植保無(wú)人飛機(jī)是在機(jī)身上搭載施藥裝置,通過(guò)控制系統(tǒng)和傳感器操控實(shí)現(xiàn)對(duì)作物精準(zhǔn)施藥的航空器械。按機(jī)翼類型可分為單旋翼、雙旋翼和多旋翼,按照動(dòng)力源則分為油動(dòng)和電動(dòng)兩種。植保無(wú)人飛機(jī)具有作業(yè)效率高、節(jié)水省藥、機(jī)動(dòng)靈活、對(duì)施藥人員安全等特點(diǎn),且應(yīng)用區(qū)域廣泛,特別適合于地面施藥器械難以到達(dá)的區(qū)域(丘陵、山地等)進(jìn)行農(nóng)藥噴霧作業(yè)。隨著我國(guó)農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移,農(nóng)村的勞動(dòng)力嚴(yán)重不足,植保無(wú)人飛機(jī)施藥成為緩解農(nóng)村施藥勞動(dòng)力不足問(wèn)題的重要途徑之一。

我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)施藥起步較晚,但發(fā)展迅速,據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)年作業(yè)面積已達(dá)0.93億公頃次,植保無(wú)人飛機(jī)數(shù)量達(dá)到16萬(wàn)架(https://www.uastc.com/repository_zhibao/show/217.html),在植保無(wú)人飛機(jī)數(shù)量、作業(yè)面積和技術(shù)發(fā)展等方面處于世界領(lǐng)先地位。目前植保無(wú)人飛機(jī)的研究主要集中于霧滴在作物冠層的沉積分布、霧滴飄移、對(duì)病蟲(chóng)害防控效果以及功能助劑的使用等方面,以實(shí)現(xiàn)提高霧滴分布、降低飄移和提高防效的目標(biāo)。但目前針對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施藥后的膳食風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)研究較少。此外,我國(guó)還未見(jiàn)有登記植保無(wú)人飛機(jī)專用藥劑,農(nóng)藥標(biāo)簽上也未標(biāo)明適用于飛機(jī)防治(下簡(jiǎn)稱″飛防″)的推薦使用劑量、安全間隔期等信息,與《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》關(guān)于農(nóng)藥登記第十三條的要求存在偏差。目前我國(guó)飛防藥劑登記管理制度仍不完善,亟需制定相關(guān)的管理政策、登記要求和配套技術(shù)規(guī)范。因此,筆者從植保無(wú)人飛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)研究進(jìn)展以及國(guó)際航空植保藥劑登記管理經(jīng)驗(yàn)等方面進(jìn)行綜述,以期為我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)施藥的科學(xué)健康發(fā)展和飛防藥劑的規(guī)范管理提供參考。

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植保無(wú)人飛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

日本由于耕地面積小,地形復(fù)雜多山,適合于植保無(wú)人飛機(jī)作業(yè)。日本是國(guó)際上最早研發(fā)植保無(wú)人飛機(jī)的國(guó)家,1990年日本雅馬哈公司生產(chǎn)出世界第一架用于噴灑農(nóng)藥的植保無(wú)人飛機(jī)″R50″,而后快速發(fā)展成為植保無(wú)人飛機(jī)應(yīng)用最先進(jìn)的國(guó)家之一。2021年日本參與航空施藥的植保無(wú)人飛機(jī)有2,744架,操作人員9,842人,主要用于防治水稻、小麥、大豆和森林等病蟲(chóng)害,防治面積達(dá)到了95.6萬(wàn)公頃,占總耕地面積的1/5。日本植保無(wú)人飛機(jī)施藥遵守《關(guān)于無(wú)人直升機(jī)噴灑農(nóng)藥的安全指南》和《關(guān)于無(wú)人多旋翼無(wú)人飛機(jī)噴灑農(nóng)藥的安全指南》中的規(guī)定,且植保無(wú)人飛機(jī)用農(nóng)藥需登記管理,截止至2022年9月,日本已登記的飛防藥劑產(chǎn)品有393個(gè),包括70個(gè)殺蟲(chóng)劑,83個(gè)殺菌劑,28個(gè)殺蟲(chóng)殺菌劑混劑,208個(gè)除草劑,4個(gè)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,主要?jiǎng)┬陀腥橛汀⑽⑷閯⑺閯┖皖w粒劑,飛防藥劑登記數(shù)據(jù)庫(kù)由日本植保協(xié)會(huì)(JPPA)管理。在日本,植保無(wú)人飛機(jī)主要生產(chǎn)企業(yè)為雅馬哈,其占日本植保無(wú)人飛機(jī)市場(chǎng)的90%,主要為RMAX和FAZER系列單旋翼無(wú)人直升機(jī),其余則為鈴木和Yama Motor等公司生產(chǎn)小型植保無(wú)人飛機(jī)。在2015年之前,日本植保無(wú)人飛機(jī)僅有單旋翼,之后日本公司開(kāi)始推出多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)。日本植保無(wú)人飛機(jī)作業(yè)主要為人工操控,如飛行速度、方向和噴灑間距由人工控制,飛行高度和姿態(tài)則為自動(dòng)控制,除操控植保無(wú)人飛機(jī)人員外,還需輔助人員,負(fù)責(zé)監(jiān)視植保無(wú)人飛機(jī)的飛行軌跡和提示作業(yè)周邊人員、車量以及障礙物情況。

在韓國(guó),2003年首次引進(jìn)植保無(wú)人飛機(jī),防控面積為0.2萬(wàn)公頃；2019年則增加至約為194萬(wàn)公頃,韓國(guó)的30%水稻耕地面積由植保無(wú)人飛機(jī)施藥；2020年制定了《無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥手冊(cè)》,使用植保無(wú)人飛機(jī)施藥需遵循該手冊(cè)。與日本一樣,韓國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)所用農(nóng)藥需要登記,目前,韓國(guó)已登記的飛防藥劑產(chǎn)品有203個(gè),包括88個(gè)殺蟲(chóng)劑、80個(gè)殺菌劑、6個(gè)殺蟲(chóng)殺菌劑混劑和29個(gè)除草劑,主要?jiǎng)┬陀袘腋⑷橛汀⑽⑷閯⑺稚⒘┖皖w粒劑。與日本登記農(nóng)藥不同的是,韓國(guó)登記農(nóng)藥主要為殺蟲(chóng)劑和殺菌劑,而日本則主要為除草劑。韓國(guó)基本不生產(chǎn)植保無(wú)人飛機(jī),使用的植保無(wú)人飛機(jī)和施藥技術(shù)主要從中國(guó)和日本引進(jìn)。

目前,中國(guó)已超越日本和韓國(guó),成為植保無(wú)人飛機(jī)擁有和使用大國(guó)。中國(guó)生產(chǎn)的植保無(wú)人飛機(jī)的主流企業(yè)有大疆、極飛、極目、高科、全豐和漢和等,且市場(chǎng)上應(yīng)用的植保無(wú)人飛機(jī)以電動(dòng)多旋翼為主。中國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)作業(yè)時(shí),設(shè)定飛行路線后可實(shí)現(xiàn)自主飛行,且具備主動(dòng)避障功能,可輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境。植保無(wú)人飛機(jī)除噴施農(nóng)藥外,還可實(shí)現(xiàn)播種和施肥等,提高田間作業(yè)效率。

