植保无人机喷施草铵膦防除非耕地杂草田间药效评价
陈育民 冯伟明 郝东川 吴颖仪 张均功
摘要：为研究植保无人机喷施草铵膦对非耕地杂草的防除效果及其最适使用浓度，用植保无人机、电动喷雾器对不同杂草茎叶喷施18%草铵膦可溶液剂进行田间药效试验，在施药后7、14、21 d 分别观察记录不同杂草的外观状态，并计算株防效、鲜重防效。结果表明，药后21 d，植保无人机施药量为3.0 L/hm2小区的鲜重防效与电动喷雾器施药量为4.5 L/hm2的小区喷雾效果无显著差异;在相同施药浓度下，植保无人机的防治效果与电动喷雾器无显著差异。由此可见，植保无人机对防除非耕地杂草具有良好的效果，可以使用植保无人机施药量为3.0 L/hm2的草铵膦防除非耕地杂草，药液使用量为22.5 L/hm2。
关键词：植保无人机;草铵膦;非耕地杂草;株防效;鲜重防效
中图分类号：S451.2，S482.4 文献标志码：A 文章编号：1003-935X（2021）01-0061-06
Abstract：This study assessed the efficacy of glufosinate-ammonium sprayed with plant protection unmanned aerial vehicle （UAV） on weeds and its optimal concentration in a non-cultivated area. The effect of the herbicide on weeds was visually evaluated and recorded 7，14 and 21 days after spraying glufosinate-ammonium 18% SL to foliage with an UAV and an electric sprayer.Efficacy was estimated based on control level and fresh weight. Efficacy based on weight in the district significantly differed when glufosinate-ammonium was sprayed at 3.0 L/hm2 with the UAV compared with spraying at 4.5 L/hm2 with the electric sprayer after 21 days.But there was no significant difference in the efficacy attained between the two spraying equipments at the same concentration. Therefore，glufosinate-ammonium at 3.0 L/hm2 sprayed with the UAV at a total volume of 22.5 L/hm2 effectively controlled weeds in non-cultivated areas.
Key words：plant protection UAV;glufosinate-ammonium;weeds in non-cultivated area;plant control effect;fresh weight control effect
目前，用于防除非耕地雜草的植保施药器械主要以手动和电动喷雾器为主，不仅工作效率低，而且药液雾化效果差、喷雾量大，还会造成药剂沉积、分布不匀，农药有效利用率低，同时会给生态环境造成严重污染，威胁人们的身体健康[1-2]。植保无人机是近年来发展的一种先进施药器械，具有喷洒效果好、防控效率高、防治费用低等优点，经济、社会、生态效益显著[3-4]。因此，研究植保无人机喷施草铵膦（glufosinate-ammonium）防除非耕地杂草具有重要意义。由于非耕地杂草的野蛮生长对生产生活造成了严重影响，因此，在非耕地杂草防控技术方面国内外专家对此陆续开展了大量研究，我国也早已在非耕地杂草的综合防治技术研究方面做了大量工作，提出了一系列非耕地杂草防治经验与措施，取得了显著成效。王泰吉等研究发现，使用300～400 mL/667 m2 41%草甘膦异丙胺盐水剂兑水30 kg喷雾，防效相当于300 mL/667 m2的41%农达水剂[5];梅丽娟等应用75%甲嘧磺隆水分散粒剂对非耕地杂草进行防除试验，发现剂量在45～75 g/667 m2范围时，防治效果达100%[6];刘祥英等的研究表明，50%氯丙嘧啶酸可溶粒剂（SG）对非耕地阔叶杂草有较好的防治效果[7];黄鑫等研究了20%百草枯可溶粒剂防除非耕地杂草的效果，发现使用浓度为450～600 g a.i./hm2 时，施药7 d后对杂草总体防效可达81.06%～92.43%[8];黄永禄等研究发现，施用18% 2，4-滴微乳剂162.0～202.5 g a.i./hm2 45 d 后，对薇甘菊（Mikania micrantha）的覆盖度防效达97.74%～100.00%[9];凌进等认为，草铵膦、咪唑烟酸可以替代百草枯和草甘膦防除非耕地杂草[10-11]。