曹龍龍 宋堅利 宮建勛 李明軍 郝延杰 張愛民

摘要 ：本文在噴桿噴霧機上優(yōu)化噴灑裝置，采用多噴頭組合噴霧，設(shè)計了雙扇面噴霧的吊桿噴霧裝置，對單一扇形霧噴頭、雙扇形霧噴頭組合、雙扇面吊桿噴霧進行了大田試驗，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭ST110?04（德國Lechler）+雙扇面吊桿的噴霧效果最好，在冠層上中下不同部位的沉積變異系數(shù)為28.4%，在棉花冠層下部的覆蓋率達到50.92%，蟲口減退率超過85.0%;標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭和防飄噴頭組合ST110?02+IDK120?02（德國Lechler）噴霧效果其次;單一噴頭噴霧在冠層下部的覆蓋率較小，為33.14%，蟲口減退率（紅蜘蛛）為77.3%。雙扇面組合噴霧與單扇面噴霧相比有顯著性差異，不同類型噴頭組合的噴霧性能優(yōu)于其他類型噴頭。

關(guān)鍵詞 ：噴頭;?沉積均勻性;?棉花

中圖分類號：

S 491

文獻標(biāo)識碼：?B

DOI：?10.16688/j.zwbh.2018476

Effects of multiple?nozzle spray on the control of cotton pests

CAO Longlong1，?SONG Jianli2，?GONG Jianxun1，?LI Mingjun1，?HAO Yanjie1，?ZHANG Aimin1

（1. Binzhou Agricultural Mechanization Science Research Institute，Shandong Province， Binzhou Cotton Whole Process Mechanization

Key Laboratory， Binzhou?256600， China; 2. College of Science， China Agricultural University， Beijing?100193， China）

Abstract

The objective of this study was to improve the droplet deposition uniformity on cotton canopy. Combined nozzle spray with boom sprayers was used in this study. The pendent boom appliance with double?fan spraying was designed to compare the single normal flat?fan nozzle， double flat?fan nozzle and pendent boom spray in cotton fields. Furthermore， the deposition uniformity and coverage of pesticides and pest control effect were investigated. The spray effect of normal flat?fan nozzle ST110?04 （Lechler）+double flat?fan pendent boom were the best; its deposition variation coefficient in different parts of the canopy was 28.4%; the coverage rate in the lower part of cotton canopy was 50.92%， and the decrease rate of pest insects was more than 85.0%. The spraying effect for the normal flat?fan nozzle and air induction flat?fan nozzle ST110?02+IDK120?02 （Lechler） were second： the coverage rate in the lower part of cotton canopy for single flat?fan nozzle was 33.14%， and the decrease rate of pest insects （the spider mite） was 77.3%. In conclusion， double flat?fan nozzle spraying significantly improves spraying performance.

Key words

nozzle;?deposition uniformity;?cotton

黃河三角洲區(qū)域雖然地勢平坦但土地“鹽堿旱薄”，嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。棉花具有耐鹽堿、耐干旱、耐瘠薄能力強的特點[1]，發(fā)展棉花生產(chǎn)可以更好地改良和利用鹽堿地[2]，對于國家“藏糧于地”的戰(zhàn)略方針具有重要意義。

在棉花的種植過程中，植保作業(yè)是最為繁重的管理工作之一[3]，從苗期管理到最后收獲需噴施十余次藥劑。目前，在棉花植?；刈鳂I(yè)中，小地塊主要以背負(fù)式電動噴霧機為主，大地塊的發(fā)展趨勢是采用噴桿式噴霧機[4]，雖然噴桿式噴霧機較背負(fù)式噴霧設(shè)備大大減輕了勞動強度，提高了作業(yè)效率，但是由于現(xiàn)有噴桿噴霧機普遍采用霧化等級為細(xì)霧滴的扇形霧噴頭，并采用自上而下頂壓性噴霧的作業(yè)方式，霧滴受到上層葉片攔截，使得藥液在棉花冠層沉積分布不均勻，冠層上部及外側(cè)較多[56]，滿足不了棉花生長中后期某些病蟲害的防治需求[7]，造成藥液浪費，影響植?；匦Ч?并且由于采用細(xì)霧滴噴霧，在風(fēng)速較大的氣象條件下，農(nóng)藥飄失嚴(yán)重。目前的噴灑部件很難同時滿足覆蓋率、飄失率和均勻性3個不同噴霧指標(biāo)要求，所以很多學(xué)者研究組合式噴頭噴霧，以期改善農(nóng)藥沉積分布特性[8]。Ramon研究了可以利用不同數(shù)目噴頭的組合，來滿足不同種類作物的作業(yè)要求，特別適用于帶狀噴霧和寬幅噴霧[9]。徐艷蕾等設(shè)計了一種基于多噴頭組合的變量系統(tǒng)用于精準(zhǔn)噴藥，減小農(nóng)藥施用量[10]，Lechler公司研發(fā)了一種雙扇面噴頭IDTA[11]，德國AGROTOP公司研發(fā)了雙扇形文丘里噴嘴，研究發(fā)現(xiàn)雙扇形噴頭可以提高垂直靶標(biāo)上噴霧的沉積量、均勻性及穿透性。魏新華等[5]設(shè)計了一款棉花分行冠內(nèi)冠上組合風(fēng)送式噴桿噴霧，通過冠內(nèi)和冠上的組合式氣流擾動和輸送，進一步提高霧滴的擴散范圍和沉積分布均勻性。

