烟草是我国重要的经济作物之一，种植面积和产量居世界首位。目前我国防治烟草病虫害的施药器械主要为背负式喷雾器，存在喷雾效率低和防治效果差等问题，易造成农药浪费和环境污染，影响施药人员健康。因此，烟草病虫害防治急需以精准高效的施药方式取代传统的施药方式。近年来，植保无人机喷雾技术因具有农药利用率高、工作效率高、作业灵活等优点在农作物病虫害防治中广泛应用，解决了高秆作物、水田和丘陵地带人工和地面机械作业难的问题，但在烟田应用研究较少。

植保无人机利用自身旋翼产生的风场将雾化后的药液带向作物表面，雾滴在运动过程中，受温度、湿度和风速的影响，产生蒸发和漂移。当雾滴撞击叶片后出现粘附、反弹和喷溅3种形式，造成药液流失和环境污染。因此减小雾滴漂移和在叶片表面弹跳成为植保无人机施药的研究热点。有研究表明，通过添加喷雾助剂和选择喷头可减少雾滴飘移，增加药液润湿性能，改善雾滴沉积分布，提高对靶准确性。目前，喷雾助剂主要有植物油类、表面活性剂类、有机硅类以及高分子聚合物类，其中植物油类喷雾助剂不仅生物降解性好，而且环境适用性广，常作为配方助剂添加到农药产品中。

雾滴粒径大小和覆盖率在很大程度上取决于植保无人机喷头类型。冯玉茹等研究结果表明，植保无人机采用防漂移喷头可增加雾滴粒径。张盼等研究发现，在植保无人机对果园喷雾时，采用压力式喷头药液在叶面的覆盖率大于离心转子喷头，雾滴沉积密度则相反。然而由于作物叶片表面理化性质，助剂所表现的表面张力和接触角、雾滴粒径均不同，植保无人机施药作为一种新兴技术，在烟草田施药方面的应用研究报道较少。

在施药过程中产生的雾滴飘移、弹跳和蒸发问题较背负式喷雾器更为突出。因此，对大疆T20植保无人机在烟草作业模式下，比较3种喷雾助剂（倍达通、迈飞和迈道）和2种喷头类型（SX11001、IDK120015）对药液理化性质、雾滴粒径、雾滴沉积密度和覆盖率的作用效果，旨在为植保无人机喷雾技术的研发改进和在烟田的应用提供依据。

1、材料与方法

1.1材料、试剂和仪器

供试烟田位于山东省临沂市平邑县烟草试验站（经度117°40'1"，纬度35°38'31"），烟草品种为中烟100，试验烟株处于旺长期，平均株高1.2 m，行间距1.3 m，株间距0.5 m。

指示剂为诱惑红（浙江吉高德色素科技有限公司）；植物油类喷雾助剂：倍达通、迈飞和迈道（见表1）。本次试验由大疆T20植保无人机和P4R测绘无人机协同完成（深圳市大疆创新科技有限公司）；喷头为液力式喷头SX110015（深圳市大疆创新科技有限公司）、防飘移喷头IDK120015（德国Lechler公司）；DP-02型激光粒度分析仪（珠海欧美克仪器有限公司）；全自动表面张力仪（芬兰Kibron公司）；KestrelNK-3500气象风速仪（美国NK公司）；Scanjet 200扫描仪（中国惠普有限公司）；采样架、塑料杆、双头夹、铜版纸（3.0 cm×8.0 cm，70.0 g/m2，白色）（Kromekote cards）。

表1不同喷雾助剂特点

1.2方法

1.2.1助剂对药液表面张力和接触角影响的测定

将倍达通、迈飞和迈道分别用清水配成1.0%的药液，记为处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ，以未添加助剂的清水作为空白对照（处理Ⅳ），通过测定各个处理的表面张力和接触角，来确定助剂对药液表面张力和接触角变化的影响。分别取100 mL药液，采用表面张力仪拉起液膜法测定药液的表面张力；采用视频光学接触角测量仪测定药液在烟草叶片上的接触角，分别用自动移液枪点滴5μL的药液在烟草叶片上，记录停留15 s时的接触角。每个处理重复3次。

1.2.2助剂及喷头类型对雾滴粒径影响的测定

利用激光粒度分析仪和喷洒系统测定植保无人机在添加不同助剂和采用不同喷头时，雾滴粒径分布范围。喷洒系统包含喷头（液力式喷头SX110015和防飘移喷头IDK120015）、隔膜泵、流量计、压力表。激光粒度分析仪接收端和发射端距离为1.5 m，喷头固定于接收端和发射端中央高0.5 m处，SX110015和IDK120015喷头喷雾压力分别设定为0.3 MPa和0.6 MPa。在喷雾过程中，将全部雾滴的体积从小到大依次累加，当累加值等于全部雾滴体积的10%、50%和90%时，所对应的雾滴直径分别记作DV0.1、DV0.5和DV0.9，统计雾滴粒径小于150µm的累计分布比例（小雾滴数量占比），计算雾滴谱相对跨度（relative span，RS）。试验共设置8个处理，如表2所示，每个处理重复6次。RS计算公式：

表2试验设计

1.2.3助剂及喷头类型对雾滴沉积密度和覆盖率影响的测定

试验于2021年7月5日在山东省临沂市平邑县烟草试验站进行。试验处理同1.2.2，如表2所示。植保无人机作业喷幅为5.0 m，飞行速度为3.4 m/s，作业高度距离烟株冠层3.5 m，喷雾量为15.0 L/hm2，作业小区长120.0 m，宽10.0 m。喷施药液中指示剂诱惑红用量为450.0 g/hm2。田间试验气象条件采用Kestrel 5000 LiNK气象站采集，采集频率为1 min/次，试验时温度（28.1±0.8）℃，相对湿度65.0%±3.0%，风速（0.6±0.5）m/s。各处理随机区组分布，每个处理重复3次。

试验时无人机采用常规往复施药模式进行喷雾作业，各条航线之间间隔为5.0 m，试验地块开阔无遮挡，且烟草长势较为一致。试验前，在各处理小区中间地带布置3排间隔为30.0 m的雾滴采集带，每条雾滴采集带含6个雾滴采集点，每个采集点间隔1.0 m，总长度5.0 m（图1a）。每个雾滴采集点处插一根采样杆，用双头夹将铜版纸固定在采样杆上。设置上、中、下3层采样位置，分别距地面1.0、0.5和0.2 m（图1b）。用于测定烟草上、中、下冠层的雾滴密度和覆盖率。喷雾结束后，待铜版纸上的雾滴自然晾干后收取并装入自封袋带回实验室。

图1试验方案示意图

试验收集的铜版纸逐一使用Scanjet200扫描仪扫描分辨率为600 dpi的灰度图像，通过美国农业部Deposit Scan图像处理软件进行分析，得到雾滴密度和覆盖率。

1.2.4数据处理

采用DPS和SPSS v22.0软件进行数据统计分析，应用Duncan’s新复极差法和t检验进行差异显著性分析。