无人机喷雾施药对松丽毒蛾幼虫的药效评价_陈爱平.pdf

: 2021 年，在福建省沙县的马尾松林建立试验区，选用 6 种生物农药，运用人工喷雾与无人机喷雾 2 种施药方式，开展防治松丽毒蛾幼虫对比试验。结果表明:无人机喷雾施药的防治效果显著好于人工喷雾施药，无人机喷雾施药的作业工效为1.33 hm2h1，是人工喷雾施药(0.15 hm2h1)的8.87 倍，人工喷雾作业的人工费用为无人机喷雾作业的5 倍。无人机喷雾施药表现出强大的技术优越性，具有高工效、低费用、易操作等显著优点，是一种节时、省力、降费的施药方式。关键词:无人机喷雾;人工喷雾;松丽毒蛾;防治效果中图分类号:S776.28文献标识码:A文章编号:1002 7351(2023)02 0034 05Evaluation on the Efficacy of Spraying Insecticide by UAV on the Larva of Dasychira axuthaCHEN Aiping(Guanzhuang State-owned Forest Farm of Shaxian County，Sanming 365050，Fujian，China)Abstract:In 2021，a trial area was established in the Pinus massoniana forest in Sha County，Fujian Province，6 kinds of biologicalpesticides were applied by artificial spraying and UAV spraying，and the control effect，work efficiency and cost were compared.Theresults showed that the control effect of spraying by UAV was significantly better than that by manual spraying.The work efficiency ofspraying by UAV was 1.33 hm2h1，which was 8.87 times higher than that by manual spraying 0.15 hm2h1，the labor cost ofmanual spraying operation is 5 times of that of UAV spraying operation.UAV spray application shows strong technical advantages，with high efficiency，low cost，easy to operate and other significant advantages，for a time-saving，labor-saving，cost-reduction methodof application.Keywords:unmanned aerial vehicle(UAV);artificial spraying;Dasychira axutha Collenet;effect evaluation我国南方林区独具复杂的山势林情条件，树高林密、起伏不定的山峦叠翠、山地水资源匮乏等自然条件给林业有害生物的防治带来了较大障碍1，常规植保机械的发挥受到很大限制，传统的施药方式工效低、劳动强度高、效果差，已成为困扰有害生物防治的一大技术难题2。无人机以省时、省力、高效、降费等优点，成为一种新型施药器械，已广泛应用于农业植保3 4，而在林业领域亦初涉竹林有害生物防治5 7，但对马尾松(Pinus massoniana Lamb.)有害生物防治的应用报道尚不多见。有关无人机喷雾、人工地面喷雾等 2 种施药方式在工效、费用、防效等方面的对比研究尚待深入。为揭示无人机喷雾施药方式所具有独特的便捷高效又省时省力且降费的技术优势，进而破解传统施药技术效率低、药效差、成本高的技术难题，推动林业施药技术的科技进步。本研究开展无人机和人工喷雾技术喷施 1.5%苦参碱可溶液、3%高渗苯氧威乳油、25%阿维灭幼脲悬浮剂、1.2%烟碱苦参碱乳油、4%鱼藤酮乳油、5%氟虫脲乳油等 6 种生物农药防治松丽毒蛾幼虫试验，从校正死亡率、林间防治效果、作业工效、防治费用等方面，分析对比 2 种施药技术的差异，旨在探索林业施药方式的新途径，为推广无人机喷雾施药技术广泛应用于林业生产提供参考。