在丘陵桃园应用植保无人机防治煤污病效果研究.pdf

河北林业科技第 2 期2023 年 6 月煤污病由多种真菌引起，主要有多主枝孢（Clasdosporium hergbrum）、大孢枝孢（Clasdospori原ummacsrocarpum）、链格孢（Alternaria alternata）等，均属半知菌亚门真菌。该病菌繁殖最适温度为20益，最低为 10益，最高为 2630益。侵染最适温度为 1016益。煤污病分布广泛，是桃树常见的表面孳生性病害。受害植株叶片正面产生灰褐色污斑，后逐渐转为黑色霉层或黑色煤粉层，严重时叶片提早脱落。果实表面则布满黑色煤烟状物，严重降低果实经济价值。发生严重时，可导致植株死亡1。随着农业机械化的发展，农业生产中机耕、机播、机插、机收逐渐得到了普及，唯独植保环节制约了农业生产的全程机械化2。近年来，植保无人飞机在作物病虫害防治中的应用越来越广泛，是植保施收稿日期：2023-01-31第一作者：冯继安（1971-），男，学士，主要从事病虫害监测防治、农药管理等工作。E-mail：。*通讯作者：郝岩岩（1989-），女，农艺师，主要从事农业技术推广工作。E-mail：。在丘陵桃园应用植保无人机防治煤污病效果研究冯继安1，王汉强2，李建民3，翟辉4，严斌3，何跃群4，赵华5，郝岩岩3*（1.保定市植保植检站，河北 保定 071051；2.河北省林业和草原有害生物防治检疫站，河北 石家庄 050081；3.极目（山东）农业服务有限公司，山东 潍坊 261000；4.新疆极目机器人科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000；5.耘鼓（河北）农业科技有限公司，河北 保定 071000）摘要：为了解植保无人飞机在丘陵桃园中防治煤污病的应用效果，对比分析多旋翼植保无人飞机和担架式动力喷枪喷施药剂对桃煤污病的田间防效。结果表明：应用植保无人飞机在桃煤污病发生初盛期喷施 50%异菌脲可湿性粉剂（制剂用量为750g/hm2），桃树冠层不同位置的雾滴密度为 58.03229.92 个/cm2，药后 310d 叶片的防治效果为 48.69%91.30%，果实防效为58.16%97.30%。植保无人飞机施药对煤污病的防治效果要好于担架式动力喷枪。该研究可为植保无人飞机在丘陵果园作业中的推广应用提供数据依据和参考。关键词：植保无人机；丘陵桃园；雾滴密度；煤污病中图分类号：S436.621文献标识码：A文章编号：1002-3356（2023）02-0001-04Study on the effect of applying ummanned aerial vehicle（UAV）to prevent and controlsooty mold in hilly peach orchardsFENG Ji-an1，WANG Han-qiang2，LI Jian-min3，ZHAI Hui4，YAN Bin3，HE Yue-qun4，ZHAO Hua5，HAO Yan-yan3*（1.Plant Protection and Quarantine Station of Baoding，Baoding，Hebei 071051，China；2.Forestry and Grassland PestControl and Quarantine Station of Hebei Province，Shijiazhuang，Hebei 050081，China；3.Jimu（Shandong）AgriculturalService Co.，Ltd.，Weifang，Shandong 261000，China；4.Xinjiang Jimu Robot Technology Co.，Ltd.Urumqi，Xinjiang830000，China；5.Yungu（Hebei）Agricultural Technology Co.，Ltd.，Baoding，Hebei 071000，China）Abstract：In order to clarify the application effect of plant protection UAV in hilly peach orchards，the fieldcontrol effect of pesticides spraying by multi-rotor unmanned aerial vehicle and stretcher-type power spray gunsagainst Sooty Mold were compared and analyzed.The results