我国植物病虫害的飞防产业近些年来发展迅速,目前已有2万多台植保飞行器,其中95%以上为植保无人机。本文以搭载四个XR11001VS喷头的大疆MG-1S植保无人机为研究对象,全面研究了温度、风速、植被类型等环境变量及作业高度等作业变量对喷雾参数的影响,以确定植保无人机田间作业的关键性影响因素。对植保无人机飞防作业时的雾滴监测是通过水敏纸显色来完成的。根据需要研究的环境因子与作业变量,科学设置水敏纸来完成不同作业条件下的雾滴空间分布的数据采集工作,通过进一步的雾滴密度、有效喷幅、雾滴粒径、飘移距离等指标的计算,最终确定植保无人机飞防作业时的环境变量和作业变量对各项飞防指标的影响。研究还通过植保无人机防治红叶李上桃粉蚜的田间试验来进一步确证飞防作业的雾滴空间分布特征及飞防控制效果。研究表明,大疆植保无人机的飞防作业高度对药剂的雾滴密度、有效喷幅、雾滴粒径等有着直接的影响。植保无人机的有效喷幅与作业高度密切相关。无人机作业的有效喷幅起初会随着作业高度的增加而不断增加;当作业高度上升至5.9m时,有效喷幅达到6.7m的最大值;当作业高度的继续增加时,有效喷幅反而会不断减小,当作业高度上升至9.8m时,有效喷幅降至3.9m。从雾滴变异系数(CV值)和雾滴体积中值直径(体积中径VMD)两个分析指标来看:雾滴CV值呈现出随着高度的增加而逐渐降低的特征,即雾滴分散的稳定性随着作业高度的增加而增加。在2.9m处CV值为0.2567,作业高度提升到5.9m时,雾滴稳定性最高,CV值降低到0.1408。雾滴体积中值直径DV0.5是雾滴粒径分布中最能体现喷雾特性,最能代表雾滴整体分布水平的值。随作业高度的增加,有效范围内的平均VMD值呈现出不同的下降变化趋势。在作业高度4.1m以下时,平均VMD值随作业高度的增加而缓慢降低;作业高度在4.1-7.2m之间时,作业高度的增加会快速降低雾滴的平均VMD值;作业高度达到7.2m及以上时,VMD值趋向于110μm的稳定值。飞防作业时的环境相对湿度会对雾滴沉降造成直接影响。在6m的飞防作业高度上,当环境相对湿度为85%,其效喷幅达到6.8m,有效喷幅内小雾滴(<175μm)占比为84.4%;当相对湿度降至35%时,6m作业高度的有效喷幅则降至2.3m,有效喷幅内小雾滴占比也降至62.9%。数据表明,相对湿度较低时,干燥气流会加速雾滴在下降过程中的蒸发,从而最终影响到雾滴沉积、有效喷幅及不同粒径的雾滴占比。当作业高度达到9.8m时,85%相对湿度下,飞防的有效喷幅也仅为3.9m,有效喷福幅内小雾滴占比则为61.5%。飞防作业时的干燥环境或较长的下落距离均会加强气流对雾滴的蒸发作用,这种作用还可能形成叠加,加速雾滴蒸发过程。飞防作业时的侧风会导致雾滴的飘移,当侧风速达到0.6m/s时,雾滴的飘移距离为1.75m;当侧风速达到2.3m/s时,雾滴的飘移距离达到了3.35m,雾滴的飘移与侧风速强度呈现出明显的正相关。小粒径雾滴受到的飘移影响更大,侧风导致的雾滴飘移会降低小雾滴在有效喷幅内雾滴的占比。当侧风速强度从0.1m/s增加到2.3m/s时,有效喷幅内沉降的小雾滴所占的比例会由69.8%降低到40.2%。雾滴飘移会增加雾滴的扩散范围,但不能增加雾滴的有效喷幅,相反侧风速过大会导致雾滴的有效覆盖范围变小。植保无人机飞防作业时对木本植物与草本植物均有良好的穿透能力,大量雾滴能够穿透桂花冠层到达底层叶片或到达狗尾草各个部位。桂花底层叶片雾滴沉积量为顶层叶片的63.51%,而底层叶片的雾滴密度也达到了顶层密度的71.10%。飞防雾滴对草本植物狗尾草的穿透效果更好,叶片背面不同部位的雾滴密度非常接近,波动范围在213.90-227.66个/cm~2;其平均雾滴密度甚至高出叶片正面42.47%;但雾滴在植物叶片正面的沉积量要大于在植物叶片背面;叶片尖端的沉积量要高于叶片底部。植保无人机形成的下压风与空气乱流有助于雾滴,尤其是小粒径雾滴在树冠的下层空间及叶片背面的附着。植保无人机对红叶李上的桃粉蚜的田间防治,采用的是喷洒植物源杀虫剂6%鱼滕酮乳液400倍稀释液,进行低剂量喷雾防治。雾滴监测显示无论是树冠的上层或下层,叶片正面的雾滴沉积密度都显著高于叶片背面;其中树冠上、下层叶片正面的雾滴沉积密度分别为72.21个/cm~2和129.42个/cm~2,显著高出其叶片背面雾滴密度值的25.36个/cm~2和46.45个/cm~2。药剂飞防具有良好的控制效果,防治第7d时,上层和下层桃蚜校正防效分别为83.8%和95.1%。下层防效高于上层的原因在于下层叶片背面的雾滴密度为上层叶片背面密度的1.83倍,能更好地杀灭位于叶背的蚜虫。因此,植保无人机飞防作业时的雾滴空间分布、有效喷幅、雾滴沉积量与雾滴密度等均与环境因素中的温度、相对湿度、风速、植物类型及飞防作业高度等密切相关,需要在飞防作业时予以认真考虑,以确保达到理想的田间防治效果。