徐慧磊 譚杰 董云哲 李君興

摘要 介紹了農(nóng)業(yè)植保直升機(jī)水稻田噴施質(zhì)量檢測(cè)的方法，根據(jù)檢測(cè)地塊實(shí)際地域情況和檢測(cè)時(shí)氣象參數(shù)、飛行器理論噴幅寬度，設(shè)置了靶標(biāo)區(qū)和非靶標(biāo)區(qū)，設(shè)計(jì)了采樣帶及定位霧滴采集點(diǎn);通過軟件、設(shè)備進(jìn)行霧滴粒徑分布、覆蓋密度、分布均勻度等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，以期為提升農(nóng)作物病蟲害航化作業(yè)質(zhì)量以及飛防作業(yè)項(xiàng)目驗(yàn)收提供借鑒。

關(guān)鍵詞 水稻;植保直升機(jī);施藥質(zhì)量

中圖分類號(hào) S 252 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A ?文章編號(hào) 0517-6611（2021）15-0199-04

Abstract This article introduced the detection method of spraying quality of agricultural plant protection helicopter in paddy fields. According to the actual geographical conditions of the inspection areas， the meteorological parameters during the detection period， and the theoretical spraying width of the aircraft， the target area and the nontarget area were set up， and the sampling zone and positioning droplet collection points were designed. The ?statistical analysis was made on droplet size distribution， coverage density， distribution uniformity and other data by using the software and equipment，so as to improve the aviation operation quality of the crop diseases and insect pests， and provide references for the inspection and acceptance of flight control operations.

Key words Rice;Plant protection helicopter;Pesticide application quality

基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0200701）;吉林省財(cái)政專項(xiàng)（CZ202003026）。

作者簡(jiǎn)介 徐慧磊（1982—），女，吉林松原人，助理研究員，碩士，從事精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空植保研究。

*通信作者，高級(jí)工程師，碩士，從事精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空植保研究。

收稿日期 2020-11-24;修回日期 2020-12-16

化學(xué)防治是保證糧食產(chǎn)量的重要手段之一[1-2]。隨著航空機(jī)型及配套藥劑的完善，農(nóng)業(yè)航化作業(yè)迅猛發(fā)展[3-7]。吉林省航化作業(yè)自2014年始，歷經(jīng)了6年的發(fā)展，已由試點(diǎn)作業(yè)發(fā)展到對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)和重大病蟲害易發(fā)區(qū)、常發(fā)區(qū)開展突發(fā)蟲害應(yīng)急防治作業(yè)，作業(yè)面積大幅度提高[8]。農(nóng)業(yè)航化作業(yè)已經(jīng)成為吉林省農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于吉林省特色作物的植保作業(yè)中，但也突顯出一些問題。由于缺少標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程、收集相關(guān)數(shù)據(jù)困難、施藥技術(shù)實(shí)施不規(guī)范、沒有精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)等原因，農(nóng)業(yè)航化作業(yè)噴施效果無法保障。筆者通過農(nóng)業(yè)植保直升機(jī)噴灑作業(yè)質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)，系統(tǒng)介紹了飛防作業(yè)質(zhì)量檢測(cè)方法、步驟及檢測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單分析，以期為飛防作業(yè)大面積推廣應(yīng)用及質(zhì)量驗(yàn)收提供檢測(cè)依據(jù)，以便提高農(nóng)作物病蟲害航化作業(yè)質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)航化作業(yè)的健康、有序發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1

農(nóng)業(yè)植保直升機(jī)。合理的飛行參數(shù)對(duì)于航化作業(yè)質(zhì)量的保證至關(guān)重要，檢測(cè)前需要測(cè)定飛行器的作業(yè)參數(shù)。以Bell407直升機(jī)（吉林天吉通用航空有限公司，圖1）為此次飛防施藥作業(yè)飛行器。它的飛行速度為120 km/h，作業(yè)高度3～5 m，載藥量800 kg，理論噴幅寬度50 m，噴桿長(zhǎng)度10.5 m，噴頭個(gè)數(shù)51個(gè)，噴頭類型為扇形壓力式，噴霧壓力400 kPa。作業(yè)前需檢查飛行器狀態(tài)是否正常，確保軟硬件工作良好。

1.1.2 主要檢測(cè)儀器與材料。

YGY-QXY手持氣象儀（武漢辰云科技有限公司）、可見分光光度計(jì)（精科儀電上分722N型）、掃描儀、食品級(jí)染色劑誘惑紅、檢測(cè)架、試紙夾、卡羅米特紙卡、濾紙、自封袋等。

