曾　文，鄧?yán)^忠，高啟超，賈瑞昌，蘭玉彬，張建瓴，陳鵬超，肖漢祥，張亞莉

·農(nóng)業(yè)航空工程·

用P20型植保無人機減量施藥防治稻縱卷葉螟

曾文1,2，鄧?yán)^忠1,2，高啟超1,2，賈瑞昌1,2，蘭玉彬2,3，張建瓴1,2，陳鵬超2,3，肖漢祥4，張亞莉1,2※

（1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣州 510642；2. 國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心，廣州 510642；3. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院，廣州 510642；4. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院植物保護(hù)研究所，廣州 510640）

為探討植保無人機（UAV）減量施藥對水稻病蟲害的防治效果，該研究采用P20型植保無人機進(jìn)行水稻田間施藥作業(yè)。分別在水稻分蘗末期、孕穗期開展了兩種施藥液量（15、22.5 L/hm2）的水稻冠層霧滴沉積試驗，以及兩種施藥液量下480、540、600 mL/hm23種農(nóng)藥劑量（阿維·氯苯酰推薦劑量的80%、90%、100%）的防治稻縱卷葉螟減量施藥田間藥效試驗，并與背負(fù)式電動噴霧器（Knapsack Electric Sprayer，KES）人工施藥的常規(guī)防治方法進(jìn)行施藥效果對比。霧滴沉積試驗結(jié)果表明，水稻冠層上部的霧滴分布均勻性優(yōu)于水稻冠層下部；施藥液量15、22.5 L/hm2的冠層上部霧滴沉積有顯著差異，且施藥液量22.5 L/hm2的冠層上部霧滴沉積顯著優(yōu)于施藥液量15 L/hm2。藥效試驗結(jié)果表明，農(nóng)藥劑量越大稻縱卷葉螟防治效果越好，采用農(nóng)藥劑量100%的植保無人機施藥防治效果最好，并優(yōu)于KES人工施藥；施藥液量15、22.5 L/hm2的稻縱卷葉螟防治效果有顯著差異，且施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2的防治效果更好；施藥液量15 L/hm2且農(nóng)藥劑量90%、施藥液量22.5 L/hm2且農(nóng)藥劑量80%與KES人工施藥的防治效果沒有顯著差異。采用植保無人機施藥防治稻縱卷葉螟，施藥液量22.5 L/hm2可以獲得更好的霧滴沉積和稻縱卷葉螟防治效果；施藥液量22.5 L/hm2時，減少20%的農(nóng)藥劑量也能保證稻縱卷葉螟防治效果。該結(jié)果對水稻田間植保無人機減量施藥具有實踐指導(dǎo)意義。

無人機；噴霧；減量施藥；霧滴沉積；稻縱卷葉螟

0 引 言

水稻是中國的主要糧食作物之一，也是世界上主要的糧食作物，是全世界超過30億人口的主要食糧[1]。水稻病蟲害是制約水稻安全生產(chǎn)的主要因素。水稻病蟲害種類繁多，水稻的病害據(jù)記載有61種，害蟲有78種，其中稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、稻瘟病、紋枯病、稻曲病等經(jīng)常發(fā)生且嚴(yán)重影響產(chǎn)量[2-3]。目前，國內(nèi)水稻病蟲害防治施藥作業(yè)的主要方式有人工噴施、地面機械噴施和航空噴施三種方式。由于水稻田的特殊作業(yè)條件，地面機械在水稻田中作業(yè)困難，且易壓壞秧苗，其作業(yè)成本高、農(nóng)藥利用較低[4-6]。人工噴施勞動強度大，噴藥均勻性差，對施藥人員會產(chǎn)生嚴(yán)重藥害，同時大容量噴霧導(dǎo)致農(nóng)藥有效利用率較低，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害[7]。航空噴施作業(yè)效率高、成本低、施藥效果好，克服了地面機械水田作業(yè)困難、人工噴施勞動強度大及藥害的問題。

