植保无人飞机施药防治农作物病虫害研究进展（上）

  植保无人飞机因具有作业效率高、适用性好、节水、节药和省工等优点在农作物病虫害防治中发挥着越来越重要的作用。植保无人飞机喷雾已成为病虫害快速、高效的防治作业模式。植保无人飞机作为新兴的施药器械，其防治作物病虫害的可行性、施药参数和喷雾质量是人们最为关注的方面。目前，植保无人飞机施药已被广泛应用于大田作物（玉米、水稻、小麦等）和经济作物（棉花、烟草、茶树、果树等）病虫草害的防治，主要防治对象包括玉米螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟、水稻纹枯病、蚜虫、小麦白粉病等常见病虫害和阔叶类及禾本科杂草。通过对中国知网和Web of science等数据库查询，发现2013—2023年发表的植保无人飞机施药对作物病虫害防治效果研究相关论文共216篇（图1）。由图1可以看出，关于植保无人飞机施药防治作物病虫害研究主要集中在水稻、小麦和玉米三大主粮作物以及棉花上，其中关于植保无人飞机施药防治水稻病虫害的论文最多（88篇），其次是植保无人飞机施药防治小麦病虫害的论文（49篇）、防治玉米病虫草害的论文（35篇）和防治棉花病虫害的论文（17篇）。另外，植保无人飞机防治其他作物（柑橘、苹果、核桃、茶树、烟草、油菜和大豆）病虫害的论文共27篇。国家航空植保科技创新联盟从2016年开始联合全国农业技术推广服务中心、科研单位和中国优势植保无人飞机生产企业、制剂企业、助剂企业针对航空植保关注的病虫害防控问题开展全国性联合试验。据统计，2016—2022年共开展联合试验63次，涉及全国16个省市，测试了20种无人飞机机型、160多种药剂和10多种助剂。调查了植保无人飞机施药防治水稻、小麦、玉米、花生、马铃薯、柑橘、苹果、茶树等作物病虫害情况以及棉花脱叶效果。全国飞防联合试验中涉及的病虫害主要有小麦白粉病、赤霉病和蚜虫；稻瘟病、水稻纹枯病和稻飞虱；玉米大小斑病和草地贪夜蛾；柑橘红蜘蛛和柑橘木虱；茶小绿叶蝉和茶尺蠖；马铃薯晚疫病；花生叶斑病；烟草棉铃虫。

图1

本文综述了飞防相关文献和全国飞防联合试验中植保无人飞机施药在不同作物病虫草害防治中的药剂选择、防治效果及影响因素，为明确植保无人飞机施药防治作物病虫害的可行性和推动航空植保快速、健康发展提供理论和技术支撑。

1、植保无人机施药对小麦病虫害的防治效果。

小麦是世界上重要的粮食作物，种植面积约占全球谷物的30.7%，居世界谷物种植面积之首。中国作为世界上最大的小麦生产基地，种植面积和产量均居世界首位。小麦病虫害的发生对小麦产量和品质安全造成严重威胁。2022年，我国小麦虫害发生面积达1 950.22万hm²次，其中发生最为严重的虫害是蚜虫和红蜘蛛；小麦主要病害发生面积达1 746.22万hm²次，其中赤霉病、白粉病和叶锈病是小麦中最为常见的三大病害。目前，植保无人飞机施药主要用于小麦白粉病、赤霉病、叶锈病和蚜虫的防治（表1）。

