喷头类型对植保无人机低容量喷雾雾滴在稻田冠层沉积分布及防治效果的影响

为减少植保无人机施药过程中的雾滴飘移,提高农药有效沉积率,选用多旋翼植保无人机探讨喷头类型和添加迈飞助剂对10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂喷雾雾滴的沉积分布及其防治水稻二化螟Chilo suppressalis效果的影响。结果表明：IDK120-01型喷头+1.0%迈飞助剂处理在水稻冠层、中层、底层的雾滴体积中径D_V50均显著高于其他处理,在冠层的单位面积沉积量和农药有效沉积率分别为1.57 μg/cm²和63.89%,也均显著高于其他处理,且单位面积沉积量以冠层最高,中层次之,底层最低;喷头与助剂互作对防飘移率的影响显著,IDK120-01型喷头+1.0%迈飞助剂处理的防飘移率为76.08%,显著高于其他处理,该条件下喷施10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂对二化螟的防治效果可达74.58%,水稻理论产量为8 905.80 kg/hm²,均显著高于其他处理。表明在溴氰虫酰胺药液中添加1.0%迈飞助剂,采用IDK120-01型喷头进行植保无人机喷洒作业防治水稻二化螟时,能有效减少雾滴飘移,增加单位面积沉积量及农药有效沉积率,提升对二化螟的防治效果。     

环境风速及飞行参数对多旋翼植保无人机雾滴飘移特性的影响

为评估植保无人机低空低容量施药下的喷雾飘移风险,以国内市场主流机型电动多旋翼植保无人机为施药机械,研究不同环境风速及飞行参数（高度和速度）下喷雾雾滴飘移特性,构建雾滴飘移率与飘移距离之间的函数关系,并将测试结果与侧风速度及飞行参数进行相关性分析和回归分析。结果表明：在温度为16.5~25.2℃,相对湿度为21.7%~64.4%的条件下,植保无人机喷雾地面雾滴飘移率与下风向距离的关系满足指数函数λ=a·e^bx,相关系数R²均大于0.914;在侧风速度为1.1~7.0 m/s的条件下,雾滴累计飘移率在13.0%~56.2%之间,90%飘移雾滴沉降在喷雾区下风向7.0~27.3 m距离范围内;侧风速度、飞行高度均与雾滴累计飘移率和90%累计飘移距离呈极显著正相关,且3个因素对雾滴飘移率的影响大小为侧风速度 > 飞行高度 > 飞行速度,对90%累计飘移距离的影响大小为飞行高度 > 侧风速度 > 飞行速度,对喷幅内沉积率的影响大小为飞行高度 > 侧风速度 > 飞行速度。研究结果可用于多旋翼植保无人机实际作业中雾滴飘移风险的控制及飘移缓冲距离的确定。     

给农业插上科技的翅膀：植保无人机低容量喷雾技术助力农药减施增效

十三五期间以植保无人机低容量施药技术为代表的现代航空植保产业发展迅速。科研协作研究与大量田间试验示范表明,采用植保无人机施药技术能够提高靶标作物上药液沉积量并减少农药流失,实现精准减量施药;同时能够解决地面机具无法作业时的病虫害防治问题。航空植保技术实现了人机分离作业,避免了农药中毒,降低了劳动强度,极大地提高了作业效率,达到减少农药使用量、提高农药利用率的目的。以水稻为对象,综述植保无人机在农药减量、水稻病虫害防效、技术简易性、农药利用率提升、水稻增产以及成本效益提升等发面发挥的作用。航空植保产业的迅速发展加快了植保无人机智能精准控制系统质量的提升和新技术的研发步伐,且植保无人机的普及性提出了飞防药剂、助剂和施药飘移风险控制技术研发的迫切需求,基于此进一步梳理总结了植保无人机低容量喷雾技术在农药减施增效中的作用和未来发展方向。     

