检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

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

RichHTML

0

PDF (PC)

59

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
[1] 刘晓雪, 田冰, 白晨. 我国糖料产业发展特点、问题与趋势. 中国糖料, 2019, 41(2):47-51.
[2] 刘俊仙, 李松, 谭芳, 等. 多效唑浸种对甘蔗幼苗分蘖发生及生理特性变化的影响. 广东农业科学, 2016, 43(4):38-43.
[3] 刘俊仙, 李松, 谭芳, 等. 多效唑浸种对甘蔗分蘖提早萌发及幼苗内源激素含量的影响. 湖南农业科学, 2016(2):22-25,30.
[4] 范业赓, 陈荣发, 周慧文, 等. 不同植物生长调节剂浸种对甘蔗分蘖及产量性状的影响. 中国糖料, 2019, 41(2):23-27.
[5] 吴建明, 李杨瑞, 杨柳, 等. 赤霉素诱导甘蔗节间伸长与内源激素变化的关系. 热带作物学报, 2009, 30(10):1452-1457.
[6] 吴建明, 李杨瑞, 王爱勤, 等. 赤霉素处理对甘蔗节间伸长及产量的影响. 中国糖料, 2010(4):24-26.
[7] 李杨瑞, 杨丽涛, 叶燕萍, 等. 甘蔗应用乙烯利增产增糖的机理研究. 西南农业学报, 2007, 20(1):151-156.
[8] 郭强, 黄有总, 李怡香, 等. 甘蔗增糖增产剂对不同甘蔗品种(系)产量和品质的影响. 热带农业科技, 2012, 35(2):30-33.
[9] 陈迪文, 周文灵, 敖俊华, 等. 粤西蔗区无人机喷施甘蔗增糖剂应用研究. 甘蔗糖业, 2020(1):17-22.
[10] 谢金兰, 梁阗, 罗亚伟, 等. 不同灌水量对甘蔗伸长期生长的影响. 广东农业科学, 2011, 38(7):45-46,50.
[11] 牛俊奇, 苗小荣, 王道波, 等. 高、低糖甘蔗品种伸长期糖分积累特征及代谢相关酶活性分析. 江苏农业学报, 2019, 35(3):537-543.
[12] 侯昭武, 李尚平, 张小军, 等. 智能化甘蔗喷药系统的设计. 农机化研究, 2010, 32(10):78-82.
[31] 陶波, 张宇航, 田丽娟, 等. 飞防助剂对植保无人飞机喷施除草剂雾滴分布的影响. 植物保护, 2021, 47(1):108-116.
[13] 秦芳, 何铁光, 苏利荣, 等. 南方旱坡地土壤雨季径流量与养分流失的研究. 水土保持研究, 2016, 23(2):19-22.
[14] 王磊, 周建平, 许燕, 等. 农用无人机的应用现状与展望. 农药, 2019, 58(9):625-630,634.
[15] 郭祥雨, 薛新宇, 秦维彩, 等. 植保无人机作业参数对棕榈树雾滴沉积的影响. 中国农机化学报, 2021, 42(6):35-40.
doi: 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2021.06.06
[16] 余文胜, 郑文钟, 洪一前, 等. 植保无人机作业参数对雾滴在茶树冠层沉积分布影响研究. 中国农机化学报, 2020, 41(12):30-35.
doi: 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2020.12.007
[17] 范鑫, 王建国, 兰玉彬, 等. 飞行参数对结荚期花生航空施药雾滴沉积特性的影响. 中国农机化学报, 2020, 41(12):36-41.
doi: 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2020.12.008
[18] 王军锋, 罗博韬, 霍元平, 等. 助剂影响大载荷植保无人机喷洒沉积特性的试验研究. 排灌机械工程学报, 2019, 37(12):1044-1049.
[19] 焦雨轩, 薛新宇, 丁素明, 等. 不同施药浓度对药液雾滴特性与沉积规律的影响. 植物保护学报, 2021, 48(3):554-562.
[20] 马钰, 贡常委, 张韫政, 等. 喷头类型对植保无人机低容量喷雾雾滴在稻田冠层沉积分布及防治效果的影响. 植物保护学报, 2021, 48(3):518-527.
[21] 张小秋, 梁永检, 宋修鹏, 等. 植保无人机喷施甘蔗的雾滴沉积量与农药残留量分析. 农药, 2020, 59(10):750-753.
[22] 陈荣发, 范业赓, 丘立杭, 等. 甘蔗喷施新型增产增糖剂效果研究. 甘蔗糖业, 2021, 50(5):23-29.
[23] 陈盛德, 兰玉彬, 李继宇, 等. 航空喷施与人工喷施方式对水稻施药效果比较. 华南农业大学学报, 2017, 38(4):103-109.
[24] 中国民用航空局. 农业航空作业质量技术指标第1部分:喷洒作业:MH/T 1002.1-2016. 北京: 中国民航出版社, 2016.