近年來，植保無人機航空噴施的迅猛發(fā)展和應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注，并得到了廣泛的推廣應(yīng)用[8-11]。各國學(xué)者也針對植保無人機航空施藥的作業(yè)參數(shù)、工效、噴霧系統(tǒng)[12-15]，霧滴飄移沉積規(guī)律[16-18]，病蟲害防治效果[19-20]等開展了大量的研究。陳盛德等[21]比較分析了植保無人機和人工兩種水稻施藥作業(yè)的噴施方式，發(fā)現(xiàn)航空噴施優(yōu)于人工噴施的霧滴沉積效果，且作業(yè)效率高、成本低、效益高。薛新宇等[22]開展了飛機不同作業(yè)高度和不同噴灑濃度的田間藥效試驗，結(jié)果顯示，N-3型無人直升機對稻飛虱和稻縱卷葉螟的防治效果均優(yōu)于傳統(tǒng)擔(dān)架式噴霧機。陳盛德等[23]研究了單旋翼無人機不同飛行高度、飛行速度下水稻冠層的霧滴沉積分布，結(jié)果顯示，飛行高度和飛行速度對霧滴平均沉積量有顯著影響，對霧滴沉積均勻性影響不顯著。漆海霞等[24]研究了不同旋翼類型和噴頭類型對霧滴沉積的影響，發(fā)現(xiàn)相比液力式噴頭，離心噴頭霧滴沉積粒徑更小，且可以獲得更好的霧滴穿透效果。李繼宇等[25]研究了無人機4種噴霧粒徑的水稻冠層霧滴沉積效果，發(fā)現(xiàn)4種粒徑的霧滴在水稻冠層的分布均勻性和穿透性都較好，且霧滴粒徑越小，沉積量越大，分布均勻性越好。張海艷等[26]測試和對比了電動單旋翼與電動多旋翼植保無人機在水稻田間的作業(yè)效果，結(jié)果表明，單旋翼植保無人機噴施效果更好，兩種類型的植保無人機對水稻病蟲害的防治效果均能達(dá)到國家防效標(biāo)準(zhǔn)。Qin等[27]研究了單旋翼無人機飛行高度、飛行速度等參數(shù)對水稻冠層和底部的霧滴沉積、稻飛虱防效的影響，發(fā)現(xiàn)飛行高度1.5 m、飛行速度5 m/s時冠層底部的霧滴沉積量最大，同時稻飛虱防治效果最好。

目前國內(nèi)外學(xué)者在水稻植保無人機施藥技術(shù)領(lǐng)域主要研究了不同的旋翼、飛行高度、飛行速度、噴頭類型、施藥液量下的霧滴沉積分布規(guī)律，植保無人機施藥與人工施藥的作業(yè)效率與病蟲害防效對比。對于植保無人機不同施藥液量下減量施藥對水稻病蟲害防治效果的研究尚未見相關(guān)報導(dǎo)。因此，本文通過P20植保無人機兩種施藥液量下水稻冠層的霧滴沉積分布試驗、兩種施藥液量下的不同農(nóng)藥劑量對稻縱卷葉螟防治效果的田間試驗，研究不同施藥液量、農(nóng)藥劑量等因素下，植保無人機減量施藥對水稻病蟲害防治效果的影響，擬為植保無人機農(nóng)藥減施增效提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)農(nóng)藥減量使用，提升農(nóng)藥利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗的試驗田位于中國廣東省肇慶市高要區(qū)（23°13'56"N，112°19'26"E）。水稻品種為自留種秈稻，采用久保田（2ZGQ-6D1）乘座式高速插秧機進(jìn)行移栽，其行距為30 cm，穴距為18 cm，漏秧率≤2%，移栽密度為1.82×105穴/hm2。

藥劑為阿維·氯苯酰（Acitretin · Chlorobenzoyl），生產(chǎn)廠家：先正達(dá)南通作物保護(hù)有限公司，劑型：懸浮劑，有效成分為阿維菌素17 g/L、氯蟲苯甲酰胺43 g/L，推薦劑量：600～750 mL/hm2，防治對象：稻縱卷葉螟、二化螟。

