煙(yan)草是我國(guo)重要的(de)經濟作(zuo)物之一，種植(zhi)面積和(he)(he)產(chan)量(liang)居世界首位。目前我國(guo)防(fang)治(zhi)煙(yan)草病(bing)蟲(chong)害(hai)的(de)施藥器(qi)械(xie)主要為背負(fu)式噴(pen)霧(wu)器(qi)，存在噴(pen)霧(wu)效率(lv)低和(he)(he)防(fang)治(zhi)效果(guo)差等(deng)問(wen)題，易造成農(nong)藥浪費和(he)(he)環境污染，影響施藥人員(yuan)健康(kang)。因此，煙(yan)草病(bing)蟲(chong)害(hai)防(fang)治(zhi)急需以精準(zhun)高(gao)效的(de)施藥方(fang)式取代傳統的(de)施藥方(fang)式。近年來，植(zhi)保無人機噴(pen)霧(wu)技術因具有農(nong)藥利用率(lv)高(gao)、工(gong)作(zuo)效率(lv)高(gao)、作(zuo)業靈活等(deng)優點在農(nong)作(zuo)物病(bing)蟲(chong)害(hai)防(fang)治(zhi)中(zhong)廣泛應(ying)用，解決(jue)了高(gao)稈作(zuo)物、水田(tian)和(he)(he)丘陵地帶人工(gong)和(he)(he)地面機械(xie)作(zuo)業難的(de)問(wen)題，但在煙(yan)田(tian)應(ying)用研(yan)究較少(shao)。

植(zhi)保無人機利用(yong)(yong)自身旋翼產(chan)生(sheng)的(de)風場將霧(wu)(wu)(wu)(wu)化后的(de)藥(yao)液(ye)帶向作物(wu)表(biao)面，霧(wu)(wu)(wu)(wu)滴(di)在運動過(guo)程中，受溫度、濕度和(he)(he)(he)風速的(de)影(ying)響，產(chan)生(sheng)蒸發和(he)(he)(he)漂移。當霧(wu)(wu)(wu)(wu)滴(di)撞擊(ji)葉片后出現粘(zhan)附、反彈和(he)(he)(he)噴(pen)(pen)(pen)濺3種形式，造(zao)成(cheng)藥(yao)液(ye)流失和(he)(he)(he)環(huan)境(jing)污染(ran)。因此減小霧(wu)(wu)(wu)(wu)滴(di)漂移和(he)(he)(he)在葉片表(biao)面彈跳成(cheng)為(wei)植(zhi)保無人機施藥(yao)的(de)研究(jiu)熱點。有研究(jiu)表(biao)明，通過(guo)添(tian)加噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)(wu)(wu)助(zhu)劑(ji)(ji)和(he)(he)(he)選(xuan)擇(ze)噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)可減少(shao)霧(wu)(wu)(wu)(wu)滴(di)飄移，增加藥(yao)液(ye)潤濕性(xing)能，改善霧(wu)(wu)(wu)(wu)滴(di)沉積分布，提(ti)高對靶準確性(xing)。目前，噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)(wu)(wu)助(zhu)劑(ji)(ji)主(zhu)要有植(zhi)物(wu)油類(lei)、表(biao)面活性(xing)劑(ji)(ji)類(lei)、有機硅(gui)類(lei)以及高分子聚合物(wu)類(lei)，其中植(zhi)物(wu)油類(lei)噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)(wu)(wu)助(zhu)劑(ji)(ji)不僅生(sheng)物(wu)降解(jie)性(xing)好，而(er)且環(huan)境(jing)適用(yong)(yong)性(xing)廣，常(chang)作為(wei)配(pei)方助(zhu)劑(ji)(ji)添(tian)加到農藥(yao)產(chan)品中。

霧滴粒徑大(da)小(xiao)和覆蓋率在(zai)很大(da)程度(du)上取(qu)決于(yu)植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)(ji)噴(pen)(pen)頭(tou)類型(xing)。馮(feng)玉茹等(deng)研(yan)(yan)究結果表(biao)(biao)明，植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)(ji)采用防漂移噴(pen)(pen)頭(tou)可增加霧滴粒徑。張盼等(deng)研(yan)(yan)究發現(xian)，在(zai)植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)(ji)對(dui)果園噴(pen)(pen)霧時，采用壓力式噴(pen)(pen)頭(tou)藥液(ye)在(zai)葉面(mian)(mian)的(de)覆蓋率大(da)于(yu)離心轉子(zi)噴(pen)(pen)頭(tou)，霧滴沉積密度(du)則相反(fan)。然而由于(yu)作物(wu)葉片表(biao)(biao)面(mian)(mian)理(li)化(hua)性質，助(zhu)劑所表(biao)(biao)現(xian)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力和接觸(chu)角、霧滴粒徑均不同，植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)(ji)施藥作為一種(zhong)新興技(ji)術，在(zai)煙(yan)草田(tian)施藥方面(mian)(mian)的(de)應用研(yan)(yan)究報道較少。

