植保无人飞机施用农药剂型.docx

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1、我国是一个以农业为主的国家，其基础耕地面积约1.20亿hA病虫害防控总面积达4.67亿hm,次，防控效果的好坏直接影响着我国的农业生产效率。传统的喷施方式主要依靠手工操作，不仅喷雾效果差、费用高，而且容易引起人员中毒等。而利用无人飞机开展植保作业，具有高效、省时、省力等优点，可以在某种程度上弥补传统农药施用方法上的缺陷，是实现高效、安全植保作业的一条有效途径。近年来，我国农业航空产业发展迅速，其中尤以植保无人飞机为代表的农业航空技术的突飞猛进和广泛运用，引起了人们的高度重视和广泛关注。植保领域的无人飞机航空施药作业是一种高效且成本较低的新型作业方式，相比传统的人工施药和地面机械施药方法，它具有

2、更高的农药利用率，并能有效应用于高秆作物、水田和丘陵山地等。此外，这种作业方式对于大面积突发性病虫害的预防和控制，解决农民劳动力不足和降低农药对操作人员的伤害等都具有显著的优势。植保无人飞机机动敏捷，无需特别起降场地，特别适用于在我国广而分散的狭小地块以及被居民区环绕着的农业地域作业。因此,植保无人飞机航空喷施已经成为一种极具优势的施药新途径，可以有效地减少农药使用量，降低农药残留并提升防治效果。此外，随着国内土地流转率不断地提高，农业规模化生产已成为发展趋势，我们亟需采取规模化、机械化的新技术来实现作物保护。农业部提出了化肥农药减施行动方案，旨在实现2023年化肥农药使用量零增长的目标，推动

3、农业可持续发展，减少对环境的损害和提高农产品质量。本文回顾了我国植保无人飞机使用技术方面的情况，对我国植保领域中飞防技术所使用的农药剂型、制剂与助剂的发展状况和存在的问题进行了较为系统的论述，同时还从飞防技术、药剂应用及标准等方面对今后发展提出了一些建议，希望能为我国飞防植保的可持续发展提供一些借鉴。01、无人飞机农药剂型与制剂1.1 基本要求1.1.1 农药要求(1)对农药高效性的要求传统的农药喷洒方式有2种：一种为人工背负式喷雾，另一种为机械喷雾。一般情况下，人工背负式喷雾用水量为224.89449.781h,无人飞机喷雾的用水量为7.50-22.49m1hm2,通常无人飞机的用水量是传统

4、施药的1/30120o过量施用农药会对靶标作物及环境等造成不利影响，因此采用低剂量、高效农药进行喷施是未来发展的必由之路。植保工作者为无人飞机施药技术的实际应用开展了大量的试验，结论显示:与传统的喷施方法相比，该技术能显著降低喷施药液的有效用量，同时，其防控效果也得到提升，从而对农业生产效率起到更好的促进作用。在植保无人飞机作业模式下，氟咤虫胺脂的用量比常规作业模式下降低了100.4gh12以上，毗虫咻的使用量仅为30.060.0ghm嚷虫嗪为60.090.0gh改进后的药剂，可以有效地降低农药的用量，提高有效成分的利用率。此外，这类药剂的研究和开发将为植保无人飞机作业提供保障，提高其混配性和

5、作业的高效性。(2)对农药毒性的要求农药本身的毒性会对人类健康和环境产生重要的影响，其评价指标主要有4种，分别是急性毒性、亚慢性毒性、慢性毒性和残留毒性。急性毒性是衡量农药毒性强弱的一个重要指标，常用致死中量(1D50)表示在一定条件下，被试生物一半死亡的药剂用量。在我国，农药的毒性可以分为5个级别，具体是：剧毒(150mgkg)、高毒(51IOomgkg)、中等毒(101500mgkg)、低毒(5015000mgkg)和微毒(5000mg/kg以上)。我国的农药相关管理规定明确指出了农药使用者不应该使用禁用农药，不能在蔬菜、水果、茶叶、菌类及中药材的生产中使用剧毒及高毒农药，也不能将其应用于

