大疆T20植保無人機(jī)在防治柑橘害蟲中的應(yīng)用研究

詹欣堅(jiān) ， 黃銳浩 ， 徐淡云 ， 肖朝錦 ， 陳佳明 ， 羅 薇

（1.廣東省饒平縣新豐鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，廣東 潮州 521000；2.潮州市果樹研究所，廣東 潮州 521000）

柑橘是我國(guó)南方栽培面積最廣，經(jīng)濟(jì)地位最重要的水果之一[1]。柑橘在日常栽培管理中受到多種害蟲的威脅。柑橘木虱、銹蜘蛛、介殼蟲都是柑橘的主要害蟲，它們危害柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育，影響果實(shí)品質(zhì)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。通過掌握柑橘蟲害的發(fā)生規(guī)律，采用傳統(tǒng)的人工噴藥防治方式雖然可以做到有效防治，但存在耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、不安全等問題。為此，需要探索更加科學(xué)、高效、現(xiàn)代化的機(jī)械噴藥防治方式。植保無人機(jī)作為一種新型的農(nóng)藥噴施技術(shù)手段，目前已經(jīng)成為農(nóng)機(jī)行業(yè)增長(zhǎng)的亮點(diǎn)和熱點(diǎn)[3]。無人機(jī)在噴藥技術(shù)方面的快速發(fā)展及應(yīng)用普及為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了重要保障，不僅大大節(jié)約了水資源，而且減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，滿足了高效、環(huán)保的要求[4]。本研究通過使用大疆T20植保無人機(jī)進(jìn)行田間噴藥，調(diào)查分析施藥前后蟲害發(fā)生情況、作業(yè)成本及作業(yè)效率，以期為植保無人機(jī)在柑橘主要害蟲防治中的合理應(yīng)用提供參考，提高植保無人機(jī)在橘園的應(yīng)用效率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種為白一號(hào)蕉柑，樹齡11年左右。試驗(yàn)器材為大疆T20植保無人機(jī)，最大裝藥容積為20 L，飛行高度2.5 m～3 m，噴幅5 m～7 m，飛行速度3 m/s～4 m/s。試驗(yàn)所用殺蟲藥劑為30%吡丙·呋蟲胺懸浮劑400 mg/L、28%阿維·螺蟲乙酯懸浮劑2 500 mg/L。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在廣東省潮州市潮安區(qū)歸湖鎮(zhèn)克安村蕉柑種植區(qū)開展，試驗(yàn)分為A、B、C三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)面積約6 670 m2。本試驗(yàn)利用大疆T20植保無人機(jī)噴施30%吡丙·呋蟲胺懸浮劑400 mg/L、28%阿維·螺蟲乙酯懸浮劑2 500 mg/L，噴藥后蕉柑園其他管理措施正常進(jìn)行。試驗(yàn)前后分別調(diào)查各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)蟲害發(fā)生情況，以有蟲株率、株均蟲口數(shù)的減退率來衡量防治效果。同時(shí)統(tǒng)計(jì)植保無人機(jī)作業(yè)與傳統(tǒng)人工作業(yè)的用時(shí)、用工，結(jié)合藥劑成本和無人機(jī)、傳統(tǒng)人工成本，計(jì)算并對(duì)比兩者的工作效率和工作成本。

1.3 調(diào)查方法

1.3.1 施藥安全性

施藥后持續(xù)觀察柑橘樹體生長(zhǎng)發(fā)育情況。

1.3.2 柑橘木虱防效

試驗(yàn)前分別在A、B、C三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)按東、西、南、北、中五點(diǎn)式取樣法隨機(jī)選取5點(diǎn)，每點(diǎn)定4株樹為觀察樹，對(duì)20株樹進(jìn)行掛牌、標(biāo)記。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查觀察樹有發(fā)生柑橘木虱的株數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算有蟲株率、有蟲株率減退率。計(jì)算公式如下：

在各個(gè)方位的4株觀察樹中，選2株樹對(duì)其新梢上柑橘木虱的發(fā)生量進(jìn)行調(diào)查，共調(diào)查10株樹。每株樹的外圍、內(nèi)膛分別按東、西、南、北、中五個(gè)方位進(jìn)行標(biāo)記、調(diào)查，共調(diào)查10個(gè)枝梢。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查柑橘木虱活蟲數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算株均蟲口數(shù)、株均蟲口減退率。計(jì)算公式如下：

