白豫博，陈锐明，黄爱玲，路 征，张永梅，林壁润，郑奕雄

（1.仲恺农业工程学院农业与生物学院，广东 广州 510225；2.惠州市惠阳区农业环保与农村能源站，广东 惠州 516211；3.广州市花都区农业技术管理中心，广东 广州 510800；4.中国烟草总公司广东省公司，广东 广州 510610；5.广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】农产品安全是人民群众健康生活的保证，近年来我国农药使用量不断攀升，农药利用率却一直在低位徘徊。甜玉米含糖量高，极易受到昆虫为害，农民在生产中一直存在农药过量使用的问题。农药的过量使用不但给生态环境带来了巨大压力，还增加了农民的负担，造成的农药残留问题也威胁着人类的健康。提高农药利用率、减少农药使用量是降低农产品农药残留的重要途径，其中推广高效喷雾器械和选用安全环保农药品种是科学利用农药的重要手段。

【前人研究进展】甜玉米已成为我国农业产品中的重要组成部分，用于满足人们的物质生活需求。近年来我国甜玉米种植面积逐渐增加。据统计，2018 年我国甜玉米种植面积达33.3 万hm2，占世界种植面积的25%，广东、广西和云南是我国甜玉米的主产区，甜玉米产量占全国的76%［1］。甜玉米属于易遭受病虫危害的作物品种［2］，南方地区高温高湿的天气以及2019 年草地贪夜蛾侵入我国都对甜玉米生产造成了影响，使得甜玉米病虫害防治难度增大［3］。当前喷施农药仍是控制田间病虫害的主要方式，提高农药利用率和加强绿色防控综合措施推广力度是治理甜玉米病虫害发生为害的必要途径。据报道2017 年我国主要粮食作物农药利用率为38.8%，比2015年提高2.2 个百分点［4］；2019 年农药利用率达到39.8%，比2017 年提高1.0 个百分点［5］，而2020年农药利用率目标为40%，且实现农作物农药使用量零增长［6］。

如何有效提高农药利用率是目前农业工作者急需解决的生产问题。目前在农药使用方面，植保器械落后是我国农药利用率普遍较低的主要原因。据2017 年农业农村部统计，手动喷雾器仍然是我国植保机械的主要机型，其市场占有率达80%［7］，但农药有效利用率仅为10%～30%［8］。目前传统手动喷雾器依然是我国农村地区主要的施药器具，容易堵塞漏液，喷雾不均，是造成我国农药利用率较低的主要原因［9］。邵振润等提出我国农药应用存在的主要问题包括：施药器械老旧落后，一家一户分散防治，农药乱用、滥用现象突出，监管培训力度不够，技术研发投入缺乏等［10］。利用传统喷施方法，在田间施用的农药能沉积到作物叶片上的不足50%，只有不到1%的药剂能沉积到靶标上，最终发挥作用的药剂不到0.03%［11］。在提高农药利用率、降低农药残留、减少人工成本的需求下，植保喷雾器械得到了快速的发展。电动喷雾器、风送式喷雾器、喷杆式喷雾机［12］以及植保无人机［13］的出现，使得工人工作效率和农药利用率得到了大幅的提升。

【本研究切入点】通过手动和电动喷雾器械在玉米田间的药品喷施试验，分析农药药液在植株上的附着量以及分布情况，计算出施药的农药利用率，从而指导农民科学用药，合理选用农药施用器械，提高农药利用率，降低农药使用量。【拟解决的关键问题】以科学数据评价电动与手动喷雾器的农药减量控害差异，从而为电动喷雾器在全省推广覆盖提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试药（试）剂 5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂（美国杜邦公司），使用量为0.60 L/hm2；60 g/L乙基多杀菌素悬浮剂（美国陶氏益农公司），使用量为0.60 kg/hm2；2%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（甲维盐）微乳剂（佛山市盈辉作物科学有限公司），使用量为0.38 L/hm2；显示剂为诱惑红85（浙江吉高德色素科技有限公司），使用量为41.67 g/50kg 水；手动喷雾器喷雾用水量为750 kg/hm2，电动喷雾器用水量为600 kg/hm2。

1.1.2 喷雾器械及试验耗材 3WBD-16 型背负式电动喷雾器（广东省博罗县东田实业有限公司，工作压力0.15～0.4 MPa；流量1.3～2.0 L/min；容积16 L）、3WBS-16 背负式手动喷雾器（台州市广丰塑业有限公司，容量为16 L，工作压力为0.2～0.3 MPa）、竹竿（1.4 m 长）、卡纸（5 cm×9 cm）、滤纸（φ=9 cm）、双向夹、离心管、移液枪（5 mL）、塑料自封袋等。

