噴施參數(shù)對(duì)四旋翼植保無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中分布的影響

黃曦澤　梁曉宇　任賽豪　田方　張宇　王萌

摘? 要：霧滴分布特征影響作物上噴霧的施藥效果，而噴施參數(shù)是影響植保無(wú)人機(jī)霧滴分布特性的重要因素之一。為了揭示施藥量和霧滴粒徑等噴施參數(shù)對(duì)電動(dòng)四旋翼植保無(wú)人機(jī)霧滴在高大喬木橡膠樹(shù)林段中分布的影響，以成齡‘熱研7-20-59’膠林為試驗(yàn)地，分別設(shè)置18.75、37.50、75.00、90.00、105.00?L/hm施藥量，70、100、150、250?μm霧滴粒徑，采用5點(diǎn)采樣法在6個(gè)高度上測(cè)量水平方向及垂直方向的霧滴譜寬度、霧滴覆蓋密度、霧滴分布均勻度等主要作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合橡膠樹(shù)白粉病的防治效果，篩選四旋翼無(wú)人機(jī)的最佳噴施參數(shù)。結(jié)果表明，隨施藥量的增加，霧滴譜寬度呈下降趨勢(shì)，霧滴覆蓋密度顯著增加;施藥量在75?L/hm及以上時(shí)滿足最低施藥?kù)F滴覆蓋密度的要求。隨著霧滴粒徑的增加，霧滴譜寬度呈上升趨勢(shì)，霧滴覆蓋密度無(wú)顯著差異，霧滴粒徑100 μm的水平分布均勻度最優(yōu)。不同施藥量和霧滴粒徑的霧滴在橡膠林垂直方向的分布均勻度一致，穿透性良好。本研究篩選出施藥量75 L/hm和噴霧粒徑100 μm的最佳噴施參數(shù)，在橡膠樹(shù)白粉病最佳防治時(shí)期使用咪鮮胺（EW）和戊唑醇（SC）復(fù)配藥劑進(jìn)行田間飛防試驗(yàn)，效果優(yōu)異，2塊試驗(yàn)地的防效分別為65.7%和82.9%。本研究提供了一組橡膠樹(shù)白粉病防治的四旋翼無(wú)人機(jī)施藥參數(shù)，為植保無(wú)人機(jī)在橡膠林病蟲(chóng)害防治作業(yè)中提供參考。

關(guān)鍵詞：四旋翼植保無(wú)人機(jī);噴施參數(shù);橡膠林;霧滴分布中圖分類號(hào)：S763.7;S252.3 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effects of Spraying Parameters of Four-rotor Plant Protection UAV on Droplets Distribution in Rubber Plantations

HUANG XizeLIANG XiaoyuREN SaihaoTIAN FangZHANG YuWANG Meng

1. School of Plant Protection， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. Natural Rubber Cooperative Innovation Center of Hainan Province & Ministry of Education of PRC， Haikou， Hainan 570228， China