1.2 施藥設(shè)備

本試驗使用的植保無人機為廣州極飛科技有限公司生產(chǎn)的P20型4旋翼無人機（如圖1a所示）。該植保無人機搭載SUPERX?3 Pro RTK飛控系統(tǒng)，可實現(xiàn)厘米級精準(zhǔn)導(dǎo)航；搭載使用離心霧化噴頭的噴灑系統(tǒng)，可通過控制離心霧化噴頭的轉(zhuǎn)速調(diào)整霧化顆粒的大小。P20植保無人機作業(yè)時可根據(jù)需求設(shè)置飛行高度、飛行速度、噴幅、霧滴粒徑、施藥液量等作業(yè)參數(shù)，噴灑系統(tǒng)根據(jù)飛行速度、噴幅、施藥液量等參數(shù)自動計算泵的流量，以保證施藥液量的精確性。對照使用的電動噴霧器為藝錦園公司3WBD-20型背負(fù)式電動噴霧器（如圖1b所示），經(jīng)水敏紙測試，其霧滴體積中徑（DV50）為410m。P20型植保無人機與3WBD-20型背負(fù)式電動噴霧器的參數(shù)如表1所示。

依據(jù)前人研究基礎(chǔ)[21,23,26-27]及作業(yè)實踐經(jīng)驗，除施藥液量外，植保無人機施藥的其他作業(yè)參數(shù)均設(shè)置為飛行速度4 m/s、高度2 m、噴幅3.5 m，霧滴粒徑125m。背負(fù)式電動噴霧器的施藥液量按農(nóng)藥兌水建議設(shè)置為450 L/hm2。

表1 P20植保無人機及背負(fù)式電動噴霧器參數(shù)

1.3 試驗設(shè)計

為驗證無人機施藥時不同施藥液量和不同農(nóng)藥劑量對水稻病蟲害防治效果的影響，根據(jù)作業(yè)實踐經(jīng)驗設(shè)置2個施藥液量，分別為15、22.5 L/hm2；設(shè)置3個農(nóng)藥劑量為480、540、600 mL/hm2，分別為阿維·氯苯酰推薦劑量（600 mL/hm2）的80%、90%、100%。為與無人機減量施藥進(jìn)行對比，設(shè)置1個背負(fù)式電動噴霧器（Knapsack Electric Sprayer, KES）人工施藥的常規(guī)防治處理區(qū)，以及1個不施用農(nóng)藥的空白對照（CK）處理區(qū)。根據(jù)試驗田情況，將試驗田劃分成如表2所示的8個處理區(qū)，為避免相鄰處理區(qū)間霧滴漂移的影響，每個處理區(qū)距邊緣3 m內(nèi)作為緩沖區(qū)，緩沖區(qū)內(nèi)不采集霧滴沉積數(shù)據(jù)，也不調(diào)查防效數(shù)據(jù)。在防效調(diào)查時，按處理區(qū)長度將每個處理區(qū)等量劃分成5個小區(qū)，作為同一處理的多次重復(fù)。

表2 試驗田處理區(qū)

1.4 霧滴沉積測試與方法

為研究霧滴沉積與水稻病蟲害防治效果的關(guān)系，在無人機施藥過程中，同時開展水稻霧滴沉積試驗。在植保無人機施藥作業(yè)時，沿幅寬方向和噴霧路徑方向的霧滴沉積會隨氣象條件和操作員水平產(chǎn)生變化[28]。為盡可能消除這種變化的影響，本次研究中在噴霧路徑方向設(shè)置了兩條霧滴沉積的采樣帶，采樣帶間隔為20 m。在幅寬方向布置了11個采樣位置，幅寬方向采樣位置間隔為1 m（圖2a）。為避免相鄰田塊施藥的交叉影響，所有采樣位置布置在田塊中心位置。由于植保無人機施藥時，相同施藥液量下霧滴沉積的差異很小，所以本次研究選取了處理區(qū)T3（農(nóng)藥劑量100%，施藥液量15 L/hm2）、處理區(qū)T6（農(nóng)藥劑量100%，施藥液量22.5 L/hm2）設(shè)置了霧滴沉積數(shù)據(jù)采集。

霧滴沉積測試中常采用水敏紙收集霧滴，但在水稻田使用時，水敏紙易受到稻田中水的污染，因此試驗中改用銅版紙進(jìn)行霧滴收集。同時采用羅丹明B玫瑰紅染色劑作為霧滴示蹤劑，每升水中添加10 g羅丹明B染色劑。

