無人機(jī)噴霧技術(shù)防治剛竹毒蛾幼蟲效果評價

劉化桐

(福建省邵武市林業(yè)局 福建南平 354000)

近年來，植保無人機(jī)經(jīng)?，F(xiàn)身于田間地頭，并以其表現(xiàn)出的強(qiáng)大高工效、省時降費(fèi)的優(yōu)勢，使得無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)在農(nóng)業(yè)有害生物防治上得以廣泛應(yīng)用，極大地減輕了農(nóng)田有害生物防治工作的勞動強(qiáng)度，將大量的勞動力從田間地頭中解放出來。林業(yè)有其獨(dú)特的山勢林情條件，尤其是丘陵地區(qū)，山陡、樹高、林密，地形復(fù)雜，氣流不穩(wěn)定，給防治施藥工作帶來了一定的難度。目前，無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)亦開始在林木有害生物的防治上嶄露頭角[1]，相關(guān)方面的研究已有報道，沈彩霞[2]研究了無人機(jī)噴霧防治黃脊竹蝗成蟲的效果，洪宜聰?shù)萚3]進(jìn)行了無人機(jī)噴霧防治剛竹毒蛾幼蟲防效分析。但有關(guān)無人機(jī)噴霧技術(shù)與傳統(tǒng)人工地面噴霧技術(shù)在工效、成本及藥效方面的對比研究尚未見報道，明確無人機(jī)噴霧技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)有害生物防治方面的先進(jìn)性，進(jìn)而促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用已成為急待解決的科學(xué)問題。

為明確無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)在林業(yè)有害生物防治生產(chǎn)中的優(yōu)勢，破解被低工效、高勞動強(qiáng)度、施藥不均勻、藥效差和高昂的防治費(fèi)用所困撓的傳統(tǒng)噴霧施藥的技術(shù)難題，揭示無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)所具有的便捷高效且節(jié)時、省力、降費(fèi)的顯著優(yōu)點(diǎn)，從而助推無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)廣泛應(yīng)用于林業(yè)有害生物防治生產(chǎn)。2021 年在邵武市選擇在發(fā)生剛竹毒蛾幼蟲 (Pantana phyllostachysae)為害的毛竹(Phyllostachys edulis) 林建立試驗(yàn)區(qū)，選用3%高滲苯氧威乳油、1.2%煙堿·苦參堿乳油、5%氟蟲脲乳油、25%阿維·滅幼脲懸浮劑、1.5%苦參堿可溶液和1.8%阿維菌素乳油等6 種生物農(nóng)藥，應(yīng)用大疆T20 植保無人機(jī)和大浩3WKY-40 擔(dān)架式噴霧噴粉機(jī)，在竹林開展噴霧防治剛竹毒蛾幼蟲試驗(yàn)，對比分析2 種施藥技術(shù)在防治效果、作業(yè)工效、防治成本等方面的差異，旨在為無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

邵武市(北緯26°55′—27°35′，東經(jīng)117°02′—117°52′) 位于福建省西北部，為典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫度13.0～23.0 ℃，年均降雨量1 857.6 mm。選擇海拔為350～610 m 的丘陵山地、主要樹種為毛竹的林分建立試驗(yàn)區(qū)，試驗(yàn)區(qū)面積為 276.8 hm2，主要伴生樹種有杉木(Cunninghamia lanceolata)、苦櫧 (Castanopsis sclerophylla)、馬尾松(Pinus massoniana)、閩粵栲 (Castanopsis fissa) 和米櫧 (Castanopsis carlesii) 等。林下植被主要有迎春 (Jasminum nudiflorum)、地菍(Melastoma dodecandrum)、淡竹葉(Lophatherum gracile)、杜鵑(Rhododendron simsii) 和紫萼(Hosta ventricosa) 等[4-7]，防治靶向昆蟲為剛竹毒蛾，蟲齡蟲態(tài)為3 齡幼蟲，蟲口密度57～99 條/株，蟲株率52%～97%。試驗(yàn)林基本概況見表1。