在施藥(yao)過(guo)程中產(chan)生的霧(wu)滴(di)飄移、彈跳和(he)(he)蒸發問題較背負式(shi)噴(pen)霧(wu)器更為突出。因(yin)此(ci)，對(dui)(dui)大疆T20植保無人機在煙(yan)草(cao)作(zuo)業模式(shi)下，比(bi)較3種噴(pen)霧(wu)助劑（倍達通、邁飛和(he)(he)邁道）和(he)(he)2種噴(pen)頭類(lei)型（SX11001、IDK120015）對(dui)(dui)藥(yao)液理化性質(zhi)、霧(wu)滴(di)粒徑、霧(wu)滴(di)沉(chen)積密度和(he)(he)覆蓋率的作(zuo)用效果，旨在為植保無人機噴(pen)霧(wu)技術的研發改進和(he)(he)在煙(yan)田的應用提供依(yi)據。

1、材料與方法

1.1材料、試劑(ji)和儀器(qi)

供試煙(yan)田(tian)位于(yu)山東(dong)省(sheng)臨沂(yi)市平邑縣煙(yan)草試驗站（經度(du)(du)117°40'1"，緯度(du)(du)35°38'31"），煙(yan)草品種為中煙(yan)100，試驗煙(yan)株(zhu)處于(yu)旺(wang)長期，平均株(zhu)高1.2 m，行(xing)間距(ju)1.3 m，株(zhu)間距(ju)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測繪無人機協同完成（深圳市大疆創新科技有限公司）；噴頭為液力式噴頭SX110015（深圳市大疆創新科技有限公司）、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(lan)Kibron公司(si)）；KestrelNK-3500氣象(xiang)風速儀(yi)（美國(guo)NK公司(si)）；Scanjet 200掃描儀(yi)（中國(guo)惠普有限(xian)公司(si)）；采樣架、塑(su)料桿、雙頭(tou)夾、銅版紙（3.0 cm×8.0 cm，70.0 g/m2，白(bai)色）（Kromekote cards）。

表1不(bu)同噴霧助(zhu)劑(ji)特點

1.2方法(fa)

 1.2.1助劑對(dui)藥液表(biao)面張力和(he)接(jie)觸角影響的測定(ding)

將倍達通(tong)、邁飛和(he)邁道分別用清(qing)(qing)水(shui)配成1.0%的(de)藥(yao)液(ye)，記為處理(li)(li)(li)Ⅰ、處理(li)(li)(li)Ⅱ、處理(li)(li)(li)Ⅲ，以未添加助劑的(de)清(qing)(qing)水(shui)作為空白對照（處理(li)(li)(li)Ⅳ），通(tong)過測(ce)定各個處理(li)(li)(li)的(de)表面張(zhang)力(li)和(he)接(jie)(jie)觸角，來確(que)定助劑對藥(yao)液(ye)表面張(zhang)力(li)和(he)接(jie)(jie)觸角變化的(de)影響(xiang)。分別取100 mL藥(yao)液(ye)，采用表面張(zhang)力(li)儀(yi)拉(la)起(qi)液(ye)膜法(fa)測(ce)定藥(yao)液(ye)的(de)表面張(zhang)力(li)；采用視頻光學接(jie)(jie)觸角測(ce)量(liang)儀(yi)測(ce)定藥(yao)液(ye)在(zai)(zai)煙草(cao)葉片上(shang)的(de)接(jie)(jie)觸角，分別用自動移液(ye)槍點滴5μL的(de)藥(yao)液(ye)在(zai)(zai)煙草(cao)葉片上(shang)，記錄停(ting)留15 s時的(de)接(jie)(jie)觸角。每個處理(li)(li)(li)重復(fu)3次。

1.2.2助劑及噴(pen)頭(tou)類型對霧滴(di)粒(li)徑影(ying)響的測定

利用(yong)(yong)激光粒(li)(li)度分析儀(yi)和(he)(he)(he)噴(pen)(pen)(pen)灑系(xi)(xi)統(tong)測定植保無人機在(zai)添加不同(tong)(tong)助劑(ji)和(he)(he)(he)采(cai)用(yong)(yong)不同(tong)(tong)噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)時，霧滴(di)粒(li)(li)徑分布范圍。噴(pen)(pen)(pen)灑系(xi)(xi)統(tong)包含噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)（液力式噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)SX110015和(he)(he)(he)防飄(piao)移(yi)噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)IDK120015）、隔膜泵、流量計、壓力表。激光粒(li)(li)度分析儀(yi)接收(shou)端(duan)和(he)(he)(he)發射(she)端(duan)距離為1.5 m，噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)固定于接收(shou)端(duan)和(he)(he)(he)發射(she)端(duan)中央高0.5 m處，SX110015和(he)(he)(he)IDK120015噴(pen)(pen)(pen)頭(tou)噴(pen)(pen)(pen)霧壓力分別設(she)定為0.3 MPa和(he)(he)(he)0.6 MPa。在(zai)噴(pen)(pen)(pen)霧過程中，將全部霧滴(di)的(de)體積從(cong)小到大依次累加，當累加值等(deng)于全部霧滴(di)體積的(de)10%、50%和(he)(he)(he)90%時，所(suo)(suo)對應(ying)的(de)霧滴(di)直徑分別記作(zuo)DV0.1、DV0.5和(he)(he)(he)DV0.9，統(tong)計霧滴(di)粒(li)(li)徑小于150μm的(de)累計分布比(bi)例（小霧滴(di)數量占比(bi)），計算(suan)(suan)霧滴(di)譜相對跨度（relative span，RS）。試驗共設(she)置8個(ge)處理，如(ru)表2所(suo)(suo)示，每個(ge)處理重復6次。RS計算(suan)(suan)公(gong)式：