每個采樣位置處插一根塑料桿，使用雙頭夾將兩片銅版紙水平布置在桿上下兩個位置，上層位置的銅版紙位于水稻冠層頂部位置，下層位置的銅版紙位于水稻冠層下部位置（圖2b），分別用來采集水稻冠層上部和下部沉積的霧滴。

在施藥結(jié)束后，為避免收集銅版紙時水稻葉面上的霧滴掉落到銅版紙上，待水稻葉面和銅版紙上的霧滴干燥后收集銅版紙。銅版紙收集后，為保護(hù)羅丹明B的示蹤效果，將每片銅版紙單獨裝入拉鏈密封袋中，在密封袋上標(biāo)記處理區(qū)號、采樣點等信息，并盡快送回實驗室進(jìn)行霧滴數(shù)據(jù)分析。

銅版紙使用分辨率600 dpi的掃描儀進(jìn)行掃描，然后用圖像處理軟件DepositScan (USDA, USA)[29]進(jìn)行圖像識別與分析，獲取紙卡選取區(qū)域中的所有霧滴，計算霧滴直徑、體積，并最終獲得霧滴覆蓋率、霧滴密度、霧滴沉積量等數(shù)據(jù)[29-30]。霧滴直徑計算公式為

=1.060.455（1）

式中為霧滴直徑，m；為圖像識別后的霧滴面積，m2。霧滴面積用掃描圖像霧滴的像素數(shù)量進(jìn)行計算。

霧滴體積計算公式為

式中為霧滴體積，m3。

霧滴覆蓋率、霧滴密度、霧滴沉積量計算公式分別為

式中cov為霧滴覆蓋率，%；den為霧滴密度，滴/cm2；dep為霧滴沉積量，L/cm2；為紙卡選取區(qū)域內(nèi)霧滴的總數(shù)量；A為紙卡選取區(qū)域內(nèi)所有霧滴的總面積，cm2，A為紙卡選取區(qū)域面積，cm2；V為紙卡選取區(qū)域內(nèi)所有霧滴的體積，L。

1.5 稻縱卷葉螟減量施藥測試與防效調(diào)查

在本次施藥作業(yè)時，試驗田水稻紋枯病、稻瘟病、稻飛虱、二化螟不明顯，以預(yù)防為主。稻縱卷葉螟較嚴(yán)重，因此本次試驗主要防治稻縱卷葉螟。為保證施藥效果，分別于水稻分蘗末期和孕穗期進(jìn)行了兩階段施藥作業(yè)。兩階段施藥的處理區(qū)劃分、農(nóng)藥、農(nóng)藥劑量、施藥液量均相同。使用氣象儀記錄兩次試驗期間氣象數(shù)據(jù)，試驗期間田間溫度、相對濕度、風(fēng)速分別為27.3～34.5 ℃、52.3%～65.4%、0.15～1.52 km/h。

依據(jù)農(nóng)藥田間藥效試驗準(zhǔn)則[31]，針對水稻稻縱卷葉螟進(jìn)行了施藥效果調(diào)查與記錄。共進(jìn)行了3次稻縱卷葉螟的調(diào)查，第一次調(diào)查為施藥前1天，第二次調(diào)查為第一次施藥后15天，第三次調(diào)查為第二次施藥后7天。將每個處理區(qū)劃分為5個小區(qū)，每個小區(qū)采用5點平行取樣方法，每點取樣5穴水稻，共25穴。記錄每個取樣點的處理區(qū)號、小區(qū)號、株數(shù)、葉片數(shù)（每株水稻按4片葉子計算）、卷葉數(shù)。利用以下公式計算每個處理區(qū)的卷葉率（Leaf Roll Rate，LRR）和防治效果（Control Efficacy，CE）指標(biāo)[31]。

式中LRR為卷葉率，%；CE為防治效果指標(biāo)，%；N為調(diào)查卷葉數(shù)；N為調(diào)查總?cè)~數(shù)；CK為空白對照區(qū)藥后卷葉率，%；PT為處理區(qū)藥后卷葉率，%。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL2013(Microsoft Inc., USA)軟件進(jìn)行錄入、整理，利用SPSS19.0(SPSS Inc., USA) 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行Duncan法多重比較及顯著性分析（=0.05），分析圖采用 EXCEL 2013 軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴沉積與分布情況

