農(nóng)業(yè)植保直升機水稻田噴施質量檢測

徐慧磊 譚杰 董云哲 李君興

摘要 介紹了農(nóng)業(yè)植保直升機水稻田噴施質量檢測的方法，根據(jù)檢測地塊實際地域情況和檢測時氣象參數(shù)、飛行器理論噴幅寬度，設置了靶標區(qū)和非靶標區(qū)，設計了采樣帶及定位霧滴采集點;通過軟件、設備進行霧滴粒徑分布、覆蓋密度、分布均勻度等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，以期為提升農(nóng)作物病蟲害航化作業(yè)質量以及飛防作業(yè)項目驗收提供借鑒。

關鍵詞 水稻;植保直升機;施藥質量

中圖分類號 S 252 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0199-04

Abstract This article introduced the detection method of spraying quality of agricultural plant protection helicopter in paddy fields. According to the actual geographical conditions of the inspection areas， the meteorological parameters during the detection period， and the theoretical spraying width of the aircraft， the target area and the nontarget area were set up， and the sampling zone and positioning droplet collection points were designed. The ?statistical analysis was made on droplet size distribution， coverage density， distribution uniformity and other data by using the software and equipment，so as to improve the aviation operation quality of the crop diseases and insect pests， and provide references for the inspection and acceptance of flight control operations.

Key words Rice;Plant protection helicopter;Pesticide application quality

基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0200701）;吉林省財政專項（CZ202003026）。

作者簡介 徐慧磊（1982—），女，吉林松原人，助理研究員，碩士，從事精準農(nóng)業(yè)航空植保研究。

*通信作者，高級工程師，碩士，從事精準農(nóng)業(yè)航空植保研究。

收稿日期 2020-11-24;修回日期 2020-12-16

化學防治是保證糧食產(chǎn)量的重要手段之一[1-2]。隨著航空機型及配套藥劑的完善，農(nóng)業(yè)航化作業(yè)迅猛發(fā)展[3-7]。吉林省航化作業(yè)自2014年始，歷經(jīng)了6年的發(fā)展，已由試點作業(yè)發(fā)展到對農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)和重大病蟲害易發(fā)區(qū)、常發(fā)區(qū)開展突發(fā)蟲害應急防治作業(yè)，作業(yè)面積大幅度提高[8]。農(nóng)業(yè)航化作業(yè)已經(jīng)成為吉林省農(nóng)業(yè)的重點發(fā)展趨勢，已被廣泛應用于吉林省特色作物的植保作業(yè)中，但也突顯出一些問題。由于缺少標準化作業(yè)流程、收集相關數(shù)據(jù)困難、施藥技術實施不規(guī)范、沒有精準監(jiān)測等原因，農(nóng)業(yè)航化作業(yè)噴施效果無法保障。筆者通過農(nóng)業(yè)植保直升機噴灑作業(yè)質量檢測試驗，系統(tǒng)介紹了飛防作業(yè)質量檢測方法、步驟及檢測數(shù)據(jù)簡單分析，以期為飛防作業(yè)大面積推廣應用及質量驗收提供檢測依據(jù)，以便提高農(nóng)作物病蟲害航化作業(yè)質量，促進農(nóng)業(yè)航化作業(yè)的健康、有序發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1

農(nóng)業(yè)植保直升機。合理的飛行參數(shù)對于航化作業(yè)質量的保證至關重要，檢測前需要測定飛行器的作業(yè)參數(shù)。以Bell407直升機（吉林天吉通用航空有限公司，圖1）為此次飛防施藥作業(yè)飛行器。它的飛行速度為120 km/h，作業(yè)高度3～5 m，載藥量800 kg，理論噴幅寬度50 m，噴桿長度10.5 m，噴頭個數(shù)51個，噴頭類型為扇形壓力式，噴霧壓力400 kPa。作業(yè)前需檢查飛行器狀態(tài)是否正常，確保軟硬件工作良好。

1.1.2 主要檢測儀器與材料。

YGY-QXY手持氣象儀（武漢辰云科技有限公司）、可見分光光度計（精科儀電上分722N型）、掃描儀、食品級染色劑誘惑紅、檢測架、試紙夾、卡羅米特紙卡、濾紙、自封袋等。

