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胡中泽, 王安, 钱巍, 张岳芳, 王显. 植保无人机对小麦主要病害的防治[J]. 浙江农业科学, 2018,59(7):1206-1210
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20180742
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植保无人机对小麦主要病害的防治
胡中泽1, 王安1, 钱巍1, 张岳芳2, 王显1,*
1.江苏省农业科学院泰州农科所,江苏 泰州 225300
2.江苏省农业科学院 农业资源与环境研究所,江苏 南京 210014
通信作者:王显,副研究员,从事农业科技服务、大田作物防治等工作,E-mail:43850149@qq.com。

作者简介:胡中泽(1987—),男,江苏兴化人,助理研究员,硕士,从事农业科技服务、大田作物防治等工作,E-mail:huzhongze@126.com;王安(1988—),男,江苏连云港人,助理研究员,硕士,从事农作物品种选育及高效配套技术研究工作,E-mail: 814778149@qq.com。

基金项目: 国家重点研发计划课题(2017YFD0301201)
摘要

对植保无人机和人工电动喷雾器2种不同施药方式进行田间药效试验。结果表明,植保无人机防治效果、实际产量及最终效益均优于人工电动喷雾器防治。植保无人机在一定程度上能够代替传统喷雾设备防治作物病害,从而达到省时、省工、增效的目的。

关键词: 植保无人机; 小麦; 病害防治
中图分类号:S435 文献标志码:B 文章编号:0528-9017(2018)07-1206-05

泰州市位于长江中下游冬麦区, 四季分明, 非常适合冬小麦的种植, 种植制度上全市绝大多数农田采用稻-麦轮作[1, 2]。小麦是江苏省主要粮食作物之一, 种植面积广、病虫草害种类较多, 小麦纹枯病、白粉病、赤霉病对小麦生产影响较大, 是长江中下游地区小麦上的三大病害[3]。

赤霉病是小麦上一种流行性病害, 主要由禾谷镰刀菌侵染[4, 5, 6]。禾谷镰刀菌在浸染小麦后产生以脱氧雪腐镰刀烯醇为主的真菌毒素, 对动物产生广泛的毒性效应[7, 8, 9]。小麦纹枯病是一种较顽固的土壤习居菌, 以菌核和菌丝在病残体上或土壤中越夏越冬, 分布范围广, 几乎遍及全球各温带小麦种植区[10, 11]。随着小麦品种的更换以及密植高肥丰产栽培措施的推广, 此病在江苏省发生普遍且为害严重, 其为害在于病穗因疏导组织被破坏、养分和水分运输受阻而影响生长发育, 导致麦穗粒数减少, 结实率下降[12]。小麦白粉病分布于世界各产麦区, 在我国随着矮秆品种推广和水肥条件改善, 白粉病发病程度和范围不断扩大, 并多次流行。病原菌为白粉菌, 是一种活体寄生菌, 感染小麦后叶面覆盖白粉状霉层, 并造成叶肉细胞破坏、水分和叶绿素含量降低、叶片黄化干枯、造成小麦减产和食用品质降低[13, 14]。

与传统电动喷雾器相比, 植保无人机具备作业效率高、喷洒药液量少、劳动强度低、安全系数高等特点[15]。近几年来植保无人机在病害防治方面进展迅速, 国内外不少团队利用植保无人机进行药剂防治试验取得了宝贵经验。荀栋等[16]利用TH80-1植保无人机对水稻主要病虫害防治效果显著, 防效优于传统人工喷雾器喷洒防治; 周奋启等[17]通过比较自走式喷杆喷雾机、无人植保飞行器、背负式弥雾机三种植保机械对小麦病害防治效果, 从农药雾滴沉积分布角度分析植保飞行器喷雾对小麦病害防效较好。此外, 吕国强等[18]通过比较8种不同喷雾助剂对小白菜叶片上农药雾滴蒸发影响研究表明, 喷雾助剂能够提高施药效率。喷雾助剂, 主要成分是非离子表面活性剂, 具备高扩展、强渗透及强附着三大特性, 能大大增加药液覆盖率, 使药物经气孔高效进入植物体内, 同时在植物表面产生表面张力, 在生物表面有很强的润湿性和附着力。