  1.1 植保无人飞机施药对小麦白粉病的防治效果。

  2013年，杨帅等首次发表了植保无人飞机防治小麦白粉病的结果。该团队在探究飞行高度对小麦白粉病防治效果的影响时发现，使用八旋翼植保无人飞机在距离小麦高度0.5 m处喷施6%戊唑醇超低容量液剂，对乳熟期小麦白粉病的防治效果最好，防效达70.9%，与使用地面背负式喷雾器施药对小麦白粉病的防效基本相当，但植保无人飞机的施药液量仅为1 L，而地面施药器械的施药液量为30 L，用水量大大降低，且作业效率极大提升。孔肖等探究了不同浓度丙环唑和醚菌酯对小麦白粉病的防效，表明用量为1 L/667 m²的情况下，使用八旋翼无人飞机喷施250 g/L丙环唑乳油和50%醚菌酯水分散粒剂，药后7 d的防效分别为90.2%和84.5%。巴秀成等研究发现，在推荐剂量下，喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂对小麦白粉病的防效为73.1%，显著高于30%己唑醇悬浮剂的防效（50%）。然而，程善闽等的研究发现，使用单旋翼植保无人飞机在喷施48%氰烯菌酯·戊唑醇悬浮剂7 d后，对小麦白粉病的防效仅为41.16%，低于自走式喷杆喷雾机对小麦白粉病的防效（72.90%）和弥雾机对小麦白粉病的防效（72.86%），说明在正确选择药剂的情况下，多旋翼植保无人飞机对小麦白粉病的防效范围在79.6%～90.2%之间，优于单旋翼的防治效果，且与地面施药器械防治效果相当。

  1.2 植保无人飞机施药对小麦赤霉病的防治效果。

  在植保无人飞机防治小麦赤霉病的过程中，劳晓梅等使用大疆T20植保无人飞机，在飞行高度2 m，速度5 m/s，喷幅3 m，用量1 L/667 m²的条件下喷施20%氟唑菌酰羟胺悬浮剂，对小麦赤霉病的防效可达78.7%；陈土云等在相同的飞行参数下以5种药剂进行试验后发现，植保无人飞机喷施30%丙硫菌唑可分散油悬浮剂，对小麦赤霉病的防效最好，防效可达93.5%。王维国等用极飞P20植保无人飞机喷施30%丙硫菌唑悬浮剂600 g/hm²和75%丙硫菌唑干悬浮剂300 g/hm²，对赤霉病的防效均在90%以上，明显优于其他药剂，尤其是喷施75%丙硫菌唑水分散粒剂，防效可达93.07%。潘凡在探究不同施药器械喷施48%氰烯菌酯·戊唑醇悬浮剂对小麦赤霉病的防效及毒素残留时发现，无人飞机喷施的持效期最长，防治效果最好，且药剂残留量低于我国农药最低残留限量标准。

  上述研究表明，植保无人飞机对小麦赤霉病的防效范围在78.7%～93.5%之间，药剂残留量低于我国农药最低残留限量标准。因此，植保无人飞机在防治小麦灌浆扬花期赤霉病的过程中，推荐在高度2 m，速度5 m/s的施药条件下喷施丙硫菌唑、氰烯菌酯或氟唑菌酰羟胺等杀菌剂进行2次防治，以便取得较好的防治效果。

  1.3 植保无人飞机施药对小麦蚜虫的防治效果。

  针对不同的药剂，巴秀成等利用多旋翼植保无人飞机喷施氯氟氰菊酯和吡虫啉对蚜虫进行防治，药后7 d防效可达到95%。Sun等利用极飞P20植保无人飞机在飞行高度1.5 m，速度3 m/s的情况下喷施40%氧乐果乳油，对蚜虫的防效可以到90%以上。

  针对不同的施药参数，沈丽丽等研究发现，植保无人飞机用量为2 L/667 m²效果要优于1.5 L/667 m²，喷施37%噻虫胺·联苯菊酯悬浮剂，6 d后的防效为91.31%，略差于自走式喷杆喷雾机的防效（99.92%）。张武云等的研究同样表明，利用植保无人飞机喷施70%吡虫啉水分散粒剂，对蚜虫7 d后的防效为82.44%，略低于地面传统喷雾器械（89.22%）。蒙艳华等采用全丰3WQF120-12型单旋翼植保无人飞机，通过筛选不同的飞行参数，发现在飞行高度1 m，速度3 m/s，喷施总流量1.7 L/min情况下，喷施33%氯氟·吡虫啉悬浮剂对小麦蚜虫的防治效果可达89.44%。Wang等通过对植保无人飞机施药液量分别为9、16.8、28.1 L/hm²和粗细2种喷头进行组合试验，发现在防治小麦蚜虫时，采用高施液量28.1 L/hm²、粗喷头喷施33%氯氟氰菊酯·吡虫啉悬浮剂，对小麦蚜虫防治效果显著，且与地面传统喷雾器械相当，防治效果均为90%左右。

