刘化桐

(福建省邵武市林业局 福建南平 354000)

近年来，植保无人机经常现身于田间地头，并以其表现出的强大高工效、省时降费的优势，使得无人机喷雾施药技术在农业有害生物防治上得以广泛应用，极大地减轻了农田有害生物防治工作的劳动强度，将大量的劳动力从田间地头中解放出来。林业有其独特的山势林情条件，尤其是丘陵地区，山陡、树高、林密，地形复杂，气流不稳定，给防治施药工作带来了一定的难度。目前，无人机喷雾施药技术亦开始在林木有害生物的防治上崭露头角[1]，相关方面的研究已有报道，沈彩霞[2]研究了无人机喷雾防治黄脊竹蝗成虫的效果，洪宜聪等[3]进行了无人机喷雾防治刚竹毒蛾幼虫防效分析。但有关无人机喷雾技术与传统人工地面喷雾技术在工效、成本及药效方面的对比研究尚未见报道，明确无人机喷雾技术应用于林业有害生物防治方面的先进性，进而促进该项技术在林业生产的广泛应用已成为急待解决的科学问题。

为明确无人机喷雾施药技术在林业有害生物防治生产中的优势，破解被低工效、高劳动强度、施药不均匀、药效差和高昂的防治费用所困挠的传统喷雾施药的技术难题，揭示无人机喷雾施药技术所具有的便捷高效且节时、省力、降费的显著优点，从而助推无人机喷雾施药技术广泛应用于林业有害生物防治生产。2021 年在邵武市选择在发生刚竹毒蛾幼虫 (Pantana phyllostachysae)为害的毛竹(Phyllostachys edulis) 林建立试验区，选用3%高渗苯氧威乳油、1.2%烟碱·苦参碱乳油、5%氟虫脲乳油、25%阿维·灭幼脲悬浮剂、1.5%苦参碱可溶液和1.8%阿维菌素乳油等6 种生物农药，应用大疆T20 植保无人机和大浩3WKY-40 担架式喷雾喷粉机，在竹林开展喷雾防治刚竹毒蛾幼虫试验，对比分析2 种施药技术在防治效果、作业工效、防治成本等方面的差异，旨在为无人机喷雾施药技术的推广应用提供科学依据。

1 试验区概况

邵武市(北纬26°55′—27°35′，东经117°02′—117°52′) 位于福建省西北部，为典型的亚热带季风气候，年均温度13.0～23.0 ℃，年均降雨量1 857.6 mm。选择海拔为350～610 m 的丘陵山地、主要树种为毛竹的林分建立试验区，试验区面积为 276.8 hm2，主要伴生树种有杉木(Cunninghamia lanceolata)、苦槠 (Castanopsis sclerophylla)、马尾松(Pinus massoniana)、闽粤栲 (Castanopsis fissa) 和米槠 (Castanopsis carlesii) 等。林下植被主要有迎春 (Jasminum nudiflorum)、地菍(Melastoma dodecandrum)、淡竹叶(Lophatherum gracile)、杜鹃(Rhododendron simsii) 和紫萼(Hosta ventricosa) 等[4-7]，防治靶向昆虫为刚竹毒蛾，虫龄虫态为3 龄幼虫，虫口密度57～99 条/株，虫株率52%～97%。试验林基本概况见表1。

表1 试验林基本概况Tab.1 Basic information of experimental stand

2 材料与方法

2.1 试验昆虫来源

从毛竹林采集刚竹毒蛾卵块，在常温状态下孵化为幼虫后，置于培养箱[T＝ (27±1) ℃，RH＝72%，L∶D＝14 h ∶10 h] 内，并用新鲜毛竹叶片饲养(叶片需用清水洗净晾干) 至3 龄时，将活动正常、个体相近的幼虫分装至虫笼备试。

2.2 试验药剂与器材

试验农药的名称及剂型见表2。

表2 试验采用的农药名称及剂型Tab.2 Name and dosage form of pesticide used in the test

试验主要器材为: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)；大浩3WKY-40 担架式喷雾喷粉机(江苏大浩科技实业有限公司)。