1.1.3 小区设置及气候条件 试验选择广东省惠州市博罗县（福田镇和龙华镇）及惠阳区（平塘镇和良井镇）的甜玉米为施药对象，玉米田块不小于0.33 hm2，生育期为喇叭口期，株高为90～110 cm 之间。试验小区为5 m×5 m，两小区间隔5 m，喷雾时间为2019 年10 月23—29 日10：00～17：00，天气多云或晴朗，气温25～29 ℃，空气相对湿度80%～90%，无持续风向。

1.2 试验方法

1.2.1 诱惑红标准曲线制定 利用光谱分析得到波长501 nm 处是诱惑红的一个吸收峰。参照邱占奎［14］的方法，用蒸馏水配制103 μg/mL 的诱惑红母液，稀释20 倍后得到到50 μg/mL 稀释液，然后依次对半稀释系列标准溶液，分别测定不同浓度溶液的吸光度值并绘制诱惑红浓度-吸光值标准曲线。

1.2.2 雾滴沉积分布、面积及密度测定 玉米田间小区设定为5 m×5 m，小区之间隔离带为5 m。药液中诱惑红的添加量为41.67 g/50kg 药水，喷雾时喷头距离玉米株顶端距离约为20 cm。每小区随机分布插入3 根竹竿，每根竹竿上中下夹3 组夹子（分别距离地面30 cm，70 cm，110 cm），每组2 个，分别夹1 张卡纸和1 张滤纸，6 张纸片相互交错，保持水平，但不在同一垂直面上，农药在作物上方20 cm 处均匀喷施。喷施完成后待纸片在田间晾干后收回。将卡纸进行扫描分析，统计出雾滴的数量、面积。将滤纸装入15 mL 离心管，加10 mL 纯净水浸洗并分光光度计（501 nm）测定吸光值，从而计算出药液在作物不同层面的沉积量。

图1 甜玉米田间农药利用率测定试验Fig.1 Determination assay of pesticide utilization rate in sweet corn fields

1.2.3 农药利用率测定 农药利用率测定方法参照蒲小明等［15］的方法，统计每个小区甜玉米的株数并计算平均值，药液喷施晾干后，采用五点取样法在每小区选取5 株玉米，剪碎放入自封袋中，加入4 L 清水，震荡使诱惑红充分溶解于水中，利用分光光度计检测并计算洗涤液中的诱惑红浓度，计算相对应的农药利用率：

2 结果与分析

2.1 诱惑红标准曲线

以不同浓度的诱惑红溶液在501 nm 处的吸光度为纵坐标的标准曲线，其线性回归方程为Y=0.0256X+0.0077，相关系数R2为0.9998（图2）。

图2 诱惑红浓度与吸光值标准曲线Fig.2 Standard curve of allura red concentration and absorbance

2.2 电动和手动喷雾器喷施3 种农药的利用率比较

从图3 可见，使用电动和手动喷雾器在甜玉米喇叭口期喷施氯虫苯甲酰胺的利用率分别为40.22%和31.63%，喷施乙基多杀菌素的利用率分别为41.57%和31.26%，喷施甲维盐的的利用率分别为39.99%和30.20%；显著性分析表明，3种农药使用电动喷雾的利用率均显著高于手动喷雾器，且电动喷雾器对不同药液的利用率均比手动喷雾处理均提高约10%。

图3 手动和电动喷雾器喷施3 种农药的利用率比较Fig.3 Comparison of utilization rates of three pesticides sprayed by manual and electric sprayers

2.3 雾滴沉积量分析

药液在上层的沉积量可作为衡量用药量的指标，下层沉积量一定程度上反映了到达地面没有被利用的药量，上层和中层的总沉积量可反映药液在甜玉米植株上的有效利用，药液雾滴在甜玉米田间不同层面的分布情况如图4 所示。

手动和电动喷雾器喷施氯虫苯甲酰胺药液后，其上层、中层沉积量之和占总沉积量的74.96%和82.46%；喷施乙基多杀菌素药液后，其上层、中层沉积量之和占总沉积量的80.34%和82.55%；喷施甲维盐药液后，其上层、中层沉积量之和占总沉积量的77.83%和81.50%。上述结果表明，使用电动喷雾器喷施药液后，上层和中层的雾滴总沉积量占比均高于手动喷雾器，说明使用电动喷雾器在甜玉米田间喷雾时，药液雾滴沉积在玉米植株上层和中层的比例要高于手动喷雾器，反映出使用电动喷雾器喷施药液后，有更好的空间沉积效果。

2.4 雾滴面积与数量比较

雾滴面积和数量反映出喷雾器对药液的雾化效果和分散能力。由图5 可知，手动和电动喷雾器处理的上层卡纸均存在雾滴层叠现象，层积作用从上至下依次减弱，本试验分析了中层和下层卡纸上的雾滴面积与数量。