不仅仅是单剂，关于复配除草剂及植物源除草剂对非耕地杂草的防控研究与应用同样也开展了大量工作，研究发现，草甘膦与三氯吡氧乙酸[12]、2，4-滴[13]、精喹禾灵·乙羧氟草醚可分散油悬浮剂[14]、麦草畏[15]、2甲4氯复配均表现为相加或增效作用[16];草铵膦与乙羧氟草醚可分散油悬浮剂[17]、高效氟吡甲禾灵[18]、乙羧氟草醚[19-20]、2甲4氯二甲胺盐[21]复配都对非耕地杂草具有良好的防除效果;陈庆华等研究发现，用304 g/L氨氯吡啶酸·2，4-滴水剂按1 500～2 250 g/hm2 兑水喷雾对非耕地阔叶杂草的防除效果显著[22]。在植物源农药方面，刘婕等研究发现，生物源除草剂壬酸对非耕地杂草具有速效性、触杀性和非选择性的作用特点[23];姚克兵等研究发现，植物源除草剂Pure与对照药剂（20%百草枯水剂用量3 kg/hm2）的鲜重防效无显著性差异[24];李卫等研究了20%辛酸乳油对非耕地杂草的田间防效，结果表明，使用剂量为64.8～97.2 kg/hm2 的20%辛酸乳油可有效控制非耕地杂草[25]。不同施药器械对非耕地杂草的防治效果存在一定差异，由于对植保无人机的研究才刚刚起步，虽然植保无人机的理论及应用效果已得到了初步验证，但在田间喷施草铵膦防除非耕地杂草的使用剂量尚无太多参考依据，为了更好地指导农户科学、合理地使用植保无人机喷施草铵膦除草剂，提高非耕地杂草的防控能力，笔者在佛山市农业科学研究所周边进行了植保无人机喷施草铵膦防除非耕地杂草田间药效评价。接下来要进一步研究植保无人机喷施草铵膦防除非耕地杂草的田间药效，确定最适施药浓度，提高非耕地杂草的防治效果，为做好农药减量控害工作提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 供试药剂
18%草铵膦可溶液剂[拜耳作物科学（中国）有限公司]。
1.2 供试器械
极飞P10-2018款植保无人机（以下简称植保无人机），由广州极飞科技有限公司生产;HM-16A型背负式电动喷雾器（广东省农业厅农业机械推广鉴定，证号为粤200809，以下简称电动喷雾器），工作压力0.2～0.4 MPa，由中山市合美电器有限公司生产。
1.3 试验地概况
试验地选择在佛山市农业科学研究所田边荒地进行，试验时杂草分布均匀，多数为1年生杂草，主要有马唐（Digitaria sanguinalis）、牛筋草（Eleusine indica）、稗 （Echinochloa crusgalli）、碎米莎草（Cyperus iria）、狗尾草（Setaria viridis）、霍香蓟（Ageratum conyzoides）等。
1.4 试验设计
试验共设置5个喷除草剂处理，另设空白对照，详见表1。采用随机区组排列，3次重复，小区面积100 m2。
1.5 施药时间与方法
于2019年6月14日进行防治，采用植保无人机与电动喷雾器施药，其中植保无人机为仿地飞行模式，喷幅3 m，飞行高度2.5 m，飞行速度 3 m/s，喷液量22.5 L/hm2。
1.6 气象数据
施药当天天气晴朗，平均温度27.43 ℃，平均相对湿度77.83%，降水量0 mm，风速0.00～1.01 m/s，平均风速0.31 m/s;施药后24 h内无降水，6 月14日至7月5日共降水2.9 mm，雨日共 1 d，温湿度条件适宜，气象条件有利于杂草生长。
1.7 调查方法
每个试验小区对角线固定调查5点，每点0.25 m2，根据植株外观分为8级：0级，植株正常生长，未表现出任何不良症状;1级，叶片青黄色，无茎秆萎蔫;2级，叶片发黄褪绿，带褐色斑点，叶边缘出现黑褐色;3级，茎秆黄褐色，部分萎蔫;4级，叶片萎蔫并下垂，部分叶片完全卷缩;5级，叶片枯萎并内卷，叶尖变白;6级，叶片基本干枯，完全萎蔫;7级，叶片全部枯死，植株死亡。分别在施药后7、14、21 d观测判断各杂草级值，并记录统计株防效。每次每小区再随机选取3点，每点 0.25 m2，测地上部鲜重，统计鲜重防效。计算公式为
株防效=施药前杂草株数-施药后杂草株数施药前杂草株数×100%;
鲜重防效=对照区杂草鲜重-处理区杂草鲜重对照区杂草鲜重×100%。
1.8 数据分析
试验中所有数据均由Excel 2010进行计算，应用SPSS 19.00数据分析软件进行数据分析，Duncan-s多重比较的方法检验各处理差异显著性，显著性检验水平为α=0.05。
