無人機噴施與人工噴施棉花脫葉劑效果對比

胡紅巖，任相亮，馬小艷，姜偉麗，馬亞杰，王丹，馬艷

（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽455000）

化學脫葉是棉花機械化采收的重要環(huán)節(jié)，噴灑脫葉劑不僅可以促進棉花葉片脫落和集中吐絮，而且可以有效降低棉花含雜率[1]。棉花脫葉劑脫葉效果直接影響著棉花的產(chǎn)量和品質。目前我國棉花機械化采收存在的問題主要是棉花整體脫葉率低，而其主要原因是棉花密度高，棉花冠層葉片相互遮擋，交叉重疊嚴重，下部葉片因著藥（脫葉劑）量少而不能及時脫落[2]。棉花脫葉效果除了與棉花品種、脫葉劑配方及環(huán)境溫濕度有關外[3-5]，還與施藥器械有很大關系[6-7]。近年來，航空植保低空低量施藥技術大力發(fā)展，為植保無人機在農(nóng)業(yè)方面的應用開辟了道路。我國新疆棉花大面積種植模式非常適合植保無人機噴施作業(yè)，但是目前對于植保無人機施藥對棉花脫葉效果的影響研究較少。本文比較分析了植保無人機與人工噴施噻苯隆·敵草隆對棉花的脫葉、催熟效果及對棉花產(chǎn)量主要因子和纖維品質指標的影響，以期為棉田植保無人機噴施作業(yè)提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1試驗場地。試驗于2017年9月在中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所試驗農(nóng)場（河南省安陽縣）進行，棉花品種為中棉所79，棉花種植密度5.5萬株·hm－2，行距0.8 m。噴施脫葉劑時正值棉花吐絮期，棉鈴吐絮率平均在60%左右，噴霧期間環(huán)境風速為1.50 m·s－1，溫度 32.76 ℃，相對濕度為 32.92%。

1.1.2供試藥劑。540 g·L－1噻苯隆·敵草隆懸浮劑由中棉小康生物科技有限公司提供。

1.1.3測試機型與設備。本次試驗采用的是3WQF120-12智能懸浮植保無人機，由安陽全豐航空植?？萍加邢薰咎峁粶y試機型共2個噴頭，噴液壓力0.2 MPa～0.3 MPa，噴灑流量0.8～1.6 L·min－1，噴幅寬度 4～6 m。 作業(yè)高度 1.5 m 左右，作業(yè)速度5 m·s－1。人工噴霧采用西班牙“沒得比”背負式手動噴霧器噴霧，2個噴頭，流量4.5 L·min－1。

1.2 試驗設計

噴霧試驗共設置7個藥劑處理，分別進行無人機噴霧（處理 1～3）和人工噴霧（處理 4～6），無人機按照22.5 L·hm－2的噴液量噴施，人工噴霧采用背負式手動噴霧器進行噴霧，噴液量為450 L·hm－2，同時設置人工噴施清水450 L·hm－2作為對照（處理7），詳見表1。試驗小區(qū)長50 m，寬16 m；為避免相互影響，各處理之間設置4 m寬隔離帶，不設重復。無人機作業(yè)噴幅為4 m，高度1.5 m左右，速度 5 m·s－1，每小區(qū)噴施作業(yè) 2個來回，每個處理進行1次噴霧。

表1 各處理藥劑種類與用量

1.3 調查方法

1.3.1脫葉、催熟效果調查。在每個處理小區(qū)按照“Z”字形隨機6點取樣，每點調查5株，并掛牌標記。施藥前調查整株葉片數(shù)量和未吐絮棉鈴數(shù)量，分別于施藥當天藥前、施藥后5、10、20、30 d調查脫葉率及吐絮率，依據(jù)公式計算各處理的脫葉藥效及吐絮藥效。計算公式如下：葉片脫落率rD（%）=（NL0－NL1）/NL0×100.式中：NL0為施藥前植株葉片總數(shù)，NL1為調查時植株殘留葉片數(shù)。脫葉藥效ED（%）=（rD1－rD0）/（1－rD0）×100.式中：rD1為處理區(qū)葉片脫落率，rD0為對照區(qū)葉片脫落率。藥后吐絮率rB（%）=（NB0－NB1）/NB0×100.式中：NB0為施藥前未吐絮棉鈴數(shù)，NB1為調查時未吐絮棉鈴數(shù)。吐絮藥效EB（%）=（rB1－rB0）/（1－rB0）×100.式中：rB1為處理區(qū)藥后棉鈴吐絮率，rB0為對照區(qū)藥后棉鈴吐絮率。

1.3.2產(chǎn)量、品質調查。待田間吐絮率在90%左右，采收各處理小區(qū)棉花樣品，每小區(qū)隨機采收50鈴，3次重復，室內考種、軋花，計算鈴重、衣分、籽指；并從中隨機稱取100 g皮棉樣品送至農(nóng)業(yè)部棉花品質監(jiān)督檢驗測試中心（安陽）進行纖維品質檢測（HVICC 校準）。

1.3.3數(shù)據(jù)分析。采用SPSS 13.0軟件對調查結果進行統(tǒng)計分析，采用Duncan's法分析各處理之間的差異顯著性，評價無人機施藥和人工噴施脫葉劑對棉花脫葉、催熟效果及棉花產(chǎn)量主要因子和品質指標的影響。