6、水生作物的病虫害防治。植保无人飞机施药对农药毒性有较高的要求，因此，在使用无人飞机喷施药剂时，要根据实际情况进行筛选，避免使用不符合安全标准的药剂。（3）对农药安全间隔期的要求农药的安全间隔期指从最末一次施药到收获的时间，通常是从喷施农药后到降低到最大允许残留量所需要的时间。在使用中，不同种类药剂，其理化特性和安全间隔时间都有很大的差别，并且同一品种药剂因剂型的不同，安全问隔期也有很大的差别。植保无人飞机喷施的药剂浓度一般比传统喷施高出30多倍，对残留方面的要求较高。因此，采用无人飞机施药时，需适当延长安全间隔期时间，并不宜将高残留量和低降解的药剂应用于植保无人飞机上。1.1.2 剂型分类与特

7、点农药原药通常是不能直接施用的，必须加入助剂、溶剂、载体等，通过加工而制备成制剂。制剂有3个重要指标：含量、有效成分、剂型。目前国内使用最多的是水剂、乳油、悬浮剂、可分散油悬浮剂、可溶性粉剂及水分散粒剂等。传统药剂的用水量很大，经过稀释后会产生大颗粒，容易导致喷嘴堵塞，所以并不是每一种药剂都适用于无人飞机“飞防”。植保无人飞机所需的水量较少，在稀释后很容易发生结晶、絮凝、沉淀等现象，导致喷嘴堵塞，甚至出现药害。因此，要按照飞防特性来选择合适的药剂，首先要选用适合超低量喷雾的药剂，例如油剂、超低量喷雾剂等，可以不经稀释处理，直接进行超低容量喷雾。其次是选用具有更高溶解性和分散性的药剂，例如可溶液

8、剂、水剂、水乳剂、微乳剂、乳油、油乳剂、水分散粒剂、悬浮剂及微囊悬浮剂等。不同的药剂对作物的黏附、铺展和渗透性不同，因此，不同的喷洒方法会造就不同的雾化效果，从而达到的防控效果也不相同。超低容量液剂是一款飞防专用药剂，与其他剂型相比，具有以下突出特点：雾滴更细，药液覆盖率更高，渗透性更好。为提高农药喷施的效率，可以采用超低容量液剂的相关农药，以确保药剂使用可以取得优异的防治效果，并且可以避免浪费，从而提高有效成分利用率。1.1.3 剂型与制剂使用要求在植保无人飞机的使用过程中，需要注意的问题有：药剂稀释的稳定性、雾化、弹跳、黏附、沉积、润湿铺展和渗透传导等，如图1所示。同时要考虑剂型、制剂、器

9、械和防控策略等。无人飞机飞防的喷雾量通常为7.5-22.51hm2,药液稀释倍数比较低，是一种低容量或超低容量喷雾。所以，在选择制剂产品的时候，必须要达到如下的条件：（1）在低稀释倍数下，具有较高的理化稳定性，在短时间内不会出现分层析油、絮凝、沉淀及有效成分分解等问题。（2）兼容性好，能最大程度地满足多种药剂混合，药剂与肥料、桶混药剂混合时的稳定性需求，与施药设备兼容性好，以确保喷雾药液的均匀分散和渗透。（3）要有优异的界面特性，因为喷施的药剂量很低，所以药液雾滴的蒸发及飘移要小，分散、润湿、铺展及沉积要好，这样才能使药剂的效果得到最大程度的发挥。目前，国内外仅有少数几种专门用于无人飞机飞防的

10、药剂，多为普通喷施制剂，且在低稀释倍数条件下，药剂的稳定性、使用剂量、残留量、对靶标作物和非靶标环境的安全性等方面都有待深入研究，尤其是在无人飞机飞防过程中，其活性组分的高效剂量传递更值得关注。分散传递空间传递界面传递吸收传递图1植保无人飞机药剂应用中的传递过程1.2 国内外现状1.2.1 国内现状在1975年以前，飞机施药都是按常规用量，喷施量为3040kgh6,每架飞机的防治面积约为2530h但因为飞机施药时间比较集中，施药面积较大，所以不能很好地满足现实际情景下的农业生产需要。从1975年起，国内对超低容量喷雾制剂的研制工作处于起步阶段。由于很难制造出超低容量药剂，因而仅限用于森林病虫害

