柑橘園植保無人飛機低容量噴霧技術探索——以柑橘木虱和潛葉蛾防控為例

王克健，李莉，呂強，易時來，鄭永強，謝讓金，馬巖巖，何紹蘭，鄧烈

柑橘園植保無人飛機低容量噴霧技術探索——以柑橘木虱和潛葉蛾防控為例

王克健1,2，李莉2，呂強1，易時來1，鄭永強1，謝讓金1，馬巖巖1，何紹蘭1，鄧烈1

（1西南大學/中國農業科學院柑桔研究所，重慶 400712；2全國農業技術推廣服務中心，北京 100125）

【】探索植保無人飛機（unmanned aerial vehicle，UAV）噴霧在柑橘冠層的霧滴沉積分布規律和無人機植保作業參數，并開展柑橘木虱（）和潛葉蛾（）無人飛機防控實效研究，評估防治效果、作業效率和綜合效益，為UAV低空低容量噴霧技術的建立和在柑橘產區的應用提供依據。在豐產期的雞尾葡萄柚園，將4行約100株自然圓頭形樹冠修剪成開心形，另選4行自然圓頭形樹冠作為對照。在采樣植株冠層內部搭設立體網格架，網格架垂直方向分上、中、下3層，每層設置3×5共計15個采樣點，每株樹共計45個觀察點，每個點放置兩張4 cm×6 cm銅版紙卡作為霧滴承接載體。以0.5%誘惑紅水溶液作為示蹤劑，六旋翼UAV分別在不同飛行作業速度（v1=0.7 m·s-1、v2=1.2 m·s-1、v3=1.7 m·s-1）和不同作業高度（h1=1.0 m、h2=1.5 m、h3=2.0 m）處理下噴霧。每次處理后采集紙卡，通過300 dpi分辨率掃描儀掃描，計算紙卡上誘惑紅水溶液的鋪展面積百分數，計為霧滴在柑橘葉片上的霧滴覆蓋率，分析所噴灑霧滴在植株冠層的沉積分布規律，優選作業參數。以管道系統人工手持噴槍噴霧為對照，通過篩選出的優選作業參數開展柑橘木虱與潛葉蛾的UAV防控試驗驗證。施藥日期依據果園氣候和害蟲發生情況確定，試驗周期從2017年4月始到10月止，即此園春梢萌發到秋梢老熟的全部時期，其中包括了全年柑橘木虱和潛葉蛾危害高峰期。每次作業時，記錄UAV和人工噴霧的作業量、耗費時間、用藥量、用工人次、用水量、農藥價格及其他支出等信息，噴藥后每隔15 d左右調查一次蟲口情況。柑橘園UAV噴霧施藥，在兼顧作業效率和有效霧滴沉積的情況下，以開心形樹冠、飛行高度1.0 m和飛行速度1.7 m·s-1為作業參數，其作業霧滴穿透和分布效應較佳，平均霧滴覆蓋率達19.1%；采用此作業參數，在柑橘園實施柑橘木虱與潛葉蛾的UAV防控試驗，與人工噴霧作業相比，防治效果不存在顯著性差異，但UAV噴霧作業的效率、總成本、施藥量分別是人工噴霧的45倍、63.3%和10%。基于適宜的噴霧作業參數和樹形結構的柑橘木虱和潛葉蛾多旋翼UAV飛防作業，可獲得較好的防治效果，并且可顯著提高作業效率、顯著減少農藥施用量，降低植保作業的綜合成本。

