我国植保无人飞机施用农药应用研究进展
来源：农药学学报 | 发布时间：2023-06-20
摘要：我国植保无人飞机施药起步较晚，但发展迅速，据统计，2021年我国植保无人飞机年作业面积已达0.93亿公顷次，植保无人飞机数量达到16万架，在植保无人飞机数量、作业面积和技术发展等方面处于世界领先地位。目前植保无人飞机的研究主要集中于雾滴在作物冠层的沉积分布、雾滴飘移、对病虫害防控效果以及功能助剂的使用等方面，以实现提高雾滴分布、降低飘移和提高防效的目标。但目前针对植保无人飞机施药后的膳食风险、环境风险和健康风险研究较少。此外，我国还未见有登记植保无人飞机专用药剂，农药标签上也未标明适用于飞机防治 (下简称飞防) 的推荐使用剂量、安全间隔期等信息，与《农药管理条例》关于农药登记第十三条的要求存在偏差。目前我国飞防药剂登记管理制度仍不完善，亟需制定相关的管理政策、登记要求和配套技术规范。
我国植保无人飞机施药起步较晚，但发展迅速，据统计，2021年我国植保无人飞机年作业面积已达0.93亿公顷次，植保无人飞机数量达到16万架，在植保无人飞机数量、作业面积和技术发展等方面处于世界领先地位。目前植保无人飞机的研究主要集中于雾滴在作物冠层的沉积分布、雾滴飘移、对病虫害防控效果以及功能助剂的使用等方面，以实现提高雾滴分布、降低飘移和提高防效的目标。但目前针对植保无人飞机施药后的膳食风险、环境风险和健康风险研究较少。此外，我国还未见有登记植保无人飞机专用药剂，农药标签上也未标明适用于飞机防治 (下简称飞防) 的推荐使用剂量、安全间隔期等信息，与《农药管理条例》关于农药登记第十三条的要求存在偏差。目前我国飞防药剂登记管理制度仍不完善，亟需制定相关的管理政策、登记要求和配套技术规范。
目前，中国已超越日本和韩国，成为植保无人飞机拥有和使用大国。中国生产的植保无人飞机的主流企业有大疆、极飞、极目、高科、全丰和汉和等，且市场上应用的植保无人飞机以电动多旋翼为主。中国植保无人飞机作业时，设定飞行路线后可实现自主飞行，且具备主动避障功能，可轻松应对复杂作业环境。植保无人飞机除喷施农药外，还可实现播种和施肥等，提高田间作业效率。
植保无人飞机施药是新型高效施药方式，其施药雾滴沉积分布、防治效果、飘移数量均密切影响着农药使用的有效性和安全性，国内外研究机构围绕这3个方面取得重要进展。
沉积分布研究
施药器械的雾滴沉积分布、沉积量和均匀性是影响防效的重要因素。研究表明，雾滴粒径、下洗气流、作业参数、环境风速、作物形态和喷雾助剂等因素均会影响植保无人飞机施药沉积分布特征。喷头类型可影响雾滴粒径。植保无人飞机动力源和旋翼类型不同会产生不同的下洗气流强度，从而影响雾滴的沉积分布。因此，选择植保无人飞机的适宜作业参数和环境参数(下洗气流对作物扰动和侧风影响小)以及较大的喷液量可有效提高雾滴沉积量。植保无人飞机施药的雾滴沉积分布也与作物冠层形状有关。树冠层的形状和叶片分布特征不同，也会影响雾滴的沉积分布和穿透性。
喷雾助剂(桶混助剂)是一种与农药混合使用，用于改善药液理化性质从而提高防控效果的物质。喷雾助剂可提高雾滴在有效靶区的沉积量，主要类型有油类(植物油类、矿物油类)、高分子聚合物类和有机硅类 (表 1)。
在田间作业时，可优选植物油类助剂来降低雾滴飘移，提高雾滴沉积。不同助剂配方不同，对雾滴理化性质改变的特点不同，通常可增加雾滴体积中径、抗飘移、抗蒸发，增加在叶面的润湿铺展和抗弹跳等。如Ultimate可显著降低雾滴表面张力和接触角，具有良好的润湿铺展性，若在疏水作物表面施药，可优先选择 Ultimate。良好的雾滴沉积分布是保证防效的前提，在实际生产应用中如何提高雾滴沉积分布保证防效仍是研究重点，目前研究表明，植保无人飞机施药在适宜的环境条件下，选择合适的喷头、作业参数，且添加助剂可有效提高雾滴的沉积分布和均匀性。然而我国植保无人飞机型号较多，不同型号对雾滴沉积分布的影响因素不同，沉积分布规律也可能不同，探索不同型号植保无人飞机间沉积分布规律的研究仍然不足，因此在未来研究中可加强研究不同型号植保无人飞机间沉积分布规律差异，总结规律，制定标准，以便为我国植保无人飞机的合理使用提供参考。
防治效果研究
对有害生物的实际防治效果一直是植保无人飞机施药者关注的焦点。目前，植保无人飞机施药和地面施药方式的防效差异、减施增效及影响因素等已在水稻、小麦、玉米和棉花等大田作物上开展了较多的研究。植保无人飞机在施药时，添加合适的助剂可有效提高药效，减少农药使用量，降低农药应用风险，且植保无人飞机施药可节省水，节省劳力，提高作业效率。药剂防效与其沉积特征密切相关，影响植保无人飞机施药的防效因素主要为飞机的作业参数(飞行速度、高度和施药液量)和药剂剂型。