多旋翼植保无人机喷施新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的飘移风险

为明确植保无人机喷施新烟碱类杀虫剂对非靶标生物蜜蜂的飘移风险,在田间试验场景下,比较分析多旋翼植保无人机和背负式电动喷雾器喷施新烟碱类杀虫剂时的雾滴飘移量及对蜜蜂的影响。结果表明:应用背负式电动喷雾器和多旋翼植保无人机进行施药作业时,距离施药区下风向5 m处的雾滴飘移率分别为0.50%和23.98%;而多旋翼植保无人机施药时,即使距离施药区下风向17 m处的雾滴飘移率仍高达2.79%,且多旋翼植保无人机施药时的飘移总量显著高于背负式电动喷雾器。喷施新烟碱类杀虫剂时,应用背负式电动喷雾器作业时距离下风向5 m处的蜜蜂在施药后1 d内的死亡数量为75头,分别是距离下风向17 m处和对照组的2.4倍和1.8倍,施药后2～8 d内蜜蜂的死亡数量与对照组无明显差异;应用多旋翼植保无人机作业时距离下风向5 m处的蜜蜂在施药后1 d内的死亡数量为4 721头,分别是距离下风向17 m、29 m处和对照组的3.0倍、6.1倍和112.4倍,施药后2～8 d内蜜蜂的死亡数量明显降低,但距离施药区较近的蜜蜂其死亡数量明显高于对照组,表明多旋翼植保无人机喷施新烟碱类杀虫剂对蜜蜂存在较高的飘移风险。     

塔里木河中游典型绿洲土地利用/覆被及水资源动态变化研究

运用3S技术,并采用最大似然法分别对1989年和2010年渭干河-库车河绿洲两期Landsat-TM影像数据进行分类统计,获得了该区域22年来土地利用/土地覆被变化矢量图和定量统计数据,并利用不同时期该流域地表径流和地下水资源开发利用程度、农业种植结构、城市用水、天然植被用水,分析该区域土地类型变化和水资源的关系。研究结果表明：该地区耕地面积逐年增加,22年来增加耕地面积141 573.4 hm²,平均每年增加6741.59 hm²;天然植被草地面积急剧减少,平均每年减少7 682.38 hm²,城市用水由0.41亿m³增加至4.26亿m³,加之机电井数量骤增导致地下水位下降了2.34 m;导致地下水位下降,水质矿化度增高,天然植被大量减少,流域下游生态问题极其脆弱。     

我国草地螟2004年危害特点及2005年一代危害趋势分析

我国2004年一代草地螟大发生,危害面积达6666.7万hm²,二代发生稍轻,危害面积约200万hm²。结合2004年草地螟发生危害特征,越冬虫源调查和主要发生危害区环境因素的分析预测,2005年一代草地螟发生危害面积约166.7万hm²,其中以冀北、晋北、内蒙古中西部以及东北西部等地受害较重。     

多旋翼植保无人飞机水稻飞防中的农药飘移和施药人员暴露

为研究多旋翼植保无人飞机施药时农药雾滴飘移规律以及施药作业人员职业暴露情况，依据喷雾飘移田间测试国际标准ISO22866和人体暴露贴片测试法，对多旋翼植保无人飞机和电动背负式喷雾器在水稻田喷施氯虫苯甲酰胺和苯醚甲环唑时的农药雾滴飘移量及施药作业人员人体农药沉积量进行了对比测试和分析评价。结果表明:在本试验环境条件下，多旋翼植保无人飞机在作业速率4 m/s和作业高度1.8 m参数下施药时，在距施药区下风向边界0~30 m范围内地面均有农药飘移性沉积，30 m处氯虫苯甲酰胺飘移率为0.9%，而背负式喷雾器施药的飘移量则主要集中在距施药区0~3 m区域内，3 m以外区域飘移率均≤0.6%；背负式喷雾器在距施药区5 m以及10 m远处空中不同高度的飘移量均小于0.001 μg/cm2，多旋翼植保无人飞机在距施药区5 m远处空中的飘移量大于10 m处，并且在垂直分布上，距冠层2 m左右 (无人飞机的飞行高度) 处飘移量最多。结合两种施药机具的雾滴粒径(背负式喷雾器DV₅₀ 值为149.4 μm，多旋翼植保无人飞机DV₅₀ 值为115.3 μm) 分析，无人飞机的雾滴具有更高的飘移潜力。由于实现了人机分离，多旋翼植保无人飞机进行作业时人体暴露量很低，而背负式喷雾器施药时对作业人员身体各部位均会造成一定的暴露，其中以手前臂和腿部正面暴露最为严重，在施用苯醚甲环唑时，右前臂背面暴露量最高，达到15.19 μg/cm2。本文中针对多旋翼植保无人飞机喷雾作业时在下风向的飘移沉积研究方法和试验结果，以及对多旋翼植保无人飞机施药过程中职业暴露的研究，可为农药喷雾作业缓冲区距离确定和人员作业安全评估提供参考。     