橘園；植保無人飛機；噴霧技術；柑橘木虱；柑橘潛葉蛾；防控；綜合效益

0 引言

【研究意義】柑橘木虱（）是黃龍病（Huanglongbing，HLB）傳播的唯一昆蟲媒介，其繁殖速度快、傳毒能力強，防控難度大，是黃龍病疫區的首要蟲害[1-2]。黃龍病是目前危害世界柑橘產業發展的最重要病害之一，對中國、美國、巴西、墨西哥、南非地區、南亞地區等柑橘產業產生了巨大打擊[3-5]，而有效防控果園柑橘木虱是控制黃龍病暴發和危害的關鍵技術之一[6-7]。柑橘潛葉蛾（）是柑橘生產中的常見蟲害，蛀食新梢致其卷縮，不能正常發育和成花結果，造成樹體發育不良和產量嚴重下降[8-9]。植保無人飛機（unmanned aerial vehicle，UAV）噴霧技術是近年興起和快速發展的現代農業技術之一，具有快速高效、人藥分離、低容量噴灑、作業及時精準等優點，但是對其在柑橘園的應用可行性和植保效應存在爭議。通過開展柑橘木虱和潛葉蛾UAV防控試驗，探索柑橘園病蟲害UAV防控技術，系統評價效果、效率和效益，可為建立高效果樹飛防植保技術提供參考依據。【前人研究進展】2004年，我國開始UAV植保技術研究，隨后在大田作物上開展的大量試驗探索支撐了其發展應用。張京等[10]以水稻為對象開展的UAV噴霧作業參數對霧滴沉積影響研究的結果顯示，在飛行速度1.5 m·s-1、飛行高度2 m時霧滴沉積量最大；薛新宇[11]研究指出，水稻分蘗期進行UAV噴霧防治稻飛虱、稻縱卷葉螟（）的殺蟲、保葉效果均優于人工噴藥，防治稻縱卷葉螟效果均優于傳統施藥作業，且有效減少了農藥的施用量；高圓圓等[12-13]研究表明，UAV飛行速度5 m·s-1、流量1 L·min-1，以10%毒死蜱乳油噴霧，檢測到玉米雌穗上霧滴數為15.6個/cm2，用藥量6.3 L·hm-2時，對玉米螟（）的防治效果可達80.7%，而加入霧滴抗蒸發劑后的防治效果可進一步提高。此后，有關UAV防控玉米黏蟲（）、玉米螟，小麥白粉病、蚜蟲、麥葉蜂（）、朱砂葉螨（），水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟、水稻紋枯病，油菜菌核病等病蟲草害的研究和應用逐漸增加[14-18]。【本研究切入點】有關柑橘園UAV植保技術近年開展了一些探索，主要涉及UAV作業速度、作業高度和樹形對冠層內霧滴沉積的影響[19-23]，但對柑橘園UAV噴霧的植保效應和效益效率綜合評價研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】基于農機農藝結合理念，通過UAV作業高度、作業速度等機械作業參數和果樹樹形結構優化等農藝技術的協同配套，研究UAV噴灑霧滴在果樹冠層的沉積分布規律，優選柑橘園UAV作業參數，并以此作業參數開展果園柑橘木虱和潛葉蛾的田間防控試驗，對照常規人工噴霧，系統研究評價UAV噴霧的防治效果與效率效益等。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2017年3月15日至10月30日開展，地點位于江西省萬安縣窯頭鎮通津村（東經114.84°，北緯26.67°）的雞尾葡萄柚（）園和溫州蜜柑（BlancoUnshiu）園。

雞尾葡萄柚園：6年生，此前由專業化公司負責管理，樹形中庸，樹勢強壯，少見柑橘木虱和潛葉蛾危害。在此園開展UAV噴霧霧滴沉降規律、作業參數篩選研究以及柑橘木虱和潛葉蛾的周年防控試驗。

溫州蜜柑園：14年生，此前由當地農戶管理，黃龍病發生后效益低下，管理積極性不高，柑橘木虱和潛葉蛾等病蟲害常有發生。

1.2 噴霧設備

UAV噴霧設備為S1000電動六旋翼噴霧植保無人飛機，飛行速度0—12 m·s-1，可載藥容量10 L，噴霧流量1 500 mL·min-1，安裝4個液力式標準扇形霧化噴頭Teejet11001，噴幅5 m。設備由江西綠衛士智能科技有限公司提供。

人工作業區采用管道高壓送藥的人工手持藥槍噴霧系統作業，包括儲藥池5 000 L 1個，配藥池2 500 L 1個，380 V 4 kw三相異步電動機1個，三缸柱塞泵1個（工作壓力2.5—3.5 Mpa），導流管道一套（PVC管，最大壓力3.5 Mpa），1.6 m不銹鋼噴桿若干，M14×1.5農用2分噴頭若干。

1.3 示蹤材料、藥劑、助劑

霧滴示蹤材料：4 cm×6 cm白色銅版紙，誘惑紅85染料。助劑：甘油（具有高比重和高保濕效果，使用終濃度為100倍液），一螨除（主要成分為有機硅類，具有延展效果，使用終濃度為500倍液）。殺蟲劑：1.8%和3%阿維菌素微乳劑，70%吡蟲啉水分散粒劑，34%啶蟲·毒死蜱乳油，40%噻蟲嗪水分散粒劑，25%丙溴滅多威乳油，5%高效氯氰菊酯乳油等，全年交替使用。

1.4 試驗方法

1.4.1 樹冠內霧滴沉降信息采集 在豐產期的成齡雞尾葡萄柚園，修剪出4行開心形樹冠，每行約25株植株，另選4行原有的自然圓頭形樹冠作為對照，無人機噴霧處理時以單株處理，重復3次。如圖1，在采樣植株冠層內部搭設立體網格架用于霧滴信息采集，網格架垂直方向分上、中、下3層，每層設置3×5共計15個采樣點，每株樹共計45個觀察點，每個點放置兩張4 cm×6 cm銅版紙卡作為霧滴承接載體。