本文改進了四輪自走式噴桿噴霧機的噴灑部件，將常規(guī)噴頭體只安裝單獨一個噴頭改進成多噴頭組合噴霧的多扇面結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種雙扇面噴霧吊桿，以棉田害蟲（主要是白粉虱、棉鈴蟲、紅蜘蛛）為防治對象，對棉花進行噴霧作業(yè)，研究霧滴在棉花冠層的沉積分布情況，并對防治效果及藥害情況進行調(diào)查，分析常規(guī)噴霧與吊桿、雙扇面噴頭對病蟲害的防效差異，篩選出最佳的噴頭組合方式。

1?材料與方法

1.1?試驗條件

試驗地點為濱州市無棣縣西小王鄉(xiāng)黃莊村棉田，棉花品種為‘魯棉研37號，0.76 m等行距種植，種植密度為5 000株/667 m2，試驗時棉花處于花鈴期，株高1.0～1.2 m。

1.2?試驗方法

試驗共選取4種德國Lechler噴頭：標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭ST110?02、ST110?04;防飄扇形霧噴頭IDK120?02、IDK120?04。共設(shè)置7種不同噴頭組合的噴霧方式（表1，圖1）。在進行大田噴霧作業(yè)時，Ⅲ～Ⅵ號組合中兩噴頭分別朝向噴桿的前、后方，即兩噴頭連線平行于機具行走方向。

1.2.1?不同類型噴頭霧滴粒徑測試

為了解不同類型噴頭的霧化效果，測試了試驗噴頭的霧滴粒徑。以清水做噴液，噴霧壓力0.3 MPa，利用激光霧滴粒徑儀Spraytec （英國馬爾文）分別對ST110?02、IDK120?02、ST110?04、IDK120?04噴頭進行霧滴粒徑的測量。每個噴頭設(shè)定A、B、C、D、E 5個測量點，如圖2所示，分別為扇面中心左20 cm （A點）、左10 cm （B點）、0 （C點）、右10 cm （D點）、右20 cm （E點），每個點重復(fù)測量3次，由Spraytec軟件分析得到霧滴粒徑數(shù)據(jù)[12]。

RSF為相對霧滴譜寬因素，是表征霧滴尺寸分布均勻性的基本參數(shù)，數(shù)值越小表明霧滴粒徑越集中，RSF計算公式為：

RSF=DV90-DV10DV50

式中：DV50為霧滴體積中徑，DV10、DV90分別表示將取樣霧滴的體積按霧滴從小到大的順序累積，當(dāng)積累值等于取樣霧滴體積總和的10%、90%時，所對應(yīng)的霧滴直徑。

1.2.2?組合噴頭噴霧對棉花冠層沉積分布均勻性的影響

噴霧液以檸檬黃水溶液代替，濃度為2.5 g/L，噴量為30 L/667 m2，將試驗田劃分為7個小區(qū)，每個小區(qū)噴幅內(nèi)均勻取3株棉花布樣點，間隔50 m。將布樣的棉花植株分為上、中上、中、中下、下5層，每層2個取樣點，每株10個取樣點（圖3），每個取樣點布麥拉片和水敏紙，每試驗重復(fù)3次。

7個小區(qū)分別安裝上述7種組合噴頭進行噴霧試驗。使用3WPG?600型自走式噴桿噴霧機（山東衛(wèi)士植保有限公司）作業(yè)，自走式噴桿噴霧機噴幅6 m，裝有12個噴頭，噴頭間距0.5 cm，噴霧高度0.5 m，噴霧壓力0.3 MPa，ST110?02、IDK120?02噴頭流量為078 L/min，ST110?04、IDK120?04噴頭流量為1.5 L/min，行走速度1.2 m/s。作業(yè)時，天氣晴朗，風(fēng)速0.8～1.2 m/s，氣溫34℃，相對濕度53.3%。

噴霧結(jié)束后，分別收集麥拉片和水敏紙于自封袋和信封中，用于沉積的定量測定和霧滴密度檢測。利用721型紫外可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）測定麥拉片上檸檬黃的沉積量，計算單位面積沉積量。通過Depositscan（美國USDA）軟件計算出霧滴在水敏紙上的覆蓋率、單位面積覆蓋霧滴個數(shù)等信息。

