煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，種植面積和產(chǎn)量居世界首位。目前我國防治煙草病蟲害的施藥器械主要為背負(fù)式噴霧器，存在噴霧效率低和防治效果差等問題，易造成農(nóng)藥浪費和環(huán)境污染，影響施藥人員健康。因此，煙草病蟲害防治急需以精準(zhǔn)高效的施藥方式取代傳統(tǒng)的施藥方式。近年來，植保無人機噴霧技術(shù)因具有農(nóng)藥利用率高、工作效率高、作業(yè)靈活等優(yōu)點在農(nóng)作物病蟲害防治中廣泛應(yīng)用，解決了高稈作物、水田和丘陵地帶人工和地面機械作業(yè)難的問題，但在煙田應(yīng)用研究較少。

植保無人機利用自身旋翼產(chǎn)生的風(fēng)場將霧化后的藥液帶向作物表面，霧滴在運動過程中，受溫度、濕度和風(fēng)速的影響，產(chǎn)生蒸發(fā)和漂移。當(dāng)霧滴撞擊葉片后出現(xiàn)粘附、反彈和噴濺3種形式，造成藥液流失和環(huán)境污染。因此減小霧滴漂移和在葉片表面彈跳成為植保無人機施藥的研究熱點。有研究表明，通過添加噴霧助劑和選擇噴頭可減少霧滴飄移，增加藥液潤濕性能，改善霧滴沉積分布，提高對靶準(zhǔn)確性。目前，噴霧助劑主要有植物油類、表面活性劑類、有機硅類以及高分子聚合物類，其中植物油類噴霧助劑不僅生物降解性好，而且環(huán)境適用性廣，常作為配方助劑添加到農(nóng)藥產(chǎn)品中。

霧滴粒徑大小和覆蓋率在很大程度上取決于植保無人機噴頭類型。馮玉茹等研究結(jié)果表明，植保無人機采用防漂移噴頭可增加霧滴粒徑。張盼等研究發(fā)現(xiàn)，在植保無人機對果園噴霧時，采用壓力式噴頭藥液在葉面的覆蓋率大于離心轉(zhuǎn)子噴頭，霧滴沉積密度則相反。然而由于作物葉片表面理化性質(zhì)，助劑所表現(xiàn)的表面張力和接觸角、霧滴粒徑均不同，植保無人機施藥作為一種新興技術(shù)，在煙草田施藥方面的應(yīng)用研究報道較少。

在施藥過程中產(chǎn)生的霧滴飄移、彈跳和蒸發(fā)問題較背負(fù)式噴霧器更為突出。因此，對大疆T20植保無人機在煙草作業(yè)模式下，比較3種噴霧助劑（倍達(dá)通、邁飛和邁道）和2種噴頭類型（SX11001、IDK120015）對藥液理化性質(zhì)、霧滴粒徑、霧滴沉積密度和覆蓋率的作用效果，旨在為植保無人機噴霧技術(shù)的研發(fā)改進(jìn)和在煙田的應(yīng)用提供依據(jù)。

1、材料與方法

1.1材料、試劑和儀器

供試煙田位于山東省臨沂市平邑縣煙草試驗站（經(jīng)度117°40'1"，緯度35°38'31"），煙草品種為中煙100，試驗煙株處于旺長期，平均株高1.2 m，行間距1.3 m，株間距0.5 m。

指示劑為誘惑紅（浙江吉高德色素科技有限公司）；植物油類噴霧助劑：倍達(dá)通、邁飛和邁道（見表1）。本次試驗由大疆T20植保無人機和P4R測繪無人機協(xié)同完成（深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司）；噴頭為液力式噴頭SX110015（深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司）、防飄移噴頭IDK120015（德國Lechler公司）；DP-02型激光粒度分析儀（珠海歐美克儀器有限公司）；全自動表面張力儀（芬蘭Kibron公司）；KestrelNK-3500氣象風(fēng)速儀（美國NK公司）；Scanjet 200掃描儀（中國惠普有限公司）；采樣架、塑料桿、雙頭夾、銅版紙（3.0 cm×8.0 cm，70.0 g/m2，白色）（Kromekote cards）。

