摘要：选取安徽省芜湖市油菜试验田进行田间试验，对比分析了植保无人机（P20 UAV）与背负式喷雾器施药作业的雾滴沉积分布以及油菜菌核病的防治效果。试验结果表明，在植保无人机飞行速度为4m/s、飞行高度为2.0m时，雾滴覆盖率最高，分布均匀性最好，优于背负式电动喷雾器的作业效果。针对油菜盛花期菌核病的无人机防控作业，推荐采用以下优化参数组合：飞行高度2.0m、飞行速度4—5m/s、施药液量1.0L/亩，农药剂量可减施10%—20%。

　　关键词：油菜；菌核病；植保无人机；作业参数；防治效果

　　油菜菌核病(sclerotinia sclerotiorum)是危害油菜的一种主要病害，对油菜的生长发育有着严重影响。由于该病害分布较广，且防治难度大，导致油菜品质与产量受到严重威胁。目前，油菜菌核病的主要防治方式是以人工防治为主，如背负式喷雾器或机动弥雾机等[1]。由于传统的人工作业方式消耗的人力成本大，且在油菜花盛开期田间封行时不利于行走，加之油菜种植的效益较低，导致众多农户防治菌核病的积极性较低，使得菌核病频繁发生。人工智能技术的发展，为油菜菌核病的防治提供了强有力的技术支撑，尤其是小型植保无人机的出现，使得菌核病的智能化防治得以实现[2]。为此，探究植保无人机技术在油菜田中的应用，研究不同作业参数条件下药液雾滴分布均匀性和菌核病防治效果，对于油菜生产具有重要意义。

　　1.试验材料与方法

　　1.1试验地点

　　研究选取安徽省芜湖市油菜田进行田间试验。试验区域内地势平坦，土壤肥力强，有机质含量高，pH 5.6，排灌便捷。在试验过程中，选取中油杂19作为试验油菜品种。

　　1.2试验材料

　　研究涉及的植保药剂主要包括：25%咪鲜胺乳油（江苏辉丰农业科技有限公司生产），施用剂量为80 g/亩；叶面肥为磷酸二氢钾（潍坊泰达农化有限公司生产），施用剂量为50 g/亩；硼肥（中国农业科学院油料作物研究所生产），施用剂量为15 g/亩。

　　试验对象为处于盛花初期的油菜植株（平均株高1.2米），主要防治靶标为油菜菌核病。

　　1.3植保无人机与地面机器人协同植保系统

　　研究采用P 20型四旋翼植保无人机（广州极飞科技有限公司生产）与3 WBD-16 L型背负式电动喷雾器（台州绿丰公司生产）进行施药效果对比。无人机系统配置参数如下：整机尺寸1150×1150×400 mm，最大载荷20 kg，作业高度1.5—2.0 m，飞行速度4—5 m/s；配备4个离心式雾化喷头，实际作业启用后置2个喷头，雾滴粒径70—200μm可调，流量150—500 mL/min可调，有效喷幅4.0 m，药箱容量10—12 L，施药量12—15 L/hm2。对照施药设备为传统电动喷雾器，工作压力0.3—0.4 MPa，施药量300 L/hm2。

　　1.4雾滴沉积分布

　　在试验区按预设方案布设水敏纸采样点。在油菜冠层上部（第二片叶位置）和下部（距地面25 cm处）分别固定尺寸为25 mm×75 mm的水敏纸。采样点设置采用网格化布点方式，横向以0.5 m为间隔设置7个连续采样点，纵向设置3条平行采样线，线间距5 m。同时设置背负式电动喷雾器处理作为对照。施药作业完成后，收集各采样点水敏纸样本，置于密封袋中保存。实验室采用Deposit Scan专业图像分析系统对水敏纸样本进行数字化处理，定量分析雾滴在油菜冠层的沉积覆盖率及分布均匀性等关键参数[3]。

　　1.5防效区设置

　　选取安徽省芜湖市油菜田试验基地进行试验，选择盛花初期且未发生菌核病的油菜田作为研究对象。在试验过程中，采用分区对比方法，将试验基地划分为I、II、III三个区域，并在每个大区中设置5个处理小区，采用随机区组排列。具体处理方案为：

