第32卷第17期 农业工程学报 Vol 32 No 17 9月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep.2016 小型无人直升机喷雾参数对杂交水稻冠层雾滴沉积分布的影响 陈盛德12,兰玉彬12,李继宇12,周志艳12,金济12,刘爱民3 (1.华南农业大学工程学院,广州510642;2.广东省农业航空应用工程技术研究中心,广州510642 3.湖南隆平种业有限公司,长沙410006) 摘要:为了初探小型无人直升机航空喷施雾滴在水稻冠层沉积分布规律,主要通过不同的飞行参数硏究了不同喷雾作 业参数对水稻冠层的雾滴沉积分布的影响。该试验以HY-B-10L型单旋翼电动无人机搭载北斗定位系统UB351绘制作业 轨迹,以质量分数为5‰的丽春红2R水溶液模拟生长调节剂喷施沉积情况,以图像处理软件 DepositScan来分析靶区和 非靶区的雾滴沉积参数得出雾滴的沉积分布结果。结果表明:3次试验中的雾滴沉积分布趋势均相似,且飞行高度和飞 行速度对靶区内采集点上雾滴平均沉积量影响均显著,对雾滴沉积均匀性影响并不显著。3次试验中靶区的雾滴沉积量 随着高度的增加而减少,总雾滴沉积量分别为2380、1.905、1.156/cm2,采集点的平均沉积量分别为0198、059、 0.064ML/cm2:在作业高度为192m时雾滴沉积平均均匀性最佳,且非靶区的雾滴漂移总量最少,为0.174ML/cm2。另外, 第1、2条采集带上靶区内的雾滴沉积量均明显多于作业速度较大的第三条采集带上的雾滴沉积量,3次试验中,第 2条采集带上雾滴沉积总量的平均值分别高于第3条采集带上雾滴沉积总量的18427%、5351%72.31%;且由于外界 风场的影响,作业航线下风向的雾滴沉积量和漂移距离均大于作业航线上风向的雾滴沉积量和漂移距离;以及由于飞行 速度的影响,非靶区航线下风向第3条雾滴采集上的雾滴漂移量均大于第1、2条雾滴采集带上的雾滴漂移量。该结果较 好地全面揭示了作业参数对航空喷施雾滴沉积分布结果的影响,并从风场因素方面推测了对雾滴沉积的影响,对药液的 合理喷施、提高喷施效率具有十分重要的指导意义 关键词:喷雾;机械化;作物;无人直升机;雾滴;沉积 doi:10.11975issn.1002-6819.2016.17.006 中图分类号:S252 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2016)-17-0040-07 陈盛德,兰玉彬,李继宇,周志艳,金济,刘爱民.小型无人直升机喷雾参数对杂交水稻冠层雾滴沉积分布的影响[J] 农业工程学报,2016,32(17:40-46.doi:10.11975/is.1002-68192016.7.006htp/www.tcsae.org Chen Shengde, Lan Yubin, Li Jiyu, Zhou Zhiyan, Jin Ji, Liu Aimin. Effect of spray parameters of small unmanned helicopter on distribution regularity of droplet ition in hybrid rice canopy[]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSae), 2016, 32(17): 40-46.(in Chinese with English abstract) doi 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.006http://www.tcsae.org 引言 的适当适时喷施是杂交水稻制种技术的重大突破,对提 高制种结实率具有十分重要的意义 杂交水稻的推广应用,开拓了中国粮食增产的新途 随着杂交水稻制种面积的迅速扩大,如何实现对生 径,为解决13亿人口的吃饭问题发挥了重大作用!杂长调节剂的快速有效喷施已成为人们普遍关心的问题。 交水稻制种技术则为杂交水稻的稳步发展起到了决定性目前,中国农用喷施方式主要包括人工喷施、地面机械 的作用。