張瑞瑞　郝巖巖　張瑜等

關(guān)鍵詞 植保無人飛機；設(shè)施茶園；霧滴沉積分布；防治效果

中圖分類號：S 49 文獻標識碼：B DOI：10.16688／j.zwbh.2022251

隨著山東茶區(qū)茶樹種植面積的不斷擴大，害蟲的種類逐漸增多，為害程度逐漸加重。小貫小綠葉蟬Empoasca onukii Matsuda和黑刺粉虱Aleuro-canthus spini ferus Quaintance防治壓力增大[1]。葉蟬刺吸茶樹新梢汁液為害，影響樹體養(yǎng)分和水分正常運輸，導致新梢生長受阻，使茶芽畸形、焦枯[2]；黑刺粉虱主要以若蟲棲息于茶樹葉背刺吸汁液為害，排泄蜜露誘發(fā)煤煙病，降低茶樹光合作用，茶樹發(fā)芽率低、芽頭瘦弱[3-4]。

植保無人飛機施藥具有靶標精準、高效靈活、不傷害作物、不對土壤產(chǎn)生重復碾壓、省時省力省藥等優(yōu)點。近年來，植保無人飛機在作物病蟲害防治中的應(yīng)用越來越廣泛，是植保施藥方式的發(fā)展趨勢[5]。植保無人飛機施藥適用于作物上刺吸式口器害蟲的防治。例如，植保無人飛機在距玉米株冠頂部1m、飛行速度6m／s、施藥量為15 L／hm的條件下作業(yè)對玉米三點斑葉蟬Zygina salina Mit速效性和持效性均較理想[6]。劉明云等[7]的研究表明，四旋翼植保無人飛機噴施氟啶蟲酰胺、噻蟲嗪等對棉蚜Aphis gossypii Glover防效較優(yōu)。

山東地區(qū)茶園多分布于魯中南山丘區(qū)和膠東丘陵區(qū)，該地區(qū)主要依靠設(shè)施栽培措施和矮化密植方式保護茶樹越冬，這些因素給傳統(tǒng)人工施藥帶來諸多不便。另外，隨著農(nóng)村勞動力日益老齡化和短缺，迫切需求高功效、輕簡化的無人機施藥技術(shù)來緩解茶園害蟲防治壓力和節(jié)省勞動成本[8]。本研究對兩種不同類型植保無人飛機在設(shè)施茶園中施藥與目前山東茶區(qū)普遍使用的常規(guī)背負式電動噴霧器進行比較，研究不同施藥器械的霧滴在茶樹冠層沉積分布規(guī)律及對茶園優(yōu)勢害蟲的防效，以期為植保無人飛機施藥技術(shù)在山東設(shè)施茶園害蟲防治中的應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況及氣象條件

試驗于2021年6月18日在泰安市東興農(nóng)業(yè)有限公司茶園（36.17°N，116.49°E）進行，試驗茶園處于山坡丘陵地帶，茶樹品種為‘鳩坑種’，樹齡為10年。設(shè)施棚架高2.4m，寬7.5m。茶行高度為0.7m左右，寬幅0.9m，茶壟間距0.6m。在試驗進行時，用溫濕度表和風速儀測量并記錄環(huán)境參數(shù)：平均溫度29.5℃，相對濕度50%，風速為1.2m／s。

1.2試驗材料與設(shè)備

1.2.1試驗藥劑

試驗藥劑為100g/L聯(lián)苯菊酯乳油（EC）和25 g/L溴氰菊酯乳油（EC），拜耳作物科學（中國）有限公司；22%氟啶蟲胺腈懸浮劑，科迪華農(nóng)業(yè)科技有限責任公司。

1.2.2施藥器械

I型植保無人飛機（極目E-A2021全域感知植保無人飛機，蘇州極目機器人科技有限公司）旋翼4個、有效載荷為20 kg、噴幅4m、噴頭類型為彌霧噴頭；Ⅱ型植保無人飛機（極飛P20 2017款植保無人飛機，廣州極飛科技股份有限公司）旋翼4個、有效載荷為16 kg、噴幅4m、噴頭類型為離心噴頭；背負式電動噴霧器（田寶3WBD-20型電動噴霧器，山東摩森機械有限公司）配錐形壓力噴頭。

