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作物杂志,2023, 第6期: 121–126 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.06.017

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

无人机作业参数对伸长期甘蔗雾滴沉积分布的影响研究

周慧文1(), 闫海锋1, 丘立杭1, 范业赓1, 周忠凤1, 罗霆1, 邓宇驰1, 张小秋1, 梁永检2, 陈荣发1(), 吴建明1()   

  1. 1广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/农业农村部甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，530007，广西南宁
    2广西南亚热带农业科学研究所，532415，广西龙州
  • 收稿日期:2022-08-25 修回日期:2022-09-19 出版日期:2023-12-15 发布日期:2023-12-15
  • 通讯作者: 陈荣发，主要从事甘蔗生理生化研究，E-mail：389001826@qq.com；吴建明为共同通信作者，主要从事甘蔗栽培和分子生物学研究，E-mail：wujianming2004@126.com
  • 作者简介:周慧文，主要从事甘蔗生理生化研究，E-mail：windyrentmd@qq.com
  • 基金资助:
    国家现代农业产业技术体系广西甘蔗创新团队建设(nycytxgxcxtd-2021-03);广西科技基地和人才专项(桂科AD19245080);广西农业科学院稳定资助团队项目(桂农科2021YT012)

Study on Effects of Operation Parameters on Deposition Distribution of UAV Droplets of Sugarcane during Elongating Stage

Zhou Huiwen1(), Yan Haifeng1, Qiu Lihang1, Fan Yegeng1, Zhou Zhongfeng1, Luo Ting1, Deng Yuchi1, Zhang Xiaoqiu1, Liang Yongjian2, Chen Rongfa1(), Wu Jianming1()   

  1. 1Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement of Guangxi, Nanning 530007, Guangxi, China
    2Guangxi South Subtropical Agricultural Sciences Research Institute, Longzhou 532415, Guangxi, China
  • Received:2022-08-25 Revised:2022-09-19 Online:2023-12-15 Published:2023-12-15

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1

PDF (PC)

122

摘要：

为优化无人机喷施甘蔗的作业参数，试验开展了四旋翼电动无人机喷施对伸长期甘蔗雾滴沉积分布特性的影响研究。设置五因素三水平正交试验，研究了化学调控剂种类、作业高度、飞行速度、喷药量和助剂种类对甘蔗冠层雾滴沉积量和雾滴均匀性的影响。结果表明，影响雾滴沉积量的因素按主次顺序依次为助剂种类、飞行速度、喷药量、作业高度和化学调控剂种类；影响雾滴均匀性的因素按主次顺序依次为助剂种类、飞行速度和作业高度。无人机最佳作业参数中化学调控剂喷药量为30L/hm2，作业高度为4m，飞行速度为6m/s，使用加加力有机硅农用专业喷雾助剂。本文研究结果可为无人机在甘蔗上进行高效作业的发展奠定理论依据。

关键词: 甘蔗, 无人机, 作业参数, 雾滴沉积量, 雾滴均匀性

Abstract:

To optimize operation parameters for spraying sugarcane via unmanned aerial vehicle (UAV), we conducted a study on the effects of four-rotor electric UAV spraying sugarcane fog droplets during the elongation stage. The study utilized a five-factor and three-level orthogonal experiment to investigate the impact of chemical regulating agents, operation height, flying speed, spraying volume, and adjuvants on sugarcane canopy deposition and droplet penetration. The results showed that, the factors impacted the amount of droplet deposition followed by the adjuvants, flying speed, spraying volume, operation height, and chemical regulating agent, respectively. The factors impacted the droplet uniformity followed by adjuvants, flying speed, operation height, respectively. The optimal operational parameters were a spraying volume of 30L/ha, an operation height of 4m, a flying speed of 6m/s, and the use of the adjuvant “Jiajiali”. This study can provide a theoretical foundation for the application of UAV during the elongation stage of sugarcane.

Key words: Sugarcane, UAV, Operation parameters, Droplet deposition, Droplet uniformity

图1

甘蔗长势和采样示意图 (a) 甘蔗长势，(b) 采样示意图

表1

试验处理因素与水平

水平
Level		 化学调控剂
Chemical regulating agent		 作业高度
Operation height (m)		 飞行速度
Flying speed (m/s)		 喷施量
Spraying volume (L/hm2)		 助剂
Adjuvant
1 水 3 4 15.0 农博士
2 硼酸+磷酸氢二钾 4 5 22.5 加加力
3 碳长+赤霉素 5 6 30.0 水

表2

正交试验方案

试验编号Treatment No. A B C D E 试验编号Treatment No. A B C D E
1 1 1 1 1 1 10 1 1 3 3 2
2 1 2 2 2 2 11 1 2 1 1 3
3 1 3 3 3 3 12 1 3 2 2 1
4 2 1 1 2 2 13 2 1 3 3 3
5 2 2 2 3 3 14 2 2 1 1 1
6 2 3 3 1 1 15 2 3 2 2 2
7 3 1 2 1 2 16 3 1 2 2 1
8 3 2 3 2 3 17 3 2 3 3 2
9 3 3 1 3 1 18 3 3 1 1 3

