yè)人才仍十分缺乏，無人機(jī)電池續(xù)航能力有待提高，植保無人機(jī)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待制定等[15-16]。另外，相對(duì)于噴施殺蟲劑和殺菌劑，利用無人機(jī)噴施除草劑具有一定的特殊性，尤其是噴施滅生性除草劑時(shí)須特別注意可能對(duì)周圍作物帶來的飄移藥害。例如，2016年湖南益陽某農(nóng)戶利用植保無人機(jī)噴施草甘膦、2甲4氯鈉、高效氟吡甲禾靈等除草劑，結(jié)果周邊其他農(nóng)戶所種植的蓮藕、水稻等作物均遭受了不同程度的藥害[17]。因此，利用植保無人機(jī)進(jìn)行除草劑噴霧作業(yè)，不僅應(yīng)提高無人機(jī)的定位精度，做到不重噴、不漏噴，還應(yīng)選擇同一作物連片種植的區(qū)域，盡量在無風(fēng)天氣施藥，減少霧滴飄移可能產(chǎn)生的藥害，未來須針對(duì)不同地區(qū)、不同作物、不同防治對(duì)象開展更多的田間試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善管理辦法，以促進(jìn)植保無人機(jī)低劑量噴霧技術(shù)在雜草防治中的應(yīng)用。