1.2.3試驗儀器

PM6252風速儀，華誼儀表有限公司；DT-83溫濕度儀，深圳市華圖電氣有限公司；136W惠普掃描儀；水敏紙，規(guī)格76 mm×26 mm，瑞士先正達作物保護公司。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設(shè)計

每種施藥器械處理為100 g/L聯(lián)苯菊酯乳油60 mg/L、25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、22%氟啶蟲胺腈懸浮劑60、120 mg/L和240 mg/L。每個茶棚為一個試驗小區(qū)，面積為300 m，共設(shè)10個飛防處理和5個人工噴霧處理，植保無人飛機飛行參數(shù)采取中等水平，用水量為30L／hm，植保無人飛機的作業(yè)高度為3.7 m（植保無人飛機距棚架為1.3 m），飛行速度為3m／s，噴幅4m。人工噴霧處理：壟距60 cm，5行區(qū)，行長20 m，小區(qū)面積60m，噴藥時人工使用手動噴霧機左右“Z”形擺動推進，人工作業(yè)行走速度為0.207m/s，噴施時注意將噴嘴對準茶樹不同位置，確保農(nóng)藥噴施均勻，試驗隨機區(qū)組排列，設(shè)置不施藥空白對照。

1.3.2霧滴在茶樹冠層的沉積分布調(diào)查

噴霧開始前，在聯(lián)苯菊酯處理區(qū)的茶樹冠層的上（離地面0.7m）、中（離地面0.4 m）、下（離地面0.1 m）部葉片的正反兩面各布置一張水敏紙；噴霧結(jié)束后，待藥液干后分別收集不同位置的水敏紙裝入裝有干燥劑的5#自封袋，帶回實驗室用Depositscan軟件統(tǒng)計霧滴粒徑、密度及農(nóng)藥覆蓋率和沉積量。

1.3.3對茶園半翅目害蟲防治效果及天敵數(shù)量的調(diào)查

分別在施藥后的3d和5d調(diào)查施藥區(qū)和空白對照區(qū)的蟲口數(shù)量。每小區(qū)調(diào)查統(tǒng)計100個芽下第2片嫩葉上的小貫小綠葉蟬和黑刺粉虱蟲口數(shù)量。另外，為了進一步利用天敵防治茶園半翅目害蟲，本試驗對芽頭上的瓢蟲進行記錄。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計算蟲口減退率和防治效果。蟲口減退率=（施藥前活蟲數(shù)－施藥后活蟲數(shù)）／施藥前活蟲數(shù)×100%；防治效果=（藥劑處理區(qū)蟲口減退率－空白對照區(qū)蟲口減退率）／（1－空白對照區(qū)蟲口減退率）×100%。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS 21軟件進行統(tǒng)計分析。用Tukey’s HSD檢驗進行差異顯著性分析。作圖軟件為Origin 2021。

2結(jié)果與分析

2.1不同部位茶樹葉片上霧滴覆蓋密度和沉積量分析

Ⅰ型植保無人飛機、Ⅱ型植保無人飛機和背負式噴霧器在茶樹葉片上平均霧滴密度分別為102.72個／cm、50.58個／cm和29.83個/cm，以工型植保無人飛機噴霧在茶樹葉片上的霧滴密度最大。兩種植保無人飛機施藥霧滴在茶樹上層的沉積密度最大，其次中層，下層沉積較少；茶樹葉片正面霧滴密度大于葉片反面；霧滴密度在茶樹不同部位和葉片正反面差異顯著（P<0.05）；傳統(tǒng)背負式噴霧器施藥方式在茶樹中層的霧滴沉積密度大于上層和下層（圖2）。Ⅰ型植保無人飛機、Ⅱ型植保無人飛機和背負式噴霧器藥液沉積總量分別為0.175、0.371μL/cm和53.562μL/cm，霧滴覆蓋率均值分別為1.95%、2.52%和19.42%。植保無人飛機噴霧在茶樹上層、中層和下層葉片正面上的藥液沉積量和覆蓋率顯著低于背負式噴霧器；不同施藥器械霧滴在茶樹葉片正面的沉積量和覆蓋率大于反面；植保無人飛機處理區(qū)中霧滴在茶樹上、中、下層中葉片正、反面的沉積量和覆蓋率比背負式噴霧器均勻（圖2）。