1研究区概况研究区设于福建省沙县(北纬 26062641、东经 1173211806)15 18 年生的马尾松用材林，收稿日期:2022 08 29;修回日期:2022 10 24基金项目:三明市科技局研究项目(植物源农药对福建主要林木食叶害虫毒力及应用研究，9352019y0127)作者简介:陈爱平(1977)，女，福建省沙县官庄国有林场高级工程师，从事苗木繁育和森林资源培育工作。E-mail:。第 2 期陈爱平:无人机喷雾施药对松丽毒蛾幼虫的药效评价面积 192.6 hm2。林分地处山地丘陵，海拔 320 570 m，年均气温 19.2，年无霜期 308 d，年均降水量1762 mm，为亚热带季风气候8 9。松丽毒蛾(Dasychira axutha Collenette)属鳞翅目(Lepidoptera)毒蛾科(Lymantridae)茸毒蛾属(Dasychira)，是危害马尾松的主要害虫之一，为本研究的防治靶标昆虫，虫龄虫态为 3 龄幼虫，虫口密度 69 126 头株1，虫株率为 56%91%。研究区具体的地块概况见表 1。表 1研究区林分概况地点面积/hm2虫口密度/(头株1)虫株率/%虫龄/龄马尾松林基本现状平均胸径/cm平均树高/m郁闭度富口富口村29.67773310.311.20.7高桥新坡村30.86956312.714.50.7高桥安田村56.28587313.216.10.7高桥高桥村63.412689314.617.20.7夏茂东街村12.69691311.913.60.72研究材料与方法2.1研究采用昆虫研究采用松丽毒蛾幼虫活体，为野外马尾松林内捕捉 2 3 龄幼虫，于室内培养箱饲养，幼虫饲养温度设为(25 1)，相对湿度设为75%，光照时长设为14 hd1;饲养7 d 后，挑选健康活泼、个体相近的松丽毒蛾 3 龄幼虫，按研究制定的方案要求，将幼虫分至虫笼备试。2.2研究器材与药剂器材:100 目铝纱网的养虫笼(L=15 cm)，100 目铝纱网的套笼(圆筒状，A=30 cm，L=70 cm)，其两头均缝上 30 cm 长纱布;HWS 2000FT 恒温恒湿培养箱(上海丙林电子科技有限公司);大疆 T20 植保无人机(雾化压力0.2 0.4 MPa，8 个扇形雾化喷头，喷嘴为 SX110015VS，额定载药15 L，深圳大疆创新科技有限公司);稼兴 3WZ 45 担架式机动喷雾机(工作压力 1.5 3.5 MPA，单个扇形雾化喷头，喷嘴为SX110015VS，嘉兴市天地植保机械厂);大疆精灵 4RTK 航测无人机(深圳大疆创新科技有限公司)。农药:1.5%苦参碱可溶液(内蒙古帅旗生物科技股份公司)、3%高渗苯氧威乳油(郑州沙隆达伟新农药有限公司)、5%氟虫脲乳油(江苏苏滨生物农化有限公司)、25%阿维灭幼脲悬浮剂(阿维菌素 0.3%灭幼脲 24.7%，内蒙古帅旗生物科技股份公司)、1.2%烟碱苦参碱乳油(苦参碱含量 0.7%，烟碱含量0.5%，内蒙古帅旗生物科技股份公司)、4%鱼藤酮乳油(河北天顺生物工程有限公司)。辅助制剂:蜻蜓飞来飞防专用增效剂(江苏克胜集团股份有限公司)。2.3研究方法2.3.1标准地设置在研究区的马尾松林开展虫情调查，详细记录各地块林分的虫口数量和有虫株率。依据试验方案，将研究区的马尾松林划分为若干个试验小区，并以“对角线”法分别在各试验小区建立若干个大小为 0.067 hm2的标准地，随机选取马尾松 15 株作为标准株，选定位于树冠中部针叶较完整的枝条为标准枝，并套笼，于喷药前 1 d 将 10 头松丽毒蛾幼虫放入套笼。2.3.2试验设计1)无人机作业区航拍。运用精灵 4RTK 航拍无人机对拟采用无人机喷雾作业区进行航拍，采用大疆绘图软件，绘制出作业区图形，以无人机喷雾时飞行高度6.5 m11，喷幅7.0 m 为参数，即可生成无人机航线作业图，无人机喷雾作业时即按此航线作业图进行网格化喷雾作业。2)农药浓度设置。按毒力测定结果，将参试农药以体积比用纯净水分别配制成不同浓度的药液，药液浓度设为10:1.5%苦参碱可溶液 1500 倍、1.2%烟碱苦参碱乳油 1500 倍、3%高渗苯氧威乳油 2500倍、5%氟虫脲乳油 1000 倍、25%阿维灭幼脲悬浮剂 1000 倍、4%鱼藤酮乳油 1000 倍。3)喷雾防治作业。于 2021 年 7 月 912 日的 700930(多云、地面风速 1 级、空气湿度 71%，气温28.3)，按试验预案于不同的马尾松林，分别运用植保无人机和担架式喷雾喷粉机喷施上述药液。53福建林业科技第 50 卷无人机飞行作业航速设为 2.0 ms1 11，喷雾药液用量:无人机喷雾为 25 Lhm2，人工喷雾为 75 Lhm2(实际用量)，同时在药液中均加入飞防专用增效剂，用量为 225 mLhm2，以减少雾滴飘移提高沉降率，各处理均为 3 次重复。