小型無人機防治玉米螟田間藥效試驗

小型無人機防治玉米螟田間藥效試驗

豫園是典型的演螨蟲，有60多種寄生植物，主要用于玉米、高粱、谷物和棉花。其中，玉米病蟲害的造成量最大。近年來,玉米螟為害呈現(xiàn)逐年加重趨勢。我國對玉米螟的化學(xué)防治做了大量的研究工作,針對其在夏玉米上發(fā)生量大、發(fā)生期長、幼蟲為害部位分散的二代和三代玉米螟,采取噴霧方式,即可殺蟲又可殺卵,效果理想。玉米田施藥技術(shù)主要包括人工施藥和機械施藥,由于玉米植株郁閉高大,操作人員進入玉米田后期噴霧作業(yè)非常困難;采用地面高桿噴霧機械噴霧,需要對玉米種植方式進行改善,在地頭預(yù)留噴霧機行走道,并且需要增加玉米行間距,這樣才能便于噴霧機的田間噴霧作業(yè)。調(diào)查表明,玉米生長中后期,除在玉米螟尤為嚴(yán)重的區(qū)域進行人工或機械局部施藥外,基本在玉米生長后期不施藥,缺乏適用于玉米的施藥機械是種植戶在玉米生長中后期不施藥的主要原因。隨著航空工業(yè)的發(fā)展,航空植保機械也得到了快速的發(fā)展。1911年,德國林務(wù)官阿爾福萊德·齊梅爾曼首先創(chuàng)意,利用飛機噴灑農(nóng)藥用于防治害蟲,保護森林,開創(chuàng)了農(nóng)用航空施藥工作。隨后,農(nóng)用航空在新西蘭、澳大利亞、英國、美國等國也逐步得到應(yīng)用與推廣。1974年,我國開始利用農(nóng)運5型農(nóng)用運輸機進行航空超低容量噴霧,但受我國管理體制、機制、政策和空管等問題的約束以及我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的影響,我國航空施藥技術(shù)發(fā)展緩慢。現(xiàn)在全世界已有農(nóng)用飛機2萬多架,我國僅有200多架。航空施藥具有效率高、效果好、立體性強、不損傷作物、勞動強度低、一機多用等優(yōu)點。近年來,小型無人機在我國得到了快速發(fā)展,在航拍、監(jiān)測等民用方面發(fā)揮了重要作用,因其外形尺寸小,重量輕,操控靈活,小型無人機非常適合于中小田塊的病蟲害防治或是大田塊內(nèi)局部的精準(zhǔn)施藥等。本文首次研究了Af-811小型無人機超低量噴霧質(zhì)量及對玉米螟的防治效果,以期為小型無人機噴霧技術(shù)的進一步優(yōu)化提供依據(jù)。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1試驗劑和指示劑42%毒死蜱乳油(EC)、10%毒死蜱超低容量液劑(UL)、水分蒸發(fā)抑制劑(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所配制)。1.1.2東百分點外來Af-811小型無人機(廣西田園生化股份有限公司提供),噴頭類型:轉(zhuǎn)盤式離心霧化噴頭(山東衛(wèi)士),噴頭個數(shù):4個;東方紅3WX-280G型自走式高稈作物噴桿噴霧機(北京豐茂植保機械有限公司),美國Teejet噴頭體,TP11003VP噴嘴;風(fēng)速儀(北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司);溫濕度儀(深圳市華圖電氣有限公司);霧滴測試卡(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所)。1.1.3研究區(qū)環(huán)境條件噴霧時間:2012年8月11日;試驗地點:河南新鄉(xiāng)七里營中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所新鄉(xiāng)科研中試基地;環(huán)境溫度:30.5℃;空氣流速:1~1.5m/s;作物生長期:抽穗期(作物高250cm左右);無人機飛行速度:18km/h(5m/s),流量:1L/min;東方紅3WX-280G型自走式高稈作物噴桿噴霧機行走速度:0.67km/h,流量:3L/min。