2.1.1 不同施藥液量的霧滴分布均勻性

霧滴在田間的分布均勻性對水稻病蟲害的防治有重要影響。為描述霧滴田間分布的均勻性，采用各采樣點霧滴密度的變異系數(shù)（Coefficient of Variation，CV）作為霧滴分布均勻性的指標(biāo)。圖3a、3b分別為水稻分蘗末期、孕穗期兩階段施藥后，田間各霧滴采樣點水稻冠層上部（Upper Canopy，UC）、冠層下部（Lower Canopy，LC）的霧滴沉積分布。水稻分蘗末期，施藥液量22.5 L/hm2時水稻冠層上部、下部的霧滴密度變異系數(shù)分別為35.04%、82.71%；施藥液量15 L/hm2時水稻冠層上部、下部的霧滴密度變異系數(shù)分別為49.3%、72.44%。水稻孕穗期，施藥液量22.5 L/hm2時水稻冠層上部、下部的霧滴密度變異系數(shù)分別44.55%，143.95%；施藥液量15 L/hm2時水稻冠層上部、下部的霧滴密度變異系數(shù)分別55.61%，57.94%。結(jié)果表明，冠層上部的霧滴分布均勻性明顯優(yōu)于冠層下部。冠層上部的霧滴分布主要取決于無人機離心霧化噴頭的霧滴分布。冠層下部霧滴分布均勻性較差，可能主要有以下原因：水稻每個位置的疏密、長勢有區(qū)別，導(dǎo)致霧滴穿透量不一致；無人機的下旋風(fēng)場使水稻產(chǎn)生倒伏，倒伏中心位置冠層底部裸露，因而霧滴沉積量大，倒伏四周水稻堆疊使得霧滴無法穿透，因此霧滴沉積量極少。

2.1.2 不同施藥液量對霧滴沉積的影響

水稻分蘗末期、孕穗期兩施藥階段，水稻冠層的霧滴沉積如表3所示。結(jié)果顯示，分蘗末期、孕穗期水稻冠層上部的霧滴沉積均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部，相同施藥階段與施藥液量時，水稻冠層上部和下部的霧滴沉積量均有極顯著差異（<0.01）。施藥液量22.5、15 L/hm2時，水稻冠層上部霧滴沉積量分別較冠層下部增加了208.42%、152.81%?？赡苤饕且驗樗痉痔Y末期、孕穗期，水稻高度已接近90 cm，長勢茂盛，無人機施藥的霧滴穿透性不足。

水稻分蘗末期、孕穗期兩施藥階段，施藥液量22.5與15 L/hm2的水稻冠層上部霧滴沉積量均有顯著差異（分別為=0.02，=0.005），施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2的水稻冠層上部霧滴沉積量分別增加了64.77%，60.53%。施藥液量22.5與15 L/hm2對水稻冠層下部的霧滴沉積量沒有顯著差異。

相同施藥液量時，分蘗末期、孕穗期兩施藥階段的水稻冠層上部霧滴沉積量沒有顯著差異，冠層下部霧滴沉積量也沒有顯著差異。

從以上分析可知，無人機施藥時水稻冠層上部的霧滴沉積效果較好，且增加施藥液量對水稻冠層上部霧滴沉積的增加比較顯著，有助于農(nóng)藥的利用。但水稻冠層下部的霧滴沉積遠(yuǎn)低于冠層上部，可能原因為當(dāng)水稻比較茂盛時，無人機施藥時霧滴難以穿透水稻冠層。因此，采用無人機施藥，對于防治稻縱卷葉螟、水稻紋枯病等主要在水稻冠層上部的病蟲害，增加施藥液量會有更好的防效。

表3 不同施藥液量下水稻上、下冠層的霧滴沉積

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)據(jù)列的字母表示相同冠層及施藥時期下不同施藥液量間存在顯著差異（<0.05）。

Note: Data in the table are the average value ± the standard deviation. The letter in the data column express that there are significant differences between different spray volume under the same canopy and spray period (<0.05).