2 結果與分析

2.1 對棉花的脫葉、催熟效果比較

施藥后，各處理對棉花的脫葉、催熟效果見表2。藥后5 d，無人機噴施3個不同劑量噻苯隆·敵草隆的脫葉藥效為24.09%～36.85%，均顯著低于同等劑量的人工噴霧處理 （脫葉藥效為46.25%～71.71%）。之后隨著藥劑的吸收和傳導，各處理的脫葉藥效逐漸上升，藥后10～20 d，無人機噴施噻苯隆·敵草隆的3個處理與相應劑量的人工噴霧處理無顯著差異（P＞0.05）。表明無人機噴灑脫葉劑處理對棉花的脫葉速效性不及人工噴霧處理，但隨著施藥時間的延長，無人機噴施噻苯隆·敵草隆對棉花的脫葉效果逐漸提高，最終可以達到人工噴霧水平。藥后30 d，各處理脫葉藥效均在80%以上，處理間無明顯差異。

由表2還可看出，棉田噴施噻苯隆·敵草隆對棉花具有一定的催熟效果，藥后5～10 d，各處理之間吐絮藥效無顯著差異（P＞0.05）。藥后20 d，處理6和處理3的吐絮藥效顯著低于處理5；藥后30 d，處理3吐絮藥效上升，與其他處理已無顯著差異，而處理6的催熟效果不佳，吐絮藥效僅為11.15%，顯著低于處理1。

2.2 對棉花產(chǎn)量主要因子和纖維品質指標的影響

各處理棉花主要產(chǎn)量因子和纖維品質指標結果見表3。3個無人機施藥處理間長度整齊度指數(shù)差異顯著，處理1斷裂比強度顯著高于其余2個處理，且處理1這2個指標顯著高于清水對照，而其他各指標均無顯著差異。人工噴霧的3個處理間除處理6長度整齊度指數(shù)顯著高于其余2個處理外，其他指標也均無顯著差異。人工噴霧處理與清水對照處理各個指標均無顯著差異。

3 討論與結論

本研究采用單旋翼植保無人機對棉花進行噴施作業(yè)，期間環(huán)境風速為 1.50 m·s－1，無降雨、低溫等特殊天氣，環(huán)境溫度及濕度適宜，對無人機噴施作業(yè)及其效果影響較小。通過在棉田噴施不同劑量的噻苯隆·敵草隆的效果對比發(fā)現(xiàn)，無人機噴施90 g·hm－2、135 g·hm－2和 180 g·hm－23 個劑量的噻苯隆·敵草隆，對棉花具有較好的脫葉效果。通過對比無人機施藥和人工噴霧對棉花的脫葉效果發(fā)現(xiàn)，在相同施藥量條件下，無人機噴灑脫葉劑對棉花脫葉的速效性不及人工噴霧處理。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是由于人工噴霧霧滴的穿透性及沉積均勻性較差，藥液難以穿透作物冠層而達到植株的中下部葉片[8-10]，造成其在上層葉片上的沉積量較大，因此在短時間內上層葉片的脫葉率較高，但隨著時間的延長，脫葉率增加緩慢；而無人機噴霧霧滴穿透性較強，藥液在棉花上、中及下部葉片均有沉積[11-12]，相對人工噴霧棉花上層葉片的藥液沉積較少，藥效發(fā)揮較慢，但隨著時間的延長，脫葉率逐漸上升，最終達到人工噴霧水平。

表2 藥后各處理對棉花的脫葉、催熟效果比較%

表3 各處理的棉花產(chǎn)量主要因子和纖維品質指標比較

從吐絮效果來看，田間噴施噻苯隆·敵草隆對棉花具有一定的催熟效果，藥后20 d，無人機噴霧的3個處理之間吐絮藥效無顯著差異，人工噴霧的3個處理之間也無顯著差異，表明增加施藥量并沒有顯著提高噻苯隆·敵草隆對棉花的催熟效果。相反，噻苯隆·敵草隆田間使用劑量過高，則容易造成對棉花的藥害，如引起青鈴脫落或形成僵瓣等。處理6和處理3藥后20 d的吐絮藥效顯著低于處理5，就可能與田間施藥量過高有關系。同時，處理6采用人工噴霧，噴霧不均勻也可能是造成棉花吐絮效果不好的因素之一。

從各處理對棉花主要產(chǎn)量因子和纖維品質指標的影響結果來看，處理1與處理6及清水對照部分指標差異明顯，可能是由于施藥前棉花成熟度及田間管理措施不同造成的。脫葉劑的使用效果受棉花生長情況的影響，在生產(chǎn)上應避免在貪青旺長、成熟度差、吐絮率低的棉田使用。

植保無人機采用低容量或超低容量噴霧，不僅霧滴粒徑小，而且霧滴穿透性及均勻性優(yōu)于人工噴霧，施藥效果好，作業(yè)效率遠高于人工噴霧[8-9]，在棉花脫葉劑噴施方面有很大的應用空間。通過開展更多的田間試驗進一步明確適合無人機作業(yè)的施藥參數(shù)，對于提高噴霧質量、田間應用效果及作業(yè)效率和效益具有重要意義。