甲维盐乳油混合不同助剂对鲜食玉米田草地贪夜蛾飞防效果的影响

臧晓韵,王国宾,况慧云,孙萍东,王 慧,孙 建,郑洪建,林金元,4*

(1 上海农科种子种苗有限公司,上海 201106;2 上海市农业科学院作物育种栽培研究所∕CIMMYT-中国特用玉米研究中心,上海 201403;3 山东理工大学农业工程与食品科学学院,淄博 255049;4 上海特用玉米工程技术研究中心,上海 201106)

草地贪夜蛾[Spodoptera frugiperda(Smith)]又名秋黏虫(Fall armyworm),隶属于鳞翅目(Lepidpoptera)夜蛾科(Noctuidae)灰翅夜蛾属(Spodoptera),具有寄生范围广、繁殖能力强、为害程度大、迁飞扩散快、防控难度大等特点[1]。 在2019 年1 月首次报道入侵我国云南省后迅速向广西、贵州、广东及湖南等地蔓延,截至9 月份在我国的见虫面积已达100 多万hm2,实际危害面积16.4 万hm2,对我国的农业生产造成了极大的威胁[2]。 草地贪夜蛾以多种作物为食,包括玉米、水稻、高粱、花生、甘蔗等[3],如果防治不及时,则会造成重大的粮食损失。 目前我国对草地贪夜蛾的防治仍以化学药剂为主。 在草地贪夜蛾入侵我国以后,农业农村部曾紧急发布了草地贪夜蛾的用药推荐名单,主要包括一系列新型杀虫剂,如甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)、氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素等。 害虫抗药性与药剂的持续选择作用及害虫本身的生物学特性有关。 在入侵我国之前,草地贪夜蛾已经过大量的药剂选择,在入侵我国后,进一步受到多种方式杀虫剂的选择作用,导致杀虫剂抗性进一步发展[4]。 基于此,选择合理的施药器械及高效的施药技术对提高草地贪夜蛾的防治效果变得尤为重要。

近年来,随着我国科学技术的发展以及我国农业对精准、高效、小型化施药设备迫切需求,植保无人机发展迅速。 根据2020 年农业农村部农技推广中心统计,全国在用的植保无人机数量达到12 万架,年作业面积达到0.73 亿hm2,作业对象涵盖了水稻、玉米、小麦、柑橘、葡萄等多种粮食和果蔬[5]。 植保无人机的迅速发展也推动对超低-低容量施药技术的深入研究。 在喷施技术方面,研究者针对于水稻稻纵卷叶螟、稻飞虱、小麦蚜虫、白粉病、棉花红蜘蛛、甘蔗蔗螟等多种作物病虫害防治,测定了药剂、施药参数及喷雾助剂等多因素对雾滴沉积、田间防治效果的影响[5-8]。 总体而言,植保无人机喷施在合理的药剂、喷雾助剂及作业参数情况下能够有效的防治病虫害,同时,考虑到植保无人机低容量下高浓度和细雾滴的喷施特点,在喷洒过程中也应当注意雾滴的飘移风险[9]。

喷雾助剂又称为桶混助剂,在农药使用时将其一起添加到药液中,能起到提高药液在植物表面或害虫体表的润湿、渗透、分布均匀的作用[10]。 喷雾助剂的添加可以显著影响溶液的表面张力、黏度、接触角和铺展系数,在低容量喷施过程中,添加喷雾助剂可减少雾滴的蒸发与飘移,提高农药有效利用率,是一种提高植保无人机施药效果的重要方式。 常用的喷雾助剂有多种类型,包括矿物油类、无机盐类、植物油类、阳离子、阴离子、有机硅、高分子材料等[10]。 目前,喷雾助剂在除草剂上的应用研究较早,进展较快[11-12],相比之下,在杀虫剂和杀菌剂上的研究较为缓慢[13-14]。 近年来,随着国家对“农药减施增效”的要求和植保无人机的快速发展,喷雾助剂正成为新的“农药减量”手段。 如何将植保无人机与喷雾助剂更好地结合来提高对病虫草害的防治效果,是当前植保无人机喷施技术研究中的热点之一。

针对上述问题,本研究考察植保无人机喷施不同药剂和添加喷雾助剂对防治草地贪夜蛾效果的影响,以期为优化植保无人机喷施施药技术、选择合理的药剂及飞防助剂提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 药剂与喷雾助剂