节水灌溉技术下农业种植结构优化模型研究

以往种植结构优化研究通常以经济效益最大为主要适用条件,对生态效益的侧重度较低,不适用于生态环境脆弱的西北地区。基于节水灌溉技术下构建农业种植结构优化模型,以新疆石河子灌区为研究区,以不同灌溉技术比例下经济效益最高为目标,在农业种植总面积、农业种植用水量等常规约束条件中增加了综合生态环境状况指数的计算,并以此评价优化结果的生态效益,建立线性规划模型。结果表明,与现状年相比较,随着膜下滴灌技术应用比例的下降,灌区主要农作物种植总面积有所减少,最低减至2.83×10⁴ hm²;当膜下滴灌技术应用面积占总播种面积的比例为0.84和0.82时,经济效益分别增长了0.05%和降低了0.5%,保证了经济的相对稳定,此时综合生态环境状况指数也较高,分别为22.58和22.94,有利于绿洲灌区生态环境保护与改善;此2种膜下滴灌技术应用比例0.84和0.82条件下,灌区主要作物种植结构优化分别为：膜下滴灌面积小麦1 100.0 hm²、玉米2 373.3 hm²、棉花17 286.7 hm²和桃子728.0 hm²,其他灌溉技术小麦206.7 hm²、玉米453.3 hm²、棉花3 293.3 hm²和桃子140.0 hm²;膜下滴灌面积小麦1 073.3 hm²、玉米2 320.0 hm²、棉花16 713.3 hm²和桃子710.7 hm²,其他灌溉技术小麦233.3 hm²、玉米506.7 hm²、棉花3 666.7 hm²和桃子153.3 hm²。     

基于农用地分等成果的武功县耕地生产能力分析

为了充分利用农用地分等成果测算耕地生产能力,合理开发农用地生产潜力,建立了农用地产能核算技术方案体系,并据此以武功县为例,计算了该县农用地自然生产潜力、利用生产潜力和现实生产能力.通过各分等单元的自然质量等级指数和利用等级指数分别乘以单元面积并累加得到自然生产潜力和利用生产潜力,并利用Logistic模型拟合标准粮产量和利用等指数之间的关系来计算现实生产能力。结果表明,武功县自然生产潜力和利用生产潜力分别为107.42×10⁴ t和70.05×10⁴ t,单位面积自然生产潜力和利用生产潜力分别为39.22 t·hm^-2和25.58 t·hm^-2,现实生产能力为28.49×10⁴ t,单位面积现实生产能力为10.40 t·hm^-2。武功县耕地生产能力在空间上差异明显,粮食单产有从东南向西北递减的趋势,单位面积现实产能最高和最低的分别为普集镇和游风镇,为13.53 t·hm^-2和8.66 t·hm^-2,未来西北台塬区的乡镇是粮食增产的重点区域。     

新化合物A04034、A04008对水稻稻瘟病的室内杀菌活性及田间药效研究

A04034、A04008和嘧菌酯等药剂在盆栽试验中对水稻稻瘟病表现出很高的杀菌活性,均优于对照药剂三环唑。其中A04034的活性最高,EC₅₀仅为2.12μg/mL。10%A04034悬浮剂有效成分40、60、80 g/hm²防治水稻稻瘟病,第2次施药后10 d的防效分别为90.50%、94.20%、95.42%。25%嘧菌酯乳油有效成分60 g/hm²的防效为92.82%。10%A04034悬浮剂有效成分60 g/hm²的防效与用25%嘧菌酯乳油有效成分的60 g/hm²的防效无显著差异。10%A04008悬浮剂有效成分40、60、80 g/hm²,第2次施药后10 d的防效分别为68.25%、74.98%、76.43%,60 g/hm²的防效低于嘧菌酯。3种药剂的防效均高于三环唑。     

