萬品俊，王國榮，袁三躍，黃福旦，李 斌，楊穩(wěn)堂，賴鳳香，傅 強*

（1.中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室，浙江杭州 310006；2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，浙江杭州 311200；3.杭州市廣通植保防治服務專業(yè)合作社，浙江杭州 310026）

不同植保機械霧滴在水稻上的分布研究

萬品俊1，王國榮2，袁三躍1，黃福旦2，李 斌2，楊穩(wěn)堂3，賴鳳香1，傅 強1*

（1.中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室，浙江杭州 310006；2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，浙江杭州 311200；3.杭州市廣通植保防治服務專業(yè)合作社，浙江杭州 310026）

對包括農(nóng)用植保無人機在內(nèi)的5款植保機械霧滴在水稻垂直高度上的穿透規(guī)律、水平分布規(guī)律及其對稻飛虱的防治效果進行研究。結果表明，不同植保機械噴霧效果有較大差異，農(nóng)用植保無人機霧滴的垂直穿透力整體優(yōu)于人工背負式噴霧機，在不同航道間的霧滴分布無顯著差異。

農(nóng)用植保無人機；穿透規(guī)律；水稻

近年來，我國航空植保機械領域得到快速發(fā)展，特別是農(nóng)用無人直升機（unmanned aerial vehicle，又稱為農(nóng)用植保無人機）的出現(xiàn)，極大地改變了傳統(tǒng)的植保防治方式。農(nóng)用無人直升機分為固定翼無人機和旋翼無人直升機2種。與傳統(tǒng)田間人工施藥作業(yè)相比，無人直升機采用超低劑量噴霧方式作業(yè)，具有作業(yè)效率高、勞動強度低、防治效果好、施藥人員安全系數(shù)高、適用性高、作物損傷小等優(yōu)點［1］，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施藥方式的一種重要補充，成為農(nóng)業(yè)全程機械化作業(yè)的重要組成部分。目前，無人直升機已廣泛應用于小麥、玉米、水稻、蔬菜、棉花、林木等［2-8］。在小麥和玉米上，相關人員研究了農(nóng)用無人機噴霧的霧滴均勻度、霧滴沉積和飄失與氣流場的關系等一系列問題［5-6，9-10］；在水稻上，研究者初步評價了多旋翼農(nóng)用無人機的霧滴沉積分布，以及單旋翼農(nóng)用無人機的防治效果和對稻米品質的影響［7-8，11-13］。本文綜合研究和比較了3款農(nóng)用無人機（2款單旋翼和1款多旋翼）以及背負式機動噴霧器、自走式噴桿噴霧機在水稻生長后期的霧滴沉積分布規(guī)律，現(xiàn)將主要結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗機械

共使用以下5種型號機械，每種作為1個處理。具體如下。

WS0735W型機動噴霧器。日本株式會社丸山制作所生產(chǎn)，噴幅3 m，施藥高度1.5 m，行走速度0.5 m·s-1，由杭州廣通植保防治服務專業(yè)合作社防治服務人員操作，667 m2噴水量30 kg。

3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機。山東臨沂三禾永佳動力有限公司生產(chǎn)，噴幅13 m，施藥高度1.5 m，行走速度0.8 m·s-1，由杭州廣通植保防治服務專業(yè)合作社防治服務人員操作，667 m2噴水量50 kg。

3WQF125-16型智能懸浮植保機。河南安陽全豐航空植?？萍加邢薰旧a(chǎn)，噴幅4 m，飛行高度2 m，飛行速度4 m·s-1，由公司技術人員操作，667 m2噴水量1 kg。

HY-B-15L型農(nóng)用噴藥無人機。廣東深圳高科新農(nóng)技術有限公司生產(chǎn)，噴幅4 m，飛行高度2 m，飛行速度4 m·s-1，由公司技術人員操作，667 m2噴水量1.5 kg。

谷上飛3WDM4-06型四旋翼遙控植保機。廣東珠海羽人飛行器有限公司生產(chǎn)，噴幅3 m，飛行高度1.5 m，飛行速度2 m·s-1，由公司技術人員操作，667 m2噴水量1.5 kg。

1.2 示范田基本情況

示范地點設在杭州市蕭山區(qū)義橋鎮(zhèn)丁家莊村，示范田品種為甬優(yōu)538，生育期為水稻灌漿期，面積80 000 m2。土壤類型為小粉土，pH值6.5，有機質含量30 g·kg-1左右，地勢平坦，肥力均勻一致，保水性能好，排灌方便。各類植保機械的噴霧面積：WS0735W型機動噴霧器666.7 m2，3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機1 213.3 m2，3WQF125-16型智能懸浮植保機2 000 m2，HY-B-15L型農(nóng)用噴藥無人機1 213.3 m2，谷上飛3WDM4-06型四旋翼遙控植保機1 213.3 m2，空白對照1 213.3 m2，不設重復。