为分析不同药剂、喷雾助剂、喷液量对田间植保无人机喷施防治草地贪夜蛾防效的影响,试验选用4种药剂、3 种喷雾助剂并选取2 种喷液量进行喷施处理。 4 种药剂均为农业农村部推荐药剂,分别为5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油(六夫丁作物保护有限公司)、200 g∕L 氯虫苯甲酰胺悬浮剂(美国富美实公司)、6%甲维·氟铃脲乳油(山东源丰生物科技有限公司)、25 g∕L 高效氯氟氰菊酯微乳剂(河北博嘉农业有限公司),具体使用量参见表1。 3 种喷雾助剂分别为迈飞(北京广源益农化学有限责任公司)、DS10870(亨斯迈化工贸易(上海)有限公司)和Vo∕2012(罗迪亚集团)。 在3 种喷雾助剂中,迈飞主要成分为植物油类,DS10870 及Vo∕2012 主要成分为高分子材料类,喷雾助剂添加量为0.5%。 2 种不同喷液量分别为22.5 L∕hm2和 30.0 L∕hm2。

表1 试验药剂Table 1 Test pesticides

1.1.2 植保无人机

试验采用深圳大疆创新科技有限公司T20 植保无人机进行喷施(图1),植保无人机整机质量(不含电池)21.1 kg,最大有效起飞质量47.5 kg,药箱最大容量为20 L,设备长 × 宽 × 高(机臂展开,桨叶展开)为 2 509 mm ×2 213 mm×732 mm,采用锂电池供能,该植保无人机共有6个旋翼以及8 个液力式雾化喷头,喷头位于旋翼正下方,喷嘴型号为SX 110015VS,最大流量为4.8 L∕min;植保无人机作业时飞行高度为2 m,喷幅为5 m,飞行速度为5 m∕s,喷液量根据试验要求分别设定为 22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2。 植保无人机作业参数由遥控端输入,采用载波相位差分(RTK)技术进行飞行精准定位。

图1 大疆植保无人机鲜食玉米田作业Fig.1 Plant protection UAV application in the fresh-eating corn field

1.1.3 溶液性质测定仪器

为分析喷雾助剂对甲维盐乳油药剂溶液性质的影响,共测定4 种溶液的表面张力、接触角、铺展系数及雾滴粒径情况。 4 种溶液分别为甲维盐乳油、甲维盐乳油+迈飞喷雾助剂、甲维盐乳油+DS10870 喷雾助剂、甲维盐乳油+Vo∕2012 喷雾助剂,各药剂及助剂的来源及用量参见1.1.1。 其中采用JYW-200A 自助界面张力仪(承德精密仪器有限公司)分别测定各溶液的表面张力;采用全自动水滴角测试仪PT-705B(东莞市普赛特检测设备有限公司)测定各溶液液滴在玉米冠层的接触角;采用药液润湿性测试卡(中国农业科学院植物保护研究所)测定雾滴的润湿铺展系数;采用DP-02 激光粒度分析仪测定各溶液经液力式喷头SX 110015 VS 喷雾后的雾滴体积中径。

1.2 试验方法

植保无人机喷施雾滴沉积测定及药效评价试验在广州市增城区白湖村实施,试验时间为2020 年7 月27 日,试验田肥力中等,前茬作物为玉米,供试品种为鲜食甜玉米‘金银918’。

1.2.1 溶液性质测定

表面张力的测定参考GB∕T 5549—2010[15]。 试验前先用待测溶液冲洗张力仪铂金圆环,然后用移液管从大量待测溶液中吸取试验份样于测量杯中。 按照自助界面张力仪的操作要求进行操作,当铂金圆环刚露出叶面时,在圆环与液面之间会形成液膜,当拉力增大到一定程度时,液膜破裂,此时张力仪读数即为该溶液测得的表面张力值。 采用全自动水滴角测试仪测定接触角时,首先需要在试验前先将玉米叶片固定在测定载玻片上,随后通过设定微量注射器点滴为4 μL 大小液滴于叶面,记录液滴在叶面10 s 时的接触角。 采用药液润湿性测试卡测定雾滴的润湿铺展系数时,需要采用移液枪分别移取试验溶液及蒸馏水各20 μL 滴于药液润湿性测试卡上,待溶液完全铺展后读取铺展系数值。 采用激光粒度分析仪测定药液经液力式喷头喷雾后的雾滴体积中径时,需要将喷头安装于距激光粒度仪发射端与接收端上方0. 5 m 的中心位置处,在喷洒稳定后,读取激光粒度仪测定的雾滴粒径值,采用雾滴体积中径代替。 上述试验每个处理重复测量10 次,并注意剔除异常值,试验完成后计算平均值和变异系数。