showed that the control efficacy against Sooty Moldon the leaveswas 48.69%91.30%from 3 to 10 days after application when 50%Iprodione wettable powderwereapplied by UAV with the preparation dosage of 750g/hm2，the control efficacy against Sooty Mold on the fruitwas 58.16%97.30%from 3 to 10 days，the droplet density at different positions of the peach tree canopy was58.03%229.92%droplets/cm2.Plant protection UAV has better control efficacy on Sooty Mold than stretcher-type power gun.This research can provide basis and reference for the popularization and application of plantprotection UAV in hilly orchard.Key words：UAV；hilly peach orchards；droplet density；sooty mold1-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月药方式的发展趋势3。植保无人飞机是新型的施药设备，具有操作简单灵活、自动化程度高、适应环境能力强、喷施效率高等特点4，是一种低容量、高浓度的低空施药方式。每个雾滴都有其杀伤半径，单位面积一定量的雾滴数，即可产生良好的防治效果，而没有必要采用大容量、淋洗式喷雾，这对环境以及资源都是巨大的浪费5。大容量喷雾易导致药液在作物叶片上的流失，降低了农药利用率6，从而污染了环境7。目前，植保无人飞机施药技术的研究及应用主要集中在小麦、水稻、玉米等主要粮食作物，而在果树上的应用研究，尤其是丘陵山地果树上的研究较少。为探究植保无人飞机在丘陵桃园中的应用效果，笔者选用国内适合山地丘陵果园作业的植保无人飞机在桃园煤污病发生盛期进行施药，与当地果园常用的大水量担架式喷雾机进行比较，研究不同施药器械的雾滴在桃树树冠层分布规律及对桃树煤污病的防效，以期为植保无人飞机施药技术在丘陵果园病害防治中的应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料（1）供试作物。晚熟桃树，品种为寒露蜜。（2）防治对象。桃煤污病。（3）供试药剂。50%异菌脲可湿性粉剂（江苏省苏州富美实植物保护剂有限公司）。（4）施药器械。极目 EA-30X 全地形植保无人飞机（苏州极目机器人科技有限公司），标准作业载荷 30L，携带 2 个常温弥雾离心喷头，雾滴粒径为40滋m，流量 120L/hm2，喷幅 4m，飞行高度 2.5m（距冠层顶部），飞行速度 2.2m/s，植保无人飞机飞行参数由智能手持终端输入，应用北斗卫星定位系统进行飞行精准定位；担架式动力喷枪（由农户提供），施液量 3000L/hm2。（5）试验仪器。PM6252 风速仪（华谊仪表有限公司）、DT-83 温湿度仪（深圳市华图电气有限公司）、136W 惠普扫描仪、国际标准雾滴测试卡（规格76mm伊26mm，瑞士先正达作物保护公司）。试验用具还包括曲回针、标签纸、密封袋及米尺等。1.2试验方法1.2.1试验设计试验设置空白对照组和药剂处理组，共计 3 个处理，处理 1 为空白对照区，喷施清水；处理 2 为植保无人飞机施药处理区，50%异菌脲可湿性粉剂750g/hm2；处理 3 为担架式动力喷枪施药处理区施药量 750g/hm2。随机区组排列，重复 4 次，单个小区面积为 200m2。各试验小区桃树长势基本一致，栽培及肥水管理条件均匀一致，且与当地农业生产实际相符。1.2.2试验地点试验地设在河北省保定市顺平县河口乡马各庄村的丘陵地，褐色壤土，地力中等，排灌条件良好，树形为“Y”字形，株高 2.7m，冠层直径 3.64.0m，行株距均为 4m，树龄 9a，桃树修剪较轻，枝叶重叠郁闭。本试验于 2022 年 8 月 27 日桃树煤污病发生盛期进行，试验期间共施药 1 次，施药当天温度 1826益，小雨转阴，西南风 2 级。施药后调查桃树用药安全情况。