无人机施药对棉蚜的防治效果及经济效益分析

为探讨采用无人机防治新疆南部地区棉蚜的可行性并筛选防治效果好的杀虫剂及具有增效作用的杀虫剂助剂,研究了采用大疆MG-1S型无人机喷施不同的杀虫剂+助剂对棉蚜的防治效果,并对无人机飞防的经济效益进行了分析。结果表明:采用MG-1S型无人机喷施22%氟啶虫胺腈悬浮剂(SC) 225 mL/hm2(制剂量,下同)时对棉蚜的防治效果最好,优于喷施70%吡虫啉水分散粒剂(WG) 30 g/hm2和70%啶虫咪WG 60 g/hm2。在添加助剂方面,以分别在70%啶虫脒WG 60g/hm2和70%吡虫啉WG 30g/hm2中添加15 mL/hm2的高工效通用助剂的防治效果最好,其次为聚合物类助剂和飞防增效剂;而在22%氟啶虫胺腈SC(150 mL/hm2)中,以添加150 mL/hm2的飞防增效剂的效果最好,其次为矿物源类、有机硅类和聚合物类助剂。采用无人机施药,在施药后3 d和5 d的防治效果与采用机械+人工拖管施药相比均无显著性差异,但无人机田间作业施药液量减少1/3,工作效率提高3倍,机械作业费减少60元/hm2,可满足现代农业高效、节药和降低成本的需要。     

Challenges and opportunities of unmanned aerial vehicles as a new tool for crop pest control

The application of pesticides is not simply delivering chemicals to the target area. It also involves considering the negative aspects and developing strategies to deal with them during the application process, to ensure the maximization of pesticides use efficiency and the maintenance of the ecosystem. Unmanned aerial vehicle (UAV) sprayers demonstrate unique advantages compared to traditional ground sprayers, particularly in terms of maneuverability and labor intensity reduction, showed great potential for chemical application in pest control. It is undeniable that there exist challenges in the practice of UAV spraying, such as higher potential risks of pesticide drift or pathogen transmission, uncertainty canopy deposition for different crops, and unexpected leaf breakage induced by downwash flow. Maximizing the utilization of downwash flow while avoiding lateral air movement outside the intended target crop area is a major issue for chemical application with UAV sprayers, particularly in light of the increasingly apparent consensus on the need for enhanced environmental protection during the chemical application process. It must be considered that the operation strategy in different scenarios and for different crop targets is not the same, unique requirements should be given on nozzle atomization, flight parameters, adjuvants and aircraft types in specific working situations. In future, the implementation of spray drift prediction, technical procedures development, and other solutions aimed at reducing pesticide drift and improving deposition quality, is expected to promote the adoption of UAV sprayers by more farmers. © 2023 Society of Chemical Industry.     

采用果园喷雾施药机械施药时农药有效沉积率的计算方法

针对传统农药沉积率测算方法无法精确反映果园中农药实际利用率的问题,提出一种结合果树冠层特征与叶面沉积量直接测算农药药液在果树靶标上有效沉积率的方法,以期建立一种适用于不同栽种模式的果园通用农药沉积率计算方法。首先采用传统方法计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在乔化稀植型果园的地面流失率,将其结果与采用果树冠层特征与叶面沉积量相结合的方法计算的有效沉积率进行比较,再通过计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在矮砧密植型果园的有效沉积率以及采用担架柱塞泵式喷雾机和植保无人飞机喷雾后农药的有效沉积率,验证本研究所提出的将果树冠层特征与叶面沉积量相结合计算农药有效沉积率方法的准确性及适用性。结果表明:基于叶面沉积量结合果树冠层特征方法计算得到的农药有效沉积率与采用传统方法计算得到的农药地面流失率结果基本一致,均能体现施药机械的农药利用率,但比较而言,本研究所提出的方法在果园植保机械喷雾施药有效利用率的影响因素方面考虑更全面,兼顾了叶面沉积量和果树冠层结构的影响,且对于不同栽种模式下的果园更具适应性。将果树冠层特征与叶面沉积量相结合进行果园农药有效沉积率的计算,可以更加真实地反映出果园农药的实际利用情况,同时通过将果树冠层结构量化为叶面积指数、冠层阴影面积等指标,可以为不同栽种模式下的果园选择适宜的植保机械,结合地面流失率的测量,计算出果园农药的飘移量,从而通过调整喷雾角度、雾滴大小、喷雾流量等参数,实现对植保机械的优化,达到精准施药的目的。     

