M45型多旋翼植保无人机减量施药对稻飞虱防治效果的影响

张亚莉; 高启超; 邓继忠; 陈鹏超; 黄晓宇; 林芳源; 曾文; 贾瑞昌

doi:10.7671/j.issn.1001-411X.202103002

M45型多旋翼植保无人机减量施药对稻飞虱防治效果的影响

张亚莉^{1, 2,},
高启超^{1, 2},
邓继忠^{1, 2},
陈鹏超^{2, 3},
黄晓宇^{2, 3},
林芳源⁴,
曾文^{1, 2, ,},
贾瑞昌^{1, 2, ,}

1.
华南农业大学工程学院，广东广州 510642
2.
国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心，广东广州 510642
3.
华南农业大学电子工程学院/人工智能学院，广东广州 510642
4.
广东省江门市新会区农业农村局，广东江门 529100

基金项目: 广东省重点领域研发计划(2019B020221001)；广东省科技计划(2018A050506073)；广东省现代农业产业共性关键技术研发创新团队项目(2020KJ133)；国家重点研发计划(2018YFD0200304)

详细信息

作者简介:
张亚莉(1975—)，女，副教授，博士，E-mail: ylzhang@scau.edu.cn

通讯作者:
曾　文(1975—)，男，讲师，博士，E-mail: zengwen@scau.edu.cn

贾瑞昌(1975—)，男，讲师，博士，E-mail: rcjia@scau.edu.cn

中图分类号: S252
计量
- 文章访问数: 778
- HTML全文浏览量: 6
- PDF下载量: 886
出版历程
- 收稿日期: 2021-01-26
- 网络出版日期: 2023-05-17
- 刊出日期: 2021-11-09

Effects of reduced pesticide application on rice planthopper control by M45 multi-rotor plant protection UAV

ZHANG Yali^{1, 2,},
GAO Qichao^{1, 2},
DENG Jizhong^{1, 2},
CHEN Pengchao^{2, 3},
HUANG Xiaoyu^{2, 3},
LIN Fangyuan⁴,
ZENG Wen^{1, 2, ,},
JIA Ruichang^{1, 2, ,}

1.
College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
2.
National Center for International Joint Research on Precision Agriculture Aviation Pesticides Spraying Technology, Guangzhou 510642, China
3.
College of Electronic Engineering/College of Artificial intelligence, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
4.
Agricultural and Rural Bureau of Xinhui District, Jiangmen City, Guangdong Province, Jiangmen 529100, China

摘要

摘要:
目的
研究多旋翼植保无人机减量施药对雾滴沉积效果以及稻飞虱防治效果的影响，促进水稻减量施药技术发展。

方法
采用M45多旋翼植保无人机开展水稻施药田间试验，选取15.0和22.5 L/hm²的施药液量，以及人工施药推荐剂量100%、90%、80%的3种减量农药剂量，研究不同施药液量和减量农药剂量对雾滴沉积效果以及稻飞虱防治效果的影响。

结果
水稻冠层上部的雾滴沉积量明显优于冠层下部，2种施药液量以及3种减量农药剂量对雾滴沉积量的影响不显著；施药1周后稻飞虱数量显著减少。在相同施药液量条件下，减量农药剂量的变化对稻飞虱防治效果影响不明显。80%的农药剂量能满足稻飞虱防治要求。

结论
无人机水稻施药作业中可选择80%的农药剂量进行减量施药。本研究可为水稻减量施药、减少水稻植保作业成本提供有益参考。
- 植保无人机 /
- 减量施药 /
- 雾滴沉积 /
- 稻飞虱 /
- 防治效果
Abstract:
Objective
In order to explore the effect of reduced pesticide application on the control effect of rice planthopper by multi-rotor plant protection UAV and promote the development of reduced pesticide application technique for rice.

Method
Field experiment was carried out using an M45 multi-rotor plant protection UAV for rice pesticides application. We used two spray volumes of 15.0 and 22.5 L/hm², and three pesticide dosages of 100%, 90%, and 80% of the conventional artificial control dosage. The effect of different spray volume and reduced dosage on the droplet deposition and the control of rice planthopper were analyzed.