  综上所述，植保无人飞机在施药液量大于16.8 L/hm²及合适的施药参数条件下喷施吡虫啉、氯氟氰菊酯、氧乐果等药剂，对蚜虫的防效范围在82.4%～91.3%之间。

  1.4 植保无人飞机“一喷三防”对小麦病虫害的防治效果。

  2017年，在河南省新乡市开展小麦“一喷三防”全国飞防联合试验中，试验人员使用植保无人飞机喷施600 g/L吡虫啉悬浮剂、45%咪鲜胺水乳剂和30%戊唑醇悬浮剂，发现在登记用量和减量20%条件下，对小麦蚜虫均具有较好的防效，为85%。

  2、植保无人飞机施药对水稻病虫害的防治效果。

  中国是世界第一水稻生产大国，水稻种植面积占全世界的20%，产量却占世界的40%，为世界粮食产量作出重大贡献，但每年病虫害的发生对水稻的品质和产量造成严重威胁。

  一方面，种植环境恶劣增加病虫害发生概率；另一方面，外来病虫害的不断入侵导致病虫害种类逐年增多。刘万才等通过对近十年来农作物病虫害危害造成的损失进行统计分析，发现水稻上最为严重的病虫害有水稻纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱、二化螟、稻瘟病等。目前，植保无人飞机主要应用于防治水稻稻瘟病、纹枯病等病害和稻飞虱、稻纵卷叶螟等害虫（表2）。

  2.1 植保无人飞机施药对水稻稻瘟病的防治效果。

  针对不同施药器械对水稻稻瘟病的防治效果，缪建锟等研究发现喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂，在作业高度2 m，间距4 m，速度2.9 m/s，用水量1.5 L/667 m2且未加助剂的情况下防效为73.22%，添加助剂后最高防效可达89.79%，显著高于人工喷雾器械（64.19%）。郭永旺等同样用植保无人飞机喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂，在添加助剂的情况下最高防效可达87.40%，得出相近的结果。

  以上研究表明，使用植保无人飞机喷施30%肟菌·戊唑醇悬浮剂，在合适的施药参数条件下添加助剂，对水稻稻瘟病具有良好的防治效果，防效范围在73.2%～89.8%之间。

  2.2 植保无人飞机施药对水稻纹枯病的防治效果。

  针对不同的植保器械，王利民等利用大疆T20四旋翼植保无人飞机喷施23%醚菌·氟环唑悬浮剂和30%噻呋·戊唑醇悬浮剂进行2次防治，对水稻纹枯病防效均在70%以上，与地面喷雾防治效果相当。葛金萍通过大疆MG-1S和大疆T16喷施24%噻呋酰胺悬浮剂并添加飞防助剂，对纹枯病的株防效分别为85.84%和78.95%，低于传统地面机动喷雾器对水稻纹枯病的防治效果（90.55%）。陆凉夏和唐中兴等同样发现植保无人飞机对水稻纹枯病的防效要略低于常规植保机械。

  以上研究表明，植保无人飞机对水稻纹枯病的防效范围在70.0%～85.8%之间。综合来讲，植保无人飞机在防治水稻叶部、穗部病害时，防治效果略优于传统地面喷雾;在防治中下部病害如水稻纹枯病时，地面施药处理的防效略优于飞防处理。