2.3 研究方法

2.3.1 样地设立与试验准备

在各预定的毛竹试验林中，以“对角线” 法设立大小为0.067 hm2的样地若干个，于样地上随机选取样竹15 株，用两端开口的虫笼套在选定的标准枝上，施药前1 d 放入20 条刚竹毒蛾幼虫，然后扎紧两端的开口，以防幼虫逃走。

2.3.2 农药配制

用纯净水以体积比将参试农药配制成相应的浓度:1.2%烟碱·苦参碱，1 500 倍液；3%高渗苯氧威，2 500 倍液；1.5%苦参碱，1 500 倍液；1.8%阿维菌素，800 倍液；5%氟虫脲，1 000 倍液；25%阿维·灭幼脲，1 000 倍液。

2.3.3 防治试验设计

2021 年6 月21—25 日(晴到多云的天气)，分别采用植保无人机和人工地面喷雾技术，于7 ∶00—9 ∶30 (风速1 级、空气湿度73%)，喷施预设浓度的3%高渗苯氧威、1.2%烟碱·苦参碱、1.8%阿维菌素、1.5%苦参碱、25%阿维·灭幼脲和5%氟虫脲；喷雾药液用量:无人机喷雾和人工喷雾分别为25 L/hm2和75 L/hm2，为有利于雾滴沉降，在药液中均加入225 mL/hm2的U 伴飞防专用助剂；植保无人机飞行作业参数为定高6.5 m，航速2.0 m/s[8-9]。每处理3 次重复，在远离施药区，选择林分相类似、虫口数量相当的毛竹林，建立以喷施等量的“清水+U 伴飞防专用助剂”的对照区，作为各处理的共同对照(CK)。

2.3.4 试验数据统计与分析

施药后每隔24 h，定时观察套笼内刚竹毒蛾幼虫的活动情况，统计死虫数，在幼虫的死亡率超过95%时停止试验，计算幼虫死亡率、校正死亡率。

试验所获取数据运用Excel2010 分析处理，以SPSS22.0 软件进行方差分析，各喷雾施药技术、农药间的差异显著性采用Duncan's 检验法分析。

2.3.5 林间防治效果检查

以各处理区施药前后虫口密度的变化评价农药对幼虫的作用。在喷药前和药后6 d 开展虫情调查，分别调查各处理林分的虫口数量，并计算防治效果[10-14]。

2.3.6 防治费用分析

对植保无人机喷雾技术和人工地面喷雾技术的防治工效、人工和农药费用等全成本进行对比分析。

3 结果与分析

3.1 防治效果分析

3.1.1 套笼内幼虫的药效分析

表3 为各药剂不同施药技术对刚竹毒蛾幼虫的药效分析。从表3 可得，相同农药无人机喷雾施药技术的幼虫校正死亡率均高于人工喷雾。以药后6 d 为例，无人机喷雾施药技术的幼虫校正死亡率均高于90.2%，而人工地面喷雾技术的幼虫校正死亡率均低于86.7%。方差分析结果显示，同一种农药，无人机喷雾与人工喷雾的各相同药后时长的幼虫校正死亡率间均有显著差异(P＜0.05)，人工喷雾的标准误均大于无人机喷雾。表明与无人机喷雾技术相比，人工喷雾技术对刚竹毒蛾幼虫的防治效果较差，主要是由于其药液喷洒不均匀。

表3 农药对刚竹毒蛾幼虫的防治效果Tab.3 Control effects of pesticides on the larvae of P. phyllostachysae

3.1.2 林间防治效果分析

表4 为各施药区竹林虫情调查的结果。可知，药后6 d 各农药无人机喷雾林分的防治效果均超过90%，明显好于人工喷雾的林分，这与套笼试验的结果相同。表明无人机喷雾技术的防治效果较为理想。

表4 农药的林间防治效果Tab.4 Control effects of pesticides on pests in forest stand

3.2 防治工效与成本分析

在防治工效上，无人机喷雾的平均作业效率为1.6 hm2/h，人工喷雾的平均作业效率为0.2 hm2/h，可见在防治工效上，无人机喷雾远高于人工喷雾。无人机喷雾农药有效利用率较高，而人工喷雾农药有效利用率较低，药液损耗较严重，主要是药液并没有完全喷到植株上，有相当一部分的药液喷到地面等处，按与无人机相同的用药量无法喷洒相同的防治面积。根据研究测算(表5)，人工喷雾的药液用量较无人机喷雾须多用30%～50%，因此造成其防治农药费用的增加。