Result
The droplet deposition in the upper part of the rice canopy was significantly higher than that in the lower part of the canopy. The differences of two spray volumes and three dosages on the droplet deposition were not significant. At the same time, the number of rice planthopper decreased significantly after one week of treatment. Under the condition of the same spray volume, the effect of reduced dosage on the control effect of rice planthopper was not significant. Rice spray dosage of 80% of manual application met the requirement of rice planthopper control.

Conclusion
The spray dosage of 80% can be considered as feasible dosage in the UAV application for rice. The results provide useful reference for promoting the reductions of pesticide application for rice and the operating cost of rice plant protection.
- plant protection UAV /
- reduced pesticide application /
- droplet deposition /
- rice planthopper /
- control effect

HTML全文

图 1 M45多旋翼植保无人机

Figure 1. M45 multi rotor plant protection UAV

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 试验田位置

Figure 2. Location of test field

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 试验采样点的布置方式以及航线设计

Figure 3. Layout of test sampling points and route design

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 试验田施药测试处理区

Table 1 Treatments for pesticide application test in experimental field

处理区 Processing area	施药液量/(L·hm⁻²) Spray volume	农药剂量/% Pesticide dosage
1	15.0	100
2		90
3		80
4	22.5	100
5		90
6		80

下载: 导出CSV

表 2 施药液量为15.0 L/hm²时各采样点的雾滴沉积效果

Table 2 Droplet deposition effect at each sampling point with 15.0 L/hm² of spraying solution

采样点 Sampling point	雾滴沉积量¹⁾/(μL·cm⁻²) Droplet deposition		雾滴分布均匀性/% Uniformity of droplet distribution
采样点 Sampling point	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level
−5	0.31±0.20a	0.06±0.04ab	30.82	65.66
−4	0.13±0.10a	0.04±0.03a	57.54	69.18
−3	0.17±0.15a	0.12±0.13ab	87.82	78.22
−2	0.49±0.28a	0.07±0.09ab	43.41	36.14
−1	0.46±0.73a	0.19±0.16ab	87.87	73.05
0	0.74±0.54a	0.19±0.18ab	74.67	97.02
1	0.50±0.45a	0.12±0.12ab	75.22	43.33
2	0.35±0.20a	0.30±0.39b	94.39	46.38
3	0.70±1.23a	0.10±0.07ab	44.76	46.84
4	0.15±0.10a	0.14±0.17ab	83.47	13.33
5	0.26±0.24a	0.03±0.03a	60.06	40.02
1) 数据为平均值±标准差；同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05，Duncan’s法) 　1) The data are means ± standard deviations; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05, Duncan’s method)

下载: 导出CSV

表 3 施药液量为22.5 L/hm²时各采样点的雾滴沉积效果

Table 3 Droplet deposition effect at each sampling point with 22.5 L/hm² of spraying solution

采样点 Sampling point	雾滴沉积量¹⁾/(μL·cm⁻²) Droplet deposition		雾滴分布均匀性/% Uniformity of droplet distribution
采样点 Sampling point	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level
−5	0.53±0.21a	0.17±0.18ab	54.02	75.62
−4	0.34±0.45a	0.05±0.03ab	51.69	69.67
−3	0.43±0.46a	0.06±0.04ab	57.72	86.29
−2	0.30±0.25a	0.09±0.04a	48.14	76.90
−1	0.24±0.32a	0.06±0.04a	81.31	83.63
0	0.34±0.32a	0.08±0.09a	75.92	83.24
1	0.34±0.52a	0.26±0.25b	58.08	86.42
2	0.29±0.25a	0.11±0.10ab	80.20	90.95
3	0.22±0.22a	0.14±0.09ab	94.30	68.42
4	0.34±0.34a	0.23±0.20ab	86.62	95.23
5	0.12±0.08a	0.08±0.05a	89.43	78.26
1) 数据为平均值±标准差；同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05，Duncan’s法) 　1) The data are means ± standard deviations; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05, Duncan’s method)

下载: 导出CSV

表 4 施药液量为15.0 L/hm²时不同农药剂量雾滴沉积量效果试验结果

Table 4 The effect of different pesticide dosages on droplet deposition with 15.0 L/hm² of spraying solution