图4 手动和电动喷雾器喷施3 种农药药液在甜玉米不同层的沉积分布Fig.4 Deposition distribution of three pesticides sprayed by manual and electric sprayers in sweet corn fields

图5 手动和电动喷雾器喷施3 种药液在甜玉米不同层卡纸上雾滴情况（标尺为1 cm）Fig.5 Droplets status on cardboards of three pesticides sprayed by manual and electric sprayers in sweet corn fields（bar=1 cm）

2.4.1 雾滴面积 如图6 所示，使用手动和电动喷雾器喷施氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素和甲维盐后，中层雾滴面积均显著大于下层雾滴面积，且手动喷雾器处理的中层雾滴面积均显著高于电动喷雾器处理的中层雾滴面积，说明电动喷雾器雾化效果优于手动喷雾器。

图6 手动和电动喷雾器喷施3 种农药药液在甜玉米不同层的药液雾滴面积比较Fig.6 Comparison of droplet area of three pesticides sprayed by manual and electric sprayers in sweet corn fields

图7 手动和自动喷雾器喷施3 种农药药液在甜玉米不同层的药液雾滴密度比较Fig.7 Comparison of droplets density of three pesticides sprayed by manual and electric sprayers in sweet corn fields

2.4.2 雾滴数量 如图7 所示，使用手动和电动喷雾器喷施氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素和甲维盐药液后，电动喷雾器中层和下层的雾滴数量均显著高于手动喷雾器，且两种喷雾器的中层雾滴数量均显著少于下层雾滴数量。由此推断，雾滴数量差异与农药品种不相关，与喷施器械密切相关。

3 讨论

诱惑红是一种良好的着色剂，将其与农药混合喷施可有效的在雾滴卡上反映出农药的着落状况［14］。本试验以喇叭口期的甜玉米植株为施药对象，采用诱惑红示踪法和雾滴卡法来研究不同植保器械喷施药液后的的农药利用率，试验结果表明：使用电动喷雾器喷施氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素和甲维盐3 种药剂的利用率分别比手动喷雾器高8.59%、10.31%和9.79%，差异显著。

电动和手动喷雾器喷施后，药液在上层和下层的沉积量均存在较大的差值，反映了不同植保施药器械喷施药液后在玉米植株上的附着效果差异，分析结果表明：使用手动喷雾器的各层农药沉积量都显著高于电动喷雾器，但上层与下层的沉积量差值均低于电动喷雾器，显示使用电动喷雾器有更好的药液附着效果和更高的农药利用率。农药在作物上的沉积与喷雾器的雾化效果关系密切，而雾化效果可以用雾滴大小及分布来衡量。小的雾滴受重力作用影响越小，从而更容易粘附在玉米植株上［16］。雾滴在叶片表面层积汇聚会增大雾滴的粒径，降低农药沉积，因而雾滴越分散则沉积效果越好。朱金文等［17-18］的研究也表明，农药在作物叶片上的沉积量随雾滴体积中径的减小而增加。两种喷雾器的平均雾滴面积从大到小依次减小，雾滴数量则依次增加，其中手动喷雾器在中层的平均雾滴面积都显著大于电动喷雾器，但雾滴数量显著低于电动喷雾器，证明手动喷雾器的雾滴分散效果较差；下层卡纸层积作用较弱，能反映出真实的雾滴面积，可见手动喷雾器的雾滴面积显著大于电动喷雾器，证明电动喷雾器具有更好的雾化效果。

本研究在广东省农业面源污染治理项目的支持下，以甜玉米为供试作物，研究了手动和电动喷雾器喷施不同农药品种的植保农药利用率的差异，旨在指出手动喷雾器的缺点，证明电动喷雾器可以有效提高农药利用率，减少农药使用量，为电动喷雾器在广东省全面推广提供理论依据。但农药的利用率还受农药本身特性、施药的环境条件以及施药技术等多方面因素的影响［19］，在实际农业生产中,大多都是没有经过科学培训的农民进行田间喷药,不规范用药、盲目用药等情况还很普遍［20］，这些因素都极大地限制了农药效率，全面的基础研究、职业农民的培训以及推广高效的喷雾器械势在必行。

4 结论

在喇叭口期的甜玉米植株上采用手动和电动喷雾器喷施氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素和甲维盐3 种药液，结果表明电动喷雾器处理的3 种农药利用率分别为40.22%、41.57%和39.99%，而手动喷雾器处理的利用率分别为31.63%、31.26%和30.20%，电动喷雾器处理的农药利用率比手动喷雾器处理提高范围为8.59%～10.31%，且电动喷雾器的雾化分散效果优于手动喷雾器，能更好地防治甜玉米病虫害。