1.3 施藥日期、示范田防治對象及藥劑

2015年8月25日施藥1次，防治對象為稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病。防治藥劑：10%阿維·氟酰胺懸浮劑（拜耳作物科學有限公司生產(chǎn)），667 m2用量21 m L；75%肟菌·戊唑醇水分散粒劑（拜耳作物科學有限公司生產(chǎn)），667 m2用量10.5 g；80%烯啶·吡蚜酮水分散粒劑（拜耳作物科學有限公司生產(chǎn)，20%烯啶蟲胺，60%吡蚜酮），667 m2用量5.6 g。

2015年9月28日施藥1次，防治對象為稻飛虱，防治藥劑為80%吡啶·吡蚜酮水分散粒劑（拜耳作物科學有限公司生產(chǎn)），667 m2用量12 g。

1.4 施藥方法及天氣

先在塑料量杯加入1/5體積的水，然后加入適量藥劑，待藥劑完全溶解后，667 m2加入300 g大紅復配著色劑（東莞市御豪食品有限公司生產(chǎn)），最后加入剩下的噴水量，充分攪勻，作全株均勻噴霧處理。8月25日施藥當天天氣為多云，氣溫26～29℃，平均相對濕度70%，風力3級，東南風；9月28日施藥當天天氣為陰轉小雨，氣溫20～22℃，平均相對濕度75%，風力2級，東北風。氣候條件對霧滴記數(shù)準確性影響不大。

1.5 霧滴測試

在藥劑處理區(qū)，分別在小區(qū)長度的1/4、2/4、3/4處（縱向3個點），按與行走或飛行作業(yè)方向的垂直方向，各設置1橫列的點（橫向3個點，其中一縱列點布局于航路中心線，其余2點位于中心點兩側1 m處），每橫列長3 m（3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機為6 m），相鄰點間隔1 m（3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機間隔為2 m）各點編號。每點選取1叢稻株，在位于水稻距地面90 cm（位于劍葉中部的正面）、60 cm（位于莖稈）、30 cm（位于莖稈）處分別固定3～5枚霧滴測試卡（1 cm×2 cm）。此外，在位于稻株30 cm處的4個方向（即行進方向的前、后、左、右）各隨機放置3～4片霧滴測試卡，將霧滴測試卡固定在稻株上。待機械噴施30 min后，將霧滴測試卡編號取回室內(nèi)鏡檢計數(shù)。除3WQF125-16型智能懸浮植保機測試不同航道間霧滴分布和3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機霧滴測試試驗不設置重復外，其他霧滴測試均設置3個重復。

所有數(shù)據(jù)用Excel 2010進行整理，采用方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）方法進行數(shù)理統(tǒng)計。

2 結果與分析

2.1 不同植保機械噴霧在稻叢不同垂直高度上的霧滴分布

各類植保機械噴灑后，稻叢內(nèi)不同垂直高度上的霧滴分布結果見表1。同一植保機械在稻叢不同高度的霧滴分布數(shù)量，均以90 cm處（劍葉中下部位置）的霧滴分布密度最高，基部30 cm處的霧滴分布密度最低，位于稻叢中間的60 cm處的霧滴分布密度居中。其中，3種無人機和背負式噴霧器的90 cm處霧滴均顯著高于60 cm和30 cm處，后兩高度處無顯著差異，表明這些機械噴出的霧滴在稻叢中下部分的衰減明顯，霧滴穿透性相對較差，且不同機器間有一定差異。從30 cm處占90 cm處霧滴數(shù)量的比例來看，HY-B-15L型單旋翼機為40%，優(yōu)于3WDM4-6型四旋翼機的31%和背負式噴霧器的28%，遠優(yōu)于3WQF125-16型單旋翼機的12%（霧滴穿透力最差）。自走式水旱兩用噴桿噴霧機60 cm與90 cm處霧滴密度無顯著差異，均顯著高于30 cm處，且30 cm處霧滴密度相當于90 cm處的53%，為所試驗的各類機械中的最高值，在垂直高度的霧滴穿透性能最好。

從各高度霧滴密度的變異系數(shù)來看，90 cm處變異系數(shù)最低，30 cm處變異系數(shù)最高，即前者霧滴分布均勻性優(yōu)于后者，與霧滴分布數(shù)量結果類似。60 cm處的變異系數(shù)，HY-B-15L型單旋翼無人機、3WDM4-6型四旋翼無人機、自走式噴桿噴霧機均遠低于30 cm處，而與90 cm處較為接近，表明這3種機械在60 cm高度的霧滴均勻性與90 cm處接近而遠優(yōu)于30 cm處，其中自走式噴霧機的變異系數(shù)均處于同一高度的最小值，其霧滴均勻性最好。3WQF125-16型單旋翼機60 cm處的變異系數(shù)高達157.1%，與其在30 cm處的168.2%接近，居各類機器變異系數(shù)之前2位，說明該型無人機霧滴的均勻性最差。

表1 稻叢內(nèi)不同垂直高度處各植保機械的霧滴分布密度

此外，不同機械在霧滴數(shù)量上有一定的差異，其中用水量較多的自走式噴霧機、背負式機動噴霧機霧滴較多，而3種用水量較少的無人機霧滴相對較少。以90 cm處為例，前2種機械的霧滴數(shù)量是無人機的1.3～3.4倍，這種差異遠小于用水量的差異，前兩者的用水量是無人機的30余倍，說明無人機噴出霧滴較細，霧化效果明顯較好。