1.1.3 藥劑。

對(duì)水稻稻瘟病進(jìn)行施藥防治，噴灑的藥劑為多抗霉素、春雷·三環(huán)唑;添加植物油類航化專用助劑邁飛（北京廣源益農(nóng)化學(xué)有限責(zé)任公司）。

1.2 方法

1.2.1 ?示蹤劑。

食品級(jí)染色劑誘惑紅在卡羅米特紙、水敏紙、濾紙及作物葉片上能夠很直觀呈現(xiàn)霧滴且具有很高的洗脫回收率，可用來作為水稻田農(nóng)藥噴霧的示蹤劑。將500 g誘惑紅充分溶解并注入至直升機(jī)藥箱已配制好的藥劑溶液中待噴灑。

1.2.2 檢測(cè)設(shè)計(jì)。

檢測(cè)時(shí)間為2020年7月16日，檢測(cè)地點(diǎn)為吉林省通化市輝南縣輝發(fā)城鎮(zhèn)長(zhǎng)春堡村，作業(yè)時(shí)溫度26.3 ℃，濕度29.4%，風(fēng)速0.1 m/s，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。

檢測(cè)單噴幅噴灑，以測(cè)定直升機(jī)在單噴幅內(nèi)的霧滴沉積及漂移數(shù)據(jù)。檢測(cè)時(shí)在水稻田中布置2條間隔30 m的采樣帶，每條采樣帶設(shè)置直升機(jī)飛行靶區(qū)，根據(jù)風(fēng)向情況在靶區(qū)的兩側(cè)設(shè)置非靶區(qū)，其中根據(jù)直升機(jī)的理論噴霧寬度，設(shè)置靶標(biāo)區(qū)的寬度為50 m，每點(diǎn)間隔為5 m，共11個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，兩側(cè)非靶區(qū)寬度均為25 m，每點(diǎn)間隔為5 m，兩側(cè)各5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。根據(jù)以上布點(diǎn)方法，每條采樣帶有21個(gè)霧滴采集點(diǎn)，2條采樣帶分別編號(hào)L1（-10）～L1（10）和L2（-10）～L2（10），檢測(cè)區(qū)域共有42個(gè)采集點(diǎn)，每處采集點(diǎn)在水稻植株的冠層高度布置卡羅米特紙卡（40 mm×70 mm）和濾紙用來采集噴灑霧滴情況（圖2、3）。

1.2.3 施藥質(zhì)量檢測(cè)方法。

植保直升機(jī)施藥作業(yè)結(jié)束，待卡羅米特紙卡（圖4）和濾紙采樣片（圖5）收集到的霧滴干燥后，用自封袋將采樣片進(jìn)行封存后帶回實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析。霧滴粒徑分布、覆蓋密度、分布均勻度采用計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)、分析軟件對(duì)采樣片進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

1.2.3.1 噴施量誤差計(jì)算方法。噴施率誤差計(jì)算方法如下式：

δ=R-R0R0×100%（1）

式中，δ為噴施率誤差;

R 為實(shí)際噴施率，單位為L(zhǎng)/hm2;

R0 為預(yù)定噴施率，單位為L(zhǎng)/hm2。

R的計(jì)算公式如下：

R=QT×V×D×104（2）

式中，Q 為裝液量，單位L;

T 為噴灑時(shí)間，單位s;

V 為飛行速度，單位m/s;

D 為噴幅寬度，單位m。

運(yùn)用以上公式計(jì)算，可得出此次檢測(cè)噴施量誤差結(jié)果。

1.2.3.2 霧滴覆蓋密度檢測(cè)。

霧滴覆蓋密度為單位面積上的霧滴個(gè)數(shù)，其計(jì)算公式如下：

X=NS（3）

式中，N 為霧滴總個(gè)數(shù)，單位為個(gè);

S 為總面積，單位為cm2。

1.2.3.3 霧滴粒徑檢測(cè)。

航空植保作業(yè)噴灑區(qū)域分為霧滴的主要沉積區(qū)域和不可避免的霧滴飄移區(qū)域，而沉積區(qū)域的霧滴粒徑與漂移區(qū)域的霧滴粒徑差別較大，因此計(jì)算霧滴粒徑時(shí)首先要?jiǎng)澏F滴的主要沉積區(qū)域。以國(guó)家航空低容量噴灑霧滴粒徑150～300 μm的要求為標(biāo)準(zhǔn)[9]，確定霧滴的體積中徑DV5符合標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域?yàn)殪F滴的主要沉積區(qū)域。

1.2.3.4 霧滴沉積量分布檢測(cè)。

霧滴沉積量為沉積在單位面積上的噴液量，其計(jì)算公式如下：

DR=（VAD）3× D d×（5.231 0）-8（4）

式中， DR為噴霧沉降量，單位為L(zhǎng)/hm2;