1.2.3雾滴在桃树冠层的沉积分布调查喷雾开始前，在植保无人飞机处理的 4 个小区，每小区单对角线 5 株桃树冠层的上（离地面2.6m）、中（离地面 1.8m）、下（离地面 1.0m）部叶片的正反两面各布置一张雾滴测试卡（图 1）；喷雾结束后，待药液干后分别收集不同位置的雾滴测试卡装入装有干燥剂的 5#自封袋，带回实验室用 De原positscan 软件统计雾滴密度。由于担架式动力喷枪采用大容量淋洗方式喷药，以药液在桃树树冠内全部枝梢、叶片正反面均匀着药，欲滴未滴为止，其雾滴密度差异较小，故未作统计。1.2.4防治效果调查（1）叶片。分别在施药前调查病叶基数，施药后5、10、15d 调查叶片发病情况，每个处理分 4 小区调查（记作 4 次重复），每小区单对角线调查 5 株树，在每株树的东、南、西、北、中 5 个方位各固定 2 根枝条，调查其全部叶片，记录总叶数、各级病叶数，并进行分级，计算病叶率、病情指数和防效。病叶片分级标准：0 级无黑斑；1 级黑斑面积占整个叶面积的 25%以下；2 级黑斑面积占整图 1雾滴测试卡布置俯视图放置雾滴测试卡桃树航线雾滴测试卡侧视图2-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月个叶面积的 26%耀50%；3 级黑斑面积占整个叶面积的 51%耀75%；4 级黑斑面积占整个叶面积的76%以上。（2）果实。分别在施药前调查果实发病基数，施药后 5、10、15d 调查果实发病情况，每个处理分 4小区调查（记作 4 次重复），每小区单对角线调查 5株树，在选取的每株果树上随机抽取 50 个果进行检查，果实抽取时应兼顾上、中、下和东、南、西、北等不同方位，对果实并进行分级，计算病果率、病情指数和防效。病果分级标准：0 级全果光洁无污斑；1 级病斑面积小于全果的 20%；2 级病斑面积占全果的 21%耀40%；3 级病斑面积占全果的 41%耀60%；4 级病斑面积占全果的 61%以上。病情指数=移（各级发病数伊该级代表值）调查总叶数伊最高级数值伊100%防治效果=对照病情指数-处理病情指数对照病情指数伊100%病果率=发病果数调查总果数伊100%1.2.5数据处理相关数据使用 Microsoft Excel 2019 软件进行整理与分析，应用 IBM SPSS Statistics 21 软件进行方差分析。2结果与分析2.1不同冠层桃树叶片上雾滴覆盖密度分析植保无人飞机施药雾滴在桃树冠层的沉积密度分布不同（表 1），桃树叶片正面雾滴沉积密度大于叶片反面，桃树冠层上部、中部、下部雾滴密度平均值分别为：162.72、124.25、133.67 个/cm2，以上部雾滴密度最大。桃树冠层叶片正面雾滴沉积密度最多的为上部，其次中部，下部沉积最少，上部雾滴密度与中部和下部差异均显著。桃树叶片背面雾滴沉积密度呈现出上部跃下部跃中部的规律，叶片背面雾滴沉积密度最低为 58.03 个/cm2。2.2不同植保机械喷雾处理对桃树煤污病的防治效果由表 2 可知：对照处理叶片煤污病病情指数随着时间的推移由 2.33 增加到 10.48，呈现增加的趋势，病情逐渐严重。施药后 3d，担架式喷雾机处理叶片煤污病的病情指数由 2.32 降低为 1.81，防治效果为 50.63%；植保无人飞机处理叶片煤污病病情指数由 2.36 降低为 1.89，防治效果为 48.69%，施药后 3d 叶片煤污病防治效果植保无人飞机较担架式喷雾机稍低。施药后 7d，担架式喷雾机处理防治效果（84.45%）较植保无人飞机（86.63%）低。施药后 10d，担架式喷雾机处理的叶片煤污病防治效果为 91.03%，植保无人飞机处理的叶片煤污病防治效果为 93.10%。可以看出，植保无人飞机低空低容量喷雾对桃树煤污病的防治持效期更长，防治效果更好。果实煤污病药效调查结果表明（表 3）：随着时间的推移，对照处理果实煤污病病果率由 36%逐渐桃树部位雾滴密度/个 cm-2上层229.92依12.60Aa正面中层190.47依7.73Bb下层182.92依3.32 Bb上层95.52依0.90Aa背面中层58.03依3.02Bb下层84.41依4.28Aa表 1植保无人飞机施药雾滴在桃树冠层的雾滴沉积分布状况注：表中不同字母表示表示经 TukeysHSD 检验在 P0.05（小写字母）和 P0.01（大写字母）水平差异显著。下同。