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植保无人机飞行高度与方向对棉田雾滴沉积分布的影响

胡红岩;任相亮;姜伟丽;马小艳;马亚杰;王丹;马艳

  棉花是我国重要的经济作物和工业原料,棉花生产关系到国民经济发展和农民增收。我国棉花病虫害常年发生严重,如果防治不及时会给棉花生产带来了较大的经济损失。近年来植保无人机的研制发展迅速,逐渐成为农药喷洒和农作物病虫害防治的首选施药方式,植保无人机在棉花上的研究和应用刚刚起步,已经开始在我国部分棉区用于棉花病虫害的防治和脱叶催熟剂的喷洒,极大地提高了田间作业效率,而无人机田间喷洒效果受其施药技术参数、下压风场和环境气候条件等因素影响较大,目前有关无人机施药参数对棉花上雾滴沉积分布规律的研究尚未见相关报道。本文通过田间设计试验,研究植保无人机在棉田喷施作业时,其飞行高度和方向对雾滴沉积分布的影响,通过对数据的比较分析,明确适宜棉花无人机喷雾的作业参数,为植保无人机在棉田使用提供理论指导。本研究采用3WQF120-12型单旋翼油动智能悬浮植保机在棉田进行单喷幅喷洒试验,飞行长度为100m。试验设置了6个处理,分别是:1m作业高度、正向飞行;2m作业高度、正向飞行;3m作业高度、正向飞行;1m作业高度、逆向飞行;2m作业高度、逆向飞行;3m作业高度、逆向飞行。作业速度设置为5m/s,喷洒量为0.8L/亩,以诱惑红溶液作为指示剂代替农药在棉田进行喷洒,在喷洒区域中部垂直于无人机飞行航线的方向布置11个采样点,第6采样点为飞行作业的中心航线,每点标记1株棉花,并在棉株上、中、下部位分别布置雾滴采集卡,每次飞行结束后进行收集采样,在实验室对雾滴采集卡进行图片扫描和雾滴分析。结果表明,无人机6次飞行作业中,正向飞行的雾滴沉积效果优于逆向飞行作业,在中心航线附近第4-7采样点雾滴沉积密度较大,而其他采样点雾滴密度较小;6次飞行试验中,植保无人机作业高度为1m时,雾滴沉积效果最好,正向和逆向飞行试验均有4个采样点雾滴密度达到有效喷幅判定的标准,最大雾滴密度分别为40.8个/cm~2和36.8个/cm~2;随着作业高度的增加,采样点的雾滴沉积密度降低,作业有效喷幅减小,高度为2m的正向和逆向飞行作业最大雾滴密度分别为30.8个/cm~2和31.4个/cm~2;高度为3m正向和逆向飞行作业最大雾滴密度分别为29.5个/cm~2和10.4个/cm~2,且逆向飞行喷雾试验各个采样点的雾滴密度小于15个/cm~2,未达到有效喷幅判断的标准,可能与本架次无人机飞行高度过高、受环境风速影响较大有关。雾滴粒径结果表明,作业高度是影响无人机喷雾雾滴粒径分布的重要因素,无人机作业航线附近采样点的雾滴粒径较大,其它采样点雾滴粒径相对较小;作业高度为1m的正向飞行试验雾滴粒径相对较小,为190~280μm;飞行高度为2m时,雾滴粒径在220~400μm之间,除第6和第7采样点雾滴粒径外,其他采样点雾滴粒径均大于1m高度飞行试验的雾滴粒径;作业高度为3m的飞行试验与1m高度的试验雾滴粒径分布呈相似趋势,但各采样点的雾滴粒径相对较大。因此,在棉田进行无人机喷施作业时,应选择在无风或微风的天气作业,在保持相对作业速度为5m/s的情况下,选择1m作为参考作业高度有利于提高雾滴在棉花上的沉积。本研究结果为植保无人机在棉花上的应用与推广提供参考。……