植保無人機(jī)噴施草銨膦在葉菜田清園滅茬中的效果

郭文磊， 馮 莉， 張?zhí)﹦拢?田興山

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

廣東省是我國重要的蔬菜生產(chǎn)大省，以葉菜類生產(chǎn)為主，其種植面積和產(chǎn)量均占本省蔬菜總種植面積和產(chǎn)量的50%左右，其生長周期短，復(fù)種指數(shù)高[1]。廣東省熱帶、亞熱帶的氣候特點(diǎn)為農(nóng)作物生產(chǎn)提供了豐富的光、熱及水資源，因此在人均耕地面積有限的情況下，該地區(qū)的葉菜田通常連作，1年內(nèi)種植多茬[2]。

葉菜類蔬菜在收獲后，會留下大量殘茬，且高溫高濕的氣候易導(dǎo)致雜草迅速滋生[3]。因此，農(nóng)民通常噴施滅生性除草劑進(jìn)行清園滅茬處理，待殘茬和雜草死亡后翻耕，為下茬播種做準(zhǔn)備。目前，背負(fù)式噴霧器、農(nóng)用噴霧機(jī)等是菜田清園中最常用的噴霧器械，該類器械用水量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且有時(shí)進(jìn)地作業(yè)較為困難。近年來，植保無人機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，利用無人機(jī)搭載噴霧系統(tǒng)，通過手持控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)，不僅克服了人工噴霧勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，地面噴霧機(jī)進(jìn)地困難等問題，還具有噴灑效果好、無人駕駛、地塊適應(yīng)性強(qiáng)、安全系數(shù)高、省水省藥等優(yōu)點(diǎn)[4]。近年來，隨著草甘膦抗性雜草的蔓延，以及百草枯退出市場，草銨膦用量逐漸上升，成為菜田清園中最為依賴的除草劑。目前，植保無人機(jī)在我國仍處于推廣應(yīng)用階段，主要用于噴灑殺蟲劑或殺菌劑[5-6]，尚未見在規(guī)?；藞鰢娛┎蒌@膦等滅生性除草劑進(jìn)行清園處理的報(bào)道。因此，本研究在廣東省廣州市花都區(qū)一規(guī)?；藞鲩_展試驗(yàn)，對植保無人機(jī)霧滴沉積分布及飄移情況進(jìn)行研究，并比較植保無人機(jī)與常規(guī)農(nóng)用噴霧器噴施草銨膦對葉菜殘茬及主要雜草的防除效果，以期為植保無人機(jī)在葉菜田清園滅茬中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省廣州市花都區(qū)花山鎮(zhèn)永豐菜場(23.47°N、113.24°E)，該菜場總面積約為 8.6 hm2，長期種植菜心[BrassicarapaL. var.chinensis(L.) Kitam.]、芥藍(lán)(BrassicaoleraceaL. var.albifloraKuntze)2種葉菜類蔬菜。試驗(yàn)地地勢平坦，土壤類型為沙壤土，pH值為 5.0，有機(jī)質(zhì)含量為2.7%。施藥時(shí)蔬菜已收獲，除菜心、芥藍(lán)殘茬外，還包括酸模葉蓼(PolygonumlapathifoliumL.)、鱧腸(EcliptaprostrataL.)、牛筋草[Eleusineindica(L.) Gaertn]、稗[Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.]、碎米莎草(CyperusiriaL.)等雜草，株高在20～80 cm 之間，多處于生長旺盛期。

1.2 施藥器械及藥劑

施藥器械為P20 2018款植保無人機(jī)(廣州極飛科技有限公司)，噴頭類型為轉(zhuǎn)盤式離心噴頭；3WBD-20 型背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(廣東省博羅縣東田實(shí)業(yè)有限公司)，噴頭類型為液力扇形噴頭(型號為TeeJet 11002)。

供試藥劑：200 g/L草銨膦水劑，購自永農(nóng)生物科學(xué)有限公司；農(nóng)博士低容量施藥專用助劑，購自廣西田園生化股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)中，無人機(jī)飛行速度為3 m/s，飛行高度距植物冠層1.5 m，噴幅為3.0 m。P20 2018款植保無人機(jī)藥箱容積為7.5 L，每次飛行作業(yè)面積為 3 000～5 000 m2；人工噴霧處理小區(qū)面積為200 m2。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，具體見表1。每個(gè)處理3次重復(fù)，不同小區(qū)間邊界間隔10 m，隨機(jī)區(qū)組排列。施藥時(shí)間為2018年4月11日，天氣多云，溫度為22～29 ℃，風(fēng)速為0.0～0.5 m/s，適合進(jìn)行噴霧作業(yè)。

