现阶段,我国农业生产中田间防治措施采用化学药剂防治为主。常用的植保机械大多为小型机(电)动喷雾机和手动喷雾器,这类植保器械存在劳动用工多、农药利用率低、作业成本高、资源浪费严重等问题。机械化高效施药是防治作物病害、控制虫害、保证稳产的有效措施。随着科技水平进步,无人机飞防技术有着减少防治成本、降低劳动成本、提高作业效率、雾滴粒径细等优点,有利于实现农业病虫害精准防控作业和统防统治,成为现代农业建设的重要部分。LIU等人研究表明,运用植保无人机防治蓟马,杀虫剂的用量为人工防治用量的3/4,可见无人机防治能显著减少用药量。同时,飞防作业效果主要取决于无人机施药参数、飞行模式、飞防专用药剂、助剂。其中,无人机作业过程中,喷雾为低容量或超低容量形成超细雾滴,一般农药制剂无法用于飞防,因此,飞防作业首要解决飞防专用药剂的问题。同时,助剂可以改善药液的理化性质和药液在植株叶片上的沉积与渗透,降低用药量,提高农药有效利用率。因此,做好飞防专用药剂与助剂的发展概况研究,为未来飞防专用药剂与助剂研发推广提供参考。
1 飞防专用药剂发展概况
1.1 飞防专用药剂的要求
早在1912年,加拿大开始在果园、大田作物中运用飞机作为喷洒工具,近几年,中国不少学者开展了农用植保飞防器械相关研究。如蒙艳华等研究表明,植保无人机作为低空低量施药器械,所使用的药剂与传统植保器械有很大差异。实践中,农药有效成分相同,但是由于剂型和喷施方式不同,其作用效果也不同。因此农业部门在进行无人机的推广过程中,应结合飞防专用药剂推广来开展工作。
超低容量液剂是最早用于飞机作业的农药专用剂型。但是国内对于超低容量液剂的研发、注册处于初级阶段,虽然涌现不少公司,但是研发的产品不能满足市场需求,目前飞防作业的药剂多为常规制剂的剂型。为了达到一喷三防的作用,在植保飞防中,常常会将杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂等混合。不同类型的农药混合可能会出现分层、沉淀等现象,最终可能导致出现喷头堵塞、影响防治效果、甚至药害等现象。
因此需要对飞防的药剂进行相应的登记管理。适合飞防的专用药剂原药应具备安全、高效、低毒、抗蒸发、具有内吸传导性等特点;其剂型最为合适的是液态农药剂型。
1.2 飞防专用药剂的登记情况
飞防专用药剂中,国外以日韩登记飞防药剂品种、比例较多。日本是植保无人飞机飞防最成熟的国家,其登记的航空植保药剂达290余种。目前,我国飞防植保药剂的研发还处在起步阶段,缺乏飞防专用药剂。现有植保无人飞机施药文献报道大多使用悬浮剂、可溶液剂等。同时市场上用于飞防的制剂较少,实际飞防作业中大部分还是应用常规制剂。
2 飞防助剂发展概况
添加飞防助剂可以很好的解决制剂配方中出现的问题,同时降低农药使用量。目前,国内外试验研究表明,添加适宜助剂可以有抗漂移、抗蒸发、改善雾滴大小等作用。
2.1 飞防助剂的种类
助剂按功能可分为增效剂、展着剂、润湿剂、防飘移剂、渗透剂等;按化学类别主要分为有机硅类、无机盐类、油类、表面活性剂类等。
2.2 飞防助剂的作用
胡章涛等人研究表明,加入飞防助剂后,雾滴减小,雾滴密度增加。在防治小麦白粉病、玉米小斑病、小麦赤霉病、水稻二化螟的试验中,显著提高防治效果。苏贤岩等人的研究表明,采用植保无人飞机低容量喷雾方式防治小麦白粉病,在43%戊唑醇悬浮剂药液中添加飞防助剂PDMS比不添加助剂的处理防效提高40.98%。夏来福等人的试验研究表明,使用15%丙唑·戊唑醇防治小麦赤霉病添加助剂麦霸后防效最高达61.13%,比不添加助剂防效提高9.71%;25%氰烯菌酯添加天飞沉降剂防效最高达68.04%,比不添加助剂防效提高9.82%。同时添加助剂并降低30%的农药量后,防治效果未显著下降。Zhe等人研究表明,在花生农业防治过程中,不添加助剂反而会产生潜在风险。提倡在农业防治中合理运用助剂。
