基于“互聯(lián)網(wǎng)+航空施藥”模式防治松褐天牛初步研究

程相稱，謝春春，梁躍，李際臣，張倩，李娟

(1.國(guó)家林業(yè)局森林病蟲害防治總站，林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.山東瑞達(dá)有害生物防控有限公司，山東 濟(jì)南 250101；3.青島市黃島區(qū)林業(yè)局，山東 青島 266000)

松褐天牛MonochamusalternatusHope是松屬植物的一種重要蛀干害蟲，既能直接危害松樹造成其死亡，也是松材線蟲BursaphelenchusxylophilusNickle的主要傳播媒介。由于松材線蟲在松樹木質(zhì)部樹脂道內(nèi)寄生，一般殺線劑難以達(dá)到防治效果。因此，防治其媒介昆蟲松褐天牛成為當(dāng)前防控松材線蟲病最主要的技術(shù)手段[1-2]。合理控制松褐天牛的種群密度，對(duì)于減輕松褐天牛蛀干危害，有效阻斷松材線蟲病擴(kuò)散蔓延具有重要意義。

目前，松褐天牛和松材線蟲病的發(fā)生規(guī)律及綜合防治技術(shù)日趨成熟，其中噻蟲啉對(duì)松褐天牛的防治效果已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。作為一種安全無公害的殺蟲劑，已成為防治松褐天牛的主要藥劑[3-5]。在早期的林業(yè)有害生物防治工作中，松褐天?；瘜W(xué)防治主要以地面人工施藥為主，每片小班地塊很難全面、細(xì)致的覆蓋，這種粗放的作業(yè)方式強(qiáng)度大、效率低。目前，航空施藥防治是將重體力、高成本、低效益的傳統(tǒng)模式向高效率、低成本、高效益的現(xiàn)代模式轉(zhuǎn)變的重要手段。但傳統(tǒng)的航空施藥手段由于缺乏施藥量高精度控制與飛行軌跡和施藥質(zhì)量監(jiān)管，飛防效果難以得到保證。本文運(yùn)用航空植保精準(zhǔn)變量施藥控制系統(tǒng)、航空植保作業(yè)監(jiān)管與面積計(jì)量系統(tǒng)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+航空施藥”防治松褐天牛的新型技術(shù)模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)地選在山東省青島市黃島區(qū)(N 35°35′～36°08′、E 119°30′～120°11′)。黃島區(qū)地處山東半島西南隅，膠州灣畔，屬魯東丘陵區(qū)。境內(nèi)山嶺起伏，溝壑縱橫，具有明顯的海洋性氣候特點(diǎn)。自然資源豐富，樹種繁多，松屬植物主要為黑松Pinusthunbergii；樹齡均在10 a以上，是松材線蟲病易侵染寄主。2016年，黃島區(qū)被國(guó)家林業(yè)局正式公布為松材線蟲病疫區(qū)[6]。

1.2 試驗(yàn)區(qū)規(guī)劃 通過Google Earth軟件將試驗(yàn)區(qū)規(guī)范分為5個(gè)區(qū)域。辛安街道、長(zhǎng)江路街道、紅石崖街道以及黃埠嶺區(qū)域?yàn)轱w防區(qū)，靈山衛(wèi)街道大灣社區(qū)后山為對(duì)照區(qū)。其中，辛安街道和長(zhǎng)江路街道為松材線蟲病疫點(diǎn)。

1.3 供試藥劑和施藥設(shè)備 3%噻蟲啉微囊懸浮劑(CS)，南通功成精細(xì)化工有限公司，用量為1.5 kg/hm2；飛防助劑瑞達(dá)7號(hào)，山東瑞達(dá)有害生物防控有限公司，助劑用量為殺蟲劑用量的3‰～5‰，并根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度酌情增減。小松鼠AS350B3，歐洲直升機(jī)公司；Simplex噴灑設(shè)備，美國(guó)實(shí)用動(dòng)力公司；航空植保作業(yè)監(jiān)管與面積計(jì)量系統(tǒng)，中農(nóng)智控技術(shù)股份公司；航空植保精準(zhǔn)變量施藥控制系統(tǒng)，中農(nóng)智控技術(shù)股份公司；IDK噴頭，德國(guó)萊克勒公司；誘捕器ZM-80，誘芯APF-I，廈門三涌生物科技有限公司。

