近期，在华大基因大鹏新区创新研究院试验基地，高科新农试验人员使用多旋翼——高新M23做油菜花苗期菜青虫灭杀试验。这篇走心的试验报告，通过合理、专业的试验设计验证了多旋翼——高新M23的喷雾效果和作业效果，为广大蔬菜种植户虫害的飞防提供了科学依据。

试验地形图

 

    菜青虫是我国分布最普遍，危害最严重，经常成灾的害虫，主要为害油菜、花椰菜、白菜、萝卜、甘蓝等十字花科蔬菜，偏嗜厚叶类蔬菜。幼虫共5龄，3龄前多在叶背为害，3龄后转至叶面蚕食，4—5龄幼虫的取食量占整个幼虫期取食量的97%，严重时叶片全部被吃光，只残留粗叶脉和叶柄，造成绝产。根据菜青虫的习性，于早上或傍晚在植株叶片背面正面均匀喷药，可有效防治菜青虫的危害。防治时要注意抓住防治时期，在田间产卵盛期和幼虫孵化初期喷药。

青虫蚀咬的油菜苗

 

    试验材料与施法1、本次喷雾作业试验所用的机型为四旋翼——高新M23，其主要技术参数如下表。

    表1无人机主要性能指标

 

 

    喷雾系统由喷杆、水泵、U型药箱、管路、4个液压式喷头组成，4个喷头相应的位于4个旋翼下方。

 

    2、供试药剂：20%吡虫啉杀虫剂；25%氯氰·毒死蜱，东莞市瑞德丰生物科技有限公司；5%甲维·氟铃脲，青岛泰生生物科技有限公司。每亩地选用任意两种农药混合，用量均为40mL/亩，用水量为1L。

 

    3、试验时间：2016年12月30日11：00～15：00

 

    4、试验场地：深圳市大鹏新区华大基因试验基地，作业面积180亩，田地分为2个试验小区。试验地块每隔175cm有一个灌水沟,灌水沟的宽度为50cm。

 

    5、作物及害虫：作物为油菜花苗期，有5-6片叶子，平均生长高度为8cm-10cm。播种密度为35cm×40cm。防治的害虫为菜青虫的幼虫时期。

 

    试验设计1、采样点的布置：

 

    如下图所示，在足够大的地块中设置间隔为8m的两条雾滴采集带A、B。采样带的延伸方向与飞机飞行方向垂直，且采样点布置在所选择的一横行油菜花的每一株上，图中红色虚线为飞机飞行轨迹。根据无人机的有效喷幅为5m，设置采样带的长度为12m。在喷幅边缘线和航线上设置a、b、c、d、e五条采样带采集喷幅边缘线上和航线上的雾滴，这五条采样带上的采样点每隔一株油菜苗布置一个。图a、b和c分别表示的试验方案图、试验现场和实际飞行轨迹图。图c中的绿色线条代表飞机自动规划的航线，红色线条代表飞机试验时的飞行轨迹，黄色线条表示作业的航线。

a.采样点的布置方式图

b.采样带布置现场图

c.飞行轨迹图

 

 

    试剂采用诱惑红食品添加剂配制成质量分数为5%的浓度进行喷施试验。试验时采用白纸作为测试卡收集喷施的雾滴，卡片的尺寸为700mm×500mm。

 

    每个架次喷雾试验后，等几分钟待测试纸上的雾滴干燥后做好标记进行收集，放入密封袋，用Deposition Scan软件进行数据分析。

 

 

    M234四旋翼无人机的作业方式为自主飞行，飞行前在地面站上输入飞行高度、飞行速度和喷幅，系统自动规划航迹，飞机沿着预定的中轴线飞行。本次试验是研究无人机在设定喷幅为5m时的雾滴沉积分布规律，包括采样带上的雾滴分布和喷幅边界线、航线上的雾滴分布，飞行高度为2m，飞行速度为4m/s。为使喷洒更加稳定，将采样区布置在田地的中间位置，飞机进入采集的边界点区域开始喷洒药液。

 

    4、雾滴分布情况：

 

    用白纸代替植物叶片有一定的误差，但雾滴在白纸片上的分布能够近似说明雾滴在植物叶片上的分布情况。

    测试纸采集样本

 

    根据《中华人民共和国民用航空行业标准》中《农业航空喷洒作业质量技术指标》规定：飞机在进行超低量喷洒作业时，作业对象上的雾滴沉积量大于等于15个/cm2时，为喷洒有效区域，图中所有采样点均达到行业标准的要求。

 

 

    喷雾效果的好坏，与雾滴粒径的大小有密切的关系，雾滴粒径是农药喷雾技术中较易控制的重要参数，对喷雾效果起着决定性的作用。为了清晰的看出雾滴粒径在各个粒径范围内的分布情况，以下用雾滴粒径谱来表示，粒径谱的划分区间是：50～80um，80～100um，100～120um，120～150um，150～180um，180～200um，200～220um，220～250um，250～300um，大于300um。在每片采样点单位面积上统计雾滴粒径数量，如下表。

 

    表2雾滴粒径范围表

 

 

 

    从上图表中可以看出，雾滴从小粒径范围到大粒径范围的数量呈几何速度减小，且主要集中在小粒径范围内，在50-180um之间。在50～80um范围内的雾滴数量是在80～100um区间数量的2倍，是100～120um区间雾滴数量的3倍。粒径大于180um的雾滴在一次喷雾中的数量极少，由雾滴粒径谱可以看出，所占的比例为5%左右。

    雾滴粒径谱

 

    上图反映了各雾滴粒径范围所占的比例，其中雾滴数量中值粒径在80-100um内，雾滴数量中值粒径是指在一次喷雾中，将全部雾滴从小到大顺序累加，当累加的雾滴数目为雾滴总数的50%时，所对应的雾滴粒径为数量中值粒径。雾滴体积中值粒径为140-190um，说明一次喷雾中，小粒径雾滴的数量较多。

 

 

    采样带A、B均匀性分析:喷雾雾滴在目标上均匀分布程度一般用变异系数表示，变异系数越小，雾滴分布均匀性越好。采样带A的变异系数为18.4%，采样带B的变异系数为49.8%，平均变异系数为34.1%，数值较小，分布较为均匀。

 

    结论

 

    (1)设定喷幅参数为5m时，喷幅内所有采样点均达到了行业标准(15个/cm2)；

 

    (2)一次喷雾中，雾滴体积中值粒径在140～190um范围内(雾滴直径)，雾滴数量中值粒径在80～100um范围内，说明雾滴主要集中在小粒径范围内。雾滴从小粒径范围到大粒径范围数量逐渐减小。

 

    (3)平均变异系数为34.1%，数值较小，分布较为均匀。

 

    作业结果调查

 

    此次作业总面积180亩，7天后进行药效调查。青虫已死亡，青虫得以有效控制，如下图。