Droplet distribution characteristics affect the effectiveness of spray on crops， and spraying parameters are one of the important factors affecting the droplet distribution characteristics of plant protection unmanned aerial vehicles. The purpose of this study was to reveal the effects of spraying parameters such as dosage and droplet size on droplet distribution of electric quadrotor plant protection unmanned aerial vehicles in tall trees such as rubber forest. The target of this study was the mature rubber plantation of ‘Reyan 7-20-59’. The dosage of 18.75， 37.50， 75.00， 90.00， 105.00?L/hm and particle sizes of 70， 100， 150， 250 μm were set respectively. The main operational quality technical index data include droplet spectrum width， droplet coverage density and droplet distribution uniformity in horizontal and vertical directions. The data of main operation quality technical indexes were collected by water sensitive paper at six heights using the five-point sampling method. The optimal spraying parameters of the quadrotor unmanned aerial vehicles were selected and the field flight test was carried out in the optimal control period of powdery mildew. The results showed that the droplet spectrum width decreased with the increase of dosage， and the droplet coverage density increased significantly. When the dosage was 75 L/hm and above， the minimum droplet coverage density requirement was met. With the increase of droplet size， the droplet spectrum width of quadrotor unmanned aerial vehicles showed an increasing trend， and the droplet coverage density had no significant difference. The horizontal distribution uniformity of droplet size 100 μm was the best. The distribution uniformity of fog droplets produced by quadrotor unmanned aerial vehicles with different dosage and droplet size was consistent in the vertical direction of rubber forest， and the penetration of quadrotor unmanned aerial vehicles was good in rubber forest. In this study， the optimal spraying parameters of 75 L/hm and 100 μm spray particle size of quadrotor unmanned aerial vehicles were selected in rubber forest. In the optimal control period of rubber tree powdery mildew， prochloraz （EW） and tebuconazole （SC） agent were used for field flight control test， and the average control effect was 65.7% and 82.9%. This study would provide a group of application parameters of quadrotor unmanned aerial vehicles for the control of powdery mildew of rubber trees， which could provide reference for the operation of quadrotor unmanned aerial vehicles for the control of pests and diseases in rubber forest.

quadrotor plant protection UAV; spraying parameters; rubber plantations; droplet distribution

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.015

天然橡膠廣泛應(yīng)用于汽車、航空、軍工、民用等多個(gè)領(lǐng)域。天然橡膠主要來(lái)源于橡膠樹(shù)，我國(guó)橡膠種植面積約115.4萬(wàn)hm，種植橡膠樹(shù)對(duì)提高邊疆地區(qū)農(nóng)民收入及促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。橡膠樹(shù)白粉病為橡膠樹(shù)重要病害之一，發(fā)生嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致葉片脫落，推遲開(kāi)割期，干膠產(chǎn)量降低。2017年云南省橡膠樹(shù)白粉病特大流行，損失達(dá)4億～5億元，及時(shí)施藥是防治白粉病的重要手段。目前我國(guó)橡膠樹(shù)病蟲(chóng)害防治的施藥工具多為傳統(tǒng)的噴霧或噴粉機(jī)械，工作效率低，工作強(qiáng)度大，用工成本高，合理使用植保無(wú)人機(jī)可有效緩解防治橡膠樹(shù)病蟲(chóng)害的用工壓力。據(jù)估算，在橡膠林采取無(wú)人機(jī)防治病蟲(chóng)害，其效率是人工使用噴霧噴粉機(jī)械的5倍。我國(guó)植保無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅速，在小麥、玉米等低矮作物的作業(yè)技術(shù)趨于成熟，在蘋果、柑橘、茶樹(shù)、荔枝樹(shù)等中等高度作物中的應(yīng)用也取得一定進(jìn)展。由于高大喬木冠層茂密，形態(tài)不一，存在霧滴分布不均等問(wèn)題，需要根據(jù)作物種類對(duì)噴施參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。目前已在檳榔樹(shù)、棕櫚樹(shù)等高大喬木上進(jìn)行無(wú)人機(jī)作業(yè)參數(shù)研究，橡膠樹(shù)上尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。尤其是橡膠樹(shù)高度可達(dá)20?m，冠層厚度約占樹(shù)高一半，品種及種植制度差異均會(huì)影響整體冠層厚度及密度，對(duì)藥劑霧滴穿透能力要求更高，霧滴分布不均往往會(huì)造成施藥效果不佳的問(wèn)題。