1.3.3 銹蜘蛛防效

試驗(yàn)前分別在A、B、C三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)按東、西、南、北、中五點(diǎn)式取樣法隨機(jī)選取5點(diǎn)，每點(diǎn)定4株樹為觀察樹，對(duì)20株樹進(jìn)行掛牌、標(biāo)記。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查觀察樹果實(shí)上有發(fā)生銹蜘蛛的株數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算有蟲株率、有蟲株率減退率。計(jì)算公式同上。

在各個(gè)方位的4株觀察樹中，選2株樹對(duì)其果實(shí)上銹蜘蛛的發(fā)生量進(jìn)行調(diào)查，共調(diào)查10株樹。每株樹的外圍、內(nèi)膛分別按東、西、南、北、中五個(gè)方位進(jìn)行標(biāo)記、調(diào)查，共調(diào)查10個(gè)果實(shí)。每個(gè)果實(shí)調(diào)查五個(gè)視野（30倍手持放大鏡）上的蟲口數(shù)。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查銹蜘蛛活蟲數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算株均蟲口數(shù)、株均蟲口減退率。計(jì)算公式同上。

1.3.4 介殼蟲防效

試驗(yàn)前分別在A、B、C三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)按東、西、南、北、中五點(diǎn)式取樣法隨機(jī)選取5點(diǎn)，每點(diǎn)定4株樹為觀察樹，對(duì)20株樹進(jìn)行掛牌、標(biāo)記。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查觀察樹果實(shí)上有發(fā)生介殼蟲的株數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算有蟲株率、有蟲株率減退率。計(jì)算公式同上。

在各個(gè)方位的4株觀察樹中，選2株樹對(duì)其果實(shí)上介殼蟲的發(fā)生量進(jìn)行調(diào)查，共調(diào)查10株樹。每株樹的外圍、內(nèi)膛分別按東、西、南、北、中五個(gè)方位進(jìn)行標(biāo)記、調(diào)查，共調(diào)查10個(gè)果實(shí)。在試驗(yàn)前及試驗(yàn)后7天調(diào)查介殼蟲活蟲數(shù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算株均蟲口數(shù)、株均蟲口減退率。計(jì)算公式同上。

1.4 植保無人機(jī)與傳統(tǒng)人工作業(yè)效率及作業(yè)成本對(duì)比

施藥時(shí)統(tǒng)計(jì)植保無人機(jī)作業(yè)與傳統(tǒng)人工作業(yè)的用時(shí)、用工，計(jì)算工作效率和工作成本。傳統(tǒng)人工采取高壓遠(yuǎn)程噴藥機(jī)，由兩個(gè)工人一起實(shí)施田間操作。相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)田間常規(guī)數(shù)據(jù)（高壓遠(yuǎn)程噴藥機(jī)施藥：每667 m2人工費(fèi)用為35元，每人每天工作時(shí)間為8 h，每人每天工作面積3 335 m2，每667 m2所需藥液量為300 L；植保無人機(jī)施藥：每667 m2費(fèi)用為45元）及市場(chǎng)價(jià)格（每升藥液?jiǎn)蝺r(jià)為0.27元）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 安全性分析

大疆T20植保無人機(jī)施藥后，持續(xù)觀察柑橘樹體生長(zhǎng)發(fā)育情況，發(fā)現(xiàn)各試驗(yàn)點(diǎn)的樹體均表現(xiàn)安全，柑橘生長(zhǎng)狀況良好，葉片生長(zhǎng)正常，無任何藥害癥狀，表明植保無人機(jī)的應(yīng)用對(duì)柑橘生長(zhǎng)安全。

2.2 柑橘木虱防治效果分析

由表1、表2可知，利用植保無人機(jī)防治柑橘木虱前，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率分別為50.0%、25.0%及20.0%，株均蟲口數(shù)分別為3.1頭、2.3頭及2.2頭。經(jīng)過防治，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率均為0，株均蟲口數(shù)也均為0，有蟲株率減退率和株均蟲口減退率均達(dá)到100%。這說明利用植保無人機(jī)防治柑橘木虱效果顯著，柑橘木虱危害得到了有效控制。

