果园喷洒农药机器(大疆 T20 植保无人机在防治柑橘害虫中的应用研究)

Posted 2023-05-29

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果园喷洒农药机器(大疆 T20 植保无人机在防治柑橘害虫中的应用研究)

大疆 T20 植保无人机在防治柑橘害虫中的应用研究

詹欣坚等

柑橘是我国南方栽培面积最广，经济地位最重要的水果之一。柑橘在日常栽培管理中受到多种害虫的威胁。柑橘木虱、锈蜘蛛、介壳虫都是柑橘的主要害虫，它们危害柑橘的生长发育，影响果实品质，造成巨大的经济损失。通过掌握柑橘虫害的发生规律，采用传统的人工喷药防治方式虽然可以做到有效防治，但存在耗时长、成本高、不安全等问题。为此，需要探索更加科学、高效、现代化的机械喷药防治方式。植保无人机作为一种新型的农药喷施技术手段，目前已经成为农机行业增长的亮点和热点。

无人机在喷药技术方面的快速发展及应用普及为农业可持续发展提供了重要保障，不仅大大节约了水资源，而且减少了农药对环境的污染，满足了高效、环保的要求。本研究通过使用大疆T20植保无人机进行田间喷药，调查分析施药前后虫害发生情况、作业成本及作业效率，以期为植保无人机在柑橘主要害虫防治中的合理应用提供参考，提高植保无人机在橘园的应用效率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种为白一号蕉柑，树龄11年左右。试验器材为大疆T20植保无人机，最大装药容积为20 L，飞行高度2.5 m~3 m，喷幅5 m~7 m，飞行速度3 m/s~4m/s。试验所用杀虫药剂为30%吡丙·呋虫胺悬浮剂400 mg/L、28%阿维·螺虫乙酯悬浮剂2 500 mg/L。

1.2 试验设计

试验在广东省潮州市潮安区归湖镇克安村蕉柑种植区开展，试验分为A、B、C三个试验点，每个试验点面积约6 670 m 2 。本试验利用大疆T20植保无人机喷施30%吡丙·呋虫胺悬浮剂400 mg/L、28%阿维·螺虫乙酯悬浮剂2 500 mg/L，喷药后蕉柑园其他管理措施正常进行。试验前后分别调查各个试验点虫害发生情况，以有虫株率、株均虫口数的减退率来衡量防治效果。同时统计植保无人机作业与传统人工作业的用时、用工，结合药剂成本和无人机、传统人工成本，计算并对比两者的工作效率和工作成本。

1.3 调查方法

1.3.1施药安全性

施药后持续观察柑橘树体生长发育情况。

1.3.2柑橘木虱防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树有发生柑橘木虱的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式如下：

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其新梢上柑橘木虱的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个枝梢。在试验前及试验后7天调查柑橘木虱活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式如下：

1.3.3锈蜘蛛防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树果实上有发生锈蜘蛛的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式同上。

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其果实上锈蜘蛛的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个果实。每个果实调查五个视野（30倍手持放大镜）上的虫口数。在试验前及试验后7天调查锈蜘蛛活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式同上。

1.3.4介壳虫防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树果实上有发生介壳虫的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式同上。

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其果实上介壳虫的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个果实。在试验前及试验后7天调查介壳虫活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式同上。

1.4 植保无人机与传统人工作业效率及作业成本对比

施药时统计植保无人机作业与传统人工作业的用时、用工，计算工作效率和工作成本。传统人工采取高压远程喷药机，由两个工人一起实施田间操作。相关数据依据田间常规数据（高压远程喷药机施药：每667 m 2 人工费用为35元，每人每天工作时间为8 h，每人每天工作面积3 335 m 2 ，每667 m 2 所需药液量为300 L；植保无人机施药：每667 m 2 费用为45元）及市场价格（每升药液单价为0.27元）。

1.5 数据统计分析

数据统计采用 Microsoft Excel 2007 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 安全性分析

大疆T20植保无人机施药后，持续观察柑橘树体生长发育情况，发现各试验点的树体均表现安全，柑橘生长状况良好，叶片生长正常，无任何药害症状，表明植保无人机的应用对柑橘生长安全。

2.2 柑橘木虱防治效果分析

由表1、表2可知，利用植保无人机防治柑橘木虱前，试验点A、B、C三处有虫株率分别为50.0%、25.0%及20.0%，株均虫口数分别为3.1头、2.3头及2.2头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率均为0，株均虫口数也均为0，有虫株率减退率和株均虫口减退率均达到100%。这说明利用植保无人机防治柑橘木虱效果显著，柑橘木虱危害得到了有效控制。

表1　植保无人机防治柑橘木虱有虫株树调查表

表2　植保无人机防治柑橘木虱虫口数调查表

2.3 锈蜘蛛防治效果分析

由表3、表4可知，利用植保无人机防治锈蜘蛛前，试验点A、B、C三处有虫株率均为100%，株均虫口数分别为44.7头、40.0头及39.6头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率分别为80%、60%及60%，株均虫口数分别为 17.6 头、14.3 头及 18.0 头，有虫株率减退率只有 20%~40%，株均虫口减退率约为54%~64%。这说明利用植保无人机防治锈蜘蛛效果不够理想，锈蜘蛛危害不能得到有效控制。