为达到较好的防效，植保无人飞机需要在合适的飞行速度、高度和施药液量下作业。农药剂型也是影响植保无人飞机施药时防效的因素之一。筛选出适用于植保无人飞机且防效好的剂型，有利于提高药剂防治效果，在后续登记用于植保无人飞机用药时，需登记与植保无人飞机匹配且效果好的剂型。
综上所述，在使用植保无人飞机施药时，选择合适的作业参数、药剂并添加适当的助剂，可有效改善防治效果，从而超越传统施药器械的防效。采用植保无人飞机施药，在获得较好防效的同时，也提高了作业效率和经济效益。目前我国已开始制定《植保无人飞机喷施农药防治大田作物病虫害田间药效试验准则》，规定了植保无人飞机施药时的田间试验条件、试验设计、试验结果调查统计方法和作业质量指标等，该准则正处于批准阶段，准则的制定将有效规范植保无人飞机适用药剂药效登记试验，获得规范科学试验评价数据，有利于植保无人飞机的推广应用。
农药飘移因素研究
农药飘移是指在施药过程中或施药后的一段时间内，农药液滴或颗粒从空气中的目标区向非目标区移动的过程。植保无人飞机作业高度显著高于常规的地面施药器械，且其喷施雾滴粒径小，因而易产生飘移。飘移是造成农药环境风险的主要因素。影响植保无人飞机喷施农药而产生飘移的因素很多，如飞机喷杆长度、旋翼数量、喷头型号、雾滴粒径、作业参数、气象条件和药液性质等。目前关于植保无人飞机飘移研究的主要方式为田间实际研究和风洞模拟研究。使用植保无人飞机施药时影响农药飘移的因素众多，而为了推动植保无人飞机施药的绿色发展，解决其飘移问题至关重要。一方面，在植保无人飞机设计时应考虑采用合适的旋翼类型，喷杆长度，喷头的型号、位置和角度等，从源头上降低飘移率；另一方面，在施药时，需根据施药环境确定合适的施药参数，添加合适的抗飘移助剂，从而减少施药飘移，提高农药利用率，并降低农药因飘移造成的环境风险。
随着我国老龄化的发展，劳动力的减少，植保无人飞机施药将会成为我国未来植保领域的主要方式之一。而我国农耕面积大，作物种类和耕地类型繁多，农业生产方式和过程不同于日本和韩国，需在参考国外对飞防制剂管理经验的同时，建立我国飞防专用药剂残留、环境、健康风险评价技术规范，完善我国农药登记管理体系，推动我国航空植保的发展。因此，结合我国植保无人飞机药剂管理方面存在的问题，提出如下建议：
1)植保无人飞机喷施农药属于低容量喷雾，用水量少，稀释倍数低，相较于传统农药喷施方式，由于喷雾高度较高，农药易产生飘移，造成飘移风险，因此建议选择药效高、风险低、不易产生药害、对天敌无害的农药产品进行登记，以从源头降低环境风险。
2)植保无人飞机喷雾雾滴小，易在作物表面和冠层分散沉积，且农药浓度高，因此，不确定植保无人飞机喷施后在作物上的初始沉积量是否与传统施药器械相同，目前此类研究仍较少，且测试方法不统一，获得的数据不具可比性和代表性。目前，日本用于植保无人飞机的农药在登记时，若单位面积用药量不变，则可豁免田间残留试验，而在韩国仍需开展田间残留试验进行确认评价。因此，在我国是否需要开展田间残留试验仍需大量对比试验数据，确认我国植保无人飞机与传统试验施药间的残留沉积量、最终残留以及膳食风险差异，之后再确定是否开展植保无人飞机农药登记残留试验。在此之前，可制定临时的植保无人飞机施药残留试验准则，为研究植保无人飞机施药产生的农药残留和膳食风险提供参考。
3)在我国建立的 NY/T 2882—2016《农药登记环境风险评估指南》和 NY/T 3153—2017《农药施用人员健康风险评估指南》中，对非靶标生物以及关于施药人员健康风险暴露的评估均为在传统喷雾场景下制订的，其评估方式是否适合于植保无人飞机施药场景仍需检验确认。因此建立适用于植保无人飞机施药的环境风险评估、施药人员健康风险评估模型，有助于完善我国农药登记中农药风险评估技术体系。此外，对于容易造成临近作物药害的药剂 (如除草剂)，在进行飞防药剂登记时，应充分考虑其环境风险和邻近作物药害，提高登记准入门槛。
4)农药标签是农药安全合理使用的基础。在登记用于飞防药剂的标签上需要明确标注植保无人飞机施药的使用方法、推荐使用剂量 (稀释倍数、用药量) 和使用技术要求 (施用条件、施药时期、最多使用次数等) 等信息，明确飞防使用的注意事项，确保安全使用。