[25] 王代懿, 孙大方, 陈冬华. SPSS在有交互作用正交试验结果方差分析中的应用. 焦作师范高等专科学校学报, 2021, 37(4):73-76.
[26] 卢向阳, 刘伟成, 卢彩鸽, 等. 几种喷雾助剂对纳他霉素叶面吸收的影响. 农药, 2014, 53(1):69-72.
[27] Ellism C B, Tuck C R, Miller P C H. The effect of some adjuvants on sprays produced by agricultural flatfan nozzles. Crop Protection, 1997, 1(16):41-50.
[28] Miller P C H, Ellis M C B. Effects of formulationon spray nozzle performance for applications from ground-based boom sprayers. Crop Protection, 2000, 19(8/9/10):609-615.
doi: 10.1016/S0261-2194(00)00080-6
[29] 陈吟, 齐浩亮, 张龙, 等. 大田环境中不同助剂和喷头对无人机喷洒雾滴分布和漂移的影响. 华南农业大学学报, 2020, 41(6):50-58.
[30] 袁会珠, 徐映明, 芮昌辉. 农药应用指南. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2011.
[1] 易翔, 吕新, 张立福, 田敏, 张泽, 范向龙. 基于RF和SPA的无人机高光谱估算棉花叶片全氮含量[J]. 作物杂志, 2023, (2): 245–252
[2] 梁永检, 吴文志, 施泽升, 唐利球, 宋修鹏, 颜梅新, 郭强, 秦昌鲜, 何洪良, 张小秋. 基于无人机RGB遥感的甘蔗株高估测[J]. 作物杂志, 2023, (1): 226–232
[3] 苏利荣, 谭裕模, 秦芳, 李琴, 曾成城, 李忠义, 韦彩会, 董文斌, 梁俊, 何铁光. 绿豆/黑豆压青还田下减量施肥对宿根甘蔗产量和主要农艺性状的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 105–110
[4] 闫鹏, 董学瑞, 卢霖, 房孟颖, 李毅杰, 王维赞, 董志强. NAA/KT浸种对新植蔗产量、根系发育及抗倒伏能力的影响[J]. 作物杂志, 2022, (4): 99–106
[5] 谭秦亮, 程琴, 潘成列, 朱鹏锦, 李佳慧, 宋奇琦, 农泽梅, 周全光, 庞新华, 吕平. 干旱胁迫对甘蔗新品种桂热2号生理指标的影响[J]. 作物杂志, 2022, (3): 161–167
[6] 程琴, 谭秦亮, 李佳慧, 朱鹏锦, 周全光, 欧克纬, 卢业飞, 吕平, 庞新华. 不同宿根年限甘蔗品种内源激素及酶活性分析[J]. 作物杂志, 2022, (3): 181–186
[7] 刘丽敏, 刘红坚, 李傲梅, 何为中. 光温处理对甘蔗试管苗光合自养生根的影响[J]. 作物杂志, 2022, (2): 153–157
[8] 罗含敏, 熊发前, 丘立杭, 刘菁, 段维兴, 高轶静, 覃夏燕, 吴建明, 李杨瑞, 刘俊仙. 性状相关的分子标记在甘蔗分子育种中的应用研究[J]. 作物杂志, 2022, (2): 35–43
[9] 李佳慧, 程琴, 欧克纬, 谭秦亮, 庞新华, 周全光, 吕平, 宋奇琦, 唐毓玮, 朱鹏锦. 不同蔗区甘蔗品种（系）分蘖性状比较及其对产量和产量构成因子的影响[J]. 作物杂志, 2021, (5): 79–86
[10] 郭强, 马文清, 秦昌鲜, 施泽升, 彭崇, 闭德金, 何洪良, 梁永检, 唐利球. 甘蔗新品系的DTOPSIS法综合评价[J]. 作物杂志, 2021, (4): 32–37
[11] 范业赓, 陈荣发, 闫海锋, 周慧文, 翁梦苓, 黄杏, 罗霆, 周忠凤, 丘立杭, 吴建明. 甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响[J]. 作物杂志, 2021, (1): 104–111
[12] 徐林, 吴凯朝, 庞天, 邓智年, 张荣华, 黄成丰, 黄海荣, 李毅杰, 刘晓燕, 覃文宪, 王维赞. 促根剂对甘蔗单芽种茎的生长及产量影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 132–136
[13] 田婷, 张青, 张海东. 无人机遥感在作物监测中的应用研究进展[J]. 作物杂志, 2020, (5): 1–8
[14] 谢金兰, 林丽, 李长宁, 罗霆, 莫璋红. 氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响[J]. 作物杂志, 2020, (4): 164–169
[15] 王猛, 隋学艳, 梁守真, 侯学会, 梁永全. 利用无人机遥感技术提取农作物植被覆盖度方法研究[J]. 作物杂志, 2020, (3): 177–183
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!