2.2不同施藥處理對茶園半翅目害蟲的防治效果

如圖3所示，Ⅰ型植保無人飛機噴施100g/L聯(lián)苯菊酯乳油60mg/L、25g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、22%氟啶蟲胺腈懸浮劑60 mg/L，施藥后3d對黑刺粉虱的防效分別為54.22%、73.07%、66.49%，施藥后5d的防效分別為47.91%、67.11%、51.13%。Ⅱ型植保無人飛機這3個藥劑處理施藥后3d對黑刺粉虱的防效分別為57.67%、60.29%、65.35%（圖3），5d后的防效分別為39.98%、44.83%、64.11%。植保無人飛機施藥后的防效和持效性高于背負式噴霧器。兩種植保無人飛機噴施22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L后對黑刺粉虱3d的防效分別為82.20%和82.12%，5d的防效為71.73%和57.68%，該濃度處理對防治茶樹黑刺粉虱具有速效性且持續(xù)性較好。植保無人飛機與背負式噴霧器施藥后對小貫小綠葉蟬的防效無顯著性差異（圖3）。Ⅰ型植保無人飛機噴施22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L和25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L3d后，對小貫小綠葉蟬的防效分別為84.44%和76.16%；Ⅱ型植保無人飛機噴施25 g/L溴氰菊酯乳油60 mg/L、100 g/L聯(lián)苯菊酯乳油60 mg/L和22%氟啶蟲胺腈懸浮劑240 mg/L 3 d后，防治效果分別為98.18%、94.70%和93.94%;背負式噴霧器各種藥劑處理3d對小貫小綠葉蟬的防效均高于85%（圖3）。與空白對照相比，不同施藥器械不同藥劑處理中瓢蟲數(shù)量沒有顯著差異（圖4）。

2.3不同施藥器械的經(jīng)濟成本分析

兩種施藥器械一次施藥的成本估計見表1，對比分析了兩者防治1hm茶園時其用藥、用水及成本的差別。結(jié)果顯示1hm茶園人工背負式噴霧的用藥量及成本是植保無人飛機的2倍，用水量及成本是植保無人飛機的20倍，人工成本是植保無人飛機的5.8倍，動力成本是植保無人飛機的6.3倍，總成本是植保無人飛機的8.9倍。

3結(jié)論與討論

農(nóng)藥噴霧時的霧滴沉積分布特征是評價植保無人飛機噴施作業(yè)性能的重要標準，對靶標害蟲的防效也具有顯著影響[9]。離心式噴頭具有霧滴分布均勻[10]、霧化性能好[11]等優(yōu)點，因此，植保無人飛機噴霧的霧滴密度均高于背負式電動噴霧器。同時，與背負式噴霧器噴霧霧滴主要集中在茶樹中層葉片正面相比，植保無人飛機通過螺旋槳產(chǎn)生的下旋氣流能很好地使霧滴具有穿透性，顯著提高茶樹不同部位和葉片背面的著藥量，這都說明植保無人飛機的噴霧效果要優(yōu)于背負式電動噴霧器。但植保無人飛機施藥的高利用率可能會導致茶樹葉片有較高的農(nóng)藥殘留[8，12]，植保無人飛機施藥霧滴在茶樹不同部位的沉積分布規(guī)律總體為上層>中層>下層，茶樹葉片正面>背面。植保無人飛機噴霧在甘蔗、水稻等作物的上層霧滴沉積量同樣大于中層和下層霧滴沉積量，與本試驗結(jié)果相符[13-14]，原因主要是受重力作用、葉片阻擋效應(yīng)以及受環(huán)境影響產(chǎn)生霧滴飄移，造成上述霧滴分布規(guī)律[15]。背負式噴霧器的霧滴大部分分布在茶樹中上層葉片正面，主要是因為噴嘴主要在茶行中上層作業(yè)，噴霧的穿透力弱，大霧滴容易覆蓋在葉片正面，葉片背面難以積聚藥液。較細的霧滴能增加農(nóng)藥接觸靶標的幾率，覆蓋也更加均勻[8]。