本试验采用数字鹰科技集团YM-6160型植保无人机, 通过与传统电动喷雾器比较分组进行药剂防治, 分析2种施药方式以及喷雾助剂在小麦纹枯病、白粉病及赤霉病三大主要病害上防治效果, 研究植保无人机在植保技术推广上的可行性。

1 材料与方法
1.1 材料

供试药剂有24%噻呋酰胺悬浮剂(满穗, 美国陶氏益农公司); 30%嘧菌酯悬浮剂(百美, 安徽华星); 48%氰烯· 戊唑醇悬浮剂(劲兴, 江苏农药研究所); 杰效利(迈图高新材料(南通)有限公司); 哈速腾(德国拜耳公司)。

喷洒设备。YM-6160植保无人机(数字鹰科技集团), 巡航速度:5~10 m· s-1, 作业高度3~5 m, 喷幅长度4 m, 液泵形式:隔膜泵, 喷头形式:压力喷头, 喷头数量:2个, 操作方式:人工辅助, ab航点, 航线规划; 3WBD-16型喷雾器(台州明辉), 喷头型号:液力切向进液式双喷头。

小麦及病害。小麦品种为宁麦13, 11月15日机条播; 病害为小麦纹枯病、白粉病和赤霉病。

1.2 方法

1.2.1 处理设计

试验在江苏省泰州农业开发区泰州农科所试验地进行, 试验区面积0.4 hm2, 为规则矩形, 排灌便捷, 田块周边没有建筑物以及电杆电线。土壤性状为pH值6.4, 有机质32.8 g· kg-1, 速效氮110.7 mg· kg-1, 速效磷6.9 mg· kg-1, 速效钾100.3 mg· kg-1。

试验共分6个处理, A, 无人机, 防治药剂用水量75 L· hm-2; B, 无人机, 防治药剂用水量150 L· hm-2; C, 无人机, 防治药剂+杰效利(助剂)用水量75 L· hm-2; D, 无人机, 防治药剂+哈速腾(助剂)用水量75 L· hm-2; E, 电动喷雾器, 防治药剂用水量75 L· hm-2; CK为空白对照。每处理面积均为667 m2, 小麦品种是宁麦13。

1.2.2 施药方案

施药时间在晴好无风或微风天气。药剂施用量如下:杰效利15 mL· hm-2, 哈速腾75 mL· hm-2, 24%噻呋酰胺675 mL· hm-2; 30%嘧菌酯575 g· hm-2; 48%氰烯· 戊唑醇悬浮剂4 050 g· hm-2(氰烯菌酯1 012.5 g· hm-2, 戊唑醇3 375.5 g· hm-2)。

1.2.3 调查方法

小麦纹枯病采用对角线五点取样法, 每个点调查麦穗150个, 以穗为单位调查每个处理施药后10、20 d发病情况。参考GB/T 17980.108— 2004[19]计算病情指数、防治效果。

发病分级。0级, 全株无病; 1级, 叶鞘发病但茎秆不发病; 3级, 叶鞘发病, 并侵入茎, 但茎秆病斑环茎不足1/2; 5级, 茎秆病斑环茎超过1/2, 但不倒伏或折断; 7级, 枯死、倒伏、枯白穗。

小麦白粉病采用对角线五点取样法, 每点调查150植株, 调查每个处理小麦抽穗后每穗旗叶施药后10、20 d发病情况。参考GB/T 17980.22— 200[20], 计算白穗率、病情指数、防治效果, 计算方法同小麦纹枯病。

分级方法。0级为无病; 1级, 病斑面积占整片叶面积的5%以下; 3级, 病斑面积占整片叶面积的6%~15%; 5 级, 病斑面积占整片叶面积的16%~25%; 7 级, 病斑面积占整片叶面积的26%~50%; 9 级, 病斑面积占整片叶面积的50%以上。