处理空白对照担架式喷雾机植保无人机处理前病情指数2.33依0.06Aa2.32依0.11Aa2.36依0.14Aa病情指数3.68依0.13Aa1.81依0.05Bb1.89依0.01Bb防治效果/%-50.6348.69病情指数8.17依0.20Aa1.27依0.06Bb1.09依0.03Bb防治效果/%-84.4586.63病情指数10.48依0.15Aa0.94依0.05Bb0.72依0.07Bb防治效果/%-91.0393.10表 2不同施药处理对桃树叶片煤污病的防治效果药后 3d药后 7d药后 10d处理空白对照担架式喷雾机植保无人机病果率/%36依1.41Aa35依1.73Aa36.5依1.5Aa病情指数14.5依0.35Aa14依0.5Aa14.75依0.66Aa病果率/%57.5依0.96Aa24依0.82Bb26.5依1.5Bb药后 3d病情指数24.5依0.65Aa9.13依0.24Bb10.25依0.43Bb防治效果/%/62.7658.16病果率/%89.5依2.06Aa13依0.58Bb11依0.58Bb药后 7d病情指数40.63依1.03Aa4.257依0.14Bb3.88依0.24Bb防治效果/%/89.5490.46病果率/%96依0.82Aa7.5依0.5Bb5.00依1.29Bb药后 10d病情指数55.5依0.98Aa2.13依0.24Bb1.50依0.46Bb防治效果/%/96.1797.30表 3不同施药处理对桃树果实煤污病的防治效果处理前3-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月增加到 96%，病果率逐渐增加。施药后 3d，担架式喷雾机处理果实煤污病的病果率由 35%降低为 24%，病情指数由 14 降低为 9.13，防治效果为 62.76%；植保无人飞机处理果实煤污病病果率由 36.5%降低为26.5%，病情指数由 14.75 降低为 10.25，防治效果为58.16%，施药后 3d 果实煤污病防治效果植保无人飞机较担架式喷雾机稍低。施药后 7d，果实煤污病病果率担架式喷雾机处理（13%）较植保无人飞机（11%）高，防治效果担架式喷雾机处理（89.54%）较植保无人飞机（90.46%）稍低。施药后 10d，担架式喷雾机处理的果实煤污病病果率为 7.5%，病情指数为2.13，防治效果 96.17%；植保无人飞机处理的果实煤污病病果率为 5.0%，病情指数为 1.50，防治效果为 97.30%。与叶片煤污病防治效果相似，植保无人飞机低空低容量喷雾对桃树煤污病的防治持效期更长，防治效果更好。2.3不同施药器械的经济成本分析对比分析两种施药器械防治 1hm2地时一次施药成本的差别。结果显示：1hm2桃园担架式动力喷枪的用水量及成本是植保无人飞机的 25 倍，人工成本是植保无人飞机的 32.5 倍，总成本是植保无人飞机的 4.74 倍（表 4）。施药器械植保无人飞机担架式喷雾机用药量/g hm-2750750用药成本/元 hm-2186186用水量/L hm-21203000用水成本/元 hm-20.246人工成本/元 hm-230975作业效率/hm2 天-1150045动力成本/元 hm-2300成本合计/元 hm-2246.241167表 4两种施药器械的成本分析3结论与讨论本文研究了植保无人飞机喷雾技术在丘陵桃园防治煤污病，从桃树上的雾滴密度分布情况及煤污病防治效果上与传统大容量担架式喷雾机做了对比。结果表明：植保无人飞机在桃树上的雾滴密度分布较均匀，叶片正面和背面着药量较好，且防治效果优于担架式喷雾机，减少成本，可以在丘陵桃园中应用。农药喷雾时的雾滴沉积分布特征是评价植保无人飞机喷施作业性能的重要标准，对靶标害虫的防效也具有显著影响8。喷雾药液在单位面积上覆盖密度越高、越均匀，防治效果就越好2。原因可能是作物叶片有一定的持液量，超过一定的施药量，药液就会发生聚集并流失掉6，在单位面积农药制剂量相同的情况下，植保无人飞机用水量少，药液浓度相对较高，喷施在叶面上不易流失，作用在桃树上的农药制剂量高，防治效果及持效性较好，而大水量担架式喷雾机农药流失严重，农药利用率低，持效性相对较差9。但植保无人飞机施药的高利用率可能会导致桃树有较高的农药残留10-11。煤污病的发生受环境中的温度、湿度以及通风性影响12-13，尤其在高温多湿、植物栽植密集、通风透光不良等条件下发生严重14。桃园应及时修剪，增加透气性，减少煤污病的发生。丘陵桃园地势不平，果园障碍物多，采用可以智能仿地和避障的植保无人机可以在保证安全的情况达到较好的作业效果。采用具有双峰弥雾喷头的植保无人飞机施药，雾滴粒径中值设置为 40滋m，喷头喷出的雾滴即有小雾滴，也有大雾滴，大雾滴定向性好，小雾滴穿透性强，可以保证果树各冠层叶片正反面均能充分着药，对于较难防治的病害能够达到较好的防治效果。研究表明较细的雾滴能增加农药接触靶标的几率，覆盖也更加均匀15。采用植保无人飞机施药能显著节水、减药，减少农田土壤与水质污染，有效降低理论农业成本与资源成本16，除此之外，植保无人飞机能够达到节约用水，提高效率，减少农田土壤与水质污染，有效降低理论农业成本与资源成本的效果。