施藥霧滴沉積分布和穿透程度以及靶標害蟲的習性直接影響藥劑對害蟲的防效，這與飛行作業(yè)高度、飛行速度、噴頭類型、氣溫、風速等參數(shù)和環(huán)境因素密切相關(guān)[6]。茶樹灌叢郁閉度大，黑刺粉虱主要在茶叢中下層滋生，并棲息在茶樹葉片背面[3]，傳統(tǒng)施藥方式防治難度較大[16]。本試驗結(jié)果表明，植保無人飛機噴霧霧滴在葉片背面沉積量、覆蓋率、霧滴密度要優(yōu)于背負式噴霧器作業(yè)，噴霧霧滴穿透性好，在茶樹不同部位分布較均勻，葉片背面也有大量沉積布展，背負式噴霧器施藥霧滴難以穿透茶樹上層而沉積到茶樹中下層，因此，植保無人飛機噴霧對黑刺粉虱的防治效果和持效性顯著優(yōu)于背負式噴霧器。植保無人飛機施藥對小貫小綠葉蟬的防效與背負式噴霧器相當。研究表明，植保無人飛機噴施蟲螨腈等殺蟲劑對小貫小綠葉蟬的防效與背負式噴霧器相當，但霧滴沉積分布和作業(yè)效率均優(yōu)于背負式電動噴霧器[8，17]。小貫小綠葉蟬主要分布在茶樹上層幼嫩茶梢上，而植保無人飛機和背負式噴霧器施藥在茶樹上層的霧滴沉積量最大，因此，兩種施藥方式之間效果沒有差異[8，17]。而瓢蟲在茶園中短距離遷徙能力較強，不同施藥方式對其在茶園中數(shù)量影響較小。

采用植保無人飛機施藥能顯著節(jié)水、減藥，減少農(nóng)田土壤與水質(zhì)污染，有效降低理論農(nóng)業(yè)成本與資源成本[17]。在保證防治效果的前提下，使用植保無人飛機防治茶園害蟲可節(jié)水、省藥，減少了勞動力和資源投入，有效降低山區(qū)丘陵茶園害蟲的防治成本。利于田間通風透光，減少蔭蔽，降低濕度，改善田間小氣候，抑制銹病的發(fā)生流行，也有利于玉米增產(chǎn)；三是注意田間水分管理，生長期間如遇持續(xù)降雨，應(yīng)及時排除田間積水；四是推廣不同基因型玉米品種間作，可以明顯減輕玉米南方銹病的發(fā)生[13]，如通過‘魯單981’（抗?。┖汀崋?58’（感病）1：1間作可以減輕高感品種‘鄭單958’南方銹病的發(fā)病程度[14]。

3.4發(fā)病初期及時進行藥劑防治

南方銹病的藥劑防治關(guān)鍵是掌握防治時期，要做到早防早治，力求在發(fā)病初期（零星病葉期）及時進行藥劑防治，以達事半功倍的效果。要加強病害監(jiān)測預警工作，根據(jù)天氣情況、南方菌源數(shù)量、當?shù)仄贩N抗性等因素對當年玉米南方銹病發(fā)生時期及發(fā)病程度進行科學預判，指導病害藥劑防治工作。在施藥防治技術(shù)方面，可以利用自走式植保施藥機械或植保無人機在玉米大喇叭口期或發(fā)病初期進行噴藥，藥劑可選用12.5%烯唑醇可濕性粉劑4000～5000倍液、25%粉銹寧可濕性粉劑1000倍液、18.7%丙環(huán)·嘧菌酯懸乳劑1000mL／hm、32.5%苯甲·嘧菌酯懸浮劑500 mL/hm、43%戊唑醇懸浮劑300 g／hm等[9-10，15-16]，一般噴藥一次即可，必要時間隔2～3周后再施藥一次。如噴藥后12h遇雨，要在雨后及時補治。