1.4 施藥時(shí)間及次數(shù) 根據(jù)松褐天牛在黃島地區(qū)的羽化期，確定最適合飛防時(shí)段為6—8月。根據(jù)天氣情況以及局部小氣候、氣流情況確定飛防作業(yè)具體施藥時(shí)間分別為2017年6月17日，7月20日和8月17日。

1.5 質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.5.1 有效噴幅及霧滴質(zhì)量測(cè)定 在垂直小松鼠AS350B3直升機(jī)前進(jìn)方向的空地上，依次間隔2 m，放置水敏感紙40張，指揮飛行員在中間飛過。10 min后，收集水敏感紙，利用軟件掃描圖像，分析確定航空作業(yè)的有效噴幅及噴霧質(zhì)量。

1.5.2 噴灑質(zhì)量測(cè)定 利用航空植保作業(yè)監(jiān)管與面積計(jì)量系統(tǒng)對(duì)航空作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管，確保直升機(jī)按照要求飛行；隨機(jī)測(cè)定霧滴大小及其覆蓋密度，保證霧滴質(zhì)量。

1.6 防治效果調(diào)查

1.6.1 誘捕器誘集成蟲法 共設(shè)置誘捕器18個(gè)，其中飛防區(qū)14個(gè)、對(duì)照區(qū)4個(gè)(表1)。分別于飛防前1 d，飛防后3，7，15 d，調(diào)查并記錄誘集到的松褐天牛數(shù)量，統(tǒng)計(jì)飛防區(qū)松褐天牛成蟲蟲口減退率和對(duì)照區(qū)松褐天牛成蟲自然蟲口減退率，計(jì)算防治效果。

表1 飛防區(qū)和對(duì)照區(qū)誘捕器設(shè)置

1.6.2 飼養(yǎng)籠調(diào)查法 防治前將240頭松褐天牛成蟲分別放置于24個(gè)飼養(yǎng)籠內(nèi)，每籠10頭。在飛防區(qū)黃埠嶺和對(duì)照區(qū)靈山衛(wèi)街道的山脊、上部、中部及下部分別掛3個(gè)飼養(yǎng)籠。防治后6，12，24，48 h檢查籠內(nèi)天牛存活數(shù)量，計(jì)算死亡率和相對(duì)防效。

蟲口減退率(%)=(防前活蟲數(shù)-防后活蟲數(shù))/防前活蟲數(shù)×100

校正蟲口減退率=(作業(yè)區(qū)蟲口減退率-對(duì)照區(qū)自然蟲口減退率)/(1-對(duì)照區(qū)自然蟲口減退率)×100

1.6.3 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 20.0軟件分析處理，利用Duncan法比較分析不同處理下目標(biāo)數(shù)據(jù)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 有效噴幅、霧滴大小及其覆蓋密度 小松鼠AS350B3直升機(jī)作業(yè)的有效噴幅可達(dá)40 m，對(duì)應(yīng)噴灑設(shè)備的霧滴DV0.5值約為323 μm，此霧滴大小合適，霧滴覆蓋密度為12.76個(gè)/cm2(表2)，且各地區(qū)霧滴覆蓋密度無顯著性差異(P>0.05)。

2.2 飛行質(zhì)量評(píng)定 飛行作業(yè)期間，平均飛行速度為114.89 km/h。不同速度條件下，霧滴體積中徑及其覆蓋密度均無顯著性差異(P>0.05)(表3)，說明使用“航空植保精準(zhǔn)變量施藥控制系統(tǒng)”后，飛行速度對(duì)噴藥質(zhì)量的影響極大降低，而且使噴灑更加均勻。同時(shí)，該系統(tǒng)的應(yīng)用有效解決了航空作業(yè)時(shí)地面監(jiān)管不到位的難題(圖1)。