表1 植保無人機(jī)防治柑橘木虱有蟲株樹調(diào)查表

表2 植保無人機(jī)防治柑橘木虱蟲口數(shù)調(diào)查表

2.3 銹蜘蛛防治效果分析

由表3、表4可知，利用植保無人機(jī)防治銹蜘蛛前，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率均為100%，株均蟲口數(shù)分別為44.7頭、40.0頭及39.6頭。經(jīng)過防治，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率分別為80%、60%及60%，株均蟲口數(shù)分別為17.6頭、14.3頭及18.0頭，有蟲株率減退率只有20%～40%，株均蟲口減退率約為54%～64%。這說明利用植保無人機(jī)防治銹蜘蛛效果不夠理想，銹蜘蛛危害不能得到有效控制。

表3 σ的計(jì)算結(jié)果

表3 植保無人機(jī)防治銹蜘蛛有蟲株樹調(diào)查表

表4 植保無人機(jī)防治銹蜘蛛蟲口數(shù)調(diào)查表

2.4 介殼蟲防治效果分析

由表5、表6可知，利用植保無人機(jī)防治介殼蟲前，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率分別為30%、15%及15%，株均蟲口數(shù)分別為7.4頭、5.0頭及4.6頭。經(jīng)過防治，試驗(yàn)點(diǎn)A、B、C三處有蟲株率分別為15.0%、5.0%及10.0%，株均蟲口數(shù)分別下降至3.3頭、2.3頭及2.0頭，有蟲株率減退率分別為50.0%、66.7%及33.3%，株均蟲口減退率為55%左右。這說明利用植保無人機(jī)防治介殼蟲的效果不夠理想，介殼蟲危害不能得到有效控制。

表5 植保無人機(jī)防治介殼蟲有蟲株樹調(diào)查表

表6 植保無人機(jī)防治介殼蟲蟲口數(shù)調(diào)查表

2.5 植保無人機(jī)與傳統(tǒng)人工作業(yè)效率及作業(yè)成本對(duì)比分析

由表7可知，在作業(yè)效率方面，植保無人機(jī)作業(yè)面積20 010 m2，用時(shí)3 h，人均作業(yè)面積可達(dá)6 670 m2/h；相同的作業(yè)面積，需兩人同時(shí)用時(shí)3天才能完成，高壓遠(yuǎn)程噴藥機(jī)器人均作業(yè)面積為420.21 m2/h。植保無人機(jī)人均作業(yè)面積約為高壓遠(yuǎn)程噴藥機(jī)的16倍。植保無人機(jī)僅需一人操控即在3 h內(nèi)將試驗(yàn)區(qū)全部噴施一次，作業(yè)效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)人工作業(yè)。

表7 植保無人機(jī)與傳統(tǒng)人工效率對(duì)比

由表8可知，與傳統(tǒng)人工作業(yè)的藥液量300 L/667 m2相比，植保無人機(jī)作業(yè)的藥液量?jī)H12 L/667 m2，其能夠節(jié)省96%的藥液量，從而大量減少藥物成本。植保無人機(jī)施藥成本比傳統(tǒng)人工作業(yè)節(jié)省22.2%，這說明植保無人機(jī)能夠降低成本?？傮w來看，植保無人機(jī)作業(yè)單位成本能夠比傳統(tǒng)人工作業(yè)降低69.65%。

表8 植保無人機(jī)與傳統(tǒng)人工作業(yè)成本對(duì)比

3 結(jié)論與討論

本研究利用大疆T20植保無人機(jī)防治A、B、C三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的柑橘主要蟲害效果有較大差別。研究結(jié)果表明，在防治柑橘木虱方面，防治后三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的有蟲株率減退率和株均蟲口減退率均達(dá)到100%，這說明植保無人機(jī)噴藥作業(yè)在防治柑橘木虱上效果顯著。本結(jié)果與唐明麗等[5]利用植保無人機(jī)飛防柑橘木虱的研究結(jié)果相同。然而，在防治柑橘銹蜘蛛和介殼蟲方面，利用植保無人機(jī)的防治效果沒有達(dá)到預(yù)期。