2.2 不同施藥液量的稻縱卷葉螟減量施藥防治效果

在水稻分蘗末期、孕穗期兩階段，兩種施藥液量下的減量施藥對稻縱卷葉螟的防治效果如表4所示。同一施藥階段、施藥液量時，農(nóng)藥劑量對稻縱卷葉螟的防治效果均有顯著差異（<0.05）。農(nóng)藥劑量100%時，稻縱卷葉螟防治效果最好；農(nóng)藥劑量80%時，稻縱卷葉螟防治效果最差。與人工電動噴霧器施藥（KES）的常規(guī)防治效果相比，兩階段施藥結(jié)果表明：農(nóng)藥劑量100%時，施藥液量15、22.5 L/hm2的稻縱卷葉螟防治效果均優(yōu)于人工電動噴霧器施藥（KES）。施藥液量15 L/hm2、農(nóng)藥劑量90%時，兩階段的防治效果與人工電動噴霧器（KES）均沒有顯著差異，即施藥液量15 L/hm2、農(nóng)藥減量10%可達(dá)到人工電動噴霧器（KES）的常規(guī)防治效果。施藥液量22.5 L/hm2、農(nóng)藥劑量80%時，兩階段的防治效果與人工電動噴霧器（KES）均沒有顯著差異，即施藥液量22.5 L/hm2、農(nóng)藥減量20%可達(dá)到人工電動噴霧器（KES）的常規(guī)防治效果。

農(nóng)藥劑量相同條件下，在分蘗末期、孕穗期兩階段，施藥液量22.5、15 L/hm2時的稻縱卷葉螟防治效果均存在顯著差異。分蘗末期施藥后，農(nóng)藥劑量80%、90%、100%時，施藥液量22.5 L/hm2的防效較15 L/hm2分別提升了26.8%、25.11%、14.32%；孕穗期施藥后，農(nóng)藥劑量80%、90%、100%時，施藥液量22.5 L/hm2的防效較15 L/hm2分別提升了11.25%、5.88%、4.37%。由霧滴沉積試驗結(jié)果分析可知，施藥液量22.5與15 L/hm2對水稻冠層上部的霧滴沉積有極顯著差異，施藥液量22.5 L/hm2時水稻冠層上部的霧滴沉積量較15 L/hm2時增加了60.53%。因此，在相同農(nóng)藥劑量下，由于施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2有更好的霧滴沉積效果，水稻葉片表面霧滴沉積量更大不僅有利于內(nèi)吸性農(nóng)藥的吸收，也有利于非內(nèi)吸性農(nóng)藥增大觸殺面積，從而有效提高稻縱卷葉螟的防治效果。

表4 不同施藥液量下無人機減量施藥的稻縱卷葉螟防效

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)據(jù)列的字母表示相同施藥方式及施藥液量下不同農(nóng)藥劑量間存在顯著差異（<0.05）。

Note: Data in the table are the average value ± the standard deviation. The letter in the data column express that there are significant differences between different pesticide dosage under the same spray method and spray volume (<0.05).

3 討 論

霧滴沉積試驗結(jié)果表明，無人機施藥時，水稻冠層上部的霧滴沉積效果要極大的優(yōu)于冠層下部，施藥液量22.5、15 L/hm2時水稻冠層上部的霧滴沉積量較冠層下部分別增加了的208.42%、152.81%；增大施藥液量有利于提升水稻冠層上部的霧滴沉積效果，施藥液量22.5 L/hm2時，水稻冠層上部的霧滴沉積量比15 L/hm2時的提升了60.53%。Wang等[28]在小麥無人機施藥中測試了3種施藥液量（9.0、16.8、28.1 L/hm2）下小麥冠層的霧滴沉積，結(jié)果顯示，施藥液量9.0 L/hm2時霧滴沉積量較小，且防治效果較差。Qin等[27]在水稻無人機施藥中測試了兩種飛行高度（0.8、1.5 m）、兩種飛行速度（3、5 m/s）下水稻冠層的霧滴沉積，霧滴采樣數(shù)據(jù)顯示上層的霧滴沉積量顯著大于下層。Chen等[32]在水稻無人機施藥中測試了3種噴嘴（LU110-01、LU110-015、LU110-02）下水稻冠層的霧滴沉積，霧滴沉積量數(shù)據(jù)也顯示上層顯著高于下層。但以上文獻(xiàn)沒有對上下層霧滴沉積進(jìn)行量化對比分析，也沒有分析上層的霧滴沉積量顯著高于下層的原因。水稻冠層上部的霧滴沉積極大的優(yōu)于下層，主要是由于在無人機施藥位置高、霧滴小，難以穿透分蘗后期長勢茂盛的水稻。雖然無人機的下壓風(fēng)可以增加部分位置的水稻冠層下部的霧滴沉積，但下壓風(fēng)同時也使得水稻向四周倒伏，同樣使得霧滴難以穿透到倒伏處水稻冠層下部，同時導(dǎo)致冠層下部的霧滴分布均勻性變差。施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2水稻冠層上部的平均霧滴沉積量提升了60.53%，高于施藥液量50%的提升。可能主要原因應(yīng)為兩種施藥液量下穿透到水稻冠層下部的霧滴沉積量差異較小，且都較少，大部分沉積在冠層上部。