圖1 采樣點分布示意圖

測試環境和條件準備完成后，將0.5%誘惑紅85染色液、500倍一螨除、100倍甘油的混合液注入UAV搭載的藥箱中，依次按照表1中所列的不同處理作業參數對不同樹形植株進行噴霧作業。由于田間風速、溫度、濕度等氣象條件隨時間變化有一定差異，為了盡量在相似的氣象條件下完成所有試驗處理，參考正交法的原則，UAV噴霧處理選擇固定某一高度時測試不同速度作業下噴霧霧滴的沉降規律。每項處理噴霧完畢，待銅版紙表面干燥后收集銅版紙貼于A4紙上，并記錄處理和位點的信息，逐張裝入密封塑料袋。用惠普2000掃描儀對每一張信息采集卡銅版紙掃描，分辨率300 dpi。掃描后的圖片通過ImageJ軟件設定標尺、降噪后提取霧滴信息，計算所有處理和重復下誘惑紅水溶液在卡紙上的鋪展面積百分數，計為霧滴在柑橘葉片上的霧滴覆蓋率，求出樹冠上層、中層和下層霧滴覆蓋率平均值，分析所噴灑霧滴在植株冠層的沉積分布規律。

表1 植保無人飛機飛行參數

1.4.2 雞尾葡萄柚柑橘木虱、潛葉蛾防控與綜合效益分析 在柑橘園進行木虱、潛葉蛾防控試驗，根據1.4.1分析提出的適宜參數，采用六旋翼UAV以飛行速度v=1.7 m·s-1，飛行高度h=1.0 m，噴灑流量1 500 ml·min-1進行噴霧施藥作業。由于航空噴霧通常采用高濃度低劑量的作業方式，所需農藥和所需實用技術都與人工噴霧有顯著差別。試驗期間市場上尚沒有UAV噴霧專用藥劑和使用濃度介紹，為同時兼顧滿足藥效和避免藥害，本試驗根據航空植保企業的作業經驗和前期預備試驗，UAV用藥濃度為5倍產品標簽推薦濃度。人工噴霧由果園工人按照習慣噴藥技術，要求噴霧冠層葉片兩面濕潤，藥液濃度為產品標簽推薦濃度。柑橘木虱和潛葉蛾防控噴藥時間均為新梢萌發0.5 cm長度時進行第一次噴霧，10 d后進行第二次噴霧。

蟲害調查：在人工噴霧區和UAV噴霧區分別選擇5株調查樹，由于柑橘木虱和潛葉蛾主要危害新梢，所以調查新梢總數、所有新梢上的柑橘木虱蟲口數量和潛葉蛾危害葉片數。柑橘木虱取食嫩梢嫩葉后在新梢存在短距離移動，因此在調查時選擇在早上溫度相對較低、柑橘木虱活動性不強時調查蟲口數。潛葉蛾一般是幼蟲鉆食嫩葉導致葉片卷縮，基本在同一片葉上便可完成羽化，移動性較差，被取食葉片蟲道明顯，因此調查受害葉片數，為避免干擾下次調查，每次調查后，摘除所有潛葉蛾危害葉片。從柑橘春梢萌發到秋梢老熟每15 d調查一次蟲情。記錄各處理每次作業的用工、用時、成本等信息。

柑橘木虱防治效果計算參照鄧崇嶺等[24]方法：蟲口減退率=100%×（施藥前蟲口數-施藥后蟲口數）/施藥前蟲口數；防治效果=100%×（試驗區蟲口減退率-對照區蟲口減退率）/（1-對照區蟲口減退率）；潛葉蛾防治效果計算方法：葉片危害指數=100%×（危害葉片數/總新梢數），此處葉片危害指數可能＞100%；防治效果=100%×（對照區葉片危害指數-試驗區葉片危害指數）/對照區葉片危害指數。均以未施藥處理為對照。

每次作業后，記錄UAV和人工噴霧的作業量、耗費時間、用藥量、用工人次、用水量、農藥價格及其他支出等信息。對UAV噴霧技術防治柑橘木虱和潛葉蛾的經濟可行性進行評價，其成本包括服務費、人工費、機械損耗費等，農藥費用按照用藥量和藥劑成本計算，為統一計算標準，所有施藥方式的用藥、用時、用工、設備成本分攤等都以單株計算。

1.4.3 溫州蜜柑園柑橘木虱、潛葉蛾防控 溫州蜜柑園與雞尾葡萄柚園相距50 m左右，無針對性預防管理措施導致柑橘木虱和潛葉蛾常有發生。因此，在試驗中期即2017年6月10日發生柑橘木虱和潛葉蛾危害時，開展了一次UAV防控試驗，施用1.8%阿維菌素乳油350倍、40%噻蟲嗪水分散粒劑300倍、丁硫克百威200倍液、一螨除500倍、甘油100倍混合液，飛行參數與蟲害調查參照1.4.2中執行。