在远离施药区，选择虫口数量相当、林分相类似的马尾松林，建立各处理的共同对照区(CK)，对照区仅喷施药液等量的“清水+飞防专用增效剂”。2.3.3试验数据统计与分析1)校正死亡率。施药后每天定时观察统计套笼内松丽毒蛾幼虫的死亡情况，以毛笔轻触幼虫无反应即为死亡。当死亡率在 95%以上即停止试验，计算死亡率、校正死亡率。2)林间防治效果。根据施药前后松丽毒蛾幼虫数量的变化评价农药药效，药后 6 d，在各处理林分开展虫情调查，统计松丽毒蛾幼虫的虫口数，计算防治效果，分析 2 种施药方式对幼虫的药效影响。3)数据处理与分析。以 Excel 2010 分析处理试验所获取的数据，方差分析采用 SPSS 22.0 软件，采用Duncans 检验法，分析各农药 2 种喷雾施药方式间的差异显著性(P 0.05)，并检验农药防治效果的差异性。4)防治工效及成本分析。从防治工效、人工和农药费用等方面，分析对比无人机与人工喷雾施药方式所需的工效、费用及成本。3结果与分析3.1农药防治效果3.1.1幼虫校正死亡率2 种施药方式喷雾对套笼内松丽毒蛾幼虫的校正死亡率分析结果见表 2。由表2 可知，与无人机相比，人工喷雾施药，同一农药其幼虫的校正死亡率均明显偏低。药后 6 d，人工喷雾其幼虫的校正死亡率均低于 88%，而无人机喷雾的幼虫校正死亡率均高于 90.2%。方差分析结果表明，施药林分的套笼内幼虫校正死亡率与对照间有显著差异(P 0.05);在药后各时长，无人机喷雾的幼虫校正死亡率与人工喷雾间亦有显著差异，且无人机喷雾幼虫校正死亡率的标准误均小于人工喷雾。表明农药对松丽毒蛾有良好的杀虫作用，无人机喷雾的药效显著优于人工喷雾，且无人机喷雾药液在马尾松林内分布较为均匀。表 2不同施药方式喷雾对松丽毒蛾幼虫的药效分析农药名称施药方式松丽毒蛾幼虫死亡/%1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d1.5%苦参碱人工(8.6 3.1)c(28.6 3.7)e(62.5 4.2)c(70.1 4.6)b(80.6 3.9)b(87.7 3.6)b(88.3 3.2)b(89.5 2.6)c无人机(17.2 0.7)a(46.2 0.9)a(71.3 1.0)a(81.2 1.3)a(87.9 1.3)a(92.5 0.8)a(93.8 0.6)a(95.1 0.4)a1.2%烟碱苦参碱人工(9.7 2.7)c(29.3 2.9)e(63.6 3.9)c(71.9 4.3)b(81.1 3.7)b(88.0 3.4)b(89.6 3.7)b(90.1 2.2)b无人机(19.0 0.9)a(47.7 1.2)a(72.8 1.6)a(83.6 1.4)a(88.1 1.4)a(92.2 0.9)a(94.1 0.7)a(95.0 0.5)a3%高渗苯氧威人工(6.2 2.9)c(22.7 3.5)f(53.1 3.9)e(61.7 4.6)c(76.2 4.1)b(86.5 3.6)b(88.5 3.1)b(89.1 2.4)c无人机(11.9 0.8)b(37.6 1.2)c(62.6 1.7)c(86.2 1.6)a(91.5 1.1)a(93.2 0.8)a(94.8 0.6)a(95.1 0.7)a5%氟虫脲人工(4.6 2.7)d(20.9 3.2)f(51.2 3.8)e(70.1 4.3)c(85.9 4.6)b(86.0 3.5)b(87.9 4.6)b(89.2 3.5)c无人机(11.1 0.8)b(31.7 1.1)d(60.1 1.5)c(82.9 1.8)a(90.6 1.5)a(92.7 1.3)a(93.6 0.7)a(95.0 0.6)a25%阿维灭幼脲人工(5.1 2.6)c(21.6 3.0)f(52.6 3.6)e(71.6 4.2)c(85.6 4.5)b(86.2 3.6)b(87.0 2.9)b(89.9 2.5)c无人机(10.7 0.9)b(32.2 1.3)d(60.3 1.6)c(83.6 1.9)a(91.2 1.4)a(93.1 1.2)a(94.0 0.8)a(94.8 0.6)b4%鱼藤酮乳油人工(7.1 2.8)c(25.1 3.3)e(56.9 3.5)d(76.9 4.3)b(86.2 3.7)b(87.1 3.5)b(88.0 3.3)b(88.7 2.1)c无人机(13.2 0.9)b(41.2 1.6)b(68.7 1.8)b(87.0 1.5)a(91.6 1.7)a(93.5 1.1)a(94.6 0.9)a(95.5 0.7)aCK0e(1.0 0.2)g(1.3 0.2)f(1.6 0.3)d(2.0 0.3)c(2.3 0.4)c(2.8 0.3)c(3.1 0.4)d*:同列数据后不同字母为差异显著(P 0.05)。