还可以增加丘陵桃园机械化程度，减轻农民劳动强度。在丘陵果园中具有较大的应用前景。参考文献1 刘红彦，等.果树病虫害诊治原色图鉴 M.北京：中国农业科学技术出版社，2018.2 周文.无人飞机在农业植保中的运用及推广 J.现代农业装备，2013（3）：45-48.3 闫晓静，褚世海，杨代斌，等.给农业插上科技的翅膀：植保无人机低容量喷雾技术助力农药减施增效 J.植物保护学报，2021，48（3）：469-476.4 樊建斌，范仁俊，赵劲宇，等.不同飞行模式下无人机施药沉积分布及对苹果黄蚜的防效 J.中国植保导刊，2020，11（40）：77-79.5 袁会珠，王国宾.雾滴大小和覆盖密度与农药防治效果的关系 J.植物保护，2015，41（6）：9-16.（下转第 15 页）4-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月6 袁会珠，齐淑华.药液在作物叶片的流失点和最大稳定持留量研究 J.农药学学报，2000，2（4）：66-71.7 袁会珠，杨代斌，闫晓静，等.农药有效利用率与喷雾技术优化 J.植物保护，2011，37（5）：14-20.8 Zhiwei Tian，Xinyu Xue，Longfei Cui，et al.Study ondropletdepositioncharacteristicsofplantprotectionUAV spraying at nightJ.International Journal of Pre原cision Agricultural Aviation，2018，1（1）：18-24.9 王明，王希，何玲，等.植保无人机低空低容量喷雾在茶园的雾滴沉积分布及对茶小绿叶蝉的防治效果 J.植物保护，2019，45（1）：62-68.10 楚博，罗逢健，罗宗秀，等.茶园应用植保无人飞机的可行性评价 J.茶叶科学，2021，41（2）：203-212.11 刘春来，聂思桥，刘照清，等.两种施药器械对水稻中吡蚜酮残留量影响研究J.农药科学与管理，2020，41（2）：25-30.12 中国林业科学研究院援中国森林病害 M 援北京：中国林业出版社，1984：146原147援13 黄诚，赵明，宁德鲁援富宁县八角煤污病防治技术 J 援林业实用技术，2011（5）：37原38援14 吴进开，曹斌，罗强，等援煤污病的发生与防治 J 援江西植保，2011，34（4）：181原182援15 楚博，罗逢健，罗宗秀，等.茶园应用植保无人飞机的可行性评价 J.茶叶科学，2021，41（2）：203-212.16 郭华伟，姚惠明，唐美君，等.植保无人机喷施虫螨腈防治茶小绿叶蝉效果评价 J.中国茶叶，2021，43（4）：41-44，49.（上接第 4 页）12 李新利，李向军，支恩波，等.不同育苗基质对白榆长根苗生长的影响 J.河北林业科技，2012（4）：9-11.13 李向军，刘春鹏，支恩波，等.白榆深根苗低成本培育技术 J.林业科技开发，2013，27（5）：117-119.14 刘春鹏，李向军，安萍，等.影响林木根系垂直生长因素探讨 J.福建林业科技，2014，41（4）：40-44.15 姜晨龙，俞国胜.高效深栽造林钻孔机的研制与试验 J.农业工程学报，2013，29（18）：75-83.16 李向军，刘春鹏，安萍，等.林木超深栽在沙地造林中的应用效果分析 J.水土保持通报，2015，35（4）：148-151.17 刘春鹏，李向军，安萍，等.超深栽对沙地白榆苗木地上部及根系发育的影响J.生态学杂志，2018，37（8）：2293-2299.18 姚雪玲，傅伯杰，吕一河.黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子 J.生态学报，2012，32（16）：4961-4968.19 闫德仁，黄海广，胡小龙，等.降雨对流动沙丘水分动态变化特征的影响 J.内蒙古农业大学学报（自然科学版），2016，37（1）：47-53.20 冯起，高前兆.禹城沙地水分动态规律及影响因子 J.中国沙漠，1995，15（2）：153-157.21 郭连云，张旭萍，赵年武.高寒干旱荒漠化地区植被恢复综合技术研究 J.水土保持研究，2007，14（6）：315-317.22 李澍贵，王志宏，马增旺，等.宣化县黄羊滩半固定沙地深栽与覆盖保墒造林技术研究 J.河北林业科技，2011（3）：9-11.23 曹继俊，陈旭，李庚.毛乌素沙地樟子松壮苗深栽造林效果分析 J.林业调查规划，2014，39（5）：129-131.15-