在杂交水稻制种的过程中,除重视培育壮秧等喷施和航空喷施:其中,传统的人工喷施方式作业劳 稻作传统技术对穗粒结构和植株异交性状的影响外,还动强度大、效率低、耗时长,由于杂交水稻孕穗期较短, 普遍采用在穗部喷施赤霉素等生长调节剂和微量元素解旦错过最适喷施时期,将不能得到最佳的异交结实率: 决母本包颈,提高柱头外露率,增强柱头活力,使母本地面机械喷施方式作业成本高、药剂有效利用率低η, 穗层、穗粒的异交结构大为改善,异交结实率从10%迅且存在下田作业困难,易损伤农作物及土壤物理结构, 速提高到30%,因此,在杂交水稻孕穗期,生长调节剂影响农作物后期生长;而农用航空喷施作为中国近年来 的新型喷施方式,改变了中国传统喷施方式的弊端,农用 收稿日期:2015-112修订日 016-06-26 航空喷施作业效率高、成本低、喷施效果好,且可解决水 基金项目:国际农业航空施药技术联合实验室建设(2015B050501009),广稻生长过程中地面机械难以下田作业的问题等等明,正逐 东省自然科学基金自由申请项目(2015A030313420) 渐成为人们首选的喷施作业方式 作者简介:陈盛德,男(汉),湖北,博士生,主要从事农业航空喷施技术 研究。广东省广州市天河区华南农业大学工程学院,510642 目前,作为农业航空的重要标志之一的航空喷施作 Email:1163145190@qq.com 业在近年来的迅速发展和应用引起了人们广泛关注 ※通信作者:兰玉彬,男(汉),吉林,教授,中国农业工程学会农业航空随着航空喷施方式的应用,针对其作业质量和雾滴沉积 分会常务副主任,主要从事精准农业航空方向研究。广东省广州市天河区华分布效果,国内外学者均进行了一些探索14邱白晶 南农业大学工程学院,504.mail:ylan@scau.edu.cn.中国农业工程学会等通过采用二因素三水平试验方法研究了CD10型无人 高级会员(E041200725S)第 32 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.17 40 2016 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2016 小型无人直升机喷雾参数对杂交水稻冠层雾滴沉积分布的影响 陈盛德 1,2，兰玉彬 1,2※，李继宇 1,2，周志艳 1,2，金 济 1,2，刘爱民 3 （1. 华南农业大学工程学院，广州 510642； 2. 广东省农业航空应用工程技术研究中心，广州 510642； 3. 湖南隆平种业有限公司，长沙 410006） 摘 要：为了初探小型无人直升机航空喷施雾滴在水稻冠层沉积分布规律，主要通过不同的飞行参数研究了不同喷雾作 业参数对水稻冠层的雾滴沉积分布的影响。该试验以 HY-B-10L 型单旋翼电动无人机搭载北斗定位系统 UB351 绘制作业 轨迹，以质量分数为 5‰的丽春红 2R 水溶液模拟生长调节剂喷施沉积情况，以图像处理软件 DepositScan 来分析靶区和 非靶区的雾滴沉积参数得出雾滴的沉积分布结果。结果表明：3 次试验中的雾滴沉积分布趋势均相似，且飞行高度和飞 行速度对靶区内采集点上雾滴平均沉积量影响均显著，对雾滴沉积均匀性影响并不显著。3 次试验中靶区的雾滴沉积量 随着高度的增加而减少，总雾滴沉积量分别为 2.380、1.905、1.156 μL/cm2 ，采集点的平均沉积量分别为 0.198、0.159、 0.064 μL/cm2 ；在作业高度为 1.92 m 时雾滴沉积平均均匀性最佳，且非靶区的雾滴漂移总量最少，为 0.174 μL/cm2 。另外， 第 1、2 条采集带上靶区内的雾滴沉积量均明显多于作业速度较大的第三条采集带上的雾滴沉积量，3 次试验中，第一、 2 条采集带上雾滴沉积总量的平均值分别高于第 3 条采集带上雾滴沉积总量的 184.27%、53.51%、72.31%；且由于外界 风场的影响，作业航线下风向的雾滴沉积量和漂移距离均大于作业航线上风向的雾滴沉积量和漂移距离；以及由于飞行 速度的影响，非靶区航线下风向第 3 条雾滴采集上的雾滴漂移量均大于第 1、2 条雾滴采集带上的雾滴漂移量。