1.2.3?使用不同類型噴頭對棉花害蟲的防治效果調(diào)查

試驗分為4個小區(qū)，分別用單一標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭ST110?04（Ⅰ）、單一防飄噴頭IDK120?04（Ⅱ）、標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭和防飄噴頭組合ST110?02+IDK120?02 （Ⅴ）、單一標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭ST110?04+雙扇面吊桿（Ⅶ）進行噴霧。試驗藥劑為：30%阿維·礦物油乳油100 mL/667 m2（山東省農(nóng)藥研究所）;2%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油25 mL/667 m2（石家莊興柏生物工程有限公司）;微量元素水溶肥水劑40 mL/667 m2（達爾斯特農(nóng)化有限公司）。噴霧機參數(shù)同1.2.2，施藥液量為30 L/667 m2，作業(yè)時，氣溫22～32℃，相對濕度81%，風(fēng)速0.2～0.4 m/s。每小區(qū)采用對角線5點取樣，每點調(diào)查10株，每個小區(qū)共50株。對每個小區(qū)噴幅內(nèi)的棉鈴蟲、紅蜘蛛、白粉虱進行標(biāo)記，于噴藥前1 d及噴藥后1、3、5、7 d進行藥效調(diào)查，計算蟲口減退率。

蟲口減退率=pt0-pt1pt0×100%

式中，pt0為處理區(qū)施藥前蟲數(shù);pt1為處理區(qū)施藥后蟲數(shù)。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同類型噴頭霧滴粒徑的測試

由圖4可知，IDK系列噴頭的霧滴粒徑明顯大于ST系列噴頭的霧滴粒徑，根據(jù)美國ASABE S?572.1標(biāo)準(zhǔn)[13]，在噴霧壓力0.3 MPa下，IDK120?04的霧化等級是粗霧滴，IDK120?02的霧化等級是中霧滴，ST110?02和ST110?04的霧化等級為細(xì)霧滴。由表2可知，噴頭型號較小的霧滴粒徑較為集中，小霧滴在噴霧扇面中間聚集有利于小霧滴的穩(wěn)定性，而在噴霧扇面的兩側(cè)則飄失幾率大，大霧滴的霧滴譜范圍較寬，有利于病蟲害的防治。

2.2?組合噴頭噴霧對棉花冠層沉積分布均勻性的影響

由表3可知，不同噴頭組合的噴霧沉積分布均勻性存在一定的差異。沉積分布較好的是ST110?04 +雙扇面吊桿（ST110?02 +ST110?02）組合，該組合使用標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭，霧化顆粒細(xì)小均勻，霧滴密度大，有利于霧滴在葉面上沉積，變異系數(shù)最?。?.6%）; ST110?02+IDK120?02、IDK120?02+ST110?02組合噴頭中 ST110?02噴頭有利于上層沉積的均勻性，IDK系列噴頭有利于提高穿透性;IDK120?04、IDK120?02+IDK120?02噴頭霧滴粒徑大，沉積量多，分別為4.85、4.82 μg/cm2;ST110?04噴頭霧滴沉積密度大，容易受溫度、風(fēng)速等外部環(huán)境的影響，其沉積量最?。?.62 μg/cm2）、變異系數(shù)最高（24.1%）。

不同噴頭組合的噴霧在冠層不同部位的沉積分布均勻性存在較大的差異，霧滴在冠層上的沉積量由上及下逐漸遞減。ST110?04+雙扇面吊桿（ST110?02+ST110?02）組合在不同部位的沉積量變異系數(shù)為28.4%，該組合對作物形成“門”字形噴灑，對棉花整個植株進行包裹性噴灑，增強了藥液的穿透性與沉積分布均勻性，下部吊桿的噴頭采用ST110?02+ST110?02雙扇面組合噴頭，能較均勻地噴灑在兩行植株的下部，霧滴細(xì)小，在冠層下部環(huán)境較為密閉，飄失很少，易噴灑到害蟲體表，形成立體噴霧，達到最佳的防效。ST110?02+ST110?02組合在冠層的沉積量多，但是均勻性較差，變異系數(shù)為55.5%，上部沉積量是下部沉積量的5.2倍，該組合噴霧在棉花冠層的穿透性較差，水平噴桿噴施細(xì)小霧滴的噴霧，則大部分霧滴沉積在冠層上部與表層，很難穿透葉片到達冠層內(nèi)部及下部，不利于均勻著藥。IDK系列噴頭霧滴粒徑大，穿透性強，但霧滴密度小，霧滴個數(shù)較少，容易受到地面平整程度等外部環(huán)境的影響。

1） 1～9代表一個噴頭組合小區(qū)三次重復(fù)試驗的棉花序號。

1～9 represents the serial numbers of cotton in three repeated tests of a nozzle combination.