2.2 不同植保機械在稻叢基部（30 cm）稻株不同方位的霧滴分布

除3WQF125-16型單旋翼植保無人機缺失有效觀察數(shù)據(jù)外，4種植保機械噴霧霧滴在距離地面30 cm的稻株4個方位的霧滴分布見表2。可以看出，HY-B-15L型單旋翼無人機、自走式噴桿噴霧機、背負式噴霧機在稻株不同方位的霧滴分布密度無顯著性差異，且最大值與最小值的比值2.0～2.8；而3WDM4-6型四旋翼無人機不同方位的霧滴數(shù)量差異顯著，最大值與最低值之比高達16，說明該型無人機霧滴存在明顯的方位分布差異，不適合噴霧。

表2 基部30 cm處稻株不同方位的霧滴分布密度

2.3 不同植保機械在噴幅范圍內(nèi)不同位置的霧滴分布

在稻株基部（30 cm）觀察噴幅范圍內(nèi)不同位置的霧滴分布，結果（表3）表明，WS0735W型背負式機動噴霧機、3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機在其噴幅范圍內(nèi)不同位置的霧滴分布密度均無顯著性差異，而3WQF125-16型單旋翼植保無人機一側的霧滴密度顯著大于另外2個測試點的霧滴密度，說明噴幅范圍內(nèi)無人機的霧滴分布均勻性較差，這可能與噴霧時風速較大有關（植保無人機由南向北飛行，當日東南風，風力3級），上風向的霧滴密度顯著小于下風向，也體現(xiàn)出無人機受噴霧時刮風天氣的影響較大。

表3 稻叢基部30 cm處各機械噴幅范圍內(nèi)的霧滴分布密度

2.4 植保無人機（3WQF125-16型）不同航道的霧滴分布

為測試植保無人機在不同航道間霧滴分布的均勻性，測定不同航道間霧滴數(shù)。因試驗當日（2015年9月28日）的天氣不利（16：00—20：00小雨）及HY-B-15L型、3WDM4-6型植保無人機均未按指定航道飛行，因此僅測試2015年8月25日3WQF125-16型單旋翼植保無人機在不同航道間的霧滴分布。取不同航道30 cm的霧滴測試卡，記錄稻叢平均霧滴密度（表4）?？梢钥闯?，不同航道的平均霧滴密度0.88～1.63個·cm-2，航道間無顯著差異；不同航道霧滴密度的變異系數(shù)92.6%～106.6%，相互間亦較接近，表明不同航道間的霧滴分布密度接近，均勻性較好。

表4 植保無人機（3WQF125-16）不同航道間霧滴密度

3 討論

通過對稻叢上部（90 cm處）和稻叢內(nèi)部（距離地面60 cm及30 cm處）霧滴分布數(shù)量和均勻性等方面的觀察，結果表明各植保機械霧滴穿透能力由高至低依次為自走式水旱兩用噴桿噴霧機＞HYB-15L型單旋翼植保無人機＞3WDM4-6型四旋翼植保無人機＞W(wǎng)S0735W型背負式機動噴霧機＞3WQF125-16型單旋翼植保無人機?？梢?，不同植保機械噴霧效果有較大的差異，其中，3WSH-500型自走式水旱兩用噴桿噴霧機效果最好。由于植保機械具有不同類型的噴頭，導致其噴藥的藥液霧化程度（大?。┎煌?，而霧滴大小是影響霧滴在靶標沉積的主要因素之一［14］。噴桿式噴霧機的霧滴直徑較大（240～600μm），且無需風場［15］，由此可能具有更強的穿透性。3款無人機中，HY-B-15L型單旋翼機、3WDM4-6型四旋翼機有較好的霧滴穿透性（霧滴達到稻叢基部），且以前者的霧滴均勻性較好。由此表明，農(nóng)用植保無人機在低量噴灑時形成的小霧滴（80～150μm）具有水平方向分速度大，彌漫性能好的特點，致使螺旋槳產(chǎn)生的下旋氣流能使霧滴具有較好的穿透性。此外，本研究中3WQF125-16型單旋翼機霧滴向稻叢基部的穿透性和霧滴均勻性均相對較差，可能與該型機旋翼風速較大導致稻株“成片倒伏”有關。

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（責任編輯：高 峻）

S49

：A

：0528-9017（2016）12-1976-04

文獻著錄格式：萬品俊，王國榮，袁三躍，等.不同植保機械霧滴在水稻上的分布研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（12）：1976-1979.

10.16178/j.issn.0528-9017.20161210

2016-10-08

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系（CAS）；中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程

萬品?。?986—），男，安徽宣城人，博士，助理研究員，從事水稻病蟲害防控研究工作，E-mail：wanpinjun@caas.cn。通信作者：傅 強（1968—），男，湖南婁底人，博士，研究員，從事水稻病蟲害防控研究工作，E-mail：fuqiang@caas.cn。