無(wú)人機(jī)作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)主要包括霧滴譜寬度、霧滴覆蓋密度、霧滴分布均勻度等。飛行高度、飛行速度、施藥量、霧滴粒徑等均可影響無(wú)人機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。如作業(yè)高度影響無(wú)人機(jī)霧滴在水稻上的分布均勻度，飛行速度影響水稻植株下部的霧滴覆蓋密度;霧滴粒徑影響無(wú)人機(jī)霧滴在棉花和果樹(shù)的覆蓋密度。另外，無(wú)人機(jī)作業(yè)質(zhì)量很大程度會(huì)影響藥劑的防治效果。如霧滴粒徑與霧滴數(shù)量達(dá)到最優(yōu)組合時(shí)，藥劑防治蟲(chóng)害的效果最佳;同等施藥量條件下，內(nèi)吸性殺菌劑霧滴譜越小且霧滴覆蓋密度越大，防治效果越好。目前測(cè)定無(wú)人機(jī)作業(yè)質(zhì)量方法包括風(fēng)洞試驗(yàn)、模擬仿真及田間試驗(yàn)，尤其是田間試驗(yàn)可直觀獲取施藥作業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)，方法簡(jiǎn)便，貼近實(shí)際生產(chǎn)情況。

本研究通過(guò)分析四旋翼植保無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中的分布特點(diǎn)，以期得到該型號(hào)無(wú)人機(jī)對(duì)橡膠樹(shù)冠層的作業(yè)數(shù)據(jù)，進(jìn)而優(yōu)化施藥參數(shù)，為田間多旋翼無(wú)人機(jī)施藥提供技術(shù)支持，并為制訂橡膠樹(shù)植保無(wú)人機(jī)施藥標(biāo)準(zhǔn)提供參考數(shù)據(jù)。

?材料與方法

?材料

1.1.1 ?儀器設(shè)備? 試驗(yàn)采用蘇州極目機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)的E-A2020四旋翼電動(dòng)無(wú)人機(jī)（圖1），飛控系統(tǒng)為全自動(dòng)方式，可定高定速飛行，攜帶2個(gè)離心噴頭，間距1.43?m。無(wú)人機(jī)主要參數(shù)及性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.1.2? 藥劑及材料? 施用藥劑為450?g/L咪鮮胺水乳劑（山東東合生物科技有限公司）、430?g/L戊唑醇懸浮劑（山東中新科農(nóng)生物科技有限公司），分別稀釋250倍后按1∶1混合使用。其他材料主要包括水敏紙（先正達(dá)集團(tuán)股份有限公司）、可拆裝伸縮桿、塑料繩、夾子等。本研究未添加其他飛防助劑。

方法

1.2.1? 試驗(yàn)地概況? 試驗(yàn)地位于海南省儋州市寶島新村中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)橡膠林，橡膠樹(shù)品種為‘熱研7-20-59’（2002年定植），橡膠樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)均一，平均高度13.5 m。試驗(yàn)小區(qū)呈方形，面積0.67?hm，株行距3?m×7?m。試驗(yàn)選擇在2—4月橡膠樹(shù)白粉病流行期進(jìn)行。試驗(yàn)氣象條件晴朗無(wú)雨，風(fēng)力1～2級(jí)，無(wú)持續(xù)風(fēng)向。

1.2.2? 霧滴采樣設(shè)計(jì)? 如圖2所示，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，沿著樹(shù)體垂直放置伸縮桿并懸掛采樣線，選取距地面3.5、5.0、6.5、8.0、9.5、11.0 m共6個(gè)高度水平放置水敏紙。噴霧結(jié)束后，將水敏紙按照序號(hào)收集，并逐一放入相對(duì)應(yīng)的密封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

1.2.3? 施藥量篩選? 根據(jù)《農(nóng)業(yè)航空作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo) ?第1部分：噴灑作業(yè)》（MH/T 1002.1— 2016）推薦林業(yè)真菌病害飛防噴灑噴霧粒徑，設(shè)置無(wú)人機(jī)霧滴粒徑為125?μm?？紤]無(wú)人機(jī)最大載藥量，分別設(shè)置18.75、37.50、75.00、90.00、105.00?L/hm施藥量。每個(gè)處理設(shè)置1個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)相同參數(shù)重復(fù)飛行3次，分別設(shè)置水敏紙進(jìn)行采集霧滴。