2 結果

2.1 UAV噴灑霧滴在冠層空間的分布

在前期測試人工噴霧時，所有的紙卡均達到浸濕狀態，霧滴覆蓋率達到100%，以致出現部分紙卡尚未干燥便已溶解，因此未作進一步的霧滴信息統計。

圖2為S1000型UAV作業高度1.0 m時，不同飛行速度下圓頭形和開心形樹冠各層的霧滴平均覆蓋率。由圖可知，飛行高度1.0 m、飛行速度0.7 m·s-1時進行噴霧作業，得到了40%的霧滴覆蓋率，且兩種樹形的覆蓋率相近，而隨著飛行速度增加，UAV噴霧的霧滴覆蓋率均呈逐漸減小的趨勢，但圓頭形樹形減小幅度更大。對開心形植株的噴霧作業，飛行速度從1.2 m·s-1升至1.7 m·s-1時，速度提升約40%，但霧滴覆蓋率下降不到20%，兩者呈非線性相關，說明如果通過降低飛行速度提高施藥量，并不能等比例的增加沉降在葉片上的霧滴量，而表現出一種邊際效應。當以飛行高度1.0 m、速度1.7 m·s-1作業時，開心形樹冠的霧滴覆蓋率明顯大于圓頭形，達到19.1%。此結果也表明，通過農藝技術配套將柑橘樹冠改造成開心形，可以提高UAV噴灑霧滴的樹冠穿透性和覆蓋率，以飛行高度1.0 m、飛行速度1.7 m·s-1進行噴霧時可獲得較高的霧滴覆蓋率。

圖3為UAV作業速度為1.2 m·s-1時，不同飛行高度下圓頭形、開心形樹冠的各層霧滴平均覆蓋率。在飛行速度相同條件下，UAV以1.0 m作業高度噴霧的冠層平均霧滴覆蓋率明顯高于1.5 m和2.0 m，霧滴覆蓋率隨飛行高度增加而下降。3種作業高度的平均霧滴覆蓋率均為開心形大于圓頭形。由此可見，柑橘園UAV噴霧作業以開心形樹冠可以獲得更好的霧滴穿透力，并以較低的作業速度或作業高度可以獲得相對較高的霧滴覆蓋率。

圖2 UAV飛行高度1.0 m時不同飛行速度的霧滴覆蓋率

圖3 飛行速度1.2 m·s-1時不同飛行高度噴霧的霧滴覆蓋率

圖4為UAV飛行速度v=1.2 m·s-1時，不同作業高度下霧滴在冠層內分布的變異系數（CV=100%×標準偏差/平均值），由圖可知，在對圓頭形和開心形樹形噴霧作業中，作業高度越高，霧滴覆蓋率的變異系數越大，開心形樹形在1.0 m高度作業的條件下霧滴在樹冠中的覆蓋率變異系數最小。

圖4 不同UAV飛行高度下霧滴覆蓋率變異系數

2.2 UAV噴霧施藥對柑橘木虱和潛葉蛾的防治效果

噴藥處理在4—10月柑橘春、夏、秋梢萌發期按照果園常規施藥時間持續進行，每15 d左右調查一次蟲害情況。結果顯示，所有UAV噴霧施藥區、人工噴霧施藥區均未發生柑橘木虱危害。而對柑橘潛葉蛾危害的調查可知（表2），在人工施藥和UAV噴霧施藥作業方式下，在7月8日和9月13日兩次調查中雖出現潛葉蛾危害癥狀，但其危害率最高僅為0.469受害葉/梢。由此可見，兩種作業方式都有效控制了潛葉蛾的危害。

2.3 UAV噴霧施藥防控柑橘木虱、潛葉蛾的效率和效益評估

以葡萄柚園4—10月份施藥作業為研究對象，調查分析UAV噴霧施藥和人工管道噴霧施藥的效率、用藥成本、用工成本、經濟效益等指標。

本試驗以購買服務方式計算UAV噴霧施藥作業成本。果園UAV噴霧施藥的作業成本大致在375—525元/hm2不等，該試驗園栽植密度為750株/hm2，按450元/hm2收費價格算，則UAV噴霧作業成本約為0.6元/株次。

人工施藥作業的主要成本是藥池建設、機動噴霧器及管道和噴灑終端配置等成本以及人工費等。其中雇工成本為每人每天120元，平均每人每天可完成180株樹的噴霧施藥，計0.67元/株；試驗果園總面積400余畝，扣除道路、水塘（渠）、管理房占地等有果樹10 000余株，藥池建設、動力設備、加壓設備、輸藥管道及鋪設、接頭和藥管藥槍等一次性投入約10萬元，按照使用壽命10年計算，平均每年使用12次，折合成本約0.08元/株。合計人工噴霧作業的每次作業成本為0.67+0.08=0.75元/株。

用藥成本：雖然農藥因種類、品牌不同，用藥成本也不同，但兩種作業方式防治相同病蟲害所用農藥種類相同，僅農藥消耗量不同。因此本試驗以人工噴霧耗藥量為基數，根據不同噴霧方式的耗藥量相對比例關系衡量不同作業方式的農藥消耗成本。通過7個月的田間跟蹤調查，設定人工用藥成本為X，用藥濃度為c，折算出UAV作業用藥成本為人工噴霧作業用藥成本的0.086倍，詳見表3。