小麦不同生育期单旋翼植保无人机施药作业参数优化

为确定小麦不同生育期与不同病虫害的单旋翼植保无人机施药作业参数,以CE20型电动单旋翼植保无人机为对象,分别在返青期、齐穗期与盛花期对作业速度、作业高度和喷施流量进行优选试验。经对比分析作业喷幅、雾滴覆盖率变异系数与雾滴穿透率,筛选B5(作业速度4 m/s、作业高度2 m、喷施流量2 L/min)与B9(作业速度3 m/s、作业高度1.5 m、喷施流量2 L/min)为较优作业参数组合。在小麦返青期,当作业参数组合为B5时,有效喷幅为5.75 m,雾滴覆盖率变异系数为26.2%,综合作业效率最高,达36.8 hm2/d。在小麦齐穗期,B5与B9作业参数组合的雾滴穿透率分别为46.7%和60.1%,综合作业效率分别为36.8 hm2/d和26.02 hm2/d;施药前,当小麦蚜数量小于800头/百株时,B5和B9作业参数组合施药后7 d防治效果均为92.37%以上,当小麦蚜数量大于800头/百株时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合;施药前,当小麦白粉病病情指数小于5.00时,B5和B9作业参数组合施药后14 d防治效果均为81.86%以上,当小麦白粉病病情指数大于5.00时...     

Development and assessment of a novel servo-controlled spraying system for real time adjustment of the orientation angle of the nozzles of a boom sprayer

Background

Pesticide spray drift, which is the movement of pesticide by wind to any location other than the intended area, is hazardous to human, animal, food safety and environmental health. It is not possible to completely eliminate spray drift during spraying with field crop sprayers, but spray drift can be reduced by developing new technologies. The most common methods to reduce spray drift are carrying the droplets to the target with air-assisted spraying, electrostatic spraying, preferring air induction nozzles and boom shields. With these methods, it is not possible to make a change on the sprayer depending on the wind intensity during spraying. In this study, a novel servo-controlled spraying system was designed and developed to change the nozzle orientation angle in the reverse direction of the wind current to reduce the ground spray drift in real time and automatically in a wind tunnel. The displacement in the spray pattern (D_c) was used as a ground drift indicator for each nozzle to evaluate the spray drift.

Results

The developed system, operated by LabVIEW software, calculated different nozzle orientation angles depending on nozzle types, wind velocities and spraying pressures. Orientation angles calculated for different test conditions achieved in reduction were up to 49.01% for XR11002 nozzle, 32.82% for AIXR11002 nozzle and 32.31% for TTJ6011002 nozzle at 400 kPa spray pressure and 2.5 m s⁻¹ wind velocity.

Conclusion

The developed system, which has a self-decision mechanism, calculated the nozzle orientation angle instantaneously according to the wind velocity. It has been observed that the adjustable spraying nozzle system, sprayed with high precision towards the wind in the wind tunnel, and the developed system have advantages compared to conventional spraying systems. © 2023 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

植保无人机低容量喷雾防除玉米田杂草的雾滴沉积特性及除草效果

为探索植保无人机在4~6叶期玉米田喷施除草剂雾滴沉积分布规律及杂草防除效果, 通过改变药液雾滴粒径及喷液量测定了靶标杂草的雾滴沉积规律及对药效的影响?结果表明, 相同喷液量条件下, 靶区雾滴覆盖率和雾滴沉积量随雾滴粒径增大而增加, 雾滴密度随雾滴粒径增大而减少; 施药后30 d对杂草的株防效为72.87%~92.63%, 鲜重防效为83.07%~97.30%?研究结果为玉米田除草剂合理喷施?安全喷施提供了参考数据?     