1.2.4? 霧滴粒徑篩選 ?選擇無(wú)人機(jī)最佳載藥量，同時(shí)分別設(shè)置70、100、150、250 μm霧滴粒徑，每個(gè)處理設(shè)置1個(gè)小區(qū)，相同參數(shù)重復(fù)飛行3次，分別設(shè)置水敏紙進(jìn)行采集霧滴。

1.2.5? 橡膠樹(shù)白粉病飛防試驗(yàn)? 選擇無(wú)人機(jī)最佳載藥量和最優(yōu)霧滴粒徑，對(duì)2個(gè)試驗(yàn)小區(qū)分別使用供試藥劑進(jìn)行飛防試驗(yàn)，共施藥2次，施藥間隔7?d?？瞻讓?duì)照小區(qū)噴施清水，2次施藥后第7天每小區(qū)隨機(jī)選取10株橡膠樹(shù)，每株橡膠樹(shù)隨機(jī)采集冠層5蓬葉，每蓬葉隨機(jī)摘取5片中間小葉，按《橡膠樹(shù)白粉病測(cè)報(bào)技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1089—2015）觀察病害等級(jí)并計(jì)算病情指數(shù)和防治效果。

?數(shù)據(jù)處理

用掃描儀在600 dpi分辨率下掃描水敏紙，采用Deposit scan軟件處理圖像，獲取包括體積中值直徑（volume median diameter， VDM）、10%累計(jì)體積直徑（）、90%累計(jì)體積直徑（）、霧滴覆蓋密度等霧滴分布特征參數(shù)，計(jì)算霧滴譜寬度，計(jì)算公式如下：

霧滴譜寬度=D D/VDM

使用變異系數(shù)（coefficient of variation， ）衡量試驗(yàn)中霧滴在橡膠林中的分布均勻性，使用5個(gè)采樣點(diǎn)的平均霧滴譜寬度及霧滴覆蓋密度計(jì)算水平方向值，使用6個(gè)高度的平均霧滴譜寬度及霧滴覆蓋密度計(jì)算垂直方向值，計(jì)算公式如下：

不同施藥量對(duì)無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中分布的影響

2.1.1? 不同施藥量對(duì)霧滴譜寬度的影響? 單位體積里霧滴密度隨施藥量的變化而變化，霧滴密度可能對(duì)霧滴粒徑分布均勻度產(chǎn)生影響，霧滴譜寬度可衡量霧滴粒徑分布均勻度。通過(guò)分析無(wú)人機(jī)施藥后霧滴在橡膠林中的分布特征，結(jié)果表明，不同施藥量顯著影響霧滴譜寬度（表2）。當(dāng)施藥量≤75 L/hm時(shí)，隨著施藥量的增加，霧滴譜寬度顯著下降，霧滴大小越一致;當(dāng)施藥量> 75?L/hm時(shí)，霧滴譜寬度無(wú)顯著差異。5個(gè)梯度的施藥量不影響霧滴譜寬度在橡膠林垂直方向的均勻性，說(shuō)明在不同冠層高度無(wú)人機(jī)霧滴大小一致，噴施穿透性良好，霧滴粒徑穩(wěn)定性好，霧滴譜寬度<1.5，符合MH/T 1002.1—2016中霧滴譜的最低要求。施藥量顯著改變其在橡膠林水平方向的均勻性。當(dāng)施藥量≤75?L/hm時(shí)，霧滴譜寬度水平方向均勻性較好，霧滴大小一致;當(dāng)施藥量>75?L/hm時(shí)，均勻性顯著降低，霧滴大小差異明顯。