　　1.5.1无人机处理组

　　处理01：P 20型无人机施药，药量为48 g/亩；

　　处理02：P 20型无人机施药，药量为64 g/亩；

　　处理03：P 20型无人机施药，药量为80 g/亩。

　　1.5.2对照处理组

　　处理04：背负式电动喷雾器施药，药量为80 g/亩；

　　处理05：空白对照（不施药）。

　　1.5.3施药参数设置

　　植保无人机作业参数：飞行高度1.5—2.5 m，作业速度4 m/s；

　　传统喷雾器参数：喷头高度0.5 m。

　　2.结果与讨论

　　2.1雾滴在油菜冠层的沉积分布

　　不同取样位置的雾滴沉积分布结果如表1所示。

　　表1数据表明，在无人机飞行速度不变时，随着飞行高度的增加（1.5m—2.5m），油菜上层雾滴覆盖率呈现出一种逐渐上升的趋势，下层雾滴覆盖率呈现出一种逐渐下降的趋势。在飞行高度为2.0m时，上层雾滴沉积分布均匀性变异系数为40.18%，下层为44.57%。在飞行高度为2.0m时，上层雾滴沉积分布均匀性变异系数为59.98%，下层为65.18%。而背负式电动喷雾器的上下层雾滴沉积分布均匀性变异系数均低于无人飞机1.5m和2.0m高喷洒时上下层雾滴覆盖率。对于无人机而言，在低风速飞行的情况下，飞行参数（作业高度与速度）对雾滴沉积特性具有决定性影响。一方面，飞行参数直接影响雾滴的运移动能，另一方面，旋翼产生的下洗气流会扰动作物冠层，促进雾滴向植株中下部渗透。与传统地面喷雾器相比，植保无人机在油菜生长后期（叶面积指数达到峰值时）表现出显著优势。

　　2.2对油菜菌核病的防治效果

　　对比分析了植保无人机施药与背负式电动喷雾器施药对油菜菌核病的防治效果，具体数据如表2所示。

　　施药后20 d的防治效果显示，处理小区01的防治效果显著低于处理小区02组和处理03组。而处理小区01组防治效果与处理小区04的防治效果无差异。施药后30 d的防治效果显示，处理小区02、03的防治效果显著优于处理小区01，而处理小区04的防治效果显著低于处理小区01、02、03。综合来看，在20—30 d期间，无人机处理组与传统喷雾器对照组均具有显著防治效果，但是传统喷雾器的防治效果低于无人机处理组。同时，在无人机处理组中，药剂浓度越高，防治效果越好。此外，由于无人机施药系统采用低容量、高浓度的施药方式，配合旋翼下洗气流对作物冠层的扰动作用，显著提高了雾滴在植株基部的沉积效果。试验后期（施药30天后）病情指数的上升可能与气温升高和降雨增多等气候因素有关，这些条件有利于菌核病病原菌的繁殖和传播[4]。

　　3.结论

　　分析了植保无人机系统在油菜盛花期菌核病防治中的应用，并将其与传统背负式电动喷雾器作业进行对比，探讨了不同施药方式对菌核病防治效果的影响，得出以下结论。

　　3.1在植保无人机飞行速度为4m/s、飞行高度为2.0m时，雾滴覆盖率最高，药液分布均匀性最好，优于背负式电动喷雾器的雾滴覆盖率。

　　3.2无人机喷洒防治菌核病的效果显著优于背负式电动喷雾器施药效果，即便是在减药20%的情况下，施药效果也优于背负式电动喷雾器。

　　3.3针对油菜盛花期菌核病的无人机防控作业，推荐采用以下优化参数组合：飞行高度2.0m、飞行速度4—5m/s，施药液量1.0L/亩，农药剂量可减施10%—20%。

参考文献：

　　[1]陈曦,王世荣,王平,等.无人机在江汉平原冬油菜生产中的应用现状及展望[J].南方农业,2022，(03):016.

　　[2]龙定碧.无人机预防油菜菌核病田间药效试验分析[J].农业工程技术,2021,41(36):2.

　　[3]王芙蓉.植保无人机施药技术研究现状与展望[J].电脑乐园,2020，(7):1.

　　[4]王晗,向友珍,李汪洋,等.基于无人机多光谱遥感的冬油菜地上部生物量估算[J].农业机械学报,2023,54(8):218-229.