表1 試驗(yàn)林基本概況Tab.1 Basic information of experimental stand

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)昆蟲來源

從毛竹林采集剛竹毒蛾卵塊，在常溫狀態(tài)下孵化為幼蟲后，置于培養(yǎng)箱[T＝ (27±1) ℃，RH＝72%，L∶D＝14 h ∶10 h] 內(nèi)，并用新鮮毛竹葉片飼養(yǎng)(葉片需用清水洗凈晾干) 至3 齡時，將活動正常、個體相近的幼蟲分裝至蟲籠備試。

2.2 試驗(yàn)藥劑與器材

試驗(yàn)農(nóng)藥的名稱及劑型見表2。

表2 試驗(yàn)采用的農(nóng)藥名稱及劑型Tab.2 Name and dosage form of pesticide used in the test

試驗(yàn)主要器材為:大疆T20 植保無人機(jī)(霧化壓力0.2～0.4 MPa，8 個扇形霧化噴頭，噴嘴為SX110015VS，額定載藥15 L；深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司)；大浩3WKY-40 擔(dān)架式噴霧噴粉機(jī)(江蘇大浩科技實(shí)業(yè)有限公司)。

2.3 研究方法

2.3.1 樣地設(shè)立與試驗(yàn)準(zhǔn)備

在各預(yù)定的毛竹試驗(yàn)林中，以“對角線” 法設(shè)立大小為0.067 hm2的樣地若干個，于樣地上隨機(jī)選取樣竹15 株，用兩端開口的蟲籠套在選定的標(biāo)準(zhǔn)枝上，施藥前1 d 放入20 條剛竹毒蛾幼蟲，然后扎緊兩端的開口，以防幼蟲逃走。

2.3.2 農(nóng)藥配制

用純凈水以體積比將參試農(nóng)藥配制成相應(yīng)的濃度:1.2%煙堿·苦參堿，1 500 倍液；3%高滲苯氧威，2 500 倍液；1.5%苦參堿，1 500 倍液；1.8%阿維菌素，800 倍液；5%氟蟲脲，1 000 倍液；25%阿維·滅幼脲，1 000 倍液。

2.3.3 防治試驗(yàn)設(shè)計

2021 年6 月21—25 日(晴到多云的天氣)，分別采用植保無人機(jī)和人工地面噴霧技術(shù)，于7 ∶00—9 ∶30 (風(fēng)速1 級、空氣濕度73%)，噴施預(yù)設(shè)濃度的3%高滲苯氧威、1.2%煙堿·苦參堿、1.8%阿維菌素、1.5%苦參堿、25%阿維·滅幼脲和5%氟蟲脲；噴霧藥液用量:無人機(jī)噴霧和人工噴霧分別為25 L/hm2和75 L/hm2，為有利于霧滴沉降，在藥液中均加入225 mL/hm2的U 伴飛防專用助劑；植保無人機(jī)飛行作業(yè)參數(shù)為定高6.5 m，航速2.0 m/s[8-9]。每處理3 次重復(fù)，在遠(yuǎn)離施藥區(qū)，選擇林分相類似、蟲口數(shù)量相當(dāng)?shù)拿窳?，建立以噴施等量的“清?U 伴飛防專用助劑”的對照區(qū)，作為各處理的共同對照(CK)。

2.3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

施藥后每隔24 h，定時觀察套籠內(nèi)剛竹毒蛾幼蟲的活動情況，統(tǒng)計死蟲數(shù)，在幼蟲的死亡率超過95%時停止試驗(yàn)，計算幼蟲死亡率、校正死亡率。

試驗(yàn)所獲取數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel2010 分析處理，以SPSS22.0 軟件進(jìn)行方差分析，各噴霧施藥技術(shù)、農(nóng)藥間的差異顯著性采用Duncan's 檢驗(yàn)法分析。

2.3.5 林間防治效果檢查

以各處理區(qū)施藥前后蟲口密度的變化評價農(nóng)藥對幼蟲的作用。在噴藥前和藥后6 d 開展蟲情調(diào)查，分別調(diào)查各處理林分的蟲口數(shù)量，并計算防治效果[10-14]。