2.1.2? 不同施藥量對(duì)霧滴覆蓋密度和分布均勻度的影響 ?霧滴覆蓋密度及分布均勻度是霧滴分布特征的重要指標(biāo)之一，霧滴分布均勻度使用變異系數(shù)表示。無(wú)人機(jī)不同施藥量顯著影響霧滴在橡膠林中的覆蓋密度（表3）。隨著施藥量增加，霧滴覆蓋密度顯著增大，單位面積的霧滴量越大。5個(gè)梯度的施藥量不影響霧滴在橡膠林垂直方向的分布均勻度，無(wú)人機(jī)霧滴覆蓋密度在不同冠層高度的變化趨勢(shì)一致，霧滴覆蓋密度隨植株高度上升而增加。當(dāng)施藥量≥90?L/hm時(shí)，霧滴覆蓋密度在垂直高度11 m處顯著高于施藥量<90 L/hm的處理組，可達(dá)46個(gè)/cm以上，同時(shí)在冠層9.5、6.5、5.0?m處，90?L/hm與75?L/hm霧滴密度無(wú)顯著差異，2個(gè)施藥量在9.5 m及以下的高度呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)，可見(jiàn)當(dāng)施藥量≥90?L/hm，加劇了冠層截留情況（圖3）。頂部冠層藥劑截留過(guò)多易導(dǎo)致藥害、用藥浪費(fèi)、降低作業(yè)效率等問(wèn)題。同時(shí)，施藥量不影響垂直水平霧滴分布均勻度，但會(huì)在一定程度上影響霧滴在橡膠林水平方向的分布均勻度。綜上所述，故選擇75 L/hm為四旋翼無(wú)人機(jī)在橡膠林中應(yīng)用的最佳施藥量。

? 不同霧滴粒徑對(duì)無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中分布的影響

2.2.1? 不同霧滴粒徑對(duì)霧滴譜寬度的影響 ?相同噴霧量下，霧滴粒徑大小影響霧滴間碰撞，造成B-We碰撞圖聚并區(qū)域及衛(wèi)星液滴生成差異，進(jìn)而可能造成霧滴粒徑分布均勻性差異。無(wú)人機(jī)不同霧滴粒徑顯著影響其在橡膠林中的霧滴譜寬度（表4）。隨著霧滴粒徑增大，霧滴譜寬度顯著上升，霧滴粒徑分布情況差異明顯;4個(gè)梯度的粒徑不影響霧滴譜寬度在橡膠林水平方向的均勻性，說(shuō)明無(wú)人機(jī)霧滴在水平方向大小較為一致，但其會(huì)影響霧滴在橡膠林垂直方向的均勻性。

2.2.2? 不同霧滴粒徑對(duì)霧滴覆蓋密度和分布均勻度的影響? 農(nóng)藥噴霧霧滴粒徑通常為50～ 350?μm，4個(gè)噴霧粒徑對(duì)霧滴覆蓋密度及分布均勻度結(jié)果見(jiàn)表5，相同噴霧量下，霧滴分布均勻度越小，霧滴分布越均勻，無(wú)人機(jī)不同霧滴粒徑不影響霧滴在橡膠林中的覆蓋密度和垂直方向的分布均勻度，但會(huì)一定程度地影響霧滴在橡膠林水平方向的均勻度。當(dāng)霧滴粒徑為100 μm時(shí)，霧滴水平方向分布均勻度為49.39，顯著低于其他粒徑設(shè)置組，霧滴分布最為均勻。綜合上述，故選擇100?μm為四旋翼無(wú)人機(jī)在橡膠林中應(yīng)用的最佳霧滴粒徑。

?四旋翼無(wú)人機(jī)最優(yōu)噴施參數(shù)的田間飛防驗(yàn)證

根據(jù)噴霧覆蓋密度、垂直及水平分布均勻度、霧滴譜寬度及無(wú)人機(jī)作業(yè)效率，選擇75 L/hm施藥量，設(shè)置100?μm霧滴粒徑，在橡膠樹(shù)白粉病最佳防治時(shí)期進(jìn)行田間飛防試驗(yàn)，2塊試驗(yàn)地的霧滴譜寬度在0.74～0.76之間，表明霧滴大小一致性良好，霧滴粒徑分布較為均勻。試驗(yàn)地1的霧滴覆蓋密度為7.69個(gè)/cm，對(duì)白粉病的防治效果為65.72%;試驗(yàn)地2的霧滴覆蓋密度為12.98個(gè)/cm，對(duì)白粉病的防治效果為82.87%，表明該噴施參數(shù)條件下的四旋翼無(wú)人機(jī)防治橡膠樹(shù)白粉病效果優(yōu)異（表6）。