表1不同噴霧助劑特點

1.2方法

1.2.1助劑對藥液表面張力和接觸角影響的測定

將倍達(dá)通、邁飛和邁道分別用清水配成1.0%的藥液，記為處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ，以未添加助劑的清水作為空白對照（處理Ⅳ），通過測定各個處理的表面張力和接觸角，來確定助劑對藥液表面張力和接觸角變化的影響。分別取100 mL藥液，采用表面張力儀拉起液膜法測定藥液的表面張力；采用視頻光學(xué)接觸角測量儀測定藥液在煙草葉片上的接觸角，分別用自動移液槍點滴5μL的藥液在煙草葉片上，記錄停留15 s時的接觸角。每個處理重復(fù)3次。

1.2.2助劑及噴頭類型對霧滴粒徑影響的測定

利用激光粒度分析儀和噴灑系統(tǒng)測定植保無人機在添加不同助劑和采用不同噴頭時，霧滴粒徑分布范圍。噴灑系統(tǒng)包含噴頭（液力式噴頭SX110015和防飄移噴頭IDK120015）、隔膜泵、流量計、壓力表。激光粒度分析儀接收端和發(fā)射端距離為1.5 m，噴頭固定于接收端和發(fā)射端中央高0.5 m處，SX110015和IDK120015噴頭噴霧壓力分別設(shè)定為0.3 MPa和0.6 MPa。在噴霧過程中，將全部霧滴的體積從小到大依次累加，當(dāng)累加值等于全部霧滴體積的10%、50%和90%時，所對應(yīng)的霧滴直徑分別記作DV0.1、DV0.5和DV0.9，統(tǒng)計霧滴粒徑小于150μm的累計分布比例（小霧滴數(shù)量占比），計算霧滴譜相對跨度（relative span，RS）。試驗共設(shè)置8個處理，如表2所示，每個處理重復(fù)6次。RS計算公式：

表2試驗設(shè)計

1.2.3助劑及噴頭類型對霧滴沉積密度和覆蓋率影響的測定

試驗于2021年7月5日在山東省臨沂市平邑縣煙草試驗站進(jìn)行。試驗處理同1.2.2，如表2所示。植保無人機作業(yè)噴幅為5.0 m，飛行速度為3.4 m/s，作業(yè)高度距離煙株冠層3.5 m，噴霧量為15.0 L/hm2，作業(yè)小區(qū)長120.0 m，寬10.0 m。噴施藥液中指示劑誘惑紅用量為450.0 g/hm2。田間試驗氣象條件采用Kestrel 5000 LiNK氣象站采集，采集頻率為1 min/次，試驗時溫度（28.1±0.8）℃，相對濕度65.0%±3.0%，風(fēng)速（0.6±0.5）m/s。各處理隨機區(qū)組分布，每個處理重復(fù)3次。

試驗時無人機采用常規(guī)往復(fù)施藥模式進(jìn)行噴霧作業(yè)，各條航線之間間隔為5.0 m，試驗地塊開闊無遮擋，且煙草長勢較為一致。試驗前，在各處理小區(qū)中間地帶布置3排間隔為30.0 m的霧滴采集帶，每條霧滴采集帶含6個霧滴采集點，每個采集點間隔1.0 m，總長度5.0 m（圖1a）。每個霧滴采集點處插一根采樣桿，用雙頭夾將銅版紙固定在采樣桿上。設(shè)置上、中、下3層采樣位置，分別距地面1.0、0.5和0.2 m（圖1b）。用于測定煙草上、中、下冠層的霧滴密度和覆蓋率。噴霧結(jié)束后，待銅版紙上的霧滴自然晾干后收取并裝入自封袋帶回實驗室。

圖1試驗方案示意圖

試驗收集的銅版紙逐一使用Scanjet200掃描儀掃描分辨率為600 dpi的灰度圖像，通過美國農(nóng)業(yè)部Deposit Scan圖像處理軟件進(jìn)行分析，得到霧滴密度和覆蓋率。

1.2.4數(shù)據(jù)處理

采用DPS和SPSS v22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，應(yīng)用Duncan’s新復(fù)極差法和t檢驗進(jìn)行差異顯著性分析。