美國(guó)、加拿大等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家是以大型地面植保機(jī)械和有人駕駛航空器為主體的有害生物防控施藥體系,施藥器械主要是固定翼飛機(jī)和載人直升機(jī)。歐盟則因航空噴灑農(nóng)藥的飄移會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn),從而禁止航空噴施農(nóng)藥,植保無(wú)人飛機(jī)僅被用于森林和陡坡葡萄園等無(wú)其他可行替代噴灑方案的特殊情況。

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植保無(wú)人飛機(jī)施藥應(yīng)用研究進(jìn)展

植保無(wú)人飛機(jī)施藥是新型高效施藥方式,其施藥?kù)F滴沉積分布、防治效果、飄移數(shù)量均密切影響著農(nóng)藥使用的有效性和安全性,國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)圍繞這3個(gè)方面取得重要進(jìn)展。

2.1  沉積分布研究

施藥器械的霧滴沉積分布、沉積量和均勻性是影響防效的重要因素。研究表明,霧滴粒徑、下洗氣流、作業(yè)參數(shù)、環(huán)境風(fēng)速、作物形態(tài)和噴霧助劑等因素均會(huì)影響植保無(wú)人飛機(jī)施藥沉積分布特征。噴頭類型可影響霧滴粒徑。Chen等研究了配置４種不同孔徑噴頭的多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥時(shí)霧滴在水稻冠層的沉積分布,發(fā)現(xiàn)隨著霧滴粒徑的增加,在水稻冠層上下層的霧滴沉積率、滲透均隨之增加。漆海霞等研究發(fā)現(xiàn),相較于液力式噴頭,離心式噴頭霧滴粒徑小,霧滴覆蓋密度大,在水稻植株上具有更好的霧滴穿透效果。植保無(wú)人飛機(jī)動(dòng)力源和旋翼類型不同會(huì)產(chǎn)生不同的下洗氣流強(qiáng)度,從而影響霧滴的沉積分布。陳盛德等研究了影響兩種動(dòng)力源單旋翼(油動(dòng)單旋翼80-2型和電動(dòng)單旋翼無(wú)人直升機(jī)HY-B-15L型)植保無(wú)人飛機(jī)噴施霧滴在水稻植株沉積均勻性的因素,發(fā)現(xiàn)作業(yè)高度會(huì)明顯影響前者的霧滴沉積均勻性,而對(duì)后者則為作業(yè)速度,主要因?yàn)榍罢弋a(chǎn)生的旋翼風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)于后者,作業(yè)時(shí)對(duì)水稻植株擾動(dòng)大,從而影響霧滴沉積的均勻性。漆海霞等對(duì)比了單旋翼和多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)的有效噴幅,發(fā)現(xiàn)單旋翼比多旋翼飛機(jī)有較大的有效噴幅,這可能與噴頭分布部位有關(guān),因單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴頭呈線性分布于噴桿上,多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴頭呈圓形分布于旋翼正下方,從而導(dǎo)致霧滴分布及有效噴幅的差異。

植保無(wú)人飛機(jī)的作業(yè)參數(shù)也會(huì)影響霧滴的沉積特征。植保無(wú)人飛機(jī)的作業(yè)參數(shù)主要為飛行速度、飛行高度和噴液量。Lv等發(fā)現(xiàn),植保無(wú)人飛機(jī)在相同噴霧壓力和噴霧流量下,隨著飛機(jī)速度的提高,單位面積上的施藥量減少,從而降低了霧滴沉積密度、霧滴沉積覆蓋率和霧滴粒徑,同時(shí)霧滴分布的均勻性也隨之變差。陳盛德等在研究單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)施藥?kù)F滴在水稻冠層的沉積分布時(shí)發(fā)現(xiàn),作業(yè)速度較慢時(shí),因單位面積施藥液量的增加從而提高了霧滴在植株上的沉積量,且霧滴在下洗氣流作用下主要沉積在水稻植株中下層,穿透性好,而速度快時(shí),則因水平氣流的作用導(dǎo)致霧滴主要沉積在水稻冠層；作業(yè)高度低時(shí),單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)的下洗氣流可加強(qiáng)藥液的傳輸而提高霧滴在植株上的沉積量,但同時(shí)對(duì)水稻植株擾動(dòng)較大,從而會(huì)降低霧滴的穿透性。在環(huán)境中風(fēng)速是影響霧滴沉積的主要因素。王玲等在風(fēng)洞中研究了懸停狀態(tài)下植保無(wú)人飛機(jī)施藥在不同外界氣流風(fēng)速下霧滴的沉積規(guī)律,發(fā)現(xiàn)外界氣流風(fēng)速可顯著影響霧滴的沉積效果,且沉積高峰區(qū)隨風(fēng)速增加而遠(yuǎn)離噴頭。陳盛德等同樣發(fā)現(xiàn),隨著風(fēng)速的增加,霧滴沉積率呈指數(shù)下降,這主要是因?yàn)閭?cè)風(fēng)風(fēng)速提高,導(dǎo)致霧滴飄移增加所致。因此,選擇植保無(wú)人飛機(jī)的適宜作業(yè)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)(下洗氣流對(duì)作物擾動(dòng)和側(cè)風(fēng)影響小)以及較大的噴液量可有效提高霧滴沉積量。

植保無(wú)人飛機(jī)施藥的霧滴沉積分布也與作物冠層形狀有關(guān)。樹(shù)冠層的形狀和葉片分布特征不同,也會(huì)影響霧滴的沉積分布和穿透性。Zhang等發(fā)現(xiàn),使用四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在葡萄柚上噴施農(nóng)藥時(shí),自然叢狀開(kāi)心型冠層上的液滴沉積密度高于紡錘形冠層。Tang等發(fā)現(xiàn),使用四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在三角形(triangle-shaped tree)和倒三角形(inverted triangle-shaped tree)柑橘樹(shù)上噴施農(nóng)藥,飛機(jī)在0.6～1.8 m高度作業(yè)時(shí),霧滴在倒三角形柑橘樹(shù)下層的沉積密度比在三角形柑橘樹(shù)下層增加了36.5%～146.5%,且在倒三角形樹(shù)的下層,霧滴分布更為均勻。

噴霧助劑(桶混助劑)是一種與農(nóng)藥混合使用,用于改善藥液理化性質(zhì)從而提高防控效果的物質(zhì)。噴霧助劑可提高霧滴在有效靶區(qū)的沉積量,主要類型有油類(植物油類、礦物油類)、高分子聚合物類和有機(jī)硅類(表1)。

表1  功能助劑類型及作用特點(diǎn)