表2試驗設計(ji)

1.2.3助劑及噴(pen)頭類型對霧滴沉(chen)積密度和覆蓋率影(ying)響的測定

試(shi)驗(yan)(yan)于(yu)2021年7月5日(ri)在山(shan)東省臨沂市平邑(yi)縣煙草試(shi)驗(yan)(yan)站進行。試(shi)驗(yan)(yan)處(chu)理同1.2.2，如(ru)表2所(suo)示。植保無(wu)人(ren)機作業(ye)噴(pen)(pen)幅為(wei)(wei)(wei)5.0 m，飛行速度為(wei)(wei)(wei)3.4 m/s，作業(ye)高度距(ju)離(li)煙株(zhu)冠層3.5 m，噴(pen)(pen)霧量為(wei)(wei)(wei)15.0 L/hm2，作業(ye)小(xiao)區(qu)長120.0 m，寬10.0 m。噴(pen)(pen)施藥液中指示劑誘惑紅用(yong)量為(wei)(wei)(wei)450.0 g/hm2。田間試(shi)驗(yan)(yan)氣象條件采(cai)用(yong)Kestrel 5000 LiNK氣象站采(cai)集，采(cai)集頻(pin)率為(wei)(wei)(wei)1 min/次(ci)，試(shi)驗(yan)(yan)時溫(wen)度（28.1±0.8）℃，相(xiang)對濕度65.0%±3.0%，風速（0.6±0.5）m/s。各處(chu)理隨機區(qu)組分布(bu)，每個處(chu)理重復3次(ci)。

試驗時無人機采(cai)(cai)(cai)用常規(gui)往(wang)復(fu)施藥模式(shi)進行噴(pen)霧(wu)(wu)作(zuo)業(ye)，各(ge)條航線之間間隔為(wei)5.0 m，試驗地塊開闊無遮擋，且(qie)煙草(cao)長(chang)(chang)勢較為(wei)一(yi)致。試驗前(qian)，在各(ge)處理小區中間地帶(dai)(dai)布置(zhi)3排間隔為(wei)30.0 m的霧(wu)(wu)滴(di)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)帶(dai)(dai)，每(mei)條霧(wu)(wu)滴(di)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)帶(dai)(dai)含6個(ge)(ge)霧(wu)(wu)滴(di)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)點，每(mei)個(ge)(ge)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)點間隔1.0 m，總長(chang)(chang)度(du)5.0 m（圖(tu)1a）。每(mei)個(ge)(ge)霧(wu)(wu)滴(di)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)點處插(cha)一(yi)根采(cai)(cai)(cai)樣桿，用雙頭夾將銅(tong)版紙(zhi)固定在采(cai)(cai)(cai)樣桿上(shang)。設(she)置(zhi)上(shang)、中、下3層采(cai)(cai)(cai)樣位置(zhi)，分別距地面1.0、0.5和0.2 m（圖(tu)1b）。用于測定煙草(cao)上(shang)、中、下冠層的霧(wu)(wu)滴(di)密度(du)和覆(fu)蓋率。噴(pen)霧(wu)(wu)結束(shu)后，待銅(tong)版紙(zhi)上(shang)的霧(wu)(wu)滴(di)自然晾(liang)干后收取(qu)并裝入自封(feng)袋帶(dai)(dai)回實驗室。

圖1試驗方(fang)案示意(yi)圖

試驗收集(ji)的銅(tong)版(ban)紙逐一使(shi)用Scanjet200掃(sao)描儀掃(sao)描分辨率(lv)為600 dpi的灰度圖像，通(tong)過美國(guo)農業部Deposit Scan圖像處理軟件(jian)進(jin)行分析，得到霧滴密(mi)度和覆蓋率(lv)。

1.2.4數據處理

采用DPS和SPSS v22.0軟件進行(xing)數(shu)據(ju)統計分(fen)析(xi)，應用Duncan’s新(xin)復極(ji)差法(fa)和t檢(jian)驗進行(xing)差異(yi)顯著性分(fen)析(xi)。