VAD為霧滴體積平均直徑，單位為μm;

D d為霧滴覆蓋密度，單位為個(gè)/cm2。

1.2.3.5 農(nóng)藥有效利用率檢測(cè)。

將封存的濾紙采樣片放入量杯中，用10 mL超純水沖洗，將沖洗液使用可見分光光度計(jì)測(cè)定誘惑紅含量，計(jì)算單位面積上的沉積量。根據(jù)噴施藥液量，計(jì)算藥液在葉片上的沉積量，得出農(nóng)藥有效利用率。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施量誤差

根據(jù)計(jì)算公式得出噴施率誤差為1.2%，符合國(guó)家對(duì)航空低容量噴施率誤差（±5%）的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 霧滴覆蓋密度測(cè)定

根據(jù)農(nóng)業(yè)航空作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，在植保直升機(jī)進(jìn)行低容量藥劑噴灑作業(yè)時(shí)，作業(yè)對(duì)象的霧滴覆蓋密度為25個(gè)/cm2以上則能夠達(dá)到有效作業(yè)噴幅[10]。

從圖6可以看出，霧滴密度呈現(xiàn)拋物線狀，采樣點(diǎn)L1（-4）至L1（5）與L2（-3）至L2（6）達(dá)到有效作業(yè)噴幅要求，且第一采集帶L1與第二采集帶L2有效作業(yè)噴幅均為45 m。

2.3 霧滴粒徑測(cè)定

當(dāng)飛行高度為3 m時(shí)，在單個(gè)噴幅內(nèi)，分析得出L1（-5）～L1（3）以及L2（-5）～L2（3）之間區(qū)域的霧滴體積中徑DV5為229.2 μm和293.7 μm，霧滴在采樣片上有一定的鋪展性，鋪展系數(shù)約為1.2，校正后的霧滴粒徑為191.0～244.8 μm，滿足國(guó)家對(duì)航空低容量噴灑霧滴粒徑150～300 μm的要求，故此區(qū)域應(yīng)劃定為霧滴的主要沉積區(qū)域。由檢測(cè)結(jié)果可以看出，霧滴粒徑與霧滴覆蓋密度呈正相關(guān)，分析原因主要是細(xì)霧滴容易飄失而易偏移航線中心，絕大多數(shù)較大的霧滴容易沉積到航線中心。噴霧變異系數(shù)分別為43.92%和49.63%。從田間航空作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)角度考慮，田間作業(yè)高度3 m較為合適，較高的飛行高度明顯會(huì)降低噴霧質(zhì)量，影響作業(yè)質(zhì)量。

2.4 霧滴沉積量分布測(cè)定

當(dāng)飛行高度為3 m時(shí)，藥劑在采樣帶L1和L2的有效噴幅內(nèi)作物上的噴霧沉積的平均值分別為0.161和0.164 μL/cm2（圖7）。

3 結(jié)論

（1）Bell407型植保直升機(jī)飛行高度為3 m時(shí)，施藥液量為15.18 L/hm2，為低容量噴灑，霧滴覆蓋密度為25～35個(gè)/cm2，霧滴密度基本能滿足要求，達(dá)到防治農(nóng)作物病蟲害的目的。

（2）噴霧霧滴中徑為191.0～244.8 μm，單噴幅噴霧有效噴幅為45 m。Bell407型植保直升機(jī)理論噴幅為50 m，此次檢測(cè)實(shí)際作業(yè)噴幅為45 m，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。但是，飛防作業(yè)時(shí)要充分考慮實(shí)際作業(yè)噴幅，從而保證施藥作業(yè)質(zhì)量。

（3）霧滴變異系數(shù)分別為43.92%和49.63%，已達(dá)到航空作業(yè)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但霧滴分布狀態(tài)不均衡，變異系數(shù)略高，形成因素較多。建議作業(yè)前及時(shí)對(duì)噴灑系統(tǒng)及裝置進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，包括藥箱和管路清洗，校準(zhǔn)噴霧系統(tǒng)壓力，檢測(cè)噴嘴磨損程度等，均可有效提高噴霧分布均勻性和降低霧滴飄移情況。

（4）噴霧沉積量的平均值為0.161～0.164 μL/cm2，沉積量的情況基本與霧滴密度情況相一致。

該試驗(yàn)可為農(nóng)業(yè)植保直升機(jī)噴施質(zhì)量檢測(cè)提供檢測(cè)方法，亦可為多旋翼植保無人機(jī)噴施質(zhì)量檢測(cè)提供借鑒。

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