表2 不同飛防區(qū)霧滴檢測(cè)結(jié)果

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)。

表3 不同速度下霧滴質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

注：數(shù)據(jù)后標(biāo)有相同大寫字母者表示不同飛行速度下霧滴覆蓋密度差異不顯著(P>0.05)；標(biāo)有相同小寫字母者表示不同飛行速度下霧滴體積中徑差異性不顯著(P>0.05)。

注：綠色表示飛行路線，紅色表示噴灑軌跡；a作業(yè)時(shí)間為6月17日，b圖作業(yè)時(shí)間為7月20日，c圖作業(yè)時(shí)間為8月17日。圖1 航空施藥作業(yè)軌跡圖

2.3 防治效果

2.3.1 誘捕器誘集評(píng)價(jià) 第1次施藥后，松褐天牛數(shù)量顯著降低。3次飛防后，飛防區(qū)的蟲口減退率為95.45%，對(duì)照區(qū)蟲口自然減退率為50%，飛防區(qū)校正蟲口減退率為90.90%，即3次施藥后防效達(dá)到90.90%(表4)。

表4 航空噴施3%噻蟲啉CS防治松褐天牛的防治效果

2.3.2 林間飼養(yǎng)籠調(diào)查評(píng)價(jià) 由于對(duì)照區(qū)松褐天牛的自然死亡率均低于5%，所以飛防區(qū)噴施3%噻蟲啉CS后6，12，24，48 h的校正防效分別為3.61%，49.44%，90%，96.67%。林間飼養(yǎng)籠試驗(yàn)結(jié)果表明，飛防24 h后，對(duì)松褐天牛的滅殺效果可達(dá)90%。

表5 航空噴施3%噻蟲啉CS不同時(shí)間飼養(yǎng)籠內(nèi)松褐天牛死亡率 %

3 結(jié)論與討論

航空施藥防治相比于傳統(tǒng)地面防治有很多優(yōu)點(diǎn)，用藥量、用工量、用水量均極大減少，能有效解決山區(qū)地形復(fù)雜、樹木高大、防治效率低等問題，且防治費(fèi)用僅占人工物理、機(jī)械噴藥等常規(guī)防治方法的四分之一左右。但同時(shí)也存在著一些缺點(diǎn)，比如，原始飛防作業(yè)時(shí)，空中噴藥通過飛行員手工操作，易造成作業(yè)區(qū)銜接處出現(xiàn)不同程度漏噴現(xiàn)象；當(dāng)風(fēng)速較大、風(fēng)向不穩(wěn)時(shí)，藥液霧滴容易隨風(fēng)漂移，影響著藥效果，也可能產(chǎn)生漏噴區(qū)域。

為解決上述難題，本試驗(yàn)為作業(yè)直升機(jī)安裝了新型的噴灑設(shè)備(Simplex)與“互聯(lián)網(wǎng)+”軟件系統(tǒng)。其中，航空植保精準(zhǔn)變量施藥控制系統(tǒng)由主控制器、渦輪流量傳感器、電動(dòng)球閥執(zhí)行器、GPS定位模塊等部分組成，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高、擴(kuò)展性好、安裝簡(jiǎn)便等功能及優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)航空施藥過程中對(duì)施藥量的精準(zhǔn)控制，有助于提高航空施藥作業(yè)效果，節(jié)省施藥作業(yè)成本，同時(shí)減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染。航空植保作業(yè)監(jiān)管與面積計(jì)量系統(tǒng)主要由機(jī)載終端及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)組成，具有作業(yè)面積實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)量和作業(yè)效果評(píng)估的功能。該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了地面人員對(duì)航空作業(yè)全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，當(dāng)航空作業(yè)狀態(tài)異常時(shí)，能夠隨時(shí)糾正，極大提高了航空施藥作業(yè)質(zhì)量[7-8]。

因此，基于“互聯(lián)網(wǎng)+航空施藥”的技術(shù)模式將以其低成本、高精度、高效益的優(yōu)勢(shì)日益成為各地防治松褐天牛的主要措施，為我國(guó)松材線蟲病防控以及其他農(nóng)、林業(yè)有害生物防治提供更加高效的技術(shù)途徑。