1） 表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。表格中的字母指示各量間在0.05水平的差異顯著性，字母相同的量之間沒有顯著性差異。

The values are means±SD. Different letters in the table indicates the significant difference at the level of 0.05; the values followed by the same letter in the same columns are not different statistically.

2.3?不同組合噴頭噴霧對棉花冠層下部霧滴密度分布的影響

由表5可知，ST110?04+雙扇面吊桿組合在冠層下部的霧滴密度為49.50個/cm2，覆蓋率為5092%，霧滴分布均勻（圖5a），覆蓋面廣;ST110?02和IDK120?02噴頭組合下中等霧滴氣流與細(xì)霧滴氣流相互作用，上層沉積分布較均勻，覆蓋性好（圖5b），下層沉積稍少，霧滴密度為38.92個/cm2，覆蓋率為46.39%;IDK120?04噴頭的噴霧在冠層下部的覆蓋率與霧滴密度與ST11?02和IDK120?02組合不存在顯著性差異;4個組合中，ST110?04噴頭噴霧在冠層上部有一定的沉積，但在下部沉積很少（圖5d），由于此噴頭的霧滴粒徑較小，噴霧氣流的穿透性較差，霧滴不易到達冠層下部并沉積。

棉花中后期葉片相互遮擋，白粉虱等在遮擋的冠層下面和葉片背面，噴霧霧滴能否穿透冠層到達中下部，關(guān)系到藥效的發(fā)揮[14]，噴霧方法和沉積均勻性是關(guān)鍵。

2.4?使用不同類型噴頭對棉花害蟲的防治效果

試驗選取4種噴頭ST110?04+雙扇面吊桿、ST110?02+IDK120?02、IDK120?04、ST110?04調(diào)查藥效，試驗前一天先進行藥前基數(shù)調(diào)查，統(tǒng)計不同害蟲的數(shù)量。分別于藥后1、3、7 d調(diào)查藥效。施藥7 d后藥效結(jié)果如圖6所示，棉鈴蟲的蟲口減退率分別為 89.5%、87.5%、88.5%、86.4%。棉鈴蟲一般在植株嫩葉及頂心處，而噴桿噴霧機不同的組合噴頭噴霧在上部沉積較好，4種噴頭組合噴霧對棉鈴蟲均有很好的防治效果，蟲口減退率差異較小。

對于紅蜘蛛和白粉虱來說，不同的組合噴頭噴霧其防治效果有較大的差異，沉積分布均勻性和防效成正比。白粉虱在底部躲避過程中，ST110?04雙扇面吊桿組合中，底部吊桿（ST110?02+ST110?02）噴頭正好將細(xì)小的霧滴噴灑到害蟲體表，噴桿噴頭和吊桿噴頭可以很好地在葉片背面噴灑沉積，第7天蟲口減退率大于85%。ST110?02+IDK120?02由于ST110?02號噴頭在上部有較好的霧滴密度，和IDK120?02大霧滴夾帶氣流相互輔助，沉積到下部的量和霧滴密度也可以得到很好的保證，藥液附著在害蟲體表的概率也增大，第7天蟲口減退率在83%以上。IDK120?04噴頭來講，雖然穿透力較強，但由于霧滴密度較小，藥液霧滴能夠附著在害蟲體表的概率變低，蟲口減退率略低（第7天79%以上）。ST110?04噴頭的噴霧密度能達到防治要求，但穿透性差，不能有效地將藥液噴灑到底部的害蟲體表，蟲口減退率稍差（第7天77%以上）。在防效和沉積均勻性保持一致的前提下，4種噴頭的防治效果大小順序為：ST110?04+雙扇面吊桿>ST110?02+IDK120?02>IDK120?04>ST110?04。

3?結(jié)論

本文通過田間試驗測試了7種噴頭類型的噴桿噴霧機噴霧霧滴在棉花冠層不同部位的沉積分布，對霧滴在棉花冠層的沉積密度結(jié)果和對棉花主要害蟲的防治效果進行了分析。結(jié)果表明，沉積均勻性依次為ST110?04+雙扇面吊桿>ST110?02+IDK120?02>IDK120?02+ST110?02>IDK120?02+IDK120?02>IDK120?04>ST110?04>ST110?02+ST110?02。對害蟲防治效果與沉積均勻性保持一致，4種類型的噴頭組合防治效果ST110?04+雙扇面吊桿>ST110?02+IDK120?02>IDK120?04>ST110?04。綜合以上試驗結(jié)果，分析新型組合噴頭的噴霧特性，確定最佳的噴霧組合方式為ST110?02+IDK120?02。

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（責(zé)任編輯：田?喆）