表3

雾滴沉积量和雾滴谱宽度结果

试验编号
Treatment
No.		 雾滴沉积量The amount of droplet deposition (μL/cm2) RS
上部
The upper part		 中部
The middle part		 下部
The lower part		 雾滴平均沉积量
The average amount of droplet deposition
1 0.54±0.04gh 0.48±0.03e 0.32±0.01e 0.44±0.01f 0.95±0.01c
2 0.17±0.01j 0.16±0.01j 0.09±0.01ij 0.14±0.01j 0.87±0.04fg
3 0.80±0.04de 0.57±0.05de 0.35±0.02de 0.57±0.03e 1.03±0.01abc
4 1.89±0.30a 1.31±0.11a 0.81±0.04a 1.34±0.11a 1.08±0.04ab
5 0.75±0.12ef 0.51±0.01d 0.40±0.02d 0.55±0.04e 0.89±0.04defg
6 0.29±0.02j 0.24±0.02i 0.22±0.03fgh 0.25±0.01h 0.97±0.02bcdef
7 0.54±0.02gh 0.45±0.06e 0.24±0.03fg 0.41±0.05f 1.04±0.01abc
8 0.27±0.01ij 0.22±0.01ij 0.19±0.01gh 0.23±0.04hi 1.00±0.01abcde
9 0.62±0.03fg 0.44±0.02ef 0.26±0.03f 0.44±0.02f 0.97±0.04bcdef
10 0.95±0.04cd 0.65±0.05c 0.46±0.01c 0.69±0.08c 0.97±0.04bcdef
11 0.16±0.02j 0.07±0.01k 0.04±0.01j 0.09±0.01j 0.82±0.01g
12 0.29±0.00ij 0.28±0.01hi 0.19±0.02h 0.25±0.01h 0.89±0.03defg
13 0.32±0.02ij 0.20±0.02ij 0.20±0.00gh 0.24±0.01hi 1.03±0.01abc
14 0.43±0.01hi 0.33±0.02gh 0.23±0.02fgh 0.33±0.04g 1.06±0.05abc
15 1.20±0.06b 0.36±0.01fg 0.32±0.02e 0.63±0.07d 1.01±0.08abcd
16 0.24±0.02j 0.22±0.01ij 0.13±0.00i 0.20±0.01i 0.88±0.04efg
17 1.06±0.07bc 0.98±0.06b 0.61±0.08b 0.88±0.12b 1.00±0.04abcde
18 0.59±0.02fgh 0.45±0.03e 0.23±0.01fgh 0.43±0.06f 1.10±0.16a

表4

雾滴均匀性结果

试验编号
Treatment No.		 标准差
Standard deviation		 雾滴均匀性
Droplet uniformity (%)		 试验编号
Treatment No.		 标准差
Standard deviation		 雾滴均匀性
Droplet uniformity (%)
1 0.095 21.30±1.98gh 10 0.204 29.52±1.51cdefg
2 0.037 26.93±3.73cdefg 11 0.051 55.34±4.61b
3 0.184 32.06±1.39cde 12 0.046 18.26±3.47hi
4 0.449 33.37±7.02cd 13 0.056 23.63±4.01efgh
5 0.148 26.34±6.63defgh 14 0.083 25.41±2.93degh
6 0.032 12.67±3.31i 15 0.407 64.81±2.51a
7 0.126 30.66±3.51cdef 16 0.051 25.93±1.85defgh
8 0.030 13.05±2.59i 17 0.197 22.39±3.64fgh
9 0.148 33.51±3.04cd 18 0.150 35.23±1.94c

表5

雾滴沉积量和均匀性方差分析

来源
Source		 df 雾滴沉积量The amount of droplet deposition 雾滴均匀性Droplet uniformity
均方
Mean square		 F检验
F test		 显著性水平
Sig.		 均方
Mean square		 F检验
F test		 显著性水平
Sig.
校正模型Calibration model 17 0.28 354.73 0 0.05 25.37 0
截距Intercede 1 10.96 14 055.49 0 4.69 2352.93 0
T 17 0.28 354.73 0 0.05 25.37 0
误差Error 36 0.001 0.002
总计Total 54

表6

雾滴沉积量方差占比

因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)
A 6.20 A 1.92 A 0.44 A 20.75
B 3.38 B 6.07 B 10.09 B NA
C 22.74 C 37.06 C NA C 13.57
D 13.60 D NA D 4.16 D 15.24
E 31.97 E 20.09 E 34.07 E 12.90
E:D 31.45 E:C 48.29 E:B 29.23

表7

雾滴均匀性方差占比

因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)		 因素
Factor		 方差占比
Variance ratio (%)
A 7.76 A 3.49 A 3.65 A 11.86
B 9.25 B 12.33 B 16.91 B 4.27
C 14.24 C 25.61 C NA C 9.79
D 7.71 D 2.80 D 2.04 D 11.07
E 34.10 E 26.40 E 38.93 E 24.98
E:D 17.68 E:C 22.14 E:B 19.91
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