小麦赤霉病采用对角线五点取样法, 每个点调查麦穗150个, 以穗为单位调查每个处理施药后20 d发病情况。参考NY/T 1464.15— 2007[21], 计算病穗率、病情指数、防治效果, 计算方法同小麦纹枯病。

分级标准。0级, 全穗无病; 1级, 发病面积占全穗面积的1/4以下; 3级, 发病面积占全穗面积的1/4~1/2; 5级, 发病面积占全穗面积的1/2~3/4; 7级, 发病面积占全穗面积的3/4以上。

测定实产。每处理割4 m2麦穗, 脱粒、晒干测实产。

1.2.4 数据统计分析

一般性统计采用Excel 2010分析, 相关性数据采用SPSS 16.0软件分析。

2 结果与分析
2.1 对小麦纹枯病的防治效果

防治后10 d调查发现(表1), 无人机与电动喷雾处理发病率均比对照(CK)要低, 其中, 处理C发病率最低, 仅为15.1%, 其对应的病情指数与防治效果分别为3.8和69.9%, 要优于其他处理(对照除外); 而处理E发病率最高, 为22.12, 其对应的病情指数与防效分别为7.6和39.7%, 在各处理中表现最差(对照除外); 防治后20 d, 处理C和D在发病率、病情指数及防治效果指标差异较小, 其发病率均比处理A、B低, 表明杰效利、哈速腾助剂能够促进药液进入小麦植株。

表1 不同处理对小麦纹枯病的防治效果
2.2 对小麦白粉病的防治效果

防治后10 d调查发现(表2), 处理A、B、C及D白粉病发病率较为一致, 为1.6%~1.8%, 病情指数变幅为0.7~1.3, 均低于电动喷雾处理和对照处理, 对应的防效分别为78.0%、75.2%、85.0%、86.0%, 远优于电动喷雾(E)的67.2%。随着防治时间的推进, 在防治20 d后调查结果表明, 处理B发病率与病情指数分别为11.0%、2.2, 远低于对照(CK)的54.7%、17.2, 但均高于其他无人机喷雾和电动喷雾器处理。防治效果方面, 处理C和D防效均超过96%, 高于其他处理。

表2 不同处理对小麦白粉病的防治效果
2.3 对小麦赤霉病的防治效果

防治后20 d调查发现(表3), 各药剂处理赤霉病发病情况与白粉病较为相似。其中, 处理C发病率最低, 仅为2.6%; 处理D最高, 为3.0%, 病情指数和防治效果方面, 各无人机喷雾处理差异不大, 其变幅分别为0.6~0.7、95.9%~96.7%, 均高处理E和对照处理。

表3 不同处理对小麦赤霉病的防治效果
2.4 对小麦产量及效益影响

表4表明, 处理D实际产量高于其他处理, 处理E对应各项指标都最低, 但均高于对照处理各产量指标。处理A、B、C、D分别较处理E增产5.1%、8.3%、11.1%、14.4%, 说明无人机喷雾防治病害的增产能力要高于电动喷雾处理。按小麦2.2元· kg-1, 助剂费用每次90元· hm-2计算, 无人机防治费用是每次120元· hm-2, 无人机防治双倍水费用是每次150元· hm-2, 电动喷雾器费用是每次90元· hm-2, 处理C、D和B的利润较高。与电动喷雾处理相比, 处理A、B、C、D分别增效642.60、1 011.63、1 420.17、1 893.06元· hm-2。

表4 不同处理间产量情况
2.5 小麦病害发生与产量的相关性分析

防治后20 d小麦纹枯病、白粉病、赤霉病发病率与病情指数相关系数分别为0.993、0.996、1, 均达到极显著相关。为避免发病率与病情指数与理论产量相关的重叠性, 仅选择发病率指标分析其与理论产量的相关显著性。