有机硅助剂是硅氧烷表面活性剂,可降低药液表面张力、增加药液在靶标生物上的润湿和铺展能力,具有良好的润湿性、较强的黏附力和极佳的铺展性。王芹芹等人研究表明,在测定不同浓度下有机硅助剂S408、S806、ASP对蒸馏水表面张力影响的基础上,添加0.01%的上述助剂后,茚虫威对草地贪夜蛾的致死中浓度相较未添加助剂的茚虫威致死中浓度增效倍数分别为17.19、16.45、13.50倍。
无机盐类助剂目前应用最多的是添加硫酸铵等铵盐化肥,无机盐类助剂能够消除金属离子特别是Ca2+、Mg2+的拮抗作用,调节喷施药液的pH,同时还能为作物生长提供营养。
油类助剂药液不易挥发,可增加药液黏稠度,提高吸收速率。陈奕璇等人研究表明,在15%甲维·茚虫威悬浮剂和325 g/L苯甲·嘧菌酯悬浮剂药液中添加0.3%、0.6%和1.0%助剂Aero-mate 320,可以改善药液的理化性质,农药沉积利用率增至66.8%,对喷雾雾滴蒸发的抑制率为25.0%。
3 飞防专用药剂与助剂的发展存在问题及建议
3.1 存在问题
当前,随着技术的发展,无人机飞防药剂正朝着精细化的方向发展,但是也存在一些问题。
3.1.1 药剂的稳定性差
农药在植物表面的沉积和滞留是现代精准农业面临的严峻挑战,飞防药剂耐冲刷性能差,药物在叶面上的保持能力低,存在雾滴粒径、飘移与挥发难以有效控制等问题。
3.1.2 重视程度不到位
国内用于植保飞防施药的农药制剂、助剂登记生产属于空白阶段,存在飞防专用药剂和助剂管理制度、登记要求、试验准则不完善等问题。
3.1.3 科研投入需要加强
我国的飞防专用药剂和助剂的发展属于初步阶段,现阶段专用飞防药剂的存有量,无法满足飞速发展的农业要求。施药过程中药效的发挥关键一步是农药雾滴的沉积,添加助剂可以在一定程度上改善雾滴沉积,但是目前喷雾助剂种类多,性质多样。如果在实际生产过程中使用不当或者是不合理,会造成作物产量损失。
3.2 发展建议
3.2.1 加大规范标准制定力度
在我国,农药登记管理更加关注对活性物质的监督,对于助剂的研究和监管仍处于起步。《澳大利亚农药助剂产品登记管理指南》中提出对需要登记的助剂分2类管理,一种是促进农药药效,另一种类改善农药使用性能。这样的分类体现了登记与管理的区别。虽然目前我国还没有针对无人飞机农药助剂使用的规范,但是出台了一些标准,如《农药桶混助剂标签规范》《农药桶混助剂润湿性评价方法及施用限量》等。现有农药厂家针对植保飞防药剂研发不统一,有的甚至在施药后会出现药害等。因此,应加大标准及规范的制定力度,加强市场监管。
3.2.2 加强政策倾斜力度
飞防技术的发展提高了社会化服务水平,提升生产能力,实现经济效益、社会效益和生态效益的良好发展。在作物病虫草害防治过程中,飞防药剂和助剂的发展制约了飞防的效果。现阶段,我国对相关飞防药剂正式登记缺乏,制约了植保飞防技术的提升。因此,需加大对飞防专用药剂的研发登记方面相应政策的制定力度,提高农业防治水平。
3.2.3 加强科研投入力度
在农药发展过程中,加大科研投入力度,才能满足日益增长的飞防技术的要求。在我国现阶段没有明确标记在飞防方面的农药制剂,适合无人机使用的46个产品的主要剂型为超低容量液剂。因此,提升飞防技术作业水平要加大飞防农药制剂的研发投入力度,在研发过程中要综合考虑飞防药剂与助剂的配伍性,以及如何更大作用发挥药效等因素,保障用药安全。
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