煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，種植面積和產(chǎn)量居世界首位。目前我國(guó)防治煙草病蟲害的施藥器械主要為背負(fù)式噴霧器，存在噴霧效率低和防治效果差等問題，易造成農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染，影響施藥人員健康。因此，煙草病蟲害防治急需以精準(zhǔn)高效的施藥方式取代傳統(tǒng)的施藥方式。近年來，植保無人機(jī)噴霧技術(shù)因具有農(nóng)藥利用率高、工作效率高、作業(yè)靈活等優(yōu)點(diǎn)在農(nóng)作物病蟲害防治中廣泛應(yīng)用，解決了高稈作物、水田和丘陵地帶人工和地面機(jī)械作業(yè)難的問題，但在煙田應(yīng)用研究較少。

植保無人機(jī)利用自身旋翼產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)將霧化后的藥液帶向作物表面，霧滴在運(yùn)動(dòng)過程中，受溫度、濕度和風(fēng)速的影響，產(chǎn)生蒸發(fā)和漂移。當(dāng)霧滴撞擊葉片后出現(xiàn)粘附、反彈和噴濺3種形式，造成藥液流失和環(huán)境污染。因此減小霧滴漂移和在葉片表面彈跳成為植保無人機(jī)施藥的研究熱點(diǎn)。有研究表明，通過添加噴霧助劑和選擇噴頭可減少霧滴飄移，增加藥液潤(rùn)濕性能，改善霧滴沉積分布，提高對(duì)靶準(zhǔn)確性。目前，噴霧助劑主要有植物油類、表面活性劑類、有機(jī)硅類以及高分子聚合物類，其中植物油類噴霧助劑不僅生物降解性好，而且環(huán)境適用性廣，常作為配方助劑添加到農(nóng)藥產(chǎn)品中。

霧滴粒徑大小和覆蓋率在很大程度上取決于植保無人機(jī)噴頭類型。馮玉茹等研究結(jié)果表明，植保無人機(jī)采用防漂移噴頭可增加霧滴粒徑。張盼等研究發(fā)現(xiàn)，在植保無人機(jī)對(duì)果園噴霧時(shí)，采用壓力式噴頭藥液在葉面的覆蓋率大于離心轉(zhuǎn)子噴頭，霧滴沉積密度則相反。然而由于作物葉片表面理化性質(zhì)，助劑所表現(xiàn)的表面張力和接觸角、霧滴粒徑均不同，植保無人機(jī)施藥作為一種新興技術(shù)，在煙草田施藥方面的應(yīng)用研究報(bào)道較少。

在施藥過程中產(chǎn)生的霧滴飄移、彈跳和蒸發(fā)問題較背負(fù)式噴霧器更為突出。因此，對(duì)大疆T20植保無人機(jī)在煙草作業(yè)模式下，比較3種噴霧助劑（倍達(dá)通、邁飛和邁道）和2種噴頭類型（SX11001、IDK120015）對(duì)藥液理化性質(zhì)、霧滴粒徑、霧滴沉積密度和覆蓋率的作用效果，旨在為植保無人機(jī)噴霧技術(shù)的研發(fā)改進(jìn)和在煙田的應(yīng)用提供依據(jù)。

1、材料與方法

1.1材料、試劑和儀器

供試煙田位于山東省臨沂市平邑縣煙草試驗(yàn)站（經(jīng)度117°40'1"，緯度35°38'31"），煙草品種為中煙100，試驗(yàn)煙株處于旺長(zhǎng)期，平均株高1.2 m，行間距1.3 m，株間距0.5 m。

指示劑為誘惑紅（浙江吉高德色素科技有限公司）；植物油類噴霧助劑：倍達(dá)通、邁飛和邁道（見表1）。本次試驗(yàn)由大疆T20植保無人機(jī)和P4R測(cè)繪無人機(jī)協(xié)同完成（深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司）；噴頭為液力式噴頭SX110015（深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司）、防飄移噴頭IDK120015（德國(guó)Lechler公司）；DP-02型激光粒度分析儀（珠海歐美克儀器有限公司）；全自動(dòng)表面張力儀（芬蘭Kibron公司）；KestrelNK-3500氣象風(fēng)速儀（美國(guó)NK公司）；Scanjet 200掃描儀（中國(guó)惠普有限公司）；采樣架、塑料桿、雙頭夾、銅版紙（3.0 cm×8.0 cm，70.0 g/m2，白色）（Kromekote cards）。

表1不同噴霧助劑特點(diǎn)