大载荷油动植保无人机喷雾参数对棕榈树冠层雾滴沉积分布的影响

对使用大载荷油动植保无人机对棕榈树进行喷施作业的效果进行了评价, 探讨了植保无人机喷洒参数对棕榈树上雾滴沉积的影响。以大载荷油动植保无人机为研究对象, 进行了正交试验, 考察了3个因素:飞行高度、飞行速度和喷头流量。经过试验比较, 当喷头流量为3.4 L/min、作业高度为3 m、作业速度为3 m/s时, 雾滴沉积密度和均匀性最佳。其中, 喷头流量对雾滴沉积密度的影响最大, 其次是作业高度和作业速度; 在穿透性方面, 喷头流量为3.4 L/min、作业高度为4 m、作业速度为4 m/s和喷头流量为4.2 L/min、作业高度为4 m、作业速度为3 m/s, 其雾滴的穿透性较强, 分别为15.83%和30.01%。影响雾滴沉积穿透性的因素依次为喷头流量、作业高度和作业速度。本试验对大载荷油动植保无人机在棕榈树合理喷施和提高喷施效果方面具有参考价值。     

飞防助剂和施药液量对植保无人飞机喷施雾滴沉积和棉花蓟马防效的影响

为明确飞防助剂和施药液量对植保无人飞机喷施在棉花冠层的雾滴沉积和对棉花上蓟马防效的影响,选择倍达通、功倍、杰效丰和迈丝4种飞防助剂,设置3种施药液量,通过田间试验研究了植保无人飞机喷施25%噻虫嗪水分散粒剂后其在棉花冠层的雾滴密度、覆盖率、沉积量和雾滴均匀性以及对棉花上蓟马的防效。结果表明,4种飞防助剂和3种施药液量对植保无人飞机喷施的雾滴沉积和蓟马防效均有显著影响。增加施药液量可显著增加雾滴在棉花冠层的密度与覆盖率,添加飞防助剂对雾滴密度的提升效果显著。4种助剂对农药雾滴在棉花冠层上、中、下部的覆盖率的影响趋势较为一致,与棉花冠层上部相比,对中、下部位覆盖率的影响较低。施药液量为2 L/667 m²时,添加倍达通、功倍、杰效丰、迈丝及无助剂对照的雾滴穿透性分别为46.0%、49.1%、33.6%、36.1%和44.3%,该施药液量下各处理雾滴穿透性均较好。随着施药液量增加,药后1、3、7 d对棉花蓟马的防效也显著提升。在相同施药液量下,25%噻虫嗪水分散粒剂药液中添加飞防助剂倍达通和杰效丰相较于功倍和迈丝,对棉花蓟马具有更高的防治效果。试验结果为植保无人飞机防治...     

两种植保无人机对火龙果冠层的作业参数优化

为探究飞行作业参数对植保无人机喷雾雾滴在火龙果冠层沉积分布规律的影响,明确植保无人机作业时雾滴的最佳分布效果,通过采用飞行高度、飞行速度、航线方向3个因素的3个水平正交试验,综合分析T16多旋翼和F5A电动单旋翼2种植保无人机在不同作业参数下在火龙果冠层的雾滴密度和覆盖率。结果表明：在相同喷施量情况下,影响这2种植保无人机雾滴分布的主次因素不一致,影响T16多旋翼植保无人机雾滴分布的主次因素依次为作业高度、作业速度、航线方向;影响F5A电动单旋翼植保无人机雾滴分布的主次因素依次为作业速度、作业高度、航线方向。优化了2种植保无人机在火龙冠层的作业参数,T16多旋翼植保无人机最佳作业参数是平行或垂直于种植行飞行,飞行高度为1.0 m,飞行速度为3.0 m/s;F5A电动单旋翼植保无人机最佳作业参数是垂直或平行于种植行飞行,飞行高度为2.0 m,飞行速度为2.0 m/s。这2种植保无人机飞行速度越小,飞行高度越低,其雾滴在火龙果冠层分布越好,雾滴穿透性也越好。在最优参数下,2种植保无人机喷雾雾滴在火龙果各个冠层都能达到比较好的分布效果,冠层下层雾滴密度高于冠层其他层。