  2.3 植保无人飞机施药对水稻虫害的防治效果。

  稻纵卷叶螟和稻飞虱（灰飞虱、褐飞虱和白背飞虱）是水稻上影响最大、为害最为严重的2种害虫，对整个稻田昆虫群落起决定性作用，也是水稻害虫防治的主要对象。

  针对植保无人飞机对水稻害虫的防治效果，陆世忠等采用大疆MG-1P植保无人飞机在飞行速度4.5 m/s，相对高度1.8 m，喷幅4 m，喷液量1.5 L/667 m²的情况下，喷施5.7%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微乳剂和3%茚虫威超低容量液剂，药后14 d对稻纵卷叶螟防效为88.60%～96.74%。韦敏超等使用大疆T16植保无人飞机喷施10%吡虫·噻嗪酮悬浮剂和240 g/L噻呋酰胺悬浮剂，施药后14 d对稻纵卷叶螟和稻飞虱的防效分别为86.2%和89.5%，可达到与地面施药器械相当的防治效果。唐中兴等在研究植保无人飞机对水稻病虫害防治效果时发现，使用酰胺类药剂在添加助剂和农药常规用量情况下，植保无人飞机对水稻二化螟和稻飞虱的防效均在90%左右。

  针对不同施药器械，Qin等对比了使用植保无人飞机与担架式喷雾器喷施480 g/L毒死蜱乳油的防效情况，药后3～10 d植保无人飞机的防效为74.0%～92.0%，杀虫效果和持效期均优于担架式喷雾器。Chen等通过探究不同粒径的喷头对稻飞虱的防治效果时发现，在相同的施药参数下，细粒径喷头的雾滴密度和防治效果要明显优于粗粒径喷头，在分蘖开花期喷施48%毒死蜱乳油，药后7 d对稻飞虱的防效在90%左右。

  上述研究表明，针对水稻害虫，使用植保无人飞机喷施48%毒死蜱乳油、3%茚虫威超低容量液剂和240 g/L噻呋酰胺悬浮剂，在合适的施药参数下，对水稻虫害的防效范围在74.0%～96.7%之间。

  2.4 植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验防治效果。

  2018年6—8月，在植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验中，应用全丰3WQFTX-10、全丰3WQF120-12、高科S40-E、极飞P20、天途M6E 5种植保无人飞机机型，喷施27%三环·已唑醇悬浮剂、氨基酸水溶肥、40%氯虫·噻虫嗪水分散粒剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、35%氯虫苯甲酰胺水分散粒剂、250 g/L嘧菌酯悬浮剂、22%春雷·三环唑悬浮剂、40%嘧菌·戊唑醇悬浮剂、10%溴氰虫酰胺悬浮剂9种药剂进行2次防治：第1次药后9 d，各药剂处理区水稻枯心病防效均在80%以上；第2次药后24 d，纹枯病防效均在70%以上。各处理均可以对水稻枯心病和水稻纹枯病起到良好的防治作用，整个试验过程中水稻植株未出现药害现象。

  2019年7—8月，在植保无人飞机防治水稻病虫害全国飞防联合试验中，先后进行2次施药，第2次药后25 d，各药剂处理区水稻纹枯病防治效果在80.03%～91.85%之间，穗颈瘟防治效果在80.93%～94.01%之间，二化螟防治效果在87.82%～100.00%之间。收获时，空白对照区产量为570 kg/667 m²，药剂处理区在580～621 kg/667 m²之间，增产率高达8.97%。在各药剂处理区2次施药，对水稻病虫害起到了良好的防控作用，增产明显，且在整个试验过程中未出现药害现象。

  2.5 植保无人飞机施药对水稻病虫害防治的减施增效作用效益评估。

  目前，在农业生产中，为保证防治效果，大多植保无人飞机施药量与地面喷雾器械相当。2021年，闫晓静等通过对已报道的植保无人飞机在水稻田的减量增效作用梳理汇总分析并进行效益评估。结果显示，技术简易性的效益增量最大，为6.53%；农药利用率次之，效益增量为4.25%；随后依次是产量和防效均为1.96%，化学农药用量1.85%，成本效益为1.81%。

  以上结果表明，植保无人飞机在作业过程中大大提高了工作效率，也显著提升了农药利用率。此外，植保无人飞机在减量、增效、提产、成本效益等方面也有一定的促进作用。

文章来源：《现代农药》2023年第3期