何玲等研究發(fā)現(xiàn),使用全豐飛防專用噴霧助劑烈鷹可使霧滴在水稻冠層的有效沉積效率增加1.28～1.36倍。陳曉等研究發(fā)現(xiàn),采用電動(dòng)四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí),添加飛防助劑(ND800、G2801、倍達(dá)通)可有效提高氟啶蟲(chóng)胺腈在棉花冠層的沉積密度。蘭玉彬等對(duì)比研究了6種助劑(Ultimate、Starguar4A、Starguar4、邁飛、倍達(dá)通和Atplus Mso-Hs 500)對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施藥?kù)F滴沉積特性的影響,發(fā)現(xiàn)添加供試助劑可有效提高霧滴密度、覆蓋率和沉積量,其中植物油類助劑倍達(dá)通的使用,可顯著增加霧滴的霧滴體積中徑,且沉積量最大,這與倍達(dá)通有較好的抗蒸發(fā)能力有關(guān),因此在田間作業(yè)時(shí),可優(yōu)選植物油類助劑來(lái)降低霧滴飄移,提高霧滴沉積。不同助劑配方不同,對(duì)霧滴理化性質(zhì)改變的特點(diǎn)不同,通常可增加霧滴體積中徑、抗飄移、抗蒸發(fā),增加在葉面的潤(rùn)濕鋪展和抗彈跳等。如Ultimate可顯著降低霧滴表面張力和接觸角,具有良好的潤(rùn)濕鋪展性,若在疏水作物表面施藥,可優(yōu)先選擇Ultimate。因此在田間施藥時(shí)需基于作物類型和氣象條件選擇合適助劑方可達(dá)到理想防效。

良好的霧滴沉積分布是保證防效的前提,在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中如何提高霧滴沉積分布保證防效仍是研究重點(diǎn),目前研究表明,植保無(wú)人飛機(jī)施藥在適宜的環(huán)境條件下,選擇合適的噴頭、作業(yè)參數(shù),且添加助劑可有效提高霧滴的沉積分布和均勻性。然而我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)型號(hào)較多,不同型號(hào)對(duì)霧滴沉積分布的影響因素不同,沉積分布規(guī)律也可能不同,探索不同型號(hào)植保無(wú)人飛機(jī)間沉積分布規(guī)律的研究仍然不足,因此在未來(lái)研究中可加強(qiáng)研究不同型號(hào)植保無(wú)人飛機(jī)間沉積分布規(guī)律差異,總結(jié)規(guī)律,制定標(biāo)準(zhǔn),以便為我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)的合理使用提供參考。

2.2  防治效果研究

對(duì)有害生物的實(shí)際防治效果一直是植保無(wú)人飛機(jī)施藥者關(guān)注的焦點(diǎn)。目前,植保無(wú)人飛機(jī)施藥和地面施藥方式的防效差異、減施增效及影響因素等已在水稻、小麥、玉米和棉花等大田作物上開(kāi)展了較多的研究。

對(duì)于水稻作物,Qin等研究發(fā)現(xiàn),采用小型植保無(wú)人飛機(jī)噴施毒死蜱防治水稻稻飛虱時(shí),在藥后3 d、10 d的防效分別為92%和74%,其殺蟲(chóng)效果和持效期均優(yōu)于擔(dān)架式噴霧器。寧國(guó)云等研究發(fā)現(xiàn),植保無(wú)人飛機(jī)、擔(dān)架式噴霧機(jī)和背負(fù)式電動(dòng)噴霧器3種施藥方式對(duì)水稻不同部位發(fā)生的病蟲(chóng)害的防治效果存在差異,其中對(duì)于發(fā)生在水稻基部的病蟲(chóng)害,如稻飛虱和紋枯病,采用擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)噴施的防效優(yōu)于植保無(wú)人飛機(jī)和背負(fù)式電動(dòng)噴霧器,而對(duì)水稻上部發(fā)生的稻縱卷葉螟和稻曲病,植保無(wú)人飛機(jī)和擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)施藥的防效相近,并優(yōu)于背負(fù)式電動(dòng)噴霧器。張亞莉等發(fā)現(xiàn),多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)按照金龜子綠僵菌油懸浮劑的常規(guī)推薦劑量的80%噴施,即可滿足防治水稻稻飛虱的要求。曾文等研究發(fā)現(xiàn),四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴施6%阿維•氯苯酰時(shí),在減施20%條件下對(duì)稻縱卷葉螟的防治效果仍可達(dá)到人工背負(fù)式噴霧器的效果。孫梅梅等發(fā)現(xiàn),植保無(wú)人飛機(jī)噴施75%肟菌•戊唑醇時(shí),在添加助劑(懷農(nóng)特)且減施15%的條件下,對(duì)稻曲病的防效仍可達(dá)到其推薦劑量時(shí)的防效。

對(duì)于小麥作物,Qin等研究發(fā)現(xiàn),使用N-3型植保無(wú)人飛機(jī)噴施三唑酮防治小麥白粉病時(shí),在減施20%的情況下,藥后第7天的防效仍顯著高于使用背負(fù)式噴霧器按照推薦劑量施藥。Meng等發(fā)現(xiàn),使用單旋翼油動(dòng)植保無(wú)人飛機(jī)噴施添加了飛防專用助劑(烈鷹)的吡蟲(chóng)啉防治麥蚜?xí)r,在減量20%時(shí)的防效仍與植保無(wú)人飛機(jī)和背負(fù)式噴霧器正常劑量施藥相當(dāng)。Zhao等研究發(fā)現(xiàn),非離子型表面活性劑Surfom ADJ 8860可降低霧滴表面張力、接觸角和潤(rùn)濕時(shí)間,且可顯著抑制霧滴在葉片表面的反彈,增加有效成分的沉積量,提高霧滴在小麥葉片中的鋪展和黏附性能,在使用植保無(wú)人飛機(jī)噴灑戊唑醇時(shí)添加Surfom ADJ 8860,對(duì)小麥白粉病的防效可提高1.84倍,且在減施1/3的情況下其防效仍是空白處理的1.61倍。

對(duì)于玉米作物,Wang等研究發(fā)現(xiàn),在同等劑量下噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑EDAH(27%乙烯利+3% DA-6)對(duì)玉米生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的效果植保無(wú)人飛機(jī)優(yōu)于背負(fù)式噴霧器,且使用前者減施20%時(shí)仍可達(dá)到后者施藥的效果。此外,王明等對(duì)比研究了使用單旋翼、六旋翼電動(dòng)植保無(wú)人飛機(jī)、背負(fù)式手動(dòng)噴霧器、電動(dòng)噴霧器和擔(dān)架式動(dòng)力噴霧機(jī)在茶園施藥時(shí)對(duì)茶小綠葉蟬的防效,發(fā)現(xiàn)施藥后4 d植保無(wú)人飛機(jī)與傳統(tǒng)施藥器械間的防效無(wú)顯著差異,而10d時(shí)植保無(wú)人飛機(jī)的防效為72.9%～75.6%,高于傳統(tǒng)施藥器械的防效(65.8%～71.6%),植保無(wú)人飛機(jī)施藥有更長(zhǎng)的持效期,這可能與植保無(wú)人飛機(jī)施藥在茶葉上的沉積率比傳統(tǒng)施藥器械顯著提高有關(guān)。在棉花上,趙冰梅等研究發(fā)現(xiàn),使用四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴施50%氟啶蟲(chóng)胺腈水分散粒劑在添加1.5%飛防專用助劑且減施30%藥量時(shí),對(duì)棉蚜防治的速效性和持效性均優(yōu)于植保無(wú)人飛機(jī)和電動(dòng)噴霧器按推薦劑量施藥。因此,植保無(wú)人飛機(jī)在施藥時(shí),添加合適的助劑可有效提高藥效,減少農(nóng)藥使用量,降低農(nóng)藥應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn),且植保無(wú)人飛機(jī)施藥可節(jié)省水,節(jié)省勞力,提高作業(yè)效率。