农药剂量/% Pesticide dosage	雾滴沉积量¹⁾/(μL·cm⁻²) Droplet deposition		雾滴分布均匀性/% Uniformity of droplet distribution
农药剂量/% Pesticide dosage	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level
100	0.377±0.425a	0.122±0.299a	54.02	75.62
90	0.396±0.420a	0.131±0.131a	51.69	69.67
80	0.300±0.345a	0.107±0.112a	57.72	86.29
1) 数据为平均值±标准差；同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05，Duncan’s法) 　1) The data are means ± standard deviations; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05, Duncan’s method)

下载: 导出CSV

表 5 施药液量为22.5 L/hm²时不同农药剂量雾滴沉积量效果试验结果

Table 5 The effect of different pesticide dosages on droplet deposition with 22.5 L/hm² of spraying solution

农药剂量/% Pesticide dosage	雾滴沉积量¹⁾/(μL·cm⁻²) Droplet deposition		雾滴分布均匀性/% Uniformity of droplet distribution
农药剂量/% Pesticide dosage	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level	植株上层 Upper level	植株下层 Lower level
100	0.552±0.547b	0.188±0.181b	54.02	75.62
90	0.188±0.129a	0.097±0.918a	51.69	69.67
80	0.384±0.369ab	0.104±0.070a	57.72	86.29
1) 数据为平均值±标准差；同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05，Duncan’s法) 　1) The data are means ± standard deviations; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05, Duncan’s method)

下载: 导出CSV

表 6 施药液量为15.0 L/hm²时不同农药剂量对稻飞虱的防治效果

Table 6 Different pesticide dosages on the control effect of rice planthopper with 15.0 L/hm² of spraying solution

农药剂量/% Pesticide dosage	施药后第1次调查 The first investigation after application		施药后第2次调查 The second investigation after application
农药剂量/% Pesticide dosage	虫口减退率/% Decline rate of insect population	校正防效/% Corrected control effect	虫口减退率/% Decline rate of insect population	校正防效/% Corrected control effect
100	16	5	24	35
90	19	8	28	39
80	17	6	27	37

下载: 导出CSV

表 7 施药液量为22.5 L/hm²时不同农药剂量对稻飞虱的防治效果

Table 7 Different pesticide dosages on the control effect of rice planthopper with 22.5 L/hm² of spraying solution

农药剂量/% Pesticide dosage	施药后第1次调查 The first investigation after application		施药后第2次调查 The second investigation after application
农药剂量/% Pesticide dosage	虫口减退率/% Decline rate of insect population	校正防效/% Corrected control effect	虫口减退率/% Decline rate of insect population	校正防效/% Corrected control effect
100	38	30	45	53
90	13	2	30	40
80	20	37	43	52

下载: 导出CSV

参考文献(19)