設人工噴霧單株用藥成本為X，則UAV噴霧作業的單株總成本0.6+0.086，人工噴霧作業的單株總成本0.75。本試驗中，調查的X平均值約為0.2元，按此折算UAV噴霧、人工噴霧的總成本分別為0.6172、0.95元/株（購買服務、設備、人工、用藥等費用）。此外，UAV噴霧相對人工噴霧用水量減少了98%，雖然柑橘園多在水源充沛的地區，但對于干旱缺水地區的果園，節水顯得更為重要。

由表3可知，本試驗UAV進行的果園噴霧作業總成本約是人工作業的63.3%，用藥量約為人工作業的10%左右，工作效率是人工作業的73倍，綜合效益顯著。考慮到UAV噴霧施藥中存在更換電池、重新注藥、起降點移動等操作環節的損耗，按照每架次飛行作業8 min，其他耗費時間5 min算，UAV施藥效率約為人工作業的45倍。

2.4 溫州蜜柑園柑橘木虱和潛葉蛾防治

根據調查結果，如表4所示，對于-1 d時（試驗前1日）柑橘木虱為0.4—0.6頭/梢，施藥后柑橘木虱蟲口量驟減，以未施藥區為對照，施藥1、3 d后，防治效果分別達到96.7%、100%。對于潛葉蛾，-1 d（施藥前1日）摘除所有受害葉片，相比未施藥處理，1、3 d均未出現受害葉片，7 d時均出現潛葉蛾危害，對潛葉蛾的防治效果達84.7%。

表2 柑橘潛葉蛾危害調查（受害葉/梢）

表3 兩種作業方式的效率及成本分析

表4 柑橘木虱和潛葉蛾植保無人飛機防治效果

3 討論

3.1 柑橘園UAV噴霧植保技術研究

由于果樹樹冠結構、枝葉形態和著生特性與小麥、水稻等大田作物的差異很大，噴霧霧滴難以向樹冠中部和下部穿透，也不利于藥液在葉片背面的附著和覆蓋。本試驗對UAV噴霧前進行配套的農藝技術，即將柑橘植株由圓頭形調整為開心形，明顯改善了霧滴在冠層空間的均勻分布，試驗獲得的UAV噴霧作業參數，對柑橘園進行UAV噴霧植保作業有良好的引導和借鑒。可見，農機與農藝的結合有助于進一步發揮農業機械的效用，從而促進一些農業機械在果樹栽培實踐中的推廣應用。果園人工噴霧往往要求藥液全面濕潤葉片正面和背面，而UAV噴霧較低的霧滴覆蓋率即可獲得較好的防治效果，一方面可能是較高濃度藥液具有更好的殺蟲效果，另一方面可能是掃描儀尚未檢測到一些仍能發揮效用的細微藥液霧滴。

試驗中，設定的作業高度為1.0 m、飛行速度為1.7 m·s-1時，對開心形植株噴霧的霧滴覆蓋率達到19.1%。而周奮啟等[25]在小麥病害防治中，其機械噴霧霧滴覆蓋率為7.26%—28.76%時，對于小麥紋枯病、赤霉病、白粉病防治效果分別達到61.60%、71.43%、78.02%；徐德進等[26]應用機械噴霧防治稻縱卷葉螟，霧滴覆蓋率在1.36%—19.1%時，防治效果為45.55%—83.76%。由此可推測，UAV高濃度低容量噴霧施用農藥時，霧滴覆蓋率達到19%就可達到較好的病蟲害防控效果，同時可兼顧噴霧作業效率和生產成本。

3.2 柑橘園UAV噴霧技術的田間防治效果

在篩選UAV飛行作業參數和試驗植株樹形的基礎上，本試驗通過對果園柑橘木虱和潛葉蛾的防控驗證發現，UAV噴霧對柑橘木虱的防治效果達95%以上，對潛葉蛾的防治效果也超過84%。崔廣鑫[27]在UAV施藥防治蘋果蚜蟲試驗中獲得了87%的殺蟲率，而同期人工噴藥的殺蟲率為95%；對白粉病的防控試驗中，人工噴藥減少病梢率為90%，而UAV噴藥作業僅為65%；比對可知，UAV噴霧施藥對蚜蟲的防治效果高于對白粉病的防治效果，這與蚜蟲發生的主要部位（新梢）有關，新梢大多存在于冠層外圍和頂部，更有利于UAV噴霧藥劑對其覆蓋，白粉病則多發生于葉片背面，藥液覆蓋的難度相對較大。由此可見，UAV噴霧的防控效果與病蟲害種類及其危害方式密切相關。本試驗對于主要危害新梢嫩葉的潛葉蛾和木虱的UAV噴霧施藥均獲得較好的防治效果，但仍需進一步研究篩選不同病蟲害的UAV噴霧技術，提高UAV作業的針對性和實效性。此外，多種農藥復配、助劑增效以及環境因子控制等也是影響UAV噴霧作業效果的重要因子。因此，還需進行UAV噴霧技術的進一步優化，如對噴嘴選型、助劑篩選、農藝技術配套和病蟲害發生關鍵時期等的研究，提出更為系統、科學和合理的UAV果園噴霧作業技術參數，不斷提高UAV噴霧作業的工作效率以及對病蟲害的防控效果。