11、防治。目前在飞机上采用的超低容量喷雾，由于其雾滴直径仅为80m,且极易飘移，对非靶标区产生潜在风险。因此，在使用药剂时，应选用适宜于低容量喷雾的药剂，以降低对环境的污染。超低容量液剂是一种用于超低容量喷雾的特殊剂型，要想取得理想的防控效果，需要与相应的药械相结合使用，并采用超低容量喷雾法进行作业。超低容量液剂基本为油剂，它的雾滴非常细小，只能在没有风的情况下进行作业。它的优点是雾滴更细，药液更多，渗透力更好。目前，国内对超低容量液剂的研发和注册仍处于初步摸索阶段，如南京荣诚公司、河南金田地、安徽华垦、广西康赛德、广西田园及南宁德丰富公司都已经注册了一些新的产品，但是这些产品数量都很少，不能满足

12、迅速发展的飞防需求。当前，仍以常规制剂剂型为主，其在飞防上的适用性和要求如表1所不O表1农药剂型飞防适应性及飞防要求剂型飞防适应性飞防要求超低容量液剂+可直接使用水剂+稳定性：稀释20倍合格可溶粉剂+细度280目，润湿时间W2min,水分含量3.0乐湿筛试验298%水乳剂+稳定性：稀释20倍合格可溶液剂+稳定性：稀释20倍合格微乳剂+稳定性：稀释20倍合格悬浮剂+湿筛试验（75m试验筛）298%,悬浮率280%微囊悬浮剂+湿筛试验（75试验筛）N98%,悬浮率N80舟可分散油悬浮剂+湿筛试验（75IJm试验筛）98%乳油+稳定性：稀释20倍合格，水分含量0.5%,溶剂不能有强腐蚀性水分散粒剂+

13、悬浮率280%,润湿时间W2min可分散片剂+悬浮率280%,水分含量W3.0）颗粒剂+适于飞防，未来有发展潜力可湿性粉剂+细度2325目，直径W5urn,润湿时间W2min,悬浮率280%烟剂不适于飞防粉剂不适于飞防气雾剂不适于飞防种衣剂不适于飞防注：“+”代表农药剂型飞防适应性程度，“十”数量越多表示越适于飞防；“一一”代表不适于飞防的农药剂型。植保无人飞机具有快速、低耗水、雾滴粒径小等特点，药剂雾滴在沉降阶段极易挥发，飘散到工作区域之外，或飘浮在空气中。在实际应用中，药剂的剂型及使用量、雾滴粒径及密度、无人飞机飞行参数、药液在靶标作物上的沉积分布的均匀性等都会对无人飞机防治病虫害产生重要

14、影响。近几年，以纳米制剂为代表的新型药剂在飞防上已获得良好的效果，且新的制剂技术及应用技术的发展为无人飞机专用药剂的研制开辟了一条新途径。然而，在无人飞机飞防方面，还有许多药剂的使用难题与混配技术有待解决。在精准作业过程中，以提升综合防控管理及作业效率为目标，达到扩展应用范围或兼治效果。目前，可用于无人飞机飞防的常用药剂剂型的最佳混配次序通常是：水分散粒剂（干悬浮剂）、悬浮剂、微胶囊悬浮剂、水剂、可溶液剂、水乳剂、微乳剂、乳油、专用助剂。在开展飞防工作时，除了要选择好药剂外，还要注意剂型的选择。目前，适合植保无人飞机使用的7种剂型，按照降序依次为：水剂、可溶性粉剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂、水分

15、散粒剂、乳油。其他剂型也可作为飞防制剂使用，但有特定的使用条件。例如，在传统剂型中，可湿性粉剂由原药、助剂和填料等组成，是一种粉碎到一定细度的粉末制剂。通常情况下，其颗粒比较大，当稀释浓度较高时，就会形成沉积物，从而导致喷嘴的堵塞。所以在飞防中，使用可湿性粉剂时，一定要对它的细度、分散性和悬浮性能进行优化。1.2.2 国外现状从全球来看，美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西、日本、韩国是比较先进的农业航空国家。美国的植保飞防产业比较完善，拥有世界上较为先进的植保飞防技术。日本是全球使用植保无人飞机作业较早的国家。截至2023年11月6日，日本已注册的无人飞机农药制剂共316个（表2）,约占该国总注册农药制剂数量的6.2%0表2E本无人飞机飞防农药登记基本情况（截至2023年11月）农药类别登记数量/个登记作物登记剂型稀释倍数/倍喷液量/(1hm-2)施粒量/(kghm-2)杀菌剂60水稻（28）、小麦（11）、其他（21）乳油、微乳剂、水乳剂、颗粒剂等47681610杀虫剂48水稻（19）、小麦（5）、其他（24）41681610杀虫杀菌混剂28水稻（2