1.2.2 喷施沉积试验

为采集不同喷液量(分别为22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2)下雾滴在鲜食玉米冠层的沉积情况,试验共布置2 组采样,每组11 个采样点,每个样点间隔为2 m,采样点总跨度为20 m,考虑到无人机作业喷幅为5 m,采样点共采集4 个喷幅内雾滴沉积情况。 每个采样点通过将3 cm×4 cm 水敏纸(先正达公司,瑞士)水平固定在测试杆上(采样位置与玉米上部冠层等高),以获取雾滴在玉米上的沉积情况(图2)。 试验完成后将水敏纸按照序号收集,并逐一放入相对应的密封袋中,带回实验室进行数据处理。 将收集的水敏纸采用扫描仪扫描成分辨率为600 dpi 灰度图像,扫描后的图像通过图像处理软件DepositScan 进行分析,获取雾滴密度(个∕cm2)、覆盖度(%)、沉积量(μL∕cm2)等沉积参数。

图2 玉米田雾滴采集布置情况Fig.2 Layout of Water Sensitive Paper in corn field

1.2.3 田间药效试验

植保无人机喷洒田间药效试验共设置16 个处理,其中包括4 种不同药剂处理,3 种甲维盐乳油+不同喷雾助剂处理,1 种清水空白对照处理,以上每个处理均喷施2 种不同喷液量22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2。 每个处理重复4 次,各处理小区采用随机区组排列,每个小区长40 m,宽20 m,各小区之间设置5 m 宽的隔离带。

植保无人机喷施试验完成后,参照国家标准GB∕T 17980.6—2000 杀虫剂防治玉米螟[16]进行防效调查。 试验采用定点调查方式,每小区采用对角线五点取样法,共调查50 株玉米,统计被害株率,剥查受害株的活虫数,与对照区相比计算相对防效。 试验前害虫大部分处于1—2 龄期,分别于施药后第3 天、第7天和第10 天调查活虫数,并按式(1)和式(2)计算虫口减退率和防治效果:

采用Kestrel LiNK 气象站(北京金仕特仪器仪表有限公司)测定环境的温湿度及风速,雾滴沉积测定及药剂喷洒当天温度(27.4 ±0.5) ℃,湿度(82.1 ±0.7)%,风速(1.31 ±0.21) m∕s。

1.3 数据分析

试验数据采用Excel 2013 软件进行整理与分析,采用SPSS 软件进行方差分析,对分析结果进行Turkey’s HSD 多重检验,显著性水平选择α= 0.05。

2 结果与分析

2.1 添加喷雾助剂对溶液性质的影响

通过对溶液表面张力、接触角、铺展系数以及雾滴粒径的测定可知,与甲维盐溶液相比,添加3 种喷雾助剂分别降低溶液表面张力36.3%、37.0%和20.5%;药剂雾滴在玉米叶片上的接触角分别降低59.5%、53.2%和60.6%;雾滴在叶片上的铺展系数也显著提高,分别提高134.8%、86.9%和17.4%;不同助剂对液力式喷头喷雾雾滴粒径的影响不同,其中助剂DS10870 和Vo∕2012 能增加雾滴粒径的作用,助剂迈飞则具有降低雾滴粒径的作用(表2)。 以上试验结果表明:添加飞防助剂后能降低溶液的表面张力、接触角,提高雾滴在叶片上的铺展系数,有利于减少雾滴从靶标叶片上滚落,提高农药雾滴的有效利用率。

表2 喷雾助剂对溶液性质的影响Table 2 Effect of adjuvants on surface tension,contact angle,spreading coefficient and droplet size

2.2 植保无人机喷施雾滴沉积结果

由图3 可见,在喷液量为22.5 L∕hm2时,雾滴密度平均值为48.5 个∕cm2,变异系数为73.9%;雾滴覆盖度平均值为4.5%,变异系数为67.0%。 当喷液量上升到30.0 L∕hm2时,雾滴密度平均值为81.8 个∕cm2,变异系数为36.0%;雾滴覆盖度平均值为8.8%,变异系数为55.6%。 结果表明:随着喷液量的增加,雾滴密度和覆盖度均显著增加,这对于病虫害防治效果的提升具有重要作用。 各个采样带的沉积变异系数均大于30%,表明沉积的均匀性有待进一步提高。

图3 植保无人机喷施沉积直观图及数据分析Fig.3 Illustrative and data analysis diagram of plant protection UAV application in corn field