1.2測試方法1.2.1霧滴密度與玉米鉆的抗護性之間的關(guān)系1.2.1.覆蓋密度藥劑試驗。根據(jù)所有玉米植株的不同在進行田間小區(qū)試驗時,通過改變飛行高度或噴灑不同劑型的藥劑,使各小區(qū)玉米植株上形成不同的覆蓋密度。噴霧開始前,在每小區(qū)隨機布放霧滴測試卡;噴霧結(jié)束后,計數(shù)紙卡上每平方厘米的霧滴數(shù),即為霧滴覆蓋密度(個/cm2)。1.2.1.米絲及其他生物量試驗前,室內(nèi)培養(yǎng)玉米螟卵塊。噴霧前,待卵發(fā)育至黑頭期,將卵接在玉米花絲上,每株接一塊,每小區(qū)隨機接100株并逐株標(biāo)記。待卵孵化后,噴霧。施藥7d后進行調(diào)查,記錄百株玉米植株上的玉米螟活蟲數(shù),用公式(1)計算防治效果,利用Excel數(shù)據(jù)處理軟件進行統(tǒng)計分析。1.2.2藥劑處理及霧滴密度測試噴霧開始前,分別在試驗處理區(qū)與噴霧帶相垂直的線上,采用霧滴測試卡從噴幅中心線分別向兩邊每行布1株,共15株,每株分別布在玉米第一片葉(上部)、第三片葉(中部)、第五片葉(下部)及雌穗上,用曲別針夾于葉片的正反兩面。試驗時,無人機飛行速度為5m/s,飛行高度(無人機距玉米植株頂部的高度)共設(shè)1、2.5、4m3個處理,藥劑處理及編號詳情見表1的處理1、2、3,設(shè)空白對照,每處理重復(fù)3次,隨機區(qū)組排列,試驗小區(qū)面積1000m2(100m×10m),小區(qū)之間留出10m的保護區(qū)。待霧滴沉降完畢后取回測試卡,放入自封袋內(nèi)帶回實驗室,用1.2.1.1節(jié)方法檢測霧滴密度。玉米螟防治效果的調(diào)查按照1.2.1.2節(jié)的方法,調(diào)查處理1、2、3及空白對照區(qū)的百株活蟲數(shù),用公式(1)計算防效。1.2.3樣品處理和用量試驗時,無人機飛行速度為5m/s,飛行高度為2.5m,藥劑處理及編號詳情見表1的處理2、4、5、6,4個處理的單位面積有效成分用量相同,藥劑劑型及處理方式不同。處理2噴灑藥劑為10%毒死蜱超低容量液劑;處理4為42%毒死蜱乳油,用水稀釋;處理5和處理6為42%毒死蜱乳油,用水+不同用量的水分蒸發(fā)抑制劑稀釋。噴霧前,按照1.2.2節(jié)的方法布卡,噴霧后,按照1.2.1節(jié)的方法檢測霧滴密度及調(diào)查藥效。1.2.4藥劑處理及數(shù)量試驗時,Af-811小型無人機飛行速度為18km/h(5m/s),飛行高度為2.5m,流量為1L/min;東方紅3WX-280G型自走式高稈作物噴桿噴霧機行走速度為0.67km/h,流量為3L/min。藥劑處理及編號詳情見表1的處理4、7,處理4為42%毒死蜱乳油,用水稀釋3.2倍,制劑用量為0.1L/667m2,施藥液量為0.42L/667m2;處理7為42%毒死蜱乳油,用水稀釋300倍,制劑用量為0.1L/667m2,施藥液量為30L/667m2。玉米螟防治效果的調(diào)查按照1.2.1.2節(jié)的方法,調(diào)查處理2、7及空白對照區(qū)的百株活蟲數(shù),用公式(1)計算防效。2結(jié)果與分析2.1不同部位的霧滴沉積由圖1可看出,飛行高度越低時霧滴在玉米作物上的沉積密度越大,飛行高度為1m時平均沉積密度最大,第一片葉、第三片葉、第五片葉及雌穗四個部位的最大平均沉積密度分別為18.3、26.2、22.1、17.5個/cm2,飛行高度為2.5m時沉積密度次之,第一片葉、第三片葉、第五片葉及雌穗四個部位的最大平均沉積密度分別為16.1、22.7、19.3、15.6個/cm2,而飛行高度為4m時沉積密度最小,第一片葉、第三片葉、第五片葉及雌穗四個部位的最大平均沉積密度分別為14.6、19.1、16.8個、13.2個/cm2;同一高度,玉米作物不同部位的霧滴沉積狀況有差異:第三片葉(中部)>第五片葉(下部)>第一片葉(上部)>雌穗;葉片正面和反面的霧滴沉積密度有明顯差異,正面霧滴密度是反面的10倍左右,反面幾乎很少有霧滴,這不利于防治葉片背面的害蟲。