2.3.6 防治費(fèi)用分析

對植保無人機(jī)噴霧技術(shù)和人工地面噴霧技術(shù)的防治工效、人工和農(nóng)藥費(fèi)用等全成本進(jìn)行對比分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 防治效果分析

3.1.1 套籠內(nèi)幼蟲的藥效分析

表3 為各藥劑不同施藥技術(shù)對剛竹毒蛾幼蟲的藥效分析。從表3 可得，相同農(nóng)藥無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)的幼蟲校正死亡率均高于人工噴霧。以藥后6 d 為例，無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)的幼蟲校正死亡率均高于90.2%，而人工地面噴霧技術(shù)的幼蟲校正死亡率均低于86.7%。方差分析結(jié)果顯示，同一種農(nóng)藥，無人機(jī)噴霧與人工噴霧的各相同藥后時長的幼蟲校正死亡率間均有顯著差異(P＜0.05)，人工噴霧的標(biāo)準(zhǔn)誤均大于無人機(jī)噴霧。表明與無人機(jī)噴霧技術(shù)相比，人工噴霧技術(shù)對剛竹毒蛾幼蟲的防治效果較差，主要是由于其藥液噴灑不均勻。

表3 農(nóng)藥對剛竹毒蛾幼蟲的防治效果Tab.3 Control effects of pesticides on the larvae of P. phyllostachysae

3.1.2 林間防治效果分析

表4 為各施藥區(qū)竹林蟲情調(diào)查的結(jié)果?？芍?，藥后6 d 各農(nóng)藥無人機(jī)噴霧林分的防治效果均超過90%，明顯好于人工噴霧的林分，這與套籠試驗(yàn)的結(jié)果相同。表明無人機(jī)噴霧技術(shù)的防治效果較為理想。

表4 農(nóng)藥的林間防治效果Tab.4 Control effects of pesticides on pests in forest stand

3.2 防治工效與成本分析

在防治工效上，無人機(jī)噴霧的平均作業(yè)效率為1.6 hm2/h，人工噴霧的平均作業(yè)效率為0.2 hm2/h，可見在防治工效上，無人機(jī)噴霧遠(yuǎn)高于人工噴霧。無人機(jī)噴霧農(nóng)藥有效利用率較高，而人工噴霧農(nóng)藥有效利用率較低，藥液損耗較嚴(yán)重，主要是藥液并沒有完全噴到植株上，有相當(dāng)一部分的藥液噴到地面等處，按與無人機(jī)相同的用藥量無法噴灑相同的防治面積。根據(jù)研究測算(表5)，人工噴霧的藥液用量較無人機(jī)噴霧須多用30%～50%，因此造成其防治農(nóng)藥費(fèi)用的增加。

表5 2 種施藥技術(shù)的農(nóng)藥用藥量對比Tab.5 Comparison of dosage between two pesticide spraying methods

從人工費(fèi)用上看，人工噴霧的人工費(fèi)為2 250元/hm2，遠(yuǎn)高于無人機(jī)噴霧的人工費(fèi)用450 元/hm2。無人機(jī)噴霧作業(yè)只需2 人即可進(jìn)行作業(yè)，勞動強(qiáng)度小且工效極高，所產(chǎn)生的噴霧施藥費(fèi)用較低。人工噴霧作業(yè)至少需要5 人方可進(jìn)行作業(yè)，工效低且勞動強(qiáng)度大，所產(chǎn)生的噴霧施藥費(fèi)用較高。

從無人機(jī)噴霧技術(shù)與人工噴霧的綜合防治成本上看(表6)，無人機(jī)噴霧技術(shù)的防治成本均低于515 元/hm2，而人工噴霧技術(shù)的防治成本均高于2 320 元/hm2，二者所需的防治費(fèi)用相差懸殊。表明無人機(jī)噴霧技術(shù)具有工效高、費(fèi)用低的特點(diǎn)，是一種節(jié)時、省力、降費(fèi)的施藥技術(shù)。

表6 2 種施藥技術(shù)的防治成本對比Tab.6 Comparison of control costs between two pesticide spraying methods