2 结果与分析
2.1 不同处理防除非耕地杂草药后7 d效果
2.1.1 株防效 从表2可以看出，施药后7 d不同处理对非耕地杂草都有一定防效，其中对马唐、牛筋草的株防效高于其他杂草，对霍香蓟的防效整体较差。电动喷雾器喷施4.5 L/hm218%草铵膦可溶液剂处理（处理5）的平均株防效最高，达75.53%，显著高于其他处理（P<0.05）。
2.1.2 鲜重防效 从表3可以看出，由于从施药时间到调查时间只有7 d，时间间隔短，各个处理的杂草即使出现不同程度的死亡，但大部分水分还未蒸发。因此，各个处理的鲜重防效相对较低，防效在6.93%～12.66%之间，处理5的防效最高（12.66%），与处理3和处理4无显著差异。
2.2 不同处理防除非耕地杂草药后14 d效果
2.2.1 株防效 从表4可以看出，药后14 d 处理5的平均株防效最高（94.48%），显著高于其他处理;处理3和处理4的平均株防效分別为87.71%、86.61%，显著高于处理1和处理2。与药后7 d相比，各个处理中稗、碎米莎草的株防效均有较大幅度的提高。霍香蓟在植保无人机低浓度喷雾下的株防效只有0.77%，而在高浓度草铵膦喷施后的株防效有明显提高。
2.2.2 鲜重防效 由表4可知，株防效表现为处理5>处理3>处理4>处理2>处理1，且多数处理间差异显著，各个处理的鲜重防效较药后7 d均有所提高。
2.3 不同处理防除非耕地杂草药后21 d效果
2.3.1 株防效 施药21 d后，处理4的平均株防效最高（83.53%），且显著高于其他处理。其次是处理5，虽然显著低于处理4，但显著高于处理1和处理2。前期株防效高的马唐、牛筋草的株防效出现明显下降，狗尾草的株防效上升较快，其他种类杂草的变化幅度相对较小。施药后21 d，马唐、牛筋草在处理2时的株防效最高，显著高于其他处理。
2.3.2 鲜重防效 从表5可以看出，药后21 d鲜重防效表现为处理5>处理4>处理2>处理3>处理1，处理2和处理3、处理3和处理5之间无显著差异，且都显著高于处理1。植保无人机 4.5 L/hm2 防治处理的鲜重防效为82.94%，只略小于电动喷雾器4.5 L/hm2处理。
3 结论与讨论
草铵膦是有机磷类灭生性触杀型除草剂，通过抑制谷氨酰胺合成酶（GS）的活性，导致植物体内氮代谢紊乱，造成叶绿体解体，植物光合作用遭到破坏，进而出现叶片枯黄和坏死症状，最终导致植物死亡。草铵膦具有活性高、吸收好、对环境友好等特点[26-29]。非耕地杂草主要是指草坪、机场、公路、铁路、河道、荒地、荒坡、仓库、田埂、森林防火隔离带、边境防火道等生境中不断自然繁衍其种族的植物[30]。非耕地杂草不仅影响城市的美观，也是有害生物寄生的主要场所，并且会对环境造成一定的破坏。植保无人机是近年来发展的新型植保施药器械，具有防治成本低、作业效率高、药液雾化效果好、单位面积施药液量低、适应性强、可精准施药作业、操作安全等优点[31-34]。在生产生活中，由于非耕地杂草生长的场所特殊，坑坑洼洼不利于人工喷雾防治，植保无人机仿地飞行模式可以很好地适应高低起伏的地形条件，给非耕地杂草的防治带来巨大的便利，从而具有广泛的应用前景[35]。本次试验中所选试验地的杂草均会定期清除，因此杂草类型主要以1年生禾本科杂草为主，其他多年生阔叶杂草的相关试验还需进一步验证。而此次植保无人机设置了喷幅为3 m的自动往返飞行模式，在后期调查中发现，往返航线之间约有10 cm宽幅的杂草带药液不能覆盖，容易引起漏喷，特别是在作物病虫防治时不能全面防治，给有害生物的繁殖提供了喘息的时空条件，易引起短时间内有害生物再次猖獗，缩短2次防治的间隔时间，因此可以根据陈盛德等的植保无人机航空喷施作业有效喷幅的评定[36]进行试验评定，加强植保无人机应用的软硬件开发。
试验结果表明，利用植保无人机防除非耕地杂草具有良好的效果，且施药后14 d随着施药浓度的增加，平均株防效、鲜重防效都呈上升趋势。药后21 d，在18%草铵膦可溶液剂3.0 L/hm2植保无人机施药下的平均株防效、鲜重防效还是上升的，且与18%草铵膦可溶液剂4.5 L/hm2电动喷雾器施药的鲜重防效无显著差异;18%草铵膦可溶液剂4.5 L/hm2、6.0 L/hm2植保无人机施药处理的小区由于前期死亡率比较高，有新的种子萌发生长，其株防效和平均校正药效指数反而下降了，但鲜重防效不受影响。由此可以认为，18%草铵膦可溶液剂3.0 L/hm2植保无人机施药下与18%草铵膦可溶液剂4.5 L/hm2电动喷雾器施药的防治效果相当，在防除非耕地杂草中可以使用植保无人机施用量为3.0 L/hm2的18%草铵膦可溶液剂，喷液量为22.5 L/hm2。
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