農(nóng)藥使用是病蟲害防治的重要手段之一，在保障我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。我國單位面積農(nóng)藥使用量約為世界平均水平的2.5倍，居世界前列。自2015年起，我國實(shí)施農(nóng)藥“零增長”戰(zhàn)略，預(yù)計(jì)2022年農(nóng)藥使用率將達(dá)到41.8%，這意味著近60%的農(nóng)藥被浪費(fèi)。農(nóng)藥噴灑的高效、科學(xué)、合理使用還有很長的路要走。

隨著農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的發(fā)展，植保無人機(jī)作為一種新型高效植保機(jī)械，近年來因其高效的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用，尤其是在水田、丘陵山區(qū)、雜亂無章的果園等一些作業(yè)條件受限的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。植保無人機(jī)對大田作物和果樹的施藥場景適應(yīng)性強(qiáng)，與人工作業(yè)相比，農(nóng)藥利用效率明顯提高，為無人機(jī)在復(fù)雜地形的山地果園中的應(yīng)用提供了便利。然而，果樹的冠層相對于大田作物來說更大、更密集，無人機(jī)在果園施藥時(shí)，噴頭釋放的霧滴從上而下穿透樹冠，同時(shí)部分霧滴被冠層攔截，導(dǎo)致霧滴分布不均勻，葉片背面的沉積量明顯低于正面。由于無人機(jī)噴灑農(nóng)藥霧滴細(xì)小、濃度較高，還可能在非目標(biāo)區(qū)域造成嚴(yán)重的藥液漂移風(fēng)險(xiǎn)，不僅不能保證病蟲害防治的效果，還會加劇農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問題。

為了在高效噴霧應(yīng)用和降低無人機(jī)在蘋果、柑橘、桃子、梨子、葡萄園等果樹上的噴霧漂移風(fēng)險(xiǎn)之間取得平衡，研究人員目前已探索了適當(dāng)?shù)拇胧?，?yōu)先考慮最有效的施用技術(shù)，以防止漂移。這些研究主要集中在噴嘴類型和液滴大小，這兩者都可以直接影響噴霧漂移和飛行高度和速度等施用參數(shù)。由于噴霧液的組成會影響液滴的行為和與目標(biāo)接觸的位置，因此它對于施用率非常重要，因?yàn)樗梢栽鰪?qiáng)農(nóng)藥溶液的物理化學(xué)屬性以及病蟲害防治的有效性。特別是，添加適當(dāng)類型和濃度的噴霧助劑是提高無人機(jī)施用中沉積質(zhì)量最直接的方法之一。在農(nóng)藥配方中添加適當(dāng)?shù)闹鷦梢愿纳妻r(nóng)藥在目標(biāo)表面的潤濕性和沉積性，從而促進(jìn)有效成分的滲透和傳輸，保護(hù)植物免受有害生物的侵害。噴霧助劑通常根據(jù)其設(shè)計(jì)功能來宣傳其增強(qiáng)效果。有些助劑是通過降低溶液表面張力、增加霧滴的滯留性來增強(qiáng)農(nóng)藥的性能，而有些助劑則是通過改變噴藥溶液的物理性質(zhì)來改善噴霧的質(zhì)量。肖建軍等研究發(fā)現(xiàn)，使用植物油助劑可顯著提高霧滴的覆蓋率，提高無人機(jī)噴灑的棉花脫葉效果。為探究不同噴霧助劑對極飛XP 2020植保無人機(jī)的噴霧效果，蘭某等測定了6種航空噴霧助劑的表面張力、接觸角、霧滴沉積特性等參數(shù)，其中別大通噴霧助劑的效果最好。然而助劑添加不當(dāng)反而可能帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)，例如孫某等研究表明，添加Silwet 408和XL-70會降低DV50，增加DV<100μm，對農(nóng)藥在花生植株上的沉積產(chǎn)生負(fù)面影響。各類商業(yè)佐劑和植物種類對液滴的行為有很大影響，但佐劑的作用和機(jī)制尚未完全了解。

荔枝是亞熱帶常綠果樹，中國約占世界荔枝種植總量的80%。廣東省是荔枝的主要產(chǎn)區(qū)。然而，這種重要的水果作物面臨著各種植物病蟲害的持續(xù)威脅。由于華南地區(qū)高溫高濕，化學(xué)防治仍然是最有效的防治手段。葉片是植物光合作用和有機(jī)營養(yǎng)生產(chǎn)的重要器官。液滴在葉片表面的粘附顯著影響農(nóng)藥的藥效。目前，對荔枝葉面潤濕性的研究很少。王等對荔枝葉表面的微觀結(jié)構(gòu)和荔枝葉的臨界表面張力（CST）以及表面自由能（SFE）進(jìn)行了研究。宋等研究了荔枝病菌侵染的荔枝葉片表面結(jié)構(gòu)，測量了不同程度的接觸角（CA），并計(jì)算了其極性和色散分量。結(jié)果表明，荔枝病菌的侵染行為改變了荔枝葉片的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，使荔枝葉片表面的潤濕性由疏水變?yōu)槌杷５嘘P(guān)添加噴霧助劑對荔枝葉片潤濕性影響的研究較少，將室內(nèi)田間試驗(yàn)與無人機(jī)植保相結(jié)合的系統(tǒng)研究也較少。

本研究為了探究4種不同噴霧助劑（邁飛、倍達(dá)通、G-2801、Agrospred 910）的性能及其在荔枝葉片上的沉積特性，利用全自動(dòng)表面張力儀、接觸角測量裝置、紫外可見分光光度計(jì)和大疆AGRAST30植保無人機(jī)，測量了無人機(jī)噴霧作業(yè)下荔枝葉片上的表面張力、接觸角及霧滴沉積特性。

圖1.T30植保無人機(jī)噴霧機(jī)在荔枝園噴霧沉積測量。

圖2.水和不同助劑溶液在荔枝葉上隨時(shí)間變化的接觸角。

圖3.噴霧霧滴在荔枝冠層的沉積分布。

結(jié)果表明，添加噴霧助劑能明顯降低溶液的表面張力，添加噴霧助劑后的溶液的表面張力值與對照溶液相比降低了53.1%～68.9%，其中Agrospred 910噴霧助劑對降低溶液表面張力的效果最好，對照溶液在荔枝葉片上的接觸角從80.15°～72.76°不等。隨著時(shí)間的增加，噴霧助劑溶液的接觸角逐漸減小，Agrospred 910噴霧助劑的效果最好，霧滴落在荔枝葉片上60 s后接觸角從40.44°降低到20.23°。助劑溶液使霧滴粒徑增大，但霧滴粒徑的均勻性降低。

不同噴霧溶液的Dv0.5范圍為97.3～117.8μm，屬于細(xì)小或極細(xì)小霧滴，且助劑溶液的Dv0.5顯著大于對照溶液；助劑溶液的RS非常相似，范圍為0.92～0.96，均顯著大于對照溶液的結(jié)果（0.57）。與對照溶液沉積量相比，邁飛、倍達(dá)通、G-2801溶液均明顯提高了噴霧沉積量，總沉積量分別為0.776、0.705、0.721μL/cm2，均大于對照溶液的總沉積量0.645μL/cm2。添加桶混助劑可有效提高噴霧沉積的均勻性，各助劑溶液平均CV均低于96.86%。整體來看，邁飛在增加噴霧沉積量和促進(jìn)滲透方面表現(xiàn)最好，其次是倍達(dá)通和G-2801。同時(shí)，該試驗(yàn)也可為提高無人機(jī)施藥利用率提供參考。