藥劑防效與其沉積特征密切相關(guān),影響植保無(wú)人飛機(jī)施藥的防效因素主要為飛機(jī)的作業(yè)參數(shù)(飛行速度、高度和施藥液量)和藥劑劑型。曾文等研究發(fā)現(xiàn),植保無(wú)人飛機(jī)噴施6%阿維•氯苯酰時(shí),施藥液量增高可顯著影響其對(duì)稻縱卷葉螟的防效,即在施藥液量為22.5 L/hm2時(shí),其對(duì)稻縱卷葉螟的防效顯著高于藥液量為15L/hm2。張亞莉等也發(fā)現(xiàn),在使用植保無(wú)人飛機(jī)噴施金龜子綠僵菌防治稻飛虱時(shí)施藥液量可影響防效,施藥量為22.5 L/hm2(防效：40%～53%)時(shí)優(yōu)于15 L/hm2(防效：35%～37%)。韓沖沖等發(fā)現(xiàn),飛行高度會(huì)影響植保無(wú)人飛機(jī)噴施戊唑醇•肟菌酯對(duì)水稻稻瘟病和紋枯病的防效,在1.5～2.5 m作業(yè)高度時(shí)的防效與采用人工背負(fù)式噴霧器噴施無(wú)顯著差異,且在作業(yè)高度為2 m時(shí)防效最優(yōu),而在1.2 m和3 m時(shí),植保無(wú)人飛機(jī)施藥的防效低于或顯著低于人工噴施處理,這與植保無(wú)人飛機(jī)飛行過(guò)低時(shí)旋翼擾動(dòng)過(guò)高導(dǎo)致霧滴沉積量顯著下降有關(guān)。Qin等優(yōu)化了小型植保無(wú)人飛機(jī)飛行高度和速度兩種作業(yè)參數(shù)對(duì)噴施毒死蜱防治稻飛虱的影響,得到最優(yōu)的飛行高度(1.5 m)和速度(5 m/s)。因此,為達(dá)到較好的防效,植保無(wú)人飛機(jī)需要在合適的飛行速度、高度和施藥液量下作業(yè)。

農(nóng)藥劑型也是影響植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)防效的因素之一。沙帥帥等發(fā)現(xiàn),使用P20植保無(wú)人飛機(jī)噴施吡蟲(chóng)啉超低容量液劑對(duì)棉蚜的防效優(yōu)于同等條件下噴施其乳油,而在同等施藥劑量下采用噴桿噴霧機(jī)噴施吡蟲(chóng)啉乳油對(duì)棉蚜的防效則高于植保無(wú)人飛機(jī),且有較好的持效性。鄭藝翔等發(fā)現(xiàn),使用六旋翼植保無(wú)人飛機(jī)噴施吡蟲(chóng)啉可溶性液劑和微乳劑對(duì)棉蚜的防效優(yōu)于其水分散粒劑、懸浮劑和可濕性粉劑。王愛(ài)玉等發(fā)現(xiàn),使用植保無(wú)人飛機(jī)噴施吡蟲(chóng)啉防治棉蚜?xí)r,其可溶性液劑的防治效果最好,其他劑型的防效依次為水分散粒劑、乳油、可濕性粉劑。因此,篩選出適用于植保無(wú)人飛機(jī)且防效好的劑型,有利于提高藥劑防治效果,在后續(xù)登記用于植保無(wú)人飛機(jī)用藥時(shí),需登記與植保無(wú)人飛機(jī)匹配且效果好的劑型。

綜上所述,在使用植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí),選擇合適的作業(yè)參數(shù)、藥劑并添加適當(dāng)?shù)闹鷦?可有效改善防治效果,從而超越傳統(tǒng)施藥器械的防效。采用植保無(wú)人飛機(jī)施藥,在獲得較好防效的同時(shí),也提高了作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)已開(kāi)始制定《植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥防治大田作物病蟲(chóng)害田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則》,規(guī)定了植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)的田間試驗(yàn)條件、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果調(diào)查統(tǒng)計(jì)方法和作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)等,該準(zhǔn)則正處于批準(zhǔn)階段,準(zhǔn)則的制定將有效規(guī)范植保無(wú)人飛機(jī)適用藥劑藥效登記試驗(yàn),獲得規(guī)范科學(xué)試驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),有利于植保無(wú)人飛機(jī)的推廣應(yīng)用。

2.3  農(nóng)藥飄移因素研究

農(nóng)藥飄移是指在施藥過(guò)程中或施藥后的一段時(shí)間內(nèi),農(nóng)藥液滴或顆粒從空氣中的目標(biāo)區(qū)向非目標(biāo)區(qū)移動(dòng)的過(guò)程。植保無(wú)人飛機(jī)作業(yè)高度顯著高于常規(guī)的地面施藥器械,且其噴施霧滴粒徑小,因而易產(chǎn)生飄移。飄移是造成農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。影響植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥而產(chǎn)生飄移的因素很多,如飛機(jī)噴桿長(zhǎng)度、旋翼數(shù)量、噴頭型號(hào)、霧滴粒徑、作業(yè)參數(shù)、氣象條件和藥液性質(zhì)等。目前關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)飄移研究的主要方式為田間實(shí)際研究和風(fēng)洞模擬研究。

Wang等研究了3種型號(hào)的單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)(電動(dòng)：HY-B-15L；油動(dòng)：3CD-15,3WQF120-12)施藥時(shí)的飄移情況,發(fā)現(xiàn)三者的噴霧飄移量分別占總噴霧量的23.0%、9.4%和2.4%,且發(fā)現(xiàn)噴桿長(zhǎng)度是影響飄移的主要因素,如HY-B-15L與3WQF120-12噴霧的霧滴粒徑(245和243 μm)相似,但HY-B-15L施藥的飄移比例是3WQF120-12的9.6倍,HY-B-15L噴桿長(zhǎng)度是旋翼長(zhǎng)度的95%,而3WQF120-12噴桿長(zhǎng)度為旋翼長(zhǎng)度56%,因此,飄移量較高可能是由于噴桿長(zhǎng)度太長(zhǎng)導(dǎo)致,同時(shí)霧滴易受下洗氣流的影響而更易飄移；此外,霧滴粒徑也是影響飄移的主要因素之一,HY-B-15L作業(yè)時(shí)的飄移比例是3CD-15(324 μm)作業(yè)的2.4倍。Wang等對(duì)比研究了六旋翼、八旋翼植保無(wú)人飛機(jī)和直升機(jī)作業(yè)時(shí)的飄移率,發(fā)現(xiàn)六旋翼植保無(wú)人飛機(jī)的飄移率小于八旋翼植保無(wú)人飛機(jī)和直升機(jī),而八旋翼植保無(wú)人飛機(jī)與直升機(jī)無(wú)顯著差異。