1.1.3 藥劑。

對水稻稻瘟病進行施藥防治，噴灑的藥劑為多抗霉素、春雷·三環(huán)唑;添加植物油類航化專用助劑邁飛（北京廣源益農(nóng)化學有限責任公司）。

1.2 方法

1.2.1 ?示蹤劑。

食品級染色劑誘惑紅在卡羅米特紙、水敏紙、濾紙及作物葉片上能夠很直觀呈現(xiàn)霧滴且具有很高的洗脫回收率，可用來作為水稻田農(nóng)藥噴霧的示蹤劑。將500 g誘惑紅充分溶解并注入至直升機藥箱已配制好的藥劑溶液中待噴灑。

1.2.2 檢測設計。

檢測時間為2020年7月16日，檢測地點為吉林省通化市輝南縣輝發(fā)城鎮(zhèn)長春堡村，作業(yè)時溫度26.3 ℃，濕度29.4%，風速0.1 m/s，風向為西南風。

檢測單噴幅噴灑，以測定直升機在單噴幅內的霧滴沉積及漂移數(shù)據(jù)。檢測時在水稻田中布置2條間隔30 m的采樣帶，每條采樣帶設置直升機飛行靶區(qū)，根據(jù)風向情況在靶區(qū)的兩側設置非靶區(qū)，其中根據(jù)直升機的理論噴霧寬度，設置靶標區(qū)的寬度為50 m，每點間隔為5 m，共11個檢測點，兩側非靶區(qū)寬度均為25 m，每點間隔為5 m，兩側各5個檢測點。根據(jù)以上布點方法，每條采樣帶有21個霧滴采集點，2條采樣帶分別編號L1（-10）～L1（10）和L2（-10）～L2（10），檢測區(qū)域共有42個采集點，每處采集點在水稻植株的冠層高度布置卡羅米特紙卡（40 mm×70 mm）和濾紙用來采集噴灑霧滴情況（圖2、3）。

1.2.3 施藥質量檢測方法。

植保直升機施藥作業(yè)結束，待卡羅米特紙卡（圖4）和濾紙采樣片（圖5）收集到的霧滴干燥后，用自封袋將采樣片進行封存后帶回實驗室數(shù)據(jù)處理及結果分析。霧滴粒徑分布、覆蓋密度、分布均勻度采用計算機圖像分析系統(tǒng)、分析軟件對采樣片進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

1.2.3.1 噴施量誤差計算方法。噴施率誤差計算方法如下式：

δ=R-R0R0×100%（1）

式中，δ為噴施率誤差;

R 為實際噴施率，單位為L/hm2;

R0 為預定噴施率，單位為L/hm2。

R的計算公式如下：

R=QT×V×D×104（2）

式中，Q 為裝液量，單位L;

T 為噴灑時間，單位s;

V 為飛行速度，單位m/s;

D 為噴幅寬度，單位m。

運用以上公式計算，可得出此次檢測噴施量誤差結果。

1.2.3.2 霧滴覆蓋密度檢測。

霧滴覆蓋密度為單位面積上的霧滴個數(shù)，其計算公式如下：

X=NS（3）

式中，N 為霧滴總個數(shù)，單位為個;

S 為總面積，單位為cm2。

1.2.3.3 霧滴粒徑檢測。

航空植保作業(yè)噴灑區(qū)域分為霧滴的主要沉積區(qū)域和不可避免的霧滴飄移區(qū)域，而沉積區(qū)域的霧滴粒徑與漂移區(qū)域的霧滴粒徑差別較大，因此計算霧滴粒徑時首先要劃定霧滴的主要沉積區(qū)域。以國家航空低容量噴灑霧滴粒徑150～300 μm的要求為標準[9]，確定霧滴的體積中徑DV5符合標準的區(qū)域為霧滴的主要沉積區(qū)域。

1.2.3.4 霧滴沉積量分布檢測。

霧滴沉積量為沉積在單位面積上的噴液量，其計算公式如下：

DR=（VAD）3× D d×（5.231 0）-8（4）

式中， DR為噴霧沉降量，單位為L/hm2;