该结果较 好地全面揭示了作业参数对航空喷施雾滴沉积分布结果的影响，并从风场因素方面推测了对雾滴沉积的影响，对药液的 合理喷施、提高喷施效率具有十分重要的指导意义。 关键词：喷雾；机械化；作物；无人直升机；雾滴；沉积 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.006 中图分类号：S252 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2016)-17-0040-07 陈盛德，兰玉彬，李继宇，周志艳，金 济，刘爱民. 小型无人直升机喷雾参数对杂交水稻冠层雾滴沉积分布的影响[J]. 农业工程学报，2016，32(17)：40－46. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.006 http://www.tcsae.org Chen Shengde, Lan Yubin, Li Jiyu, Zhou Zhiyan, Jin Ji, Liu Aimin. Effect of spray parameters of small unmanned helicopter on distribution regularity of droplet deposition in hybrid rice canopy[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(17): 40 － 46. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.006 http://www.tcsae.org 0 引 言 杂交水稻的推广应用，开拓了中国粮食增产的新途 径，为解决 13 亿人口的吃饭问题发挥了重大作用[1]。杂 交水稻制种技术则为杂交水稻的稳步发展起到了决定性 的作用。在杂交水稻制种的过程中，除重视培育壮秧等 稻作传统技术对穗粒结构和植株异交性状的影响外，还 普遍采用在穗部喷施赤霉素等生长调节剂和微量元素解 决母本包颈，提高柱头外露率[2]，增强柱头活力，使母本 穗层、穗粒的异交结构大为改善，异交结实率从 10%迅 速提高到 30%[3]，因此，在杂交水稻孕穗期，生长调节剂 收稿日期：2015-11-22 修订日期：2016-06-26 基金项目：国际农业航空施药技术联合实验室建设（2015B050501009），广 东省自然科学基金自由申请项目（2015A030313420） 作者简介：陈盛德，男（汉），湖北，博士生，主要从事农业航空喷施技术 研究。广东省广州市天河区华南农业大学工程学院，510642。 Email：1163145190@qq.com ※通信作者：兰玉彬，男（汉），吉林，教授，中国农业工程学会农业航空 分会常务副主任，主要从事精准农业航空方向研究。广东省广州市天河区华 南农业大学工程学院，510642。Email：ylan@scau.edu.cn.中国农业工程学会 高级会员（E041200725S） 的适当适时喷施是杂交水稻制种技术的重大突破，对提 高制种结实率具有十分重要的意义。 随着杂交水稻制种面积的迅速扩大，如何实现对生 长调节剂的快速有效喷施已成为人们普遍关心的问题。 目前，中国农用喷施方式主要包括人工喷施、地面机械 喷施和航空喷施[4-5]；其中，传统的人工喷施方式作业劳 动强度大、效率低、耗时长，由于杂交水稻孕穗期较短， 一旦错过最适喷施时期，将不能得到最佳的异交结实率； 地面机械喷施方式作业成本高、药剂有效利用率低[6-7]， 且存在下田作业困难，易损伤农作物及土壤物理结构， 影响农作物后期生长；而农用航空喷施作为中国近年来 的新型喷施方式，改变了中国传统喷施方式的弊端，农用 航空喷施作业效率高、成本低、喷施效果好，且可解决水 稻生长过程中地面机械难以下田作业的问题等等[8-9]，正逐 渐成为人们首选的喷施作业方式。 目前，作为农业航空的重要标志之一的航空喷施作 业在近年来的迅速发展和应用引起了人们广泛关注[10]。 随着航空喷施方式的应用，针对其作业质量和雾滴沉积 分布效果，国内外学者均进行了一些探索[11-14]。邱白晶 等通过采用二因素三水平试验方法研究了 CD-10 型无人