表5 2 种施药技术的农药用药量对比Tab.5 Comparison of dosage between two pesticide spraying methods

从人工费用上看，人工喷雾的人工费为2 250元/hm2，远高于无人机喷雾的人工费用450 元/hm2。无人机喷雾作业只需2 人即可进行作业，劳动强度小且工效极高，所产生的喷雾施药费用较低。人工喷雾作业至少需要5 人方可进行作业，工效低且劳动强度大，所产生的喷雾施药费用较高。

从无人机喷雾技术与人工喷雾的综合防治成本上看(表6)，无人机喷雾技术的防治成本均低于515 元/hm2，而人工喷雾技术的防治成本均高于2 320 元/hm2，二者所需的防治费用相差悬殊。表明无人机喷雾技术具有工效高、费用低的特点，是一种节时、省力、降费的施药技术。

表6 2 种施药技术的防治成本对比Tab.6 Comparison of control costs between two pesticide spraying methods

4 结论与讨论

运用植保无人机和人工担架式喷雾喷粉机，喷施3%高渗苯氧威乳油、1.2%烟碱·苦参碱乳油、5%氟虫脲乳油、25%阿维·灭幼脲悬浮剂、1.5%苦参碱可溶液和1.8%阿维菌素乳油等6 种生物农药，在相同的用药量时，二者的防治效果差异显著。同时，无人机喷雾技术与人工喷雾技术在防治工效、防治成本上均有很大差异。研究表明，与传统的人工喷雾技术相比，植保无人机喷雾技术具有省工、省时、节费、劳动强度低、安全高效等显著优点。

研究表明，与人工喷雾相比，无人机喷雾的防治效果较为理想，这主要是由于无人机喷雾是按设定的定高与航速，在预定区域网格化喷雾作业，为低容量喷雾(25 L/hm2)，雾滴较小、药液的雾化程度较高、分布均匀，不会发生漏药，药液可附着在植株上，农药利用率较高。而人工喷雾为常量喷雾，雾滴较大，加之各种因素造成药液分布不匀、不易附着在植株上，会产生或多或少的漏药，农药利用率不高，影响其防治效果[15-20]。

在防治工效上，无人机为远距离遥控操作和飞控导航自主作业，喷雾的自动化程度较高，劳动强度较小，所需的人工费较低，人工喷雾基本为纯劳动力作业，还需不时移动喷雾设备翻山越岭，劳动强度大，因此工效较低。

研究表明，运用植保无人机施药农药的利用率较高，可减少农药的用药量，进一步降低防治费用。相同的农药用量，传统人工地面喷雾技术无法达到与无人机相同的防治面积，无人机喷雾药液用量至少比人工喷雾减少30%～50%，这主要由于人工喷雾会有或多或少的药液渗漏，也会有重药现象产生，药液分布不均匀，将进一步增大防治费用和降低防治效果。无人机喷雾是从空中网格化喷雾作业，并有记忆功能，每次返回补充药液和电池后均会从前次返回点处开始继续喷雾作业，不会发生重药漏药。在有航拍的防治地块，无人机还能区分是否为绿色植株的区域，当其作业至无绿色区域时喷雾系统会立即停止工作，无人机一旦飞越这区域即可自动恢复喷雾作业，可避免将药液喷洒在林中空地、隙地等场所。人工喷雾施药的劳动强度较大，所需的人工费用较高，为无人机喷雾施药的5 倍。因此，与人工喷雾相比，无人机喷雾施药技术的防治成本大幅下降。

无人机喷雾技术具有操作简便、工效高、费用低的等显著特点，是一种节时、省力、降费的施药技术。它突破了传统施药技术低效率、高成本、施药不均匀等技术瓶颈，进而推动林业施药技术的科技进步[21-22]。将在我国广大的丘陵山地大展神威，助力林业有害生物的防治，在守护绿水青山上发挥较大的作用。