隨著農業產業化進程推進和市場國際化競爭加劇，降低果園生產成本的新技術有利于產業的可持續發展和產品市場競爭力的提升。筆者通過調查顯示，一個400余畝的柑橘園，通過皮管供藥和手持噴槍噴霧，每完成一次噴霧作業一般需要67工次，還需額外配備兩名設備維護和管理人員；在重慶一個面積為2 400畝的柑橘果園完成一次人工噴霧作業需要50人，耗時12—15 d。在一個果園周邊雇請10名左右臨時工尚且可行，但要雇請50人甚至更多臨時工則難以實現，因此建立高效輕簡的植保噴藥技術對于規模化柑橘基地的栽培管理需求更顯迫切。

此外，果園UAV噴霧施藥大大減少了農藥消耗，降低了用藥成本和農藥面源污染以及在果實中的殘留，有利于環境安全和果實食用安全，對于促進生態農業的發展和產品競爭力提升具有重要意義。

4 結論

柑橘園植保無人飛機噴霧施藥具有工作效率高、作業總成本低、施藥量顯著減少、防控效果有保證等優點，可用于柑橘木虱和潛葉蛾的防控。

致謝：江西伊禾農產品科技發展有限公司提供試驗場地和工作方便，在此表示感謝！

[1] Grafton-Cardwell E E, Stelinski L L, Stansly P A. Biology and management of Asian citrus psyllid, vector of the Huanglongbing pathogens., 2013, 58: 413-432.

[2] 鄧明學. 廣西柑橘黃龍病危害現狀、損失評估及控制對策//中國植物病理學會2006年學術年會論文集. 北京: 中國農業科學技術出版社, 2006: 393-397.

DENG M X. Present condition of huanglongbing harm citrus and loses valuation and countermeasures of control it in Guangxi//. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2006: 393-397. (in Chinese)

[3] 霍斐爾. 黃龍病菌對寄主植物淀粉代謝相關酶的影響及檢測技術研究[D]. 廣州: 華南農業大學, 2016.

HUO F E. The research on the mechanism and application of starch accumulation on the citrus plant caused by citrus huanglongbing[D]. Guangzhou: South China Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[4] TEIXEIRA D D C, SAILLARD C, EVEILLARD S, DANET J L, COSTA P I, AYRES A J, BOVé J. ‘Liberibacter americanus’, associated with citrus huanglongbing (greening disease) in S?o Paulo State, Brazil., 2005, 55(5): 1857-1862.

[5] LEE R, KEREMANE M, Ramadugu C, VIDALAKIS G, Roose M, Halbert S, Rodrigues J L, Lopes S. Huanglongbing: Development of information needed for avoidance/management[R]. CRB funded research reports: Citrograph, 2011: 34-40.

[6] 鄧明學. 柑桔黃龍病綜合防治的理論與實踐. 中國農學通報, 2006, 22(6): 307-310.

DENG M X. A theory of integrated control of huanglongbing and its application., 2006, 22(6): 307-310. (in Chinese)

[7] 許長藩, 林先沾, 韋曉霞, 柯沖. 柑桔黃龍病綜合防治研究. 植物保護學報, 1998, 25(2): 108-110.

XU C F, LIN X Z, WEI X X, KE C. Integrated control program of citrus huanglongbing disease., 1998, 25(2): 108-110. (in Chinese)

[8] ATIQ M, KHAN M A, SAHI S T, AHMAD R. Genetic response of citrus germplasm against citrus leaf miner., 2013, 23(1): 240-243.

[9] MCKENNA M M, HAMMAD E M A, FARRAN M T. Effect of(Sapindales: Meliaceae) fruit extracts on citrus leafminer(Lepidoptera: Gracillariidae)., 2013, 2(1): 144.

[10] 張京, 何雄奎, 宋堅利, 曾愛軍, 劉亞佳, 李學鋒. 無人駕駛直升機航空噴霧參數對霧滴沉積的影響. 農業機械學報, 2012, 43(12): 94-96.

ZHANG J, HE X K, SONG J L, ZENG A J, LIU Y J, LI X F. Influence of spraying parameters of unmanned aircraft on droplets deposition., 2012, 43(12): 94-96. (in Chinese)

[11] 薛新宇. 航空施藥技術應用及對水稻品質影響研究[D]. 南京: 南京農業大學, 2013.

XUE X Y. Applications of modern pesticide aerial application technology and the impact on rice quality[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2013. (in Chinese)

[12] 高圓圓, 張玉濤, 張寧, 牛亮, 鄭萬文, 袁會珠. 小型無人機低空噴灑在小麥田的霧滴沉積分布及對小麥吸漿蟲的防治效果初探. 作物雜志, 2013(2): 139-142.