討論

目前，我國(guó)現(xiàn)有植保機(jī)型約230多種，主要由單旋翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)2種機(jī)型構(gòu)成，其中多旋翼無(wú)人機(jī)由于其技術(shù)門檻低，結(jié)構(gòu)和技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，約占總機(jī)型的78%。單旋翼無(wú)人機(jī)擁有更大的旋翼風(fēng)場(chǎng)，但多旋翼無(wú)人機(jī)下洗風(fēng)場(chǎng)比單旋翼無(wú)人機(jī)更復(fù)雜，會(huì)不同程度地影響霧滴在作物上的沉積及漂移行為，因此研究飛行噴施參數(shù)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的田間應(yīng)用尤為重要。旋翼風(fēng)場(chǎng)受飛行速度影響，霧滴的下壓效應(yīng)隨飛行速度提高而減小，速度過(guò)快會(huì)促進(jìn)產(chǎn)生馬蹄形渦流，導(dǎo)致霧滴分布不均。相關(guān)數(shù)據(jù)模擬及風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果顯示，四旋翼無(wú)人機(jī)最優(yōu)飛行速度為2?m/s。當(dāng)四旋翼無(wú)人機(jī)飛行速度超過(guò)3?m/s，會(huì)破壞下洗氣流聚合，使下洗氣流發(fā)生較大偏移，霧滴發(fā)生明顯偏移。已有研究表明無(wú)人機(jī)在主干形果樹(shù)最優(yōu)飛行速度為2～3 m/s，故本研究采用飛行速度2.5 m/s進(jìn)行飛防試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，不同施藥量和霧滴粒徑的四旋翼無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林垂直方向的分布均勻度一致，說(shuō)明該機(jī)型施藥穿透性較強(qiáng)，可用于橡膠樹(shù)等高大喬木的飛防作業(yè)。本研究發(fā)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)施藥量為75?L/hm時(shí)，橡膠林中的霧滴覆蓋密度適中，霧滴在冠層上部（11?m）的覆蓋密度為冠層下部（6.5?m）的2.1倍，頂部冠層藥劑截留程度低，植株整體的霧滴覆蓋密度符合農(nóng)業(yè)航空作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，垂直及水平分布均勻性良好。橡膠樹(shù)高度可達(dá)20 m，膠林中不同樹(shù)體冠層相連，施藥量不足會(huì)造成下部葉片的霧滴覆蓋密度小，影響整體防治效果。因此，樹(shù)冠結(jié)構(gòu)是影響施藥作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的重要因素之一，在最優(yōu)噴施參數(shù)條件下對(duì)作物進(jìn)行飛防，棉花頂部霧滴覆蓋密度約為底部的1.2倍，玉米頂部霧滴覆蓋密度約為底部的2倍，柑橘樹(shù)冠層上部霧滴覆蓋密度約為冠層下部的2.4倍。喬木頂部冠層對(duì)霧滴截留能力往往強(qiáng)于低矮作物，施藥量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致頂部冠層藥劑截留過(guò)多，引起葉部藥害和用藥浪費(fèi)等問(wèn)題。主流植保無(wú)人機(jī)有效載荷在10～40 L，電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)自動(dòng)化程度高但續(xù)航能力較弱，施藥量直接影響作業(yè)效率，在保證作業(yè)效率及最低施藥作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)的前提下，推薦75 L/hm作為四旋翼無(wú)人機(jī)在橡膠林中的最佳施藥量。