據(jù)悉，大疆T20植保無人機(jī)噴霧防治柑橘蟲害是從空中通過強(qiáng)壓把藥液噴成霧狀，霧化后的藥劑向下沉降[6]。這就造成了果樹外圍表面可以完全覆蓋藥劑，而越接近樹體的內(nèi)膛對(duì)藥劑的接觸則越少。首先，本研究在防治柑橘木虱方面，柑橘木虱危害都發(fā)生在新梢上，新梢的位置大都在果樹外圍，因此藥劑可以覆蓋到柑橘木虱的發(fā)生點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)完全防治。其次，本研究在防治柑橘銹蜘蛛方面，從調(diào)查結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在果樹外圍的果實(shí)防治效果能達(dá)90%～100%，越靠近中心，防治效果越差，特別是內(nèi)膛果防治效果極差。最后，本研究在防治介殼蟲方面，從調(diào)查結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)外圍果實(shí)防效好于中心，而內(nèi)膛果防治效果最差。銹蜘蛛和介殼蟲蟲害整株果樹均有發(fā)生，特別是內(nèi)膛，沉降式噴霧不能有效殺死內(nèi)膛的害蟲，所以防效由外向內(nèi)逐漸降低。黃俊源等[7]利用植保無人機(jī)防治柑橘紅蜘蛛的防治效果與本研究結(jié)果相似，無人機(jī)對(duì)紅蜘蛛的防治效果由上中下三層依次降低，下層柑橘防治效果不理想。

針對(duì)銹蜘蛛與介殼蟲防治效果較差可能還存在其他方面原因。一方面，試驗(yàn)地點(diǎn)為老柑園，缺乏合理修剪，導(dǎo)致株間、行間嚴(yán)重郁閉，枝葉互相遮擋，影響了無人機(jī)藥劑噴霧的覆蓋效果。另一方面，果園的銹蜘蛛危害情況較嚴(yán)重，平均每個(gè)視野（30倍手持放大鏡）7～9只，基本遍布整個(gè)果實(shí)，尤其是向陰面，導(dǎo)致防治難度增大。

近年來，植保無人機(jī)作為一種新型的農(nóng)藥噴施技術(shù)手段，其在農(nóng)機(jī)行業(yè)占據(jù)重要地位[3]。無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保方面主要存在兩方面優(yōu)勢(shì)：第一，與傳統(tǒng)人工作業(yè)相比，無人機(jī)農(nóng)藥噴施具有飛行速度快、噴灑作業(yè)量大、操作靈活的優(yōu)點(diǎn)，能夠提升工作效率，并且自動(dòng)化程度高，減少操作人員與農(nóng)藥的接觸；第二，無人機(jī)能夠有效地節(jié)約成本，不僅可以充分節(jié)約用水量和用藥量，充分提高資源的利用率，而且能夠降低人工成本[3]。

盡管植保無人機(jī)有不少優(yōu)點(diǎn)，但植保無人機(jī)在果樹防治中還存在一些問題需要進(jìn)一步解決。第一，植保無人機(jī)精準(zhǔn)施藥方面有待提升，由于果樹樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉形態(tài)與大田作物差異較大，郁閉果園的內(nèi)膛枝條和果實(shí)藥物難以附著和覆蓋，特別是對(duì)紅蜘蛛、銹蜘蛛、介殼蟲等的防治效果較差[8]；第二，植保無人機(jī)續(xù)航能力和承載藥液量需要進(jìn)一步改進(jìn)，大面積進(jìn)行飛防作業(yè)時(shí)，需要頻繁更換電池及藥液，影響工作效率；第三，國(guó)家對(duì)植保無人機(jī)的補(bǔ)貼機(jī)制不夠完善，植保無人機(jī)價(jià)格較貴，行業(yè)門檻較高，且需要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)[9-12]?？傮w而言，植保無人機(jī)在果樹植保上的發(fā)展還需要不斷探索。

綜上所述，本研究利用大疆T20植保無人機(jī)防治柑橘木虱效果顯著，并且安全、高效、節(jié)水、節(jié)藥、節(jié)成本，可以作為代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工防治的有效方式之一。通過植保無人機(jī)進(jìn)行柑橘木虱統(tǒng)防統(tǒng)治是10畝以上或以合作社形式連片栽培的橘園的最佳選擇，尤其針對(duì)具有良好的管理、合適的株行間距、適宜的枝葉修剪、疏密有致的橘園。而且利用大疆T20植保無人機(jī)對(duì)類似狀況橘園一些其他蟲害進(jìn)行早期預(yù)防，也具有一定效果。本研究為植保無人機(jī)在柑橘主要害蟲防治中的合理應(yīng)用提供參考，植保無人機(jī)在柑橘生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用具有廣闊的市場(chǎng)前景。