噴頭型號(hào)也可影響霧滴飄移。Wang等在風(fēng)洞中研究了離心式噴頭在不同轉(zhuǎn)速下霧滴尺寸特征,并在室外測(cè)定了四旋翼電動(dòng)植保無(wú)人飛機(jī)(P20)安裝該噴頭時(shí)的霧滴尺寸和風(fēng)速對(duì)噴頭噴幅內(nèi)沉積和飄移的影響,發(fā)現(xiàn)霧滴粒徑隨著噴頭轉(zhuǎn)速的增加而減小,且霧滴小于100和150 μm的占比增加,表示飄移風(fēng)險(xiǎn)增加,同時(shí)室外測(cè)試表明隨風(fēng)速的增大和霧滴粒徑的減小,飄移率和90%累積飄移位置均增加。Wang等在風(fēng)洞中對(duì)比研究了10種不同型號(hào)的噴頭(扇形噴頭、圓形噴頭和空氣射流噴頭)對(duì)霧滴飄移的影響,發(fā)現(xiàn)隨著噴頭尺寸的增加,霧滴粒徑逐漸增大,抗飄移能力逐漸增加,且發(fā)現(xiàn)空氣射流噴頭(IDK系列)的減飄效果最好。Chen等發(fā)現(xiàn)同種植保無(wú)人飛機(jī)上4種不同霧滴粒徑(95.21～185.09 μm)的噴頭噴施在水稻冠層上的霧滴累積飄移率范圍為23.06%～73.87%,霧滴累積飄移率和飄移距離隨著霧滴粒徑的增大而減小。植保無(wú)人飛機(jī)噴施的飄移也受旋翼下洗氣流的影響。文晟等采用數(shù)字模擬法模擬單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)旋翼流場(chǎng),研究了不同飛行速度下,植保無(wú)人飛機(jī)翼尖渦流形成對(duì)霧滴飄移的影響,發(fā)現(xiàn)在飛行速度大于3 m/s時(shí),開(kāi)始形成尾渦,且隨飛行速度和高度的增加,尾渦向機(jī)身后方擴(kuò)散的距離越遠(yuǎn),尾渦會(huì)誘導(dǎo)機(jī)身下方霧滴向上飄移,在飛行速度為5 m/s,高度為3 m時(shí),會(huì)導(dǎo)致38%霧滴形成空中飄移。

在田間植保無(wú)人飛機(jī)實(shí)際應(yīng)用中氣象因素和作業(yè)參數(shù)會(huì)影響飄移。石鑫等研究了環(huán)境風(fēng)速、飛行高度和飛行速度三種因素對(duì)電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)霧滴飄移的影響,發(fā)現(xiàn)側(cè)風(fēng)風(fēng)速為飄移的主要因素。Chen等發(fā)現(xiàn)植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)飄移距離與風(fēng)速、噴霧角度(噴頭垂直向下為0°)和壓力有關(guān),在固定噴霧角度和壓力時(shí),飄移距離隨側(cè)風(fēng)風(fēng)速增加而增加,而飄移距離會(huì)隨噴霧角度的增加而減小,飄移距離與噴霧壓力為正相關(guān),壓力越大,飄移越遠(yuǎn),因此,在施藥時(shí),可據(jù)實(shí)際風(fēng)速調(diào)整噴霧角度和壓力降低霧滴飄移。應(yīng)用噴霧助劑可提高霧滴粒徑,降低小霧滴比例,從而降低飄移。曾愛(ài)軍等研究發(fā)現(xiàn),Silwet DRS-60、邁飛和Y-20079等3種助劑的減飄率分別為43.3%、15.6%和5.2%,其中Silwet DRS-60的抗飄移效果最好,且在高溫低濕條件下,添加助劑的減飄效果較好。林金元等發(fā)現(xiàn),植保無(wú)人飛機(jī)使用液力式噴頭噴施,添加助劑(邁飛、倍達(dá)通、DS10870)可顯著提高霧滴粒徑,降低粒徑小于150 μm小霧滴的比例,且植物油類噴霧助劑倍達(dá)通具有最佳的霧滴蒸發(fā)抑制率,可顯著降低飄移(90%累積飄移位置降低4.8～6.4 m)。Wang等發(fā)現(xiàn)不同助劑的抗飄移效果不同,其中抗飄移效果最好的依次為Silwet DRS60、MF和Y-20079。飛防助劑的效果與噴頭類型有一定關(guān)系,林金元研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)液力式噴頭使用助劑時(shí)對(duì)霧滴粒徑的影響與射流噴頭(IDK)相反。

由此可見(jiàn),使用植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)影響農(nóng)藥飄移的因素眾多,而為了推動(dòng)植保無(wú)人飛機(jī)施藥的綠色發(fā)展,解決其飄移問(wèn)題至關(guān)重要。一方面,在植保無(wú)人飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用合適的旋翼類型,噴桿長(zhǎng)度,噴頭的型號(hào)、位置和角度等,從源頭上降低飄移率；另一方面,在施藥時(shí),需根據(jù)施藥環(huán)境確定合適的施藥參數(shù),添加合適的抗飄移助劑,從而減少施藥飄移,提高農(nóng)藥利用率,并降低農(nóng)藥因飄移造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

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植保無(wú)人飛機(jī)施藥應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)研究進(jìn)展

3.1  施藥職業(yè)暴露健康風(fēng)險(xiǎn)

人工背負(fù)式噴霧器施藥過(guò)程中農(nóng)藥的過(guò)量暴露可能造成施藥人員急性中毒,長(zhǎng)期低劑量接觸也可能威脅人體健康。植保無(wú)人飛機(jī)施藥雖實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離,不與農(nóng)藥直接接觸,但其飄移距離明顯大于常規(guī)地面施藥器械,飄移的霧滴會(huì)對(duì)施藥人員造成農(nóng)藥暴露。研究表明,植保無(wú)人飛機(jī)施藥對(duì)操作者的暴露量顯著低于背負(fù)式噴霧。徐少卿等對(duì)比研究了多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)和電動(dòng)背負(fù)式噴霧器在水稻田中施用氯蟲(chóng)苯甲酰胺和苯醚甲環(huán)唑時(shí)在施藥人員身上的農(nóng)藥暴露量,發(fā)現(xiàn)采用多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)在施藥人員身上的暴露量顯著低于采用背負(fù)式噴霧器。同樣,Yan等研究也發(fā)現(xiàn),在豇豆田施藥時(shí),采用背負(fù)式噴霧器施藥人員的農(nóng)藥暴露量是植保無(wú)人飛機(jī)施藥的14.5倍。呂運(yùn)濤等根據(jù)NY/T 3153-2017《農(nóng)藥施用人員健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》對(duì)采用植保無(wú)人飛機(jī)在水稻田施用噁唑酰草胺時(shí),配藥人員和飛機(jī)操作人員(簡(jiǎn)稱飛手)的職業(yè)健康暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估,發(fā)現(xiàn)飛手的健康風(fēng)險(xiǎn)為可接受(風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)＜1),而配藥人員健康風(fēng)險(xiǎn)為不可接受(風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)＞1),建議配藥人員使用不滲透的手套且加大手套更換的頻率,從而降低配藥人員的職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)。此外,植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí),因旋翼渦流作用飄移產(chǎn)生的部分藥液會(huì)吸附在機(jī)身上,從而導(dǎo)致飛手在施藥后收回植保無(wú)人飛機(jī)時(shí)產(chǎn)生農(nóng)藥暴露。Liu等研究表明,植保無(wú)人飛機(jī)的旋翼氣流導(dǎo)致大量液滴附著在機(jī)身上,從而在機(jī)身上的污染是風(fēng)送式噴霧機(jī)的5倍。