1.4 調(diào)查方法

1.4.1 植保無人機(jī)霧滴沉積分布調(diào)查 P20 2018款植保無人機(jī)具有4個(gè)旋翼，在旋轉(zhuǎn)過程中會推動(dòng)空氣流動(dòng)導(dǎo)致在植物冠層形成獨(dú)特的旋翼下壓風(fēng)場。本試驗(yàn)為驗(yàn)證P20 2018款植保無人機(jī)的噴霧效果，按照倒置“W”9點(diǎn)取樣法在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)設(shè)置樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)選取2株植物，分別用回形針將水敏紙(26 mm×76 mm)固定在葉片的正面和背面，飛行完成后取回水敏紙，拍照并利用Image J軟件統(tǒng)計(jì)水敏紙上霧滴的分布情況。

1.4.2 植保無人機(jī)霧滴飄移情況調(diào)查 分別在離無人機(jī)飛行邊界垂直距離2.5、5.0、7.5 m處的地面上放置水敏紙，飛行完成后取回水敏紙，拍照并利用Image J軟件統(tǒng)計(jì)水敏紙上霧滴的分布情況。

表1 試驗(yàn)藥劑處理及噴霧相關(guān)參數(shù)Table 1 Herbicide treatments and the associated spraying parameters

注：處理A、處理B、處理C及處理D中加入體積分?jǐn)?shù)為4%的低容量施藥專用助劑。

1.4.3 雜草防效調(diào)查 共調(diào)查3次，分別在施藥后3 d(2018年4月14日)、7 d(2018年4月18日)、14 d(2018年4月25日)進(jìn)行。藥后3 d采用估計(jì)值調(diào)查法。藥后7、14 d采用絕對數(shù)調(diào)查法，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)均按照倒置“W”9點(diǎn)取樣法隨機(jī)調(diào)查9個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)為1.0 m2，調(diào)查各處理區(qū)內(nèi)存活雜草株數(shù)，藥后14 d在調(diào)查雜草株數(shù)的同時(shí)調(diào)查鮮質(zhì)量防效。參照農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則(一)[7]中關(guān)于除草劑防治非耕地雜草的方法進(jìn)行試驗(yàn)，按下列公式進(jìn)行防效計(jì)算：

式中：PT為藥劑處理區(qū)殘存活草株數(shù)(鮮質(zhì)量)；CK為空白對照區(qū)活草株數(shù)(鮮質(zhì)量)。

1.4.4 統(tǒng)計(jì)分析 使用DPS(v7.05版)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評價(jià)不同試驗(yàn)處理對葉菜田雜草的防除效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 植保無人機(jī)霧滴沉積分布及飄移情況

由表2可知，P20 2018款植保無人機(jī)噴霧霧滴不僅可以沉積分布在葉片正面，還可沉積在葉片反面。噴液量對霧滴沉積密度影響較大，而草銨膦用量對霧滴沉積密度無明顯影響。噴液量為15.0 L/hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度為44.8～46.1個(gè)/cm2；噴液量為22.5 L/hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度為59.7～60.7個(gè)/cm2。距離飛行邊界2.5 m處，葉片正反面霧滴總沉積密度為3.0～4.3個(gè)/cm2；距離飛行邊界5.0 m處，葉片正反面霧滴總沉積密度為1.0～1.4個(gè)/cm2；距離飛行邊界7.5 m處未發(fā)現(xiàn)有霧滴沉積。

表2 植保無人機(jī)噴霧霧滴在葉片正面和反面的沉積分布情況Table 2 Droplet distribution of the plant protection UAV on front and back of leaves

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 雜草防效調(diào)查

施藥后3 d對雜草及葉菜殘茬生長情況進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，與空白對照區(qū)相比，藥劑處理區(qū)的鱧腸、酸模葉蓼等闊葉草已明顯失水萎蔫，牛筋草、稗草等禾本科雜草葉片已枯死、莖稈發(fā)黃，碎米莎草已褪綠失色，菜心葉片邊緣已褪綠干枯、莖稈略發(fā)黃，芥藍(lán)葉片已枯死脫落，莖稈仍呈淡綠色。其中，處理C和處理D的雜草及葉菜殘茬受害癥狀較為明顯，草銨膦在同等劑量下，不同噴霧方式及噴液量處理未觀察到明顯差異。