VAD為霧滴體積平均直徑，單位為μm;

D d為霧滴覆蓋密度，單位為個/cm2。

1.2.3.5 農(nóng)藥有效利用率檢測。

將封存的濾紙采樣片放入量杯中，用10 mL超純水沖洗，將沖洗液使用可見分光光度計測定誘惑紅含量，計算單位面積上的沉積量。根據(jù)噴施藥液量，計算藥液在葉片上的沉積量，得出農(nóng)藥有效利用率。

2 結果與分析

2.1 噴施量誤差

根據(jù)計算公式得出噴施率誤差為1.2%，符合國家對航空低容量噴施率誤差（±5%）的標準要求。

2.2 霧滴覆蓋密度測定

根據(jù)農(nóng)業(yè)航空作業(yè)質量技術指標，在植保直升機進行低容量藥劑噴灑作業(yè)時，作業(yè)對象的霧滴覆蓋密度為25個/cm2以上則能夠達到有效作業(yè)噴幅[10]。

從圖6可以看出，霧滴密度呈現(xiàn)拋物線狀，采樣點L1（-4）至L1（5）與L2（-3）至L2（6）達到有效作業(yè)噴幅要求，且第一采集帶L1與第二采集帶L2有效作業(yè)噴幅均為45 m。

2.3 霧滴粒徑測定

當飛行高度為3 m時，在單個噴幅內，分析得出L1（-5）～L1（3）以及L2（-5）～L2（3）之間區(qū)域的霧滴體積中徑DV5為229.2 μm和293.7 μm，霧滴在采樣片上有一定的鋪展性，鋪展系數(shù)約為1.2，校正后的霧滴粒徑為191.0～244.8 μm，滿足國家對航空低容量噴灑霧滴粒徑150～300 μm的要求，故此區(qū)域應劃定為霧滴的主要沉積區(qū)域。由檢測結果可以看出，霧滴粒徑與霧滴覆蓋密度呈正相關，分析原因主要是細霧滴容易飄失而易偏移航線中心，絕大多數(shù)較大的霧滴容易沉積到航線中心。噴霧變異系數(shù)分別為43.92%和49.63%。從田間航空作業(yè)質量技術指標角度考慮，田間作業(yè)高度3 m較為合適，較高的飛行高度明顯會降低噴霧質量，影響作業(yè)質量。

2.4 霧滴沉積量分布測定

當飛行高度為3 m時，藥劑在采樣帶L1和L2的有效噴幅內作物上的噴霧沉積的平均值分別為0.161和0.164 μL/cm2（圖7）。

3 結論

（1）Bell407型植保直升機飛行高度為3 m時，施藥液量為15.18 L/hm2，為低容量噴灑，霧滴覆蓋密度為25～35個/cm2，霧滴密度基本能滿足要求，達到防治農(nóng)作物病蟲害的目的。

（2）噴霧霧滴中徑為191.0～244.8 μm，單噴幅噴霧有效噴幅為45 m。Bell407型植保直升機理論噴幅為50 m，此次檢測實際作業(yè)噴幅為45 m，符合設計指標。但是，飛防作業(yè)時要充分考慮實際作業(yè)噴幅，從而保證施藥作業(yè)質量。

（3）霧滴變異系數(shù)分別為43.92%和49.63%，已達到航空作業(yè)技術質量標準，但霧滴分布狀態(tài)不均衡，變異系數(shù)略高，形成因素較多。建議作業(yè)前及時對噴灑系統(tǒng)及裝置進行維護和保養(yǎng)，包括藥箱和管路清洗，校準噴霧系統(tǒng)壓力，檢測噴嘴磨損程度等，均可有效提高噴霧分布均勻性和降低霧滴飄移情況。

（4）噴霧沉積量的平均值為0.161～0.164 μL/cm2，沉積量的情況基本與霧滴密度情況相一致。

該試驗可為農(nóng)業(yè)植保直升機噴施質量檢測提供檢測方法，亦可為多旋翼植保無人機噴施質量檢測提供借鑒。

參考文獻

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