綜上,采用植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)農(nóng)藥暴露途徑主要有施藥前配藥暴露、施藥時(shí)農(nóng)藥在空氣中飄移暴露和施藥后機(jī)身暴露,其中農(nóng)藥在空中飄移的暴露風(fēng)險(xiǎn)較低,而配藥時(shí)暴露風(fēng)險(xiǎn)較高,需要密切關(guān)注。此外,植保無(wú)人飛機(jī)在施藥后機(jī)身上農(nóng)藥的殘存量大,但是并未評(píng)估其暴露風(fēng)險(xiǎn)。目前關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥的職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)僅評(píng)估了單一途徑的暴露風(fēng)險(xiǎn),未綜合考慮3種暴露途徑的累積暴露風(fēng)險(xiǎn),因此在后期的研究中可綜合評(píng)估3種途徑的累積暴露風(fēng)險(xiǎn)。最后,因植保無(wú)人飛機(jī)施藥時(shí)農(nóng)藥的暴露途徑與使用傳統(tǒng)施藥器械時(shí)的不同,目前常用的職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型是否適合還不清楚,因此,今后還需加強(qiáng)研究,累積數(shù)據(jù),為評(píng)估現(xiàn)有健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型或建立植保無(wú)人飛機(jī)施藥健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2  施藥殘留暴露膳食風(fēng)險(xiǎn)

農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留是人們關(guān)注的重點(diǎn),采用植保無(wú)人飛機(jī)施藥可能增加農(nóng)作物中的農(nóng)藥沉積,從而提高其膳食風(fēng)險(xiǎn)。由于不同類型植保無(wú)人飛機(jī)的噴施特性不同,導(dǎo)致其霧滴粒徑不同,造成沉積分布不同,是否會(huì)造成農(nóng)作物中可食部位的沉積量和消解動(dòng)態(tài)的差異還不清楚。目前僅見(jiàn)有少量關(guān)于使用植保無(wú)人飛機(jī)施藥后農(nóng)藥殘留沉積量和消解的研究報(bào)道。劉春來(lái)等對(duì)比研究了在同等施藥劑量下采用植保無(wú)人飛機(jī)和背負(fù)式噴霧器在水稻上噴施吡蚜酮后,發(fā)現(xiàn)植保無(wú)人飛機(jī)施藥在稻谷和植株上的初始沉積量分別是是背負(fù)式噴霧器的1.4倍和1.5倍,施藥14 d后,稻谷中吡蚜酮?dú)埩袅渴潜池?fù)式噴霧器的2.8倍,植株中是3.7倍,稻谷上的最終殘留小于最大殘留限量(MRL)。蒙艷華等發(fā)現(xiàn)植保無(wú)人飛機(jī)噴施戊唑醇在小麥穗中的初始沉積量和最終殘留分別是背負(fù)式噴霧器的1.2～1.8倍和1.6～2.2倍,在麥葉中分別為3.0～3.6倍和1.2～1.8倍。楚博等研究表明,植保無(wú)人飛機(jī)在茶園中噴施蟲(chóng)螨腈、溴氰菊酯、茚蟲(chóng)威等6種農(nóng)藥后7 d,干茶葉中的農(nóng)藥殘留量是背負(fù)式電動(dòng)噴霧器的1.20～2.44倍。郭華偉等研究表明植保無(wú)人飛機(jī)在茶園中噴施蟲(chóng)螨腈其初始沉積量是背負(fù)式噴霧器的1.07倍,而在新鮮葉片中消解半衰期無(wú)顯著差異,分別為3.9 d和4.2 d。美國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)化學(xué)品協(xié)會(huì)(NACA)曾比較了地面施藥和有人駕駛飛機(jī)噴施的農(nóng)藥殘留,發(fā)現(xiàn)在相同施藥頻率和采收間隔期條件下,地面施藥產(chǎn)生的殘留與航空施藥相當(dāng)或比其更高,可能是因有人駕駛飛機(jī)飛行高度高,飄移嚴(yán)重導(dǎo)致有效沉積量的降低,如姚偉祥等研究發(fā)現(xiàn)有人駕駛直升機(jī)在側(cè)風(fēng)風(fēng)速為1.1～2.3 m/s時(shí),90%霧滴沉積飄移距離在27.61～48.94 m。農(nóng)藥殘留是評(píng)估膳食風(fēng)險(xiǎn)的重要參數(shù),是農(nóng)藥登記試驗(yàn)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容,而目前植保無(wú)人飛機(jī)施藥條件下的農(nóng)藥殘留研究較少,無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估植保無(wú)人飛機(jī)施藥與傳統(tǒng)地面施藥器械施藥間的膳食風(fēng)險(xiǎn)差異。因此,亟需開(kāi)展植保無(wú)人飛機(jī)與傳統(tǒng)施藥器械間施藥的農(nóng)產(chǎn)品殘留差異對(duì)比研究,評(píng)估膳食風(fēng)險(xiǎn)差異,為規(guī)范植保無(wú)人飛機(jī)專用藥劑登記田間殘留試驗(yàn)和技術(shù)評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3  施藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

植保無(wú)人飛機(jī)噴施屬于超低容量噴施,施藥濃度高,且作業(yè)高度較高,產(chǎn)生農(nóng)藥的飄移會(huì)危害到附近敏感作物,或者危害到天敵昆蟲(chóng)類非靶標(biāo)生物以及人類的安全。閆曉靜等研究發(fā)現(xiàn)相較于背負(fù)式噴霧器、植保無(wú)人飛機(jī)噴施新煙堿類農(nóng)藥會(huì)顯著提高對(duì)非靶標(biāo)生物蜜蜂的風(fēng)險(xiǎn),研究發(fā)現(xiàn)在施藥區(qū)下風(fēng)向5 m處,背負(fù)式電動(dòng)噴霧器和多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)的霧滴飄移率分別為0.50%和23.98%,在17 m時(shí)植保無(wú)人飛機(jī)的飄移率仍為2.79%,且飄移總量顯著高于背負(fù)式電動(dòng)噴霧器。魯文霞等研究發(fā)現(xiàn),P30四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在風(fēng)速為0.1～4.0 m/s時(shí),90%累積飄移距離在下風(fēng)向的6～22 m。王瀟楠等發(fā)現(xiàn),油動(dòng)單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)(3WQF80-10)在側(cè)風(fēng)風(fēng)速為0.76～5.5 m/s時(shí),90%累積飄移霧滴沉降在噴霧區(qū)下風(fēng)方向水平距離9.3～14.5 m。石鑫等發(fā)現(xiàn)電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在側(cè)風(fēng)風(fēng)速為1.1～7.0 m/s時(shí),90%霧滴沉降在噴霧區(qū)下風(fēng)向7.0～27.3 m。王國(guó)賓等發(fā)現(xiàn),在使用P30電動(dòng)四旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在冬小麥田噴施除草劑時(shí)在不同的側(cè)風(fēng)速下90%累積飄移距離為4.8～22.4 m。Xue等發(fā)現(xiàn)Z-3型單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)在水稻田施藥時(shí)在非靶區(qū)的飄移量為12.9%,且90%霧滴累積飄移位置在8 m內(nèi)。因此,植保無(wú)人飛機(jī)在施藥時(shí)由于作業(yè)高度高于傳統(tǒng)地面施藥器械,易受環(huán)境風(fēng)速影響,其飄移量和飄移距離高于傳統(tǒng)地面施藥器械,從而提高了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。目前,在對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)飄移方面的研究主要為飄移距離、影響因素等方面,對(duì)非靶標(biāo)生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的報(bào)道僅見(jiàn)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所閆曉靜等的一篇對(duì)蜜蜂風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)道,缺乏其他環(huán)境生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究。此外,農(nóng)藥施用除霧滴飄移產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)外,還會(huì)沉積或流失到土壤中,對(duì)土壤生物(如蚯蚓、土壤微生物或小型節(jié)肢動(dòng)物)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。相較于傳統(tǒng)施藥方式,植保無(wú)人飛機(jī)施藥用水量少,且下洗氣流有助于藥液在作物冠層的沉積分布,藥液不易從葉片上流失到土壤中,因此,其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可能較低,但是目前還無(wú)關(guān)于評(píng)估植保無(wú)人飛機(jī)施藥造成的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)道。因此,目前關(guān)于植保無(wú)人飛機(jī)施藥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究有限,缺乏植保無(wú)人飛機(jī)施藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù),無(wú)法構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,仍需加強(qiáng)無(wú)人飛機(jī)施藥對(duì)環(huán)境中非靶標(biāo)生物、鄰近敏感作物安全性的研究,為建立植保無(wú)人飛機(jī)施藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南提供數(shù)據(jù),同時(shí)為植保無(wú)人飛機(jī)的推廣使用提供數(shù)據(jù)支撐。