表5结果表明, 小麦纹枯病、白粉病、赤霉病与实粒数、千粒重等产量结构指标均呈极显著负相关, 相关系数绝对值最小值为0.887(赤霉病与千粒重), 表明小麦纹枯病、白粉病等病害发病程度能极显著影响小麦产量结构各项指标。

表5 小麦发病率与产量结构相关显著性分析
3 讨论与结论
3.1 小麦主要病害发生对产量的影响

小麦纹枯病、白粉病和赤霉病是我国长江中下游地区发生较广、为害性较大的主要病害, 近年来由于气候突变、稻茬麦播期延后、肥料施用量增加等原因, 小麦纹枯病、白粉病等病害的发生呈逐年增加的趋势, 严重威胁该地区小麦的高产稳产。张会云等[22]研究发现, 小麦产量损失与纹枯病病情严重度级呈显著的线性相关, 严重度每提高一级, 产量损失增加10%~20%; 王晓宇等[23]通过接种方法在研究小麦白粉病严重度与产量损失关系中发现, 随着病情严重度的增加, 小麦产量及产量结构均表现下降趋势, 其中对千粒重的影响最严重; 韩青梅等[24]认为, 在受侵染的穗组织中, 赤霉病菌的定殖阻碍了营养向籽粒部运输和扩展, 引起千粒重与穗粒数下降。本文研究发现, 小麦纹枯病、白粉病、赤霉病发病率与小麦实粒数、千粒重呈极显著负相关, 与以上各研究者的结论相一致, 其主要区别在于, 本研究是以大田试验为背景材料, 试验区面积较大, 为0.4 hm2, 结果能较准确的反映在大田环境中不同处理下小麦病害发生情况, 而王晓宇等[23, 24]研究主要是采取盆栽接种病菌或药剂防治为主, 试验小区较小, 仅能在较小范围内反映小麦病害发生情况。在小麦病害防治方面, 要以“ 预防为主、综合防控” 方法为主, 采取化学防治与农业防治相结合的策略, 协同运用生物防治等措施, 将小麦纹枯病等主要病害种群密度、为害程度控制在可控范围之内, 以实现我国尤其是长江中下游地区小麦高产、优质的目标。

3.2 药剂防治方式对小麦病害的影响

本文研究结果表明, 与对照处理相比, 无人机防治处理和电动喷雾器防治处理在第10和20天均能有效控制纹枯病等病害病情发生与扩展。与电动喷雾器防治处理相比, 无人机防治处理在第10天对病害的防治作用更高效, 其主要原因可能是无人机喷雾雾滴更小, 能更加有效提高药液在叶面的覆盖面, 促进药液通过气孔渗透进入小麦植株体内。其中, 添加助剂的2个处理发病率和病情指数均低于不加助剂的处理, 说明助剂能够辅助提高小麦植株对药液的吸收能力, 显著提高对病虫害的防治能力。虽然电动喷雾器在防治后20 d的发病率、病情指数及防治效果和其他处理相当, 但随着药剂作用病害时间的推进, 病害会一定程度抑制小麦籽粒营养物质积累与转化, 降低千粒重, 进而导致实际产量比无人机处理偏低; 在防治纹枯病第10天调查发现, 无人机+药剂+双倍水发病率比无人机+药剂发病率和病情指数低; 而在防治白粉病第20天调查发现无人机+药剂+双倍水发病率比无人机+药剂发病率和病情指数高, 因此, 增加无人机施药用水量在一定程度上能提高小麦植株对纹枯病、白粉病的抗性。

应用新型施药设备的主要目的不仅是要提高小麦植株对病害的抗性能力, 进一步实现小麦稳产、高产的目标, 而且要提升大面积小麦防治病害的效率, 缩短防治时间, 降低病害长期对植株为害, 降低小麦生产种植成本。本试验通过割方测产表明, 无人机喷药处理产量均比电动喷雾处理要高, 其最终效益结果也均比电动喷雾处理要高。因此, 植保无人机在一定程度上能够代替传统喷雾设备对小麦主要病害进行防治, 从而达到省时、省工、增效的目标。

The authors have declared that no competing interests exist.

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