4 結(jié)論與討論

運(yùn)用植保無人機(jī)和人工擔(dān)架式噴霧噴粉機(jī)，噴施3%高滲苯氧威乳油、1.2%煙堿·苦參堿乳油、5%氟蟲脲乳油、25%阿維·滅幼脲懸浮劑、1.5%苦參堿可溶液和1.8%阿維菌素乳油等6 種生物農(nóng)藥，在相同的用藥量時，二者的防治效果差異顯著。同時，無人機(jī)噴霧技術(shù)與人工噴霧技術(shù)在防治工效、防治成本上均有很大差異。研究表明，與傳統(tǒng)的人工噴霧技術(shù)相比，植保無人機(jī)噴霧技術(shù)具有省工、省時、節(jié)費(fèi)、勞動強(qiáng)度低、安全高效等顯著優(yōu)點(diǎn)。

研究表明，與人工噴霧相比，無人機(jī)噴霧的防治效果較為理想，這主要是由于無人機(jī)噴霧是按設(shè)定的定高與航速，在預(yù)定區(qū)域網(wǎng)格化噴霧作業(yè)，為低容量噴霧(25 L/hm2)，霧滴較小、藥液的霧化程度較高、分布均勻，不會發(fā)生漏藥，藥液可附著在植株上，農(nóng)藥利用率較高。而人工噴霧為常量噴霧，霧滴較大，加之各種因素造成藥液分布不勻、不易附著在植株上，會產(chǎn)生或多或少的漏藥，農(nóng)藥利用率不高，影響其防治效果[15-20]。

在防治工效上，無人機(jī)為遠(yuǎn)距離遙控操作和飛控導(dǎo)航自主作業(yè)，噴霧的自動化程度較高，勞動強(qiáng)度較小，所需的人工費(fèi)較低，人工噴霧基本為純勞動力作業(yè)，還需不時移動噴霧設(shè)備翻山越嶺，勞動強(qiáng)度大，因此工效較低。

研究表明，運(yùn)用植保無人機(jī)施藥農(nóng)藥的利用率較高，可減少農(nóng)藥的用藥量，進(jìn)一步降低防治費(fèi)用。相同的農(nóng)藥用量，傳統(tǒng)人工地面噴霧技術(shù)無法達(dá)到與無人機(jī)相同的防治面積，無人機(jī)噴霧藥液用量至少比人工噴霧減少30%～50%，這主要由于人工噴霧會有或多或少的藥液滲漏，也會有重藥現(xiàn)象產(chǎn)生，藥液分布不均勻，將進(jìn)一步增大防治費(fèi)用和降低防治效果。無人機(jī)噴霧是從空中網(wǎng)格化噴霧作業(yè)，并有記憶功能，每次返回補(bǔ)充藥液和電池后均會從前次返回點(diǎn)處開始繼續(xù)噴霧作業(yè)，不會發(fā)生重藥漏藥。在有航拍的防治地塊，無人機(jī)還能區(qū)分是否為綠色植株的區(qū)域，當(dāng)其作業(yè)至無綠色區(qū)域時噴霧系統(tǒng)會立即停止工作，無人機(jī)一旦飛越這區(qū)域即可自動恢復(fù)噴霧作業(yè)，可避免將藥液噴灑在林中空地、隙地等場所。人工噴霧施藥的勞動強(qiáng)度較大，所需的人工費(fèi)用較高，為無人機(jī)噴霧施藥的5 倍。因此，與人工噴霧相比，無人機(jī)噴霧施藥技術(shù)的防治成本大幅下降。

無人機(jī)噴霧技術(shù)具有操作簡便、工效高、費(fèi)用低的等顯著特點(diǎn)，是一種節(jié)時、省力、降費(fèi)的施藥技術(shù)。它突破了傳統(tǒng)施藥技術(shù)低效率、高成本、施藥不均勻等技術(shù)瓶頸，進(jìn)而推動林業(yè)施藥技術(shù)的科技進(jìn)步[21-22]。將在我國廣大的丘陵山地大展神威，助力林業(yè)有害生物的防治，在守護(hù)綠水青山上發(fā)揮較大的作用。