2.3 植保无人机喷施不同药剂与喷液量对草地贪夜蛾防治效果影响

由表3 可见,不同药剂对草地贪夜蛾的防治效果有显著差异。 在施药后第3 天,二元复配混剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐·氟铃脲具有最佳的防治效果,防效达到了73.6%和76.3%,表明这2 种药剂的混剂速效性最好,在施药后第10 天氯虫苯甲酰胺的防治效果最好,喷液量为22.5 L∕hm2和30.0 L∕hm2时,防效分别为80.3%和80.4%,这可能与氯虫苯甲酰胺的内吸特性以及持效期长有较大的关系。 喷液量的增加对于各药剂的防治效果具有一定的提升效果,由沉积结果可知,喷液量的增加会提高雾滴在冠层上的沉积雾滴密度和覆盖度,增加药剂雾滴与靶标的接触几率,提高药剂的防治效果;高效氯氟氰菊酯的防治效果在各个调查时期表现最差,这可能与害虫本身对菊酯类药剂产生的高水平抗性有关。

表3 植保无人机喷施不同药剂及不同喷液量下的防治效果Table 3 Control efficacy of Plant protection UAV application under different pesticides and spray volumes %

2.4 植保无人机喷施添加喷雾助剂对甲维盐防治草地贪夜蛾效果的影响

添加喷雾助剂可以影响甲维盐药剂对草地贪夜蛾的防治效果,各助剂影响具有一定差异(表4)。 其中添加迈飞影响最为显著,通过添加迈飞助剂可以在施药后的不同时期显著提高防治效果;添加助剂DS10870 在施药后的第3 天和第7 天影响不显著,在施药后第10 天可显著提高防治效果;添加助剂Vo∕2012 在施药后的第3 天具有降低防效效果的影响,这可能与田间药效试验具有一定的波动性有关,在第7天影响不显著,在施药后第10 天可显著提高防治效果。 相同药剂及喷雾助剂处理,喷液量为30.0 L∕hm2时要优于22.5 L∕hm2,但差异不显著。 各处理以施药后第7 天的甲维盐+迈飞助剂处理最好,为87.4%。

表4 添加喷雾助剂对防效的影响Table 4 Effects of adding adjuvant on control efficacy %

3 结论与讨论

本研究表明,喷雾助剂对溶液性质以及对植保无人机喷施防治鲜食玉米草地贪夜蛾具有显著影响。研究表明,当采用常量喷洒(喷液量＞30 L∕hm2)时,添加喷雾助剂可以起到良好的润湿、铺展和增效作用[17-18]。 相比于常量喷洒,植保无人机喷液量更低,为7.5—30 L∕hm2[5,7-9],这造成雾滴密度和覆盖度显著降低,而添加喷雾助剂对于提高润湿、铺展具有显著作用,这对于进一步利用植保无人机提高喷施病虫害防治效果具有重要意义[19-20]。 本研究表明,植物油类喷雾助剂在溶液性质及田间防治效果提升方面影响更为显著,添加此类喷雾助剂可以提高农药利用率,以减少农药的使用量。

另外,植保无人机低容量喷施防治效果也受到喷液量、作业参数、药剂等因素综合影响。 在喷液量方面,Wang 等[5]研究表明,植保无人机喷施增加喷液量至30 L∕hm2有助于提高雾滴沉积及对小麦病虫害防治效果;中国农药工业协会发布的团体标准《T∕CCPIA 021—2019 植保无人飞机防治小麦病虫害施药指南》[21]指出,植保无人机飞防防治小麦蚜虫的最佳喷施液量为12—15 L∕hm2,而在防治病害例如白粉病与锈病时,喷液量则需要适当提高到15—30 L∕hm2。 本研究同样表明,在草地贪夜蛾的防控中增加喷液量可以提高雾滴与靶标害虫接触的几率,进而提升防治效果。 在作业参数影响方面,以往研究结果表明:植保无人机在作物冠层上方2—3 m,作业速度5—7 m∕s 时具有相对较好的喷洒沉积效果[22-25]。 另外,在植保无人机低容量喷洒过程中,药剂的选择也对防治效果具有重要影响,当选择无内吸作用的药剂时,例如甲维盐和高效氯氟氰菊酯,应当保证较高的雾滴密度或覆盖度,以提高药剂对靶标的触杀效果[26]。 根据农业农村部推荐,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、氯虫苯甲酰胺、四氯虫酰胺、茚虫威、虱螨脲、虫螨腈等高效低风险农药均可对草地贪夜蛾具有较高的防治效果,然而连续施药却容易导致较高的抗性。 已经有研究表明:草地贪夜蛾对菊酯类药剂抗性已达数百倍,因此在药剂选择时应当注意农药的复配、轮换用药以及提高农药的使用技术[4]。 本研究中,施药后第10 天氯虫苯甲酰胺的防治效果最好,这也取决于药剂的内吸和持效作用,另外添加迈飞喷雾助剂可以有效提升甲维盐(以触杀和胃毒为主)防治效果,这对于田间植保无人机喷施防治草地贪夜蛾具有较高的指导价值。