2.2m、m條件下的霧滴沉積密度由圖2可知,單個小區(qū)飛行單個航線時3個飛行高度中,對玉米螟防效最好的是飛行高度為2.5m時,達到80.7%;飛行高度為1m條件下霧滴沉積密度最大,但防治效果卻最差,對玉米螟的平均防效只有74.4%,分析原因是單個小區(qū)飛行單個航線時,飛行高度越低,噴幅越窄,雖然整體的平均霧滴密度較大,但大部分霧滴都集中沉積在小區(qū)中部,而小區(qū)內(nèi)的邊緣區(qū)域霧滴沉積較少或無霧滴,從而影響整個小區(qū)的平均防效;而飛行高度越高,霧滴在降落過程中越容易隨風(fēng)飄移,雖然噴幅變寬,但霧滴沉積密度變低,防治效果不理想。2.3毒樹葉片的霧滴沉積密度由圖3可知,飛行工作參數(shù)一致時,Af-811小型無人機噴灑不同劑型的毒死蜱對玉米螟的效果有差異,其中毒死蜱超低容量液劑的霧滴沉積密度最大,雌穗的平均霧滴密度達到15.6個/cm2,防效最好達到了80.7%;毒死蜱乳油加水稀釋的處理霧滴沉積密度最小,其防效也最差,平均防效只有69.1%;毒死蜱乳油加水稀釋后添加助劑的效果比只加水稍好一些,但還是比毒死蜱超低容量液劑的效果稍差。2.4高稈作物噴施防效由表1可知,處理4和處理7所用劑型及藥劑處理方式均相同,采用Af-811型小型無人直升機噴施時的防效為69.1%,采用東方紅3WX-280G型自走式高稈作物噴桿噴霧機噴施時防效達到了90.0%,明顯高于無人機;處理2中,將毒死蜱乳油換成毒死蜱超低容量液劑后,雖仍比自走式高稈作物噴桿噴霧機稍差,但防效已明顯增加,達到了80.7%。3藥劑用量試驗本文初次在玉米作物上應(yīng)用Af-811小型無人機噴施不同劑型的毒死蜱防治玉米螟,為確定無人機的工作參數(shù)及探索適用于無人機施藥的藥劑劑型提供理論指導(dǎo)。試驗表明,飛行速度為5m/s,試驗設(shè)定的3個飛行高度中,以離植株頂部高度為2.5m時的防治效果最好,飛行高度既不能過高也不能過低,過高時,影響防治效果;過低時,影響作業(yè)效率。而同一飛行高度,霧滴在玉米植株不同部位的沉積密度,第三片葉(中部)>第五片葉(下部)>第一片葉(上部)>雌穗,并不是我們想象中的第一片葉(上部)最多,分析原因是由于第一片葉與植株莖稈的夾角較小與地面幾乎呈垂直角度,因而導(dǎo)致霧滴不能很好地沉積到葉片上,而雌穗位于作物下部且位于葉片內(nèi)部,因而沉積效果稍差一些。在無人機施藥過程中,除飛行高度外,施藥所用劑型也是影響霧滴漂移的重要因素。試驗表明,飛行工作參數(shù)一致時,毒死蜱超低容量液劑(UL)對玉米螟的防治效果最好,但國內(nèi)主要的劑型都是水溶性的,若選用超低容量劑作為無人機施藥的專用劑型就會限制無人機施藥目前的發(fā)展,試驗證明在毒死蜱乳油中添加一種抑制水分蒸發(fā)的助劑雖防效不如毒死蜱超低容量液劑,但與不添加助劑的處理相比,霧滴沉積密度及防效明顯增大,這說明添加水分蒸發(fā)抑制劑能夠起到減少霧滴漂移的作用,因而研制一種能夠抑制水分蒸發(fā)的制劑是探索適用于無人機施藥劑型的重要方向。本次試驗中,小型無人機的飛行速度為5m/s,流量為1L/min,施藥液量為0.42L/667m2,處理667m2需要25s,而東方紅3WX-280G型自走式高稈作物噴桿噴霧機的行走速度為0.67km/h,流量為3L/min,施藥液量為30L/667m2,處理667m2需要10min,兩者相比,小型無人機更省工、省時、省水,但從防效上看,無人機的噴霧技術(shù)還需要進一步優(yōu)化。藥物防治是確保農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增收的重要措施。隨著科技的進步,人們對施藥機械和施藥技術(shù)提出了更高的要求,即不僅能有效防治病蟲害,還要盡量節(jié)約資源,降低環(huán)境污染,減少作物農(nóng)藥殘留,保護操作人員的安全。航空施藥機械效率高、效果好、立體性強、不損傷作物、勞動強度低,是玉米中后期機械化施藥的理想機具,更是解決