兩種施藥液量、3種農(nóng)藥劑量的水稻稻縱卷葉螟防治試驗結(jié)果表明，施藥液量越大稻縱卷葉螟的防效越好，施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2的防治效果在水稻分蘗末期、孕穗期分別提升了21.51%、7%；農(nóng)藥劑量越大稻縱卷葉螟的防效越好；處理（施藥液量22.5 L/hm2、農(nóng)藥劑量80%）、處理（施藥液量15 L/hm2、農(nóng)藥劑量90%）和背負(fù)式電動噴霧器（KES）人工施藥的稻縱卷葉螟防治效果沒有顯著差異。薛新宇等[22]在N-3型無人直升機施藥方式對稻縱卷葉螟防治效果的田間試驗中，測試了不同劑量和不同飛行高度下稻縱卷葉螟的防治效果，結(jié)果表明四種農(nóng)藥劑量（60%、70%、80%、100%）下劑量100%的防治效果最好，3種飛行高度（3、5、7 m）下高度3 m時的防治效果最好。張海燕等[26]測試了電動單旋翼與電動多旋翼無人機水稻田間的農(nóng)藥噴施作業(yè)效果，試驗結(jié)果表明電動單旋翼在防治稻縱卷葉螟時效果更好。但沒有涉及施藥液量、農(nóng)藥劑量組合與水稻稻縱卷葉螟的防治效果關(guān)系及農(nóng)藥減量的研究。施藥液量越大稻縱卷葉螟的防效越好，主要原因應(yīng)為施藥液量越大時霧滴的沉積越好。施藥液量22.5 L/hm2、農(nóng)藥劑量80%時與常規(guī)背負(fù)式電動噴霧器（KES）人工施藥的稻縱卷葉螟防治效果沒有顯著差異，主要是因為常規(guī)背負(fù)式電動噴霧器（KES）人工施藥高度低、施藥液量大、霧滴大，霧滴的穿透性較好，下層的霧滴沉積量相對較大，同時流失到稻田中的霧滴也多，導(dǎo)致水稻冠層上部的農(nóng)藥沉積量相對較少。

4 結(jié) 論

本文使用了羅丹明B示蹤劑及銅版紙測量了無人機施藥時不同施藥液量下水稻冠層上部和下部的霧滴沉積，測試了無人機施藥時兩種施藥液量、3種農(nóng)藥劑量組合及背負(fù)式電動噴霧器人工施藥下水稻稻縱卷葉螟的防治效果。對試驗結(jié)果的分析得到以下結(jié)論：1）無人機施藥較人工施藥，對稻縱卷葉螟的防治有更好的防效；2）無人機施藥時，施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2的水稻冠層上部的霧滴沉積效果更好，農(nóng)藥利用率更高，對主要危害水稻冠層上部的稻縱卷葉螟有更好的防治效果；3）無人機施藥時，施藥液量22.5 L/hm2較15 L/hm2有更好的農(nóng)藥減量效果，施藥液量22.5 L/hm2、農(nóng)藥劑量80%的無人機施藥可達(dá)到農(nóng)藥劑量100%時背負(fù)式電動噴霧器人工施藥的稻縱卷葉螟防治效果。

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P20 plant protection UAV to control cnaphalocrocis medinalis by reduced pesticide application