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國(guó)際上植保無(wú)人飛機(jī)應(yīng)用中的農(nóng)藥管理

4.1  日本

2019年以前,日本農(nóng)藥登記的申請(qǐng)資料中要求應(yīng)用于植保無(wú)人飛機(jī)的農(nóng)藥在登記時(shí)需要開(kāi)展殘留試驗(yàn),主要采用變更使用方式管理,即農(nóng)藥在已經(jīng)獲得地面常規(guī)噴霧使用登記前提下,申請(qǐng)登記用于植保無(wú)人飛機(jī)低容量噴霧。在2014年修訂的《關(guān)于農(nóng)藥登記申請(qǐng)資料要求》中,對(duì)于常規(guī)噴霧的殘留試驗(yàn),需根據(jù)作物分類確定殘留試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量。其中大宗作物需開(kāi)展6個(gè)或更多的殘留試驗(yàn),一般作物需開(kāi)展3個(gè)或更多殘留試驗(yàn),小宗作物為2個(gè)或以上殘留試驗(yàn)。對(duì)于植保無(wú)人飛機(jī)噴霧,已采用地面施用方式登記的農(nóng)藥,在施用方法上需要增加空中施用或無(wú)人直升機(jī)施用時(shí),其試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)為所需點(diǎn)數(shù)的一半以上(例如,常規(guī)登記要求試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)為3個(gè)或3個(gè)以下的,無(wú)人飛機(jī)應(yīng)當(dāng)開(kāi)展2個(gè)或2個(gè)以上)。然而,在2019年,日本農(nóng)藥監(jiān)管部門再次修訂了《關(guān)于農(nóng)藥登記申請(qǐng)資料要求》,重新規(guī)定了采用植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥時(shí)的殘留試驗(yàn)要求,即對(duì)于已登記的農(nóng)藥,擬申請(qǐng)?jiān)跇?biāo)簽中增加植保無(wú)人飛機(jī)使用方式的,若單位面積有效成分用藥量在原登記范圍內(nèi),無(wú)需重復(fù)開(kāi)展殘留試驗(yàn)；否則,需進(jìn)行殘留試驗(yàn)。此外,對(duì)于新型植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥的劑型,若現(xiàn)存的良好農(nóng)業(yè)規(guī)范(Good Agricultural Practice,GAP)試驗(yàn)中已有足夠的數(shù)據(jù),則可免除殘留試驗(yàn)。農(nóng)藥標(biāo)簽是農(nóng)藥管理的重要內(nèi)容,直接指導(dǎo)施藥者科學(xué)安全使用農(nóng)藥。日本飛防藥劑的標(biāo)簽中會(huì)在施藥方法處標(biāo)注適用于植保無(wú)人飛機(jī)噴霧,且明確標(biāo)注稀釋倍數(shù)以及用藥量等信息。

4.2  韓國(guó)

在韓國(guó),航空施用藥劑的登記要求與普通噴霧的要求一致,需要重新開(kāi)展田間殘留試驗(yàn),不可使用葉面噴霧的殘留試驗(yàn)數(shù)據(jù)申請(qǐng)減免,其試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可與普通殘留試驗(yàn)一致,但需要使用植保無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行噴施。韓國(guó)在初始制定的植保無(wú)人飛機(jī)使用農(nóng)藥登記的殘留試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中使用的飛機(jī)是無(wú)人直升機(jī),試驗(yàn)小區(qū)面積為525 m2,緩沖距離5 m,飛行速度15 km/h,飛行高度4 m,直線飛行距離為20 m。由于韓國(guó)人均耕地面積較小,因而微小型植保無(wú)人飛機(jī)用于航空植保作業(yè)的形式正越來(lái)越被廣大農(nóng)戶接受。考慮到小型植保無(wú)人飛機(jī)體積小于無(wú)人直升機(jī)的特點(diǎn),2019年韓國(guó)對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,設(shè)定小型植保無(wú)人飛機(jī)飛行高度為2～3 m,飛行速度為8～11 km/h。為了便于在比稻田更窄的田地使用,試驗(yàn)面積設(shè)定為192 m2,緩沖距離為2 m,在登記用于植保無(wú)人飛機(jī)噴施的藥劑標(biāo)簽中需標(biāo)有″無(wú)人飛機(jī)″字樣。韓國(guó)非常重視在植保無(wú)人飛機(jī)登記試驗(yàn)中對(duì)鄰近敏感作物的安全性,要求觀察鄰近敏感作物藥害情況。不同登記作物鄰近作物的種類不同,例如,如果登記作物為水稻,鄰近作物包括甘藍(lán)、萵苣、黃瓜、辣椒、菜豆、紫蘇；如果登記作物是旱地作物,鄰近作物包括甘藍(lán)、萵苣、黃瓜、辣椒、菜豆、紫蘇、玉米,從而最大程度地保證植保無(wú)人飛機(jī)施藥的環(huán)境安全性。