3.1.2林间药效评价林间药效评价是以施药前后林间松丽毒蛾幼虫数量变化对比，各处理林分施药前及药后 6 d 林分内幼虫虫口数量的变化见表 3。由表 3 可知，在无人机喷雾施药区，药后 6 d，各农药处理的防治效果均高于 90%，而人工喷雾施药区各农药处理的防治效果均低于 87%。方差分析结果表明，各63第 2 期陈爱平:无人机喷雾施药对松丽毒蛾幼虫的药效评价施药区防治效果与对照间差异均显著，无人机施药的防治效果与人工施药间均有显著差异，表明各农药对幼虫均有良好的防治效果，无人机施药方式可取得理想药效。表 3施药区的农药药效分析农药名称喷雾方式虫口密度/(头株1)防治前防治后有虫株率/%防治前防治后防治效果/%1.2%烟碱苦参碱人工911281.67.886.4无人机93789.14.692.21.5%苦参碱人工821176.57.686.2无人机89771.04.191.93%高渗苯氧威人工751077.66.886.2无人机93780.74.692.24%鱼藤酮人工721061.56.085.7无人机77765.95.290.625%阿维灭幼脲人工791169.18.285.7无人机72671.05.191.45%氟虫脲人工851271.67.785.5无人机87876.56.290.5CK696767.567.53.2作业工效与防治成本分析由于马尾松林分较复杂，各种自然条件给防治作业带来较大的困难，2 种施药方式的平均作业工效:人工喷雾为 0.15 hm2h1，无人机喷雾为 1.33 hm2h1，是人工喷雾的 8.87 倍。表明无人机喷雾的防治作业工效显著优于人工喷雾。人工喷雾是从地面向上施药，由于林木较高，受喷雾设备的扬程所限和一些树枝和杂灌的影响，树梢等部分很难受药，植株没有完全受药，部分药液没有喷施到植株上，药液损耗较大，有效利用率不高。而无人机是从空中喷雾施药，受其它因素影响较小，其农药有效利用率较高，因此，同等药液量人工喷雾无法完成无人机同样防治面积的喷洒。本研究结果表明，与无人机喷雾相比，人工喷雾的用药液量需增加 30%50%，这使得人工施药方式的农药费用剧增。表 42 种施药方式的药液用量及农药费用比较项目喷雾方式1.2%烟碱苦参碱1.5%苦参碱3%高渗苯氧威4%鱼藤酮25%阿维灭幼脲5%氟虫脲药液量/(Lhm2)人工363937383639无人机252525252525农药费用/(元hm2)人工718976728175无人机515751555551受喷雾设备所限，加上地处丘陵山地复杂的林分状况，人工喷雾设备需要不停地搬动转移地点，人工施药方式需要 5 人方可开展作业;而无人机喷雾由于自动化程度较高，其作业只需 1 人操控无人机，另 1人加药、更换电池即可。因此，在人工费用方面，无人机施药方式表现出极大的优越性，其人工费用仅为450 元hm2，而人工施药方式的人工费用为 2250 元hm2，远高于无人机。表明无人机施药方式工效高且劳动强度低，所需的人工费用较低;人工喷雾劳动强度大且工效低，所需的人工成本较高。2 种施药方式的防治成本分析见表 5。从表 5 可知，2 种施药方式所需的防治总成本差距悬殊。本研究的人工喷雾施药方式的防治总成本均超过 2320 元hm2，而无人机喷雾施药方式的防治总成本均在515 元hm2以下。表明无人机喷雾施药方式具有高工效、低成本的优点，为节时、省力、降费的施药方式。73福建林业科技第 50 卷表 52 种施药方式的防治成本分析元hm2施药方式1.2%烟碱苦参碱1.5%苦参碱3%高渗苯氧威5%氟虫脲25%阿维灭幼脲4%鱼藤酮人工喷雾232123212337232123292341无人机喷雾5015015075015055154结论与讨论松丽毒蛾主要以马尾松针叶为食，严重威胁着马尾松健康生长。本研究选用 1.2%烟碱苦参碱乳油、1.5%苦参碱可溶液、3%高渗苯氧威乳油、5%氟虫脲乳油、25%阿维灭幼脲悬浮剂和 4%鱼藤酮乳油等 6 种生物农药，采用人工喷雾和无人机喷雾等 2 种施药方式，对比分析 2 种施药方式在校正死亡率、林间防治效果、作业工效、防治费用等方面的差异。研究表明，同一用药量的 2 种施药方式在药效、工效、成本上均有显著差异，无人机施药方式表现出强大的优越性，具有高工效、低成本的优点，为节时、省力、降费的施药方式。与徐兵强等12、张盼等13 在枣树、柑橘园应用研究结果相类似。研究表明，无人机喷雾施药的防治效果好于人工喷雾施药。