多旋翼無(wú)人機(jī)復(fù)雜的下洗風(fēng)場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致不同粒徑的霧滴運(yùn)動(dòng)軌跡不同，從而影響霧滴的覆蓋密度和分布均勻性。有報(bào)道認(rèn)為霧滴粒徑大于400?μm時(shí)難以穿透作物冠層，霧滴粒徑小于50?μm容易失去動(dòng)能并產(chǎn)生漂移，合適飛防粒徑為50～300?μm，較小粒徑的霧滴蒸發(fā)及飄失程度更高。通過(guò)研究霧滴粒徑對(duì)無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中分布的影響，發(fā)現(xiàn)隨著霧滴粒徑增大，霧滴譜寬度顯著上升，這與前人報(bào)道一致。霧滴粒徑設(shè)置不影響無(wú)人機(jī)霧滴在橡膠林中的覆蓋密度，但在一定程度上影響了霧滴在橡膠林水平方向的均勻度。無(wú)人機(jī)軌跡變動(dòng)可能通過(guò)霧滴粒徑影響水平霧滴分布均勻度，當(dāng)噴頭位置相對(duì)飛行方向?yàn)榍爸?，粒?00～200?μm時(shí)，霧滴覆蓋密度下降25%;當(dāng)霧滴粒徑大于200 μm時(shí)，霧滴覆蓋密度下降50%以上。在水稻上研究發(fā)現(xiàn)粒徑為185 μm時(shí)霧滴穿透效果最好，霧滴漂移距離隨粒徑增大而減小，而本研究中橡膠樹(shù)屬高大作物，四旋翼無(wú)人機(jī)下洗風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速衰減率隨冠層高度的增加而減小，霧滴粒徑在垂直方向?qū)F滴分布均勻度無(wú)顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)霧滴粒徑為100 μm時(shí)，橡膠林中的霧滴水平方向分布均勻度最好，推薦作為四旋翼無(wú)人機(jī)在橡膠林中的最佳霧滴粒徑。

利用推薦的施藥量和霧滴粒徑進(jìn)行橡膠樹(shù)白粉病四旋翼無(wú)人機(jī)飛防試驗(yàn)。結(jié)果表明，2塊試驗(yàn)地的霧滴譜寬度穩(wěn)定，霧滴覆蓋密度和防治效果略有差異，這可能與不同橡膠林的冠層郁閉度有關(guān)，但總體防治效果均超過(guò)60%，表明該噴施參數(shù)條件下的四旋翼無(wú)人機(jī)防治橡膠樹(shù)白粉病效果優(yōu)異。鑒于目前普通植保機(jī)械無(wú)法將藥物送達(dá)橡膠樹(shù)頂部，且施藥勞動(dòng)強(qiáng)度大和功效低，亟需研發(fā)簡(jiǎn)約省力化植保裝備，四旋翼無(wú)人機(jī)具有較好的應(yīng)用潛力。由于膠林地形復(fù)雜，多山地和坡地，冠層起伏大，常規(guī)無(wú)人機(jī)目視手動(dòng)飛行存在一定困難。本研究所使用的無(wú)人機(jī)與目前其他型號(hào)無(wú)人機(jī)相比，具有自動(dòng)避障仿地飛行的自動(dòng)化功能，可根據(jù)地形和作物冠層自動(dòng)調(diào)節(jié)飛行高度，保證了施藥質(zhì)量，能較好地適應(yīng)膠林實(shí)際作業(yè)的需求。其不足之處在于載荷小、續(xù)航能力差等。目前植保無(wú)人機(jī)型號(hào)多，更新快，部分無(wú)人機(jī)最大有效載荷可達(dá)100 kg，未來(lái)林木病蟲(chóng)害需求的植保無(wú)人機(jī)應(yīng)具備有效載荷大、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、自動(dòng)化及智能化水平高的特點(diǎn)。綜上所述，當(dāng)E-A2020四旋翼無(wú)人機(jī)飛行速度2.5?m/s，施藥量75?L/hm，霧滴粒徑100?μm時(shí)，飛防噴霧作業(yè)質(zhì)量和藥劑防治效果良好。本研究篩選的參數(shù)可為植保無(wú)人機(jī)在橡膠樹(shù)等高大喬木上的應(yīng)用提供參考。

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