1.2方法

1.2.1助劑對(duì)藥液表面張力和接觸角影響的測(cè)定

將倍達(dá)通、邁飛和邁道分別用清水配成1.0%的藥液，記為處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ，以未添加助劑的清水作為空白對(duì)照（處理Ⅳ），通過測(cè)定各個(gè)處理的表面張力和接觸角，來確定助劑對(duì)藥液表面張力和接觸角變化的影響。分別取100 mL藥液，采用表面張力儀拉起液膜法測(cè)定藥液的表面張力；采用視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定藥液在煙草葉片上的接觸角，分別用自動(dòng)移液槍點(diǎn)滴5μL的藥液在煙草葉片上，記錄停留15 s時(shí)的接觸角。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.2助劑及噴頭類型對(duì)霧滴粒徑影響的測(cè)定

利用激光粒度分析儀和噴灑系統(tǒng)測(cè)定植保無人機(jī)在添加不同助劑和采用不同噴頭時(shí)，霧滴粒徑分布范圍。噴灑系統(tǒng)包含噴頭（液力式噴頭SX110015和防飄移噴頭IDK120015）、隔膜泵、流量計(jì)、壓力表。激光粒度分析儀接收端和發(fā)射端距離為1.5 m，噴頭固定于接收端和發(fā)射端中央高0.5 m處，SX110015和IDK120015噴頭噴霧壓力分別設(shè)定為0.3 MPa和0.6 MPa。在噴霧過程中，將全部霧滴的體積從小到大依次累加，當(dāng)累加值等于全部霧滴體積的10%、50%和90%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的霧滴直徑分別記作DV0.1、DV0.5和DV0.9，統(tǒng)計(jì)霧滴粒徑小于150μm的累計(jì)分布比例（小霧滴數(shù)量占比），計(jì)算霧滴譜相對(duì)跨度（relative span，RS）。試驗(yàn)共設(shè)置8個(gè)處理，如表2所示，每個(gè)處理重復(fù)6次。RS計(jì)算公式：

表2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.3助劑及噴頭類型對(duì)霧滴沉積密度和覆蓋率影響的測(cè)定

試驗(yàn)于2021年7月5日在山東省臨沂市平邑縣煙草試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)處理同1.2.2，如表2所示。植保無人機(jī)作業(yè)噴幅為5.0 m，飛行速度為3.4 m/s，作業(yè)高度距離煙株冠層3.5 m，噴霧量為15.0 L/hm2，作業(yè)小區(qū)長(zhǎng)120.0 m，寬10.0 m。噴施藥液中指示劑誘惑紅用量為450.0 g/hm2。田間試驗(yàn)氣象條件采用Kestrel 5000 LiNK氣象站采集，采集頻率為1 min/次，試驗(yàn)時(shí)溫度（28.1±0.8）℃，相對(duì)濕度65.0%±3.0%，風(fēng)速（0.6±0.5）m/s。各處理隨機(jī)區(qū)組分布，每個(gè)處理重復(fù)3次。

試驗(yàn)時(shí)無人機(jī)采用常規(guī)往復(fù)施藥模式進(jìn)行噴霧作業(yè)，各條航線之間間隔為5.0 m，試驗(yàn)地塊開闊無遮擋，且煙草長(zhǎng)勢(shì)較為一致。試驗(yàn)前，在各處理小區(qū)中間地帶布置3排間隔為30.0 m的霧滴采集帶，每條霧滴采集帶含6個(gè)霧滴采集點(diǎn)，每個(gè)采集點(diǎn)間隔1.0 m，總長(zhǎng)度5.0 m（圖1a）。每個(gè)霧滴采集點(diǎn)處插一根采樣桿，用雙頭夾將銅版紙固定在采樣桿上。設(shè)置上、中、下3層采樣位置，分別距地面1.0、0.5和0.2 m（圖1b）。用于測(cè)定煙草上、中、下冠層的霧滴密度和覆蓋率。噴霧結(jié)束后，待銅版紙上的霧滴自然晾干后收取并裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室。

圖1試驗(yàn)方案示意圖

試驗(yàn)收集的銅版紙逐一使用Scanjet200掃描儀掃描分辨率為600 dpi的灰度圖像，通過美國(guó)農(nóng)業(yè)部Deposit Scan圖像處理軟件進(jìn)行分析，得到霧滴密度和覆蓋率。

1.2.4數(shù)據(jù)處理

采用DPS和SPSS v22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用Duncan’s新復(fù)極差法和t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。