黄龙病媒介昆虫柑橘木虱航空防治研究展望

张建桃　陈　鸿　文　晟　李晟华　兰玉彬2,　邢　航2,



黄龙病媒介昆虫柑橘木虱航空防治研究展望

张建桃1,2陈鸿1文晟2,3李晟华4兰玉彬2,4邢航2,4

（1.华南农业大学 数学与信息学院，广东 广州 510642；2.广东省农业航空应用工程技术研究中心，广东 广州 510642；3.华南农业大学 工程基础教学与训练中心，广东 广州 510642；4.华南农业大学 工程学院，广东 广州 510642）

柑橘黄龙病是由属于韧皮部杆菌属的病原菌引起的毁灭性疾病，可以通过嫁接以及媒介昆虫传播，而柑橘木虱作为传播黄龙病的重要媒介，对我国柑橘产业的健康发展潜在着巨大的威胁。因此，采用科学、高效、可持续的柑橘木虱防治方法对于黄龙病的防治具有及其重要的作用。文章在综合国内外柑橘木虱防控技术的基础上，对近年来柑橘木虱防治的最新研究进展进行了综述，并结合化学防治器械的特点以及航空施药技术在农林业病虫害防治中的广泛应用，分析了将航空施药技术应用到柑橘木虱防治中存在的问题，如喷雾精准度不高、相应操作规程缺失、适用的药剂和药型较少、对柑橘品质影响不明确以及成本高，并针对这些问题，提出了加强航空施药基础理论研究、研制适合国内山地柑橘园的农用喷药飞机、制定柑橘木虱航空防治喷洒技术操作规程、研制适用于航空喷施的柑橘木虱防治药剂和剂型、进行柑橘品质检验、成立航空施药队、政府加大扶持力度的建议。

柑橘木虱；黄龙病；航空防治；无人机

1　引　言

黄龙病作为柑橘的毁灭性疾病，可以通过嫁接传播，健康柑橘树感染黄龙病后存在6~12个月的潜伏期，此阶段难以观察到黄龙病症状，不能通过移除病树来防止黄龙病的传播。同时，柑橘木虱作为柑橘黄龙病的主要媒介昆虫，它通过取食带病柑橘树的嫩梢、嫩叶及嫩芽而携带病菌，进一步传播病菌，加剧了黄龙病的蔓延。柑橘木虱一年的发生代数与新梢的抽发次数有关，一般一年发生5~6代，有的地区甚至能发生11代之多。被柑橘木虱吸食后的嫩梢、嫩叶以及嫩芽呈现弯曲、变形、干枯等症状，且感染了黄龙病的病树表现出叶片斑驳黄化、掉叶、果实变小畸形等症状。如果果园内感染了黄龙病的病树达到了20%，且不对病树做出任何处理，那么3~5年就会毁园。因此，防治柑橘木虱是防治柑橘黄龙病的重要一环，如何科学、高效、可持续的防治柑橘木虱对于黄龙病的防治具有重要意义。文章将在综合国内外柑橘木虱防控技术的基础上，综述国内外近几年的最新研究进展，并结合化学防治器械的特点以及航空施药技术在农林业病虫害防治中的应用，对柑橘木虱航空防治进行分析和展望，期望对柑橘木虱科学、高效、可持续的防治提供参考。

2　柑橘木虱防治技术研究进展

从20世纪以来，防治柑橘木虱的方法主要集中在物理防治、化学防治、生物防治等方面，并取得了一定的成效。围绕这些防治方法，国内外学者展开了大量的研究。

2.1物理防治

物理防治是指通过利用诱捕器等物理方式捕杀柑橘木虱。钟明星[1]通过利用黄板信息素诱捕器成功诱捕了柑橘木虱，且表示诱捕效果与悬挂高度和方位有关。李云明[2]通过信息素复合诱捕器诱捕柑橘木虱，建立了人工目测柑橘木虱成虫数与诱捕器捕获到的成虫数之间的线性关系，目测若虫和成虫的总虫量与诱捕器捕获到的成虫数之间的线性关系，因此，可以利用诱捕器代替人工田间目测检测柑橘木虱的方法，从而降低人的工作量。物理防治能够减少农药的使用量，有利于环境保护，减少污染。但诱捕器不仅能够诱捕到柑橘木虱，还可能伤害到它的天敌，减少了天敌对柑橘木虱的捕杀。并且，在柑橘木虱爆发高峰期，诱捕器诱捕效率较低，不利于大规模快速捕杀。

2.2化学防治

化学防治是指在柑橘树新梢抽发1~2cm时利用化学药剂对园内柑橘木虱进行1~2次全面喷杀。白洪琼等[3]研究表明可用90%敌百虫800~1000倍液、或25%爱卡士1000~1200倍液、或10%氯氰菊酯等药剂在新梢期统一防治柑橘木虱。张敏荣等[4]试验发现22%氟啶虫胺腈SC 4000倍液、24.5%阿维.矿物油1500倍液、20% 呋虫胺SG 1500倍液和10%吡虫啉WP 2000倍液对于柑橘木虱具有较好的防治效果，且持效期长，可以进行推广应用。化学防治能够快速杀死大量柑橘木虱，但大量喷施杀虫剂严重污染环境，不利于环保，未来在化学防治方面应积极探索降低喷药量的喷洒方式。

2.3生物防治

生物防治是指利用生物农药或天敌等生物方式防治柑橘木虱。张艳璇[5]等研究采用“以螨治螨”的方法防治柑橘木虱，研究结果表明柑橘木虱混合虫态对于捕食螨具有吸引作用，白僵菌孢子粉对于柑橘木虱有很强的致病作用，利用捕食螨搭载白僵菌孢子粉可以让柑橘木虱染病并致死，3d后柑橘木虱卵和成虫的染病率为98.8%，致死率为98.4%。全金成等[6]以及ZAKA S M等[7]研究发现番石榴叶抽提物对于柑橘木虱具有趋避作用，可用来影响柑橘木虱的取食行为。此外，利用花蜷、蜘蛛、食蚜蝇等天敌对柑橘木虱进行捕食，对于柑橘木虱具有一定的控制作用，但只能在数量较少时产生作用。

2.4其他方法

除了物理、化学和生物防治方法外，经常利用的方法有加强肥水管理，使柑橘树能够统一放梢，并人工摘除零星嫩芽；彻底挖除病树；在柑橘园外种植防护林，挖除其周围的柑橘木虱寄主，如黄皮、九里香等芸香科植物。

3　化学防治器械

结合国内外柑橘木虱的防治技术及研究进展发现，化学防治因为其对柑橘木虱快速有效的喷杀作用，仍是目前的主要防治方式。现如今，由于化学防治方法的广泛应用，化学防治器械也种类繁多，常用的喷洒器械有以下几种。

3.1人力背负式手动喷雾器

人力背负式手动喷雾器是通过摇动摇杆部件，增加气室内压力，使药液经喷杆由喷头喷出。使用该类喷雾器喷药时，人与药液接触频繁，漏液、滴液现象较多，容易发生中毒事件，且需要手动操作，存在效率低，劳动强度大等问题。除此之外，手动喷雾器的喷幅窄，喷洒距离有限，不适于高大作物以及大面积病虫害防治。

3.2背负式机动喷雾机

背负式机动喷雾机通过利用风机叶轮旋