施藥后7 d，藥劑處理區(qū)雜草已基本死亡，由表3可知，不同處理對禾本科雜草、闊葉雜草及莎草的株防效均高于90%，對菜心及芥藍(lán)殘茬的株防效在75.8%～92.4%之間，略低于對雜草的株防效，這可能與蔬菜殘茬生物量較大有關(guān)。當(dāng)草銨膦有效成分用量相同時(shí)，不同噴霧方式及噴液量處理對總草的防除效果未表現(xiàn)出顯著性差異。用P20 2018款植保無人機(jī)施藥，當(dāng)草銨膦用量為 1 500 g a.i./hm2、噴液量為15.0、22.5 L/hm2時(shí)，對總草的株防效分別達(dá)93.9%、94.3%，但兩者未表現(xiàn)出顯著性差異。

表3 施藥后7 d不同處理對雜草及葉菜殘茬的株防效Table 3 Plant control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 7 days after treatment

由表4可知，施藥后14 d，各處理對雜草和葉菜殘茬的株防效均有所提高，說明草銨膦具有較好的持效性。當(dāng)草銨膦用量為1 500 g a.i./hm2時(shí)(處理C和處理D)，利用植保無人機(jī)噴霧，對雜草的株防效在96.7%～100.0%之間，對葉菜殘茬的株防效在91.6%～97.8%之間，總體株防效高于97.0%。當(dāng)草銨膦用量為750 g a.i./hm2時(shí)，對雜草和葉菜殘茬也有較好的防除效果，處理A、處理B和處理E的總體株防效分別為94.2%、94.7%、94.3%。施藥后14 d，有些雜草和葉菜殘茬植株雖未死亡，但生長受到抑制，導(dǎo)致生物量偏低，因此不同處理的鮮質(zhì)量防效較株防效略有提高(表5)?？傮w來看，同等施藥劑量下不同施藥方式及噴液量處理對雜草和葉菜殘茬的株防效和鮮質(zhì)量防效均無顯著性差異。

表4 施藥后14 d不同處理對雜草及葉菜殘茬的株防效Table 4 Plant control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 14 days after treatment

表5 施藥后14 d不同處理對雜草及葉菜殘茬的鮮質(zhì)量防效Table 5 Fresh weight control effect of weeds and leafy vegetable stubbles 14 days after treatment

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)P20 2018款植保無人機(jī)飛行速度為3 m/s、高度為1.5 m(距植物冠層)、噴液量為15.0～22.5 L/hm2、草銨膦有效成分用量為750～1 500 g a.i./hm2時(shí)，藥劑處理區(qū)霧滴總沉積密度可達(dá)44.8～60.7個(gè)/cm2，在飛行邊界5.0 m處霧滴飄移量極少，上述處理對葉菜田常見雜草及葉菜殘茬具有優(yōu)良的防效，建議植株較大時(shí)使用高劑量處理。同等施藥劑量下，不同施藥方式及噴液量處理對雜草或葉菜殘茬的株防效和鮮質(zhì)量防效均無顯著性差異，P20 2018款植保無人機(jī)可用于葉菜田清園處理。

P20 2018款植保無人機(jī)具有4個(gè)轉(zhuǎn)盤式離心噴頭，產(chǎn)生的霧滴直徑為95～135 μm[8]，且噴頭均位于螺旋槳電機(jī)正下方中心位置，旋翼風(fēng)場穩(wěn)定，不存在擾流現(xiàn)象，能夠讓藥液穿透作物冠層到達(dá)植株莖基部，從而使藥液在整個(gè)植株生長空間內(nèi)均勻分布，有利于更好地發(fā)揮藥效。施藥過程中應(yīng)注意無人機(jī)與植物冠層之間的距離，根據(jù)植株高度合理調(diào)整飛行高度，避免因飛行高度過低導(dǎo)致相鄰噴頭總噴幅變窄，從而產(chǎn)生漏噴現(xiàn)象。旋翼風(fēng)場的存在增強(qiáng)了霧滴的穿透性，使其分布更為均勻，有助于減少藥液飄移。實(shí)際應(yīng)用中，若施藥區(qū)域周圍有其他尚未收獲的蔬菜，為避免霧滴飄移可能造成的對蔬菜品質(zhì)的影響，建議在施藥時(shí)留出5.0 m以上的空間，或?qū)ο噜徥卟诉M(jìn)行臨時(shí)遮擋。