这主要是因为，人工喷雾施药是靠人力作业，受树高林密等因素的影响较大，防治效果的好坏与林分自然条件、人工操作等因素关系较密切。同时，人工喷雾是从下往上喷，因此有相当一部分药液没有喷到植物上，药液浪费较大、分布不均，漏药重药的现象时有发生，农药利用率不高，幼虫的死亡率波动较大，其校正死亡率的标准误相对较高。在无人机喷雾作业前，用航拍机对作业区的林分地块进行航拍，规划好无人机作业航线，以设定的航速在作业区网格化作业，药液雾化度高，雾滴粒径大小均匀，不易发生重药漏药现象，药液附着力大，农药利用率高，其防治效果较理想14 17。研究表明，无人机喷雾施药的作业工效为 1.33 hm2h1，是人工喷雾施药的 8.87 倍，人工喷雾作业的人工费用则为无人机喷雾作业的 5 倍。其主要原因是，人工喷雾作业时的劳动强度大，需要搬动喷雾设备翻山越岭，加上所处丘陵山地的马尾松林复杂的林分状况，使得人工喷雾施药方式的作业工效较低，劳动力费用居高。而无人机喷雾是远距离遥控操作自主作业，自动化程度高，可高精度智能定高、定速、定点飞行和定流量网格化喷施药液，在施药精准性、药液穿透力、防治工效和效果等方面更具优势，可解决南方丘陵山地复杂的山情、林情及水源缺乏等自然条件给有害生物防治带来的难题，劳动强度较低，其人工费用不高，只需 2 人即可完成喷雾作业。由于人工喷雾施药较为原始，其作业时药液会或多或少渗漏，还不可避免会产生重药现象，农药利用率不高。无人机喷雾施药为低空网格化作业，在添加药液和更换电池后，均会回到前次停止作业点处进行喷雾作业，且还能识别林中空地等场所，避免将药液喷洒无林区域，因此农药利用率较高，可减少药液用量，降低防治成本。研究表明，相同药量人工喷雾的作业面积无法完成与无人机相同的作业面积，与人工喷雾相比，无人机喷雾药液用量会减少 30%50%。因此，与人工喷雾相比，无人机喷雾施药可降低防治作业的劳动强度，节省防治工时，解决用工费用昂贵的问题18，降低防治成本，生产上宜大力推广。无人机喷雾是一种省时、节力、降费的施药方式，具有高工效、低费用、易操作等显著优点19。破解了一直被低工效、高成本、高强度、药液分布不均等困扰的传统喷雾施药方式的技术难题，一定程度上助推了林业施药技术的科技进步20 21。在南方丘陵山地林业有害生物的防治中将发挥巨大的作用，进而护好绿水青山助力乡村振兴。参考文献:1 洪宜聪.不同植物源杀虫剂对闽粤栲食叶害虫防治效果分析 J.西南林业大学学报，2015，35(5):71 76.2 刘化桐.无人机喷雾技术防治刚竹毒蛾幼虫效果评价 J.世界竹藤通讯，2022，20(2):50 55.3 张天鹏，周志强，黄金鑫，等.我国农业无人机航空植保技术现状与发展趋势分析 J.南方农机，2021，52(1):42 45.4 刘春鸽，赵丽伟.我国植保无人机现状及发展建议 J.农业工程技术，2018，38(12):39 42.(下转第 46 页)83福建林业科技第 50 卷Soil，2017，415(1 2):435 448.22 Gurwick N P，Moore L A，Charlene K，et al.A systematic review of biochar research，with a focus on its stability in situ and itspromise as a climate mitigation strategy J.PLOS One，2013，8(9):e75932.23 Khan S，Chao C，Waqas M，et al.Sewage sludge biochar influence upon rice(Oryza sativa L.)yield，metal bioaccumulationand greenhouse gas emissions from acidic paddy soil J.Environmental Science and Technology，2013(15):8624 8632.24 Andrey B，Teresa J，David CL.Pore structure and surface chemistry of adsorbents obtained by pyrolysis of sewage sludge derivedfertilizer J.Carbon，2001(13):1971 1979.25 王惠群，肖浪涛，杨艳丽，等.矮壮素对中薯 3 号生理特性的影响研究J.云南农业大学学报(自然科学)，2008，23(2):200 204.26 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