[1]	中商产业研究院. 2019年中国粮食种植面积和产量数据分析及2020年预测[EB/OL]. (2019-12-06)[2020-12-31]. https://www.askci.com/news/chanye/20191206/1642301155340_2.shtml.
[2]	广东省农业农村厅. 2019年广东省粮食产销形势分析[EB/OL]. (2020-02-13)[2020-12-31]. http://dara.gd.gov.cn/cxxsfx/content/post_2894942.html.
[3]	叶延琼, 章家恩, 李逸勉, 等. 1992-2010年广东省水稻主要病虫害发生动态及防控措施[J]. 湖北农业科学, 2013, 52(15): 3544-3549. doi: 10.3969/j.issn.0439-8114.2013.15.020
[4]	陈波, 范兵, 陈科海, 等. 基于水稻主要病虫害的发生趋势论种质资源在水稻抗性育种中的应用[J]. 现代农业科技, 2012(3): 234-236. doi: 10.3969/j.issn.1007-5739.2012.03.151
[5]	WANG L, LAN Y, ZHANG Y, et al. Applications and prospects of agricultural unmanned aerial vehicle obstacle avoidance technology in China[J]. Sensors, 2019, 19: 642. doi: 10.3390/s19030642
[6]	ADITYA S N, PROF S C K. Adoption and utilization ofdrones for advanced precision farming: A review[J]. International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication, 2016, 4(5): 563-565.
[7]	李飞, 韩冲冲, 李保同. 阿维菌素无人机喷施的沉积特征及防效研究[J]. 江西农业大学学报, 2019, 41(5): 914-923.
[8]	缪建锟, 齐枫, 杨皓, 等. 植保无人机喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂防治稻瘟病、稻曲病效果评价[J]. 农药, 2020, 59(9): 680-683.
[9]	姚伟祥, 兰玉彬, 郭爽, 等. 赣南山地柑桔园有人驾驶直升机喷雾作业雾滴沉积效果[J]. 中国南方果树, 2020, 49(2): 13-18.
[10]	薛新宇, 秦维彩, 孙竹, 等. N-3型无人直升机施药方式对稻飞虱和稻纵卷叶螟防治效果的影响[J]. 植物保护学报, 2013, 40(3): 273-278.
[11]	QIN W C, QIU B J, XUE X Y, et al. Droplet deposition and control effect of insecticides sprayed with an unmanned aerial vehicle against plant hoppers[J]. Crop Protection, 2016, 85: 79-88. doi: 10.1016/j.cropro.2016.03.018.
[12]	陈盛德, 兰玉彬, 李继宇, 等. 小型无人直升机喷雾参数对杂交水稻冠层雾滴沉积分布的影响[J]. 农业工程学报, 2016, 32(9): 40-46. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.09.006
[13]	漆海霞, 陈鹏超, 兰玉彬, 等. 不同电动植保无人机稻田雾滴沉积分布试验研究[J]. 农机化研究, 2019, 41(9): 147-151. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2019.09.027
[14]	张海艳, 兰玉彬, 文晟, 等. 植保无人机水稻田间农药喷施的作业效果[J]. 华南农业大学学报, 2019, 40(1): 116-124. doi: 10.7671/j.issn.1001-411X.201802028
[15]	CHEN P C, LAN Y B, HUANG X Y, et al. Droplet deposition and control of planthoppers of different nozzles in two-stage rice with a quadrotor unmanned aerial vehicle[J]. Agronomy, 2020, 10(2). doi: 10.3390/agronomy10020303.
[16]	中国农药工业协会. 植保无人飞机防治水稻病虫害施药指南: T/CCPIA020—2019[S]. 北京: 中国农药工业协会, 2019.
[17]	彭国雄, 张淑玲, 夏玉先. 金龟子绿僵菌CQMa421农药及应用情况[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(6): 850-857.
[18]	农业部全国农业技术推广服务中心. 稻飞虱测报调查规范: GB/T15794.4—2009[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.
[19]	农业农村部农药检定所. 农药田间药效试验准则: GB/T17980.4—2000[S]. 北京: 中国标准出版社, 2000.

施引文献(12)

期刊类型引用(9)

1.	金新梅，方云峰，姚张良. 植保无人机在槜李病虫害防控中应用的可行性分析. 上海农业科技. 2024(01): 140-142 . 百度学术
2.	张永强，李思洁，刘桔，葛百一，唐子晴，蒲小明，林壁润，杨祁云，沈会芳，张景欣. 提升水稻上植保无人机喷施药液沉积效果的关键因素. 农学学报. 2024(05): 16-23 . 百度学术
3.	白志坤，陈兵，高山，刘太杰，陈子杰. 农用无人机施药技术应用研究现状. 中国农机化学报. 2024(09): 54-61 . 百度学术
4.	臧禹，谷秀艳，林树青，资乐，李长龙，陈其龙，臧英. 植保无人机作业方式对玉米螟防治的雾滴沉积和防治效果影响. 华中农业大学学报. 2024(06): 325-332 . 百度学术
5.	金灿，杨林仙，罗茜艳，陆静，崔凯，赵亚梅，尹定云，李向永，刘莹，赵雪晴，谌爱东，尹艳琼. 常用杀虫剂对滇西南稻区白背飞虱种群的室内和田间药效评价. 西南农业学报. 2024(10): 2217-2223 . 百度学术
6.	安小康，李富根，闫晓静，徐军，罗媛媛，黄修柱，董丰收. 植保无人飞机施用农药应用研究进展及管理现状. 农药学学报. 2023(02): 282-294 . 百度学术
7.	郑凯仁，宋瑜清，饶卫航，林叙彬. 可拆卸式IPX5-6级防水检测系统的研制. 现代农业装备. 2023(03): 52-56 . 百度学术
8.	夏汉炎，张夕林. 不同药剂对水稻大螟和二化螟的防治效果评价. 现代农业科技. 2022(13): 51-54 . 百度学术
9.	王伟民，张琳，李秋红，胡永，王渝浏. 植保无人机减量用药防治水稻纹枯病效果评价. 上海农业科技. 2022(06): 120-122 . 百度学术