GAO Y Y, ZHANG Y T, ZHANG N, NIU L, ZHENG W W, YUAN H Z. Primary studies on spray droplets distribution and control effects of aerial spraying using unmanned aerial vehicle (UAV) against wheat midge., 2013(2): 139-142. (in Chinese)

[13] 高圓圓, 張玉濤, 趙酉城, 李學輝, 楊代斌, 袁會珠. 小型無人機低空噴灑在玉米田的霧滴沉積分布及對玉米螟的防治效果初探. 植物保護, 2013, 39(2): 152-157.

GAO Y Y, ZHANG Y T, ZHAO Y C, LI X H, YANG D B, YUAN H Z. Primary studies on spray droplet distribution and control effects of aerial spraying using unmanned aerial vehicle (UAV) against the corn borer., 2013, 39(2): 152-157. (in Chinese)

[14] 楊帥. 無人機低空噴霧霧滴在作物冠層的沉積分布規律及防治效果研究[D]. 北京: 中國農業科學院, 2014.

YANG S. Spray droplet deposition and distribution inside crop canopy and control efficiency applied by unmanned aerial vehicle[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014. (in Chinese)

[15] 黃艷玲, 張軍, 高月波, 李啟云, 袁海濱, 汪洋洲. 小型無人機噴灑Bt油懸浮劑對亞洲玉米螟的防治效果初探//2014年中國植物保護學會學術年會論文集. 2014: 479.

HUANG Y L, ZHANG J, GAO Y B, LI Q Y, YUAN H B, WANG Y Z. Preliminary study on the control effect of bt oil suspension with the UAV sprayer on corn borer//2014: 479. (in Chinese)

[16] 荀棟, 張兢, 何可佳, 楊浩娜, 劉洋, 曹佳, 周慶. TH80-1植保無人機施藥對水稻主要病蟲害的防治效果研究. 湖南農業科學, 2015(8): 39-42.

XUN D, ZHANG J, HE K J, YANG H N, LIU Y, CAO J, ZHOU Q. Control efficacies of TH80-1 plant protection UAV spraying method on main diseases and insect pests of rice., 2015(8): 39-42. (in Chinese)

[17] 肖曉華, 劉祥貴, 劉春, 楊昌洪, 吳洪華, 朱道靜. 秀山縣2015年植保無人機防治油菜菌核病效果分析. 南方農業, 2015, 9(25): 1-2, 92.

XIAO X H, LIU X G, LIU C, YANG C H, WU H H, ZHU D J. Analysis of the control effect of plant protection UAV on rape sclerotinia in Xiushan county in 2015., 2015, 9(25): 1-2, 92. (in Chinese)

[18] 商艷蘭. 小麥主要害蟲發生規律與無人機施藥防治效果研究[D]. 泰安: 山東農業大學, 2016.

SHANG Y L. Study on occurrence regularity of main insect pests on wheat and control effectiveness by using unmanned helicopter[D]. Taian: Shandong Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[19] 王玲. 多旋翼植保無人機低空霧滴沉積規律及變量噴施測控技術[D]. 北京: 中國農業大學, 2017.

WANG L. Research on low-attitude droplets deposition and technology of variable spraying measurement and control system based on multi-rotor crop protection UAV[D]. Beijing: China Agricultural University, 2017. (in Chinese)

[20] 陳盛德, 蘭玉彬, 周志艷, 廖娟, 朱秋陽. 小型植保無人機噴霧參數對橘樹冠層霧滴沉積分布的影響. 華南農業大學學報, 2017, 38(5): 97-102.

CHEN S D, LAN Y B, ZHOU Z Y, LIAO J, ZHU Q Y. Effects of spraying parameters of small plant protection UAV on droplets deposition distribution in citrus canopy., 2017, 38(5): 97-102. (in Chinese)

[21] 秦維彩. 單旋翼植保無人機噴霧參數優化研究[D]. 鎮江: 江蘇大學, 2017.

QIN W C. Research on spraying parameters optimization for single-rotor plant protection UAV[D]. Zhenjiang: Jiangsu University, 2017. (in Chinese)

[22] 張盼, 呂強, 易時來, 劉穎, 何紹蘭, 謝讓金, 鄭永強, 潘海洋, 鄧烈. 小型無人機對柑橘園的噴霧效果研究. 果樹學報, 2016, 33(1): 34-42.

ZHANG P, Lü Q, YI S L, LIU Y, HE S L, XIE R J, ZHENG Y Q, PAN H Y, DENG L. Evaluation of spraying effect using small unmanned aerial vehicle (UAV) in citrus orchard., 2016, 33(1): 34-42. (in Chinese)

[23] ZHANG P, DENG L, LYU Q, HE S L, YI S L, LIU Y D, YU Y X, PAN H Y. Effects of citrus tree-shape and spraying height of small unmanned aerial vehicle on droplet distribution., 2016, 9(4): 45-52.

[24] 鄧崇嶺, 白先進, 鄧光宙, 趙小龍, 陳國平, 肖遠輝, 李賢良, 陳傳武. 9種藥劑防治柑桔木虱成蟲藥效評價. 南方農業學報, 2009, 40(4): 370-372.