截至2016年，我國植保無人機(jī)保有量為4 890架，2017年保有量已達(dá)8 393架[9]。然而，目前我國航空植保作業(yè)面積僅占耕地總面積的1.65%，不僅遠(yuǎn)低于美國、日本等發(fā)達(dá)國家，與世界平均水平也有較大的差距[9-10]。目前，利用植保無人機(jī)進(jìn)行噴霧在我國仍處于經(jīng)驗(yàn)積累階段，植保無人機(jī)噴施滅生性除草劑進(jìn)行菜田清園處理鮮有報(bào)道。安徽太和縣植保植檢站利用轉(zhuǎn)盤式離心噴頭無人機(jī)對4 hm2小麥田進(jìn)行除草作業(yè)，施藥后40 d對闊葉雜草的株防效仍達(dá)85.2%以上，小麥生長后期株防效和鮮質(zhì)量防效均達(dá)100.0%，防治效果顯著[8]。朱德慧利用高壓霧化噴頭無人機(jī)在麥田開展化學(xué)除草示范試驗(yàn)，結(jié)果表明，應(yīng)用植保無人機(jī)在小麥田進(jìn)行化學(xué)除草是可行的，選擇安全性高的除草劑，不僅可以保證除草效果，還對小麥生長安全，具有顯著的增產(chǎn)效果[11]。

植保無人機(jī)因采用液力噴頭或轉(zhuǎn)盤式離心噴頭，可實(shí)現(xiàn)超低量噴霧，具有顯著的節(jié)水效果。目前，植保無人機(jī)噴液量一般在7.5～15.0 L/hm2之間，用水量僅為傳統(tǒng)人工噴霧設(shè)備的1/60～1/30[12]。然而實(shí)際應(yīng)用中，植保無人機(jī)噴液量須根據(jù)具體藥劑而定，并非越低越好。蘭波等評價(jià)了植保無人機(jī)超低容量噴霧對水稻紋枯病的防治效果，結(jié)果表明，防治效果與噴液量呈正相關(guān)關(guān)系[13]。李運(yùn)超研究表明，利用植保無人機(jī)噴施5%精喹禾靈乳油(噴液量為9.0～12.0 L/hm2)可有效防除大豆田1年生禾本科雜草，防除效果與背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(噴液量為450 L/hm2)相當(dāng)[14]。

總體來看，植保無人機(jī)具有傳統(tǒng)施藥機(jī)械無可比擬的多種優(yōu)勢，在農(nóng)村勞動(dòng)力減少、耕地逐漸規(guī)?；?jīng)營的新形勢下，具有廣闊的發(fā)展空間，將助力實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、智能、高效的農(nóng)事操作。但目前植保無人機(jī)行業(yè)還存在很多的問題和不足，如超低量噴霧專用的農(nóng)藥制劑及無人機(jī)植保服務(wù)專業(yè)人才仍十分缺乏，無人機(jī)電池續(xù)航能力有待提高，植保無人機(jī)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待制定等[15-16]。另外，相對于噴施殺蟲劑和殺菌劑，利用無人機(jī)噴施除草劑具有一定的特殊性，尤其是噴施滅生性除草劑時(shí)須特別注意可能對周圍作物帶來的飄移藥害。例如，2016年湖南益陽某農(nóng)戶利用植保無人機(jī)噴施草甘膦、2甲4氯鈉、高效氟吡甲禾靈等除草劑，結(jié)果周邊其他農(nóng)戶所種植的蓮藕、水稻等作物均遭受了不同程度的藥害[17]。因此，利用植保無人機(jī)進(jìn)行除草劑噴霧作業(yè)，不僅應(yīng)提高無人機(jī)的定位精度，做到不重噴、不漏噴，還應(yīng)選擇同一作物連片種植的區(qū)域，盡量在無風(fēng)天氣施藥，減少霧滴飄移可能產(chǎn)生的藥害，未來須針對不同地區(qū)、不同作物、不同防治對象開展更多的田間試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善管理辦法，以促進(jìn)植保無人機(jī)低劑量噴霧技術(shù)在雜草防治中的應(yīng)用。