Zeng Wen1,2, Deng Jizhong1,2, Gao Qichao1,2, Jia Ruichang1,2, Lan Yubin2,3, Zhang Jianling1,2,Chen Pengchao2,3, Xiao Hanxiang4, Zhang Yali1,2※

(1.510642; 2.(),510642,; 3.510642; 4.,510640,)

Plant protection Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have widely been applied for rice diseases and pest control in China. This study aims to promote the reduced application of pesticides in rice, thereby exploring the control efficacy of pests and diseases using plant protection UAV. A field experiment was also conducted using a P20 quad-rotor plant protection UAV with a centrifugal spray system at the late tillering and booting stage of rice. A droplet deposition experiment of rice canopy was performed on two spray volume levels of 15 and 22.5 L/hm2. Three levels of pesticide dosage were determined to be 480, 540, and 600 mL/hm2(80%, 90%, and 100% of recommended dosage) for the cnaphalocrocis medinalis control efficacy with the same two spray volume levels (15, and 22.5 L/hm2). Meanwhile, a pesticide spraying test was conducted with a knapsack electric sprayer (KES) for comparison as well. The droplet deposition test showed that the droplet was evenly distributed in the upper-canopy, better than that in the lower-canopy. There was an extreme difference in the droplet deposition on the upper- and lower-canopy of rice at the same spray period and spray volume. In particular, the droplet deposition on the upper-canopy was much larger than that on the lower-canopy. There were also significant differences among the droplet deposition on the upper-canopy between 15 and 22.5 L/hm2. Compared with that of 15 L/hm2, the spray volume of 22.5 L/hm2increased the droplet deposition on the upper-canopy by 64.77%, and 60.53% at the late tillering and booting stage, respectively. Nevertheless, there was no significant difference among the droplet deposition of upper- and lower-canopy between the late tillering and the booting stage. The control efficacy test showed that the pesticide dosage presented a great effect on the control efficacy of cnaphalocrocis medinalis, indicating that the larger pesticide dosage achieved better, where the control efficacy of 100% pesticide dosage was the best. Specifically, the control efficacy of plant protection UAV was better than that of KES at the same pesticide dosage. There was a significant difference in the control efficacy between the spray volume of 15 and 22.5 L/hm2. The control efficacy at the late tillering and booting stage with 22.5 L/hm2increased by 21.51% and 7%, respectively, compared with 15 L/hm2. No significant difference was found on the control efficacy in the treatment of spray volume 22.5 L/hm2and pesticide dosage 80%, spray volume 15 L/hm2and pesticide dosage 90%, as well as KES application. The plant protection UAV with a spray volume of 22.5 L/hm2achieved better droplet deposition on the upper-canopy, and higher control efficacy. Additionally, a spray volume of 22.5 L/hm2and pesticide dosage of 80% achieved the same cnaphalocrocis medinalis control efficacy as that with the KES with the pesticide dosage of 100%. This finding can provide a sound reference to the parameters set for the plant protection UAV spraying pesticides, thereby promoting the reduction of pesticides in rice.

UAV; spray; reduced pesticide application; droplet deposition; cnaphalocrocis medinalis

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.15.007

S252

A

1002-6819(2021)-15-0053-07

曾文，鄧?yán)^忠，高啟超，等. 用P20型植保無人機減量施藥防治稻縱卷葉螟[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(15)：53-59.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.15.007 http://www.tcsae.org

Zeng Wen, Deng Jizhong, Gao Qichao, et al. P20 plant protection UAV to control cnaphalocrocis medinalis by reduced pesticide application[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(15): 53-59. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.15.007 http://www.tcsae.org

2021-04-23

2021-07-21

國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0200304）；廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃（2019B020221001）；廣東省科技計劃項目（2018A050506073）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊項目（2020KJ133）；廣州市科技計劃項目（201807010039）；高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃（D18019）

曾文，博士，講師，研究方向為農(nóng)業(yè)機械裝備設(shè)計、植保無人機精準(zhǔn)施藥技術(shù)。Email：zengwen@scau.edu.cn

張亞莉，博士，副教授，研究方向為農(nóng)業(yè)航空傳感器技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測。Email：ylzhang@scau.edu.cn

中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會高級會員：張亞莉（E041200939S）