DENG C L, BAI X J, DENG G Z, ZHAO X L, CHEN G P, XIAO Y H, LI X L, CHEN C W. Efficacy of nine insecticides against adults of citrus psyllid,Kuw., 2009, 40(4): 370-372. (in Chinese)

[25] 周奮啟, 董紅剛, 陳銀鳳, 耿躍, 左希, 袁林澤, 康曉霞, 徐蕾, 潘志文, 李群. 不同植保機械噴霧霧滴沉積分布對小麥病害的防治效果. 湖北農業科學, 2017, 56(12): 2275-2279.

ZHOU F Q, DONG H G, CHEN Y F, GENG Y, ZUO X, YUAN L Z, KANG X X, XU L, PAN Z W, LI Q. Control effect of spray droplets deposition distribution of different plant protection machinery on wheat diseases.,2017, 56(12): 2275-2279. (in Chinese)

[26] 徐德進, 顧中言, 徐廣春, 許小龍, 董玉軒. 霧滴密度及大小對氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟效果的影響. 中國農業科學, 2012, 45(4): 666-674.

XU D J, GU Z Y, XU G C, XU X L, DONG Y X. Effects of droplet density and droplet size on control efficiency of chlorantraniliprole against(guenée)., 2012, 45(4): 666-674. (in Chinese)

[27] 崔廣鑫. 洛川縣蘋果園實施植保無人飛機噴藥的試驗[D]. 楊凌: 西北農林科技大學, 2017.

CUI G X. An experiment on the use of a drone drug in the apple orchard in Luochuan county[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2017. (in Chinese)

UAV spray technology for the citrus orchard: taking control of theandas examples

WANG Kejian1,2, LI li2, Lü Qiang1, YI Shilai1, ZHENG Yongqiang1, XIE Rangjin1, MA Yanyan1, HE Shaolan1, DENG Lie1

(1Citrus Research Institute, Southwest University/Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400712;2National Agricultural Technology Extension and Service Center, Beijing 100125)

【】The objective of this study is to explore the distribution of droplet deposition in citrus canopy and operation parameters of plant protection by the unmanned aerial vehicle (UAV) sprayer, carry out the test of control effect against citrus psyllid () and citrus leafminer () by UAV in the orchard, evaluate the control effect, operation efficiency and comprehensive benefits of UAV spraying technology, and to provide a basis for the establishment and application of low-altitude and low-capacity UAV spray technology in citrus producing areas.【】The experiment was conducted at the high-yielding period of aorchard in Wan’an county, Jiangxi Province. Four rows of about 100 citrus trees of natural round shape canopy were cut into open center shape, and four rows of natural round shape were selected as control. The grid frame was set up in the canopy of the sampling plant. The grid frame was divided into three layers in vertical direction, 3×5 sampling points in each layer, a total of 45 pieces of double 4 cm × 6 cm paper cards as droplet carrier were placed on the top, middle and lower parts of citrus tree with 0.5% Temptation Red water solution as tracer. the distribution of the spray droplets in the canopy under different flight operation speeds (v1=0.7 m·s-1, v2=1.2 m·s-1, v3=1.7 m·s-1) and different operating heights (h1=1.0 m, h2=1.5 m, h3=2.0 m) was analyzed with the six-rotor crop protection unmanned aircraft. After each treatment, the paper card was collected and scanned by 300 dpi resolution scanner to calculate the percentage of spreading area of the Temptation Red water solution on the paper card, which was calculated as the droplet coverage rate on the citrus leaves. The deposition distribution of sprayed droplets in plant canopy was analyzed and the operation parameters were selected. Through the selected operation parameters, the control test againstandwas carried out in the orchard from the spring shoot germination to autumn shoot mature period. The work quantity, time and labor consuming, dosage, water consumption, pesticide price and other expenses of the plant protection spraying operations by the UAV and artificial spraying were recorded in each time. After spraying, the insect number was investigated every 15 d.【】Taking into consideration of the operational efficiency and effective droplet deposition, UAV spraying under the fly height of 1.0 m and the flying speed of 1.7 m·s-1with open center tree-shape in the citrus orchards could get the better droplet penetration and distribution. The average droplet coverage rate reached 19.1%. Using these parameters, the UAV control test againstandwas carried out in citrus orchard. Compared with manual spraying operation, there was no significant difference in control effect. However, the work efficiency of UAV spraying was 45 times of manual spraying, the total work cost of UAV spraying was 63.3% of manual spraying, and the amount of pesticide consumption was only about 10% of the manual spraying.【】Based on the suitable spray parameters and tree structure, the control effect of UAV spray technology againstandcan be obtained, and UAV spray technology is good for pesticide reduction, labor-saving and efficient cultivation management in the citrus orchard.

citrus orchard; unmanned aerial vehicle (UAV); spray technology;;; control; comprehensive benefits

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.17.008

2020-01-17；

2020-03-10

國家重點研發計劃（2016YFD0200703，2018YFD0201500）

王克健，E-mail：992557031@qq.com。通信作者鄧烈，E-mail：2508382131@qq.com

（責任編輯 岳梅）