4.3  美國(guó)和加拿大

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(Environmental Protection Agency,EPA)在對(duì)現(xiàn)有的航空施用農(nóng)藥產(chǎn)品進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),并未考慮植保無(wú)人飛機(jī),因此,EPA面臨一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,即允許″航空應(yīng)用″的農(nóng)藥標(biāo)簽是否適用于植保無(wú)人飛機(jī)和其他無(wú)人駕駛飛行器(UAV)。目前,由于植保無(wú)人飛機(jī)可以精準(zhǔn)施藥,減少對(duì)施藥人員的暴露風(fēng)險(xiǎn),美國(guó)對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施用農(nóng)藥的關(guān)注正逐漸上升,有可能放開(kāi)對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)的管制。在美國(guó)農(nóng)藥項(xiàng)目對(duì)話委員會(huì)(PPDC)的《新興農(nóng)業(yè)技術(shù)工作組最終報(bào)告》中指出,雖然植保無(wú)人飛機(jī)施藥有潛在的好處,但在安全性、操作和法規(guī)符合性方面也存在一些潛在的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的施藥技術(shù)相比,該技術(shù)引發(fā)的農(nóng)藥飄移對(duì)施藥人員、旁觀者和野生動(dòng)物的影響以及不同的施用方法是否會(huì)影響農(nóng)藥的藥效、耐受性或造成作物藥害等還不清楚。2020年,美國(guó)作物生命協(xié)會(huì)(CLA)建立了植保無(wú)人飛機(jī)工作組,該工作組的任務(wù)是評(píng)估農(nóng)藥的空中施藥和傳統(tǒng)施藥方法的現(xiàn)有數(shù)據(jù),以確定在植保無(wú)人飛機(jī)應(yīng)用背景下的等效性和潛在的風(fēng)險(xiǎn)差異。同時(shí)提出需要加強(qiáng)深入研究,綜合評(píng)價(jià)植保無(wú)人飛機(jī),從而將其納入當(dāng)前監(jiān)管框架體系中。當(dāng)前,EPA雖還未制定正式的針對(duì)植保無(wú)人飛機(jī)施用農(nóng)藥的監(jiān)管條例,但申請(qǐng)者可從美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)獲得豁免,采用植保無(wú)人飛機(jī)噴施低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥。

加拿大有害生物管理局(PMRA)的《關(guān)于空中施用農(nóng)藥的指令》中的飛機(jī)是指使用固定翼或單旋翼飛機(jī),并且僅適用于有人駕駛飛機(jī)。根據(jù)《害蟲(chóng)防治產(chǎn)品條例》,標(biāo)簽上必須包含每種害蟲(chóng)防治產(chǎn)品的使用說(shuō)明,包括使用條件以及降低使用風(fēng)險(xiǎn)的方式。植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥代表了PMRA空中施用的一種新型方式。迄今為止,加拿大尚未提交使用植保無(wú)人飛機(jī)施用農(nóng)藥的標(biāo)簽修訂申請(qǐng)。由于PMRA尚未收到任何支持使用植保無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥施用的數(shù)據(jù)或申請(qǐng),因此無(wú)法判斷植保無(wú)人飛機(jī)施用農(nóng)藥的風(fēng)險(xiǎn)。如確需植保無(wú)人飛機(jī)這種新型施藥方法,申請(qǐng)者則須向PMRA提交標(biāo)簽修改申請(qǐng),以及足夠的數(shù)據(jù)證明該施藥方式的安全性；否則,根據(jù)《害蟲(chóng)控制產(chǎn)品法》不允許使用植保無(wú)人飛機(jī)施藥。

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對(duì)于我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)使用農(nóng)藥管理建議

隨著我國(guó)老齡化的發(fā)展,勞動(dòng)力的減少,植保無(wú)人飛機(jī)施藥將會(huì)成為我國(guó)未來(lái)植保領(lǐng)域的主要方式之一。而我國(guó)農(nóng)耕面積大,作物種類和耕地類型繁多,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和過(guò)程不同于日本和韓國(guó),需在參考國(guó)外對(duì)飛防制劑管理經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),建立我國(guó)飛防專用藥劑殘留、環(huán)境、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范,完善我國(guó)農(nóng)藥登記管理體系,推動(dòng)我國(guó)航空植保的發(fā)展。因此,結(jié)合我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)藥劑管理方面存在的問(wèn)題,提出如下建議：

1)植保無(wú)人飛機(jī)噴施農(nóng)藥屬于低容量噴霧,用水量少,稀釋倍數(shù)低,相較于傳統(tǒng)農(nóng)藥噴施方式,由于噴霧高度較高,農(nóng)藥易產(chǎn)生飄移,造成飄移風(fēng)險(xiǎn),因此建議選擇藥效高、風(fēng)險(xiǎn)低、不易產(chǎn)生藥害、對(duì)天敵無(wú)害的農(nóng)藥產(chǎn)品進(jìn)行登記,以從源頭降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2)植保無(wú)人飛機(jī)噴霧霧滴小,易在作物表面和冠層分散沉積,且農(nóng)藥濃度高,因此,不確定植保無(wú)人飛機(jī)噴施后在作物上的初始沉積量是否與傳統(tǒng)施藥器械相同,目前此類研究仍較少,且測(cè)試方法不統(tǒng)一,獲得的數(shù)據(jù)不具可比性和代表性。目前,日本用于植保無(wú)人飛機(jī)的農(nóng)藥在登記時(shí),若單位面積用藥量不變,則可豁免田間殘留試驗(yàn),而在韓國(guó)仍需開(kāi)展田間殘留試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)評(píng)價(jià)。因此,在我國(guó)是否需要開(kāi)展田間殘留試驗(yàn)仍需大量對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù),確認(rèn)我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)與傳統(tǒng)試驗(yàn)施藥間的殘留沉積量、最終殘留以及膳食風(fēng)險(xiǎn)差異,之后再確定是否開(kāi)展植保無(wú)人飛機(jī)農(nóng)藥登記殘留試驗(yàn)。在此之前,可制定臨時(shí)的植保無(wú)人飛機(jī)施藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則,為研究植保無(wú)人飛機(jī)施藥產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留和膳食風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

3)在我國(guó)建立的NY/T 2882-2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》和NY/T 3153-2017《農(nóng)藥施用人員健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》中,對(duì)非靶標(biāo)生物以及關(guān)于施藥人員健康風(fēng)險(xiǎn)暴露的評(píng)估均為在傳統(tǒng)噴霧場(chǎng)景下制訂的,其評(píng)估方式是否適合于植保無(wú)人飛機(jī)施藥場(chǎng)景仍需檢驗(yàn)確認(rèn)。因此建立適用于植保無(wú)人飛機(jī)施藥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、施藥人員健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,有助于完善我國(guó)農(nóng)藥登記中農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)體系。此外,對(duì)于容易造成臨近作物藥害的藥劑(如除草劑),在進(jìn)行飛防藥劑登記時(shí),應(yīng)充分考慮其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和鄰近作物藥害,提高登記準(zhǔn)入門檻。

4)農(nóng)藥標(biāo)簽是農(nóng)藥安全合理使用的基礎(chǔ)。在登記用于飛防藥劑的標(biāo)簽上需要明確標(biāo)注植保無(wú)人飛機(jī)施藥的使用方法、推薦使用劑量(稀釋倍數(shù)、用藥量)和使用技術(shù)要求(施用條件、施藥時(shí)期、最多使用次數(shù)等)等信息,明確飛防使用的注意事項(xiàng),確保安全使用。

來(lái)源：《農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)》2023年第2期

作者：安小康1,李富根2,閆曉靜1,徐軍1,羅媛媛2,黃修柱*,2,董豐收*,1(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所)