表3　植保无人机防治锈蜘蛛有虫株树调查表

表4　植保无人机防治锈蜘蛛虫口数调查表

2.4 介壳虫防治效果分析

由表 5、表 6 可知，利用植保无人机防治介壳虫前，试验点 A、B、C 三处有虫株率分别为 30%、15%及15%，株均虫口数分别为7.4头、5.0头及4.6头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率分别为15.0%、5.0%及10.0%，株均虫口数分别下降至3.3头、2.3头及2.0头，有虫株率减退率分别为50.0%、66.7%及33.3%，株均虫口减退率为55%左右。这说明利用植保无人机防治介壳虫的效果不够理想，介壳虫危害不能得到有效控制。

表5　植保无人机防治介壳虫有虫株树调查表

表6　植保无人机防治介壳虫虫口数调查表

2.5 植保无人机与传统人工作业效率及作业成本对比分析

由表7可知，在作业效率方面，植保无人机作业面积20 010 m 2 ，用时3 h，人均作业面积可达6 670m 2 /h；相同的作业面积，需两人同时用时3天才能完成，高压远程喷药机器人均作业面积为420.21 m 2 /h。植保无人机人均作业面积约为高压远程喷药机的16倍。植保无人机仅需一人操控即在3 h内将试验区全部喷施一次，作业效率远高于传统人工作业。

表7　植保无人机与传统人工效率对比

由表8可知，与传统人工作业的药液量300 L/667m 2 相比，植保无人机作业的药液量仅12 L/667 m 2 ，其能够节省96%的药液量，从而大量减少药物成本。植保无人机施药成本比传统人工作业节省22.2%，这说明植保无人机能够降低成本。总体来看，植保无人机作业单位成本能够比传统人工作业降低69.65%。

表8　植保无人机与传统人工作业成本对比

3 结论与讨论

本研究利用大疆T20植保无人机防治A、B、C三个试验点的柑橘主要虫害效果有较大差别。研究结果表明，在防治柑橘木虱方面，防治后三个试验点的有虫株率减退率和株均虫口减退率均达到100%，这说明植保无人机喷药作业在防治柑橘木虱上效果显著。本结果与唐明丽等利用植保无人机飞防柑橘木虱的研究结果相同。然而，在防治柑橘锈蜘蛛和介壳虫方面，利用植保无人机的防治效果没有达到预期。

据悉，大疆T20植保无人机喷雾防治柑橘虫害是从空中通过强压把药液喷成雾状，雾化后的药剂向下沉降。这就造成了果树外围表面可以完全覆盖药剂，而越接近树体的内膛对药剂的接触则越少。首先，本研究在防治柑橘木虱方面，柑橘木虱危害都发生在新梢上，新梢的位置大都在果树外围，因此药剂可以覆盖到柑橘木虱的发生点，实现完全防治。其次，本研究在防治柑橘锈蜘蛛方面，从调查结果中发现，在果树外围的果实防治效果能达90%~100%，越靠近中心，防治效果越差，特别是内膛果防治效果极差。最后，本研究在防治介壳虫方面，从调查结果中也发现外围果实防效好于中心，而内膛果防治效果最差。锈蜘蛛和介壳虫虫害整株果树均有发生，特别是内膛，沉降式喷雾不能有效杀死内膛的害虫，所以防效由外向内逐渐降低。黄俊源等利用植保无人机防治柑橘红蜘蛛的防治效果与本研究结果相似，无人机对红蜘蛛的防治效果由上中下三层依次降低，下层柑橘防治效果不理想。

针对锈蜘蛛与介壳虫防治效果较差可能还存在其他方面原因。一方面，试验地点为老柑园，缺乏合理修剪，导致株间、行间严重郁闭，枝叶互相遮挡，影响了无人机药剂喷雾的覆盖效果。另一方面，果园的锈蜘蛛危害情况较严重，平均每个视野（30倍手持放大镜）7~9只，基本遍布整个果实，尤其是向阴面，导致防治难度增大。

近年来，植保无人机作为一种新型的农药喷施技术手段，其在农机行业占据重要地位。无人机在农业植保方面主要存在两方面优势：第一，与传统人工作业相比，无人机农药喷施具有飞行速度快、喷洒作业量大、操作灵活的优点，能够提升工作效率，并且自动化程度高，减少操作人员与农药的接触；第二，无人机能够有效地节约成本，不仅可以充分节约用水量和用药量，充分提高资源的利用率，而且能够降低人工成本。

尽管植保无人机有不少优点，但植保无人机在果树防治中还存在一些问题需要进一步解决。第一，植保无人机精准施药方面有待提升，由于果树树冠结构、枝叶形态与大田作物差异较大，郁闭果园的内膛枝条和果实药物难以附着和覆盖，特别是对红蜘蛛、锈蜘蛛、介壳虫等的防治效果较差；第二，植保无人机续航能力和承载药液量需要进一步改进，大面积进行飞防作业时，需要频繁更换电池及药液，影响工作效率；第三，国家对植保无人机的补贴机制不够完善，植保无人机价格较贵，行业门槛较高，且需要经过专业的培训。总体而言，植保无人机在果树植保上的发展还需要不断探索。

综上所述，本研究利用大疆T20植保无人机防治柑橘木虱效果显著，并且安全、高效、节水、节药、节成本，可以作为代替传统人工防治的有效方式之一。通过植保无人机进行柑橘木虱统防统治是10亩以上或以合作社形式连片栽培的橘园的最佳选择，尤其针对具有良好的管理、合适的株行间距、适宜的枝叶修剪、疏密有致的橘园。而且利用大疆T20植保无人机对类似状况橘园一些其他虫害进行早期预防，也具有一定效果。本研究为植保无人机在柑橘主要害虫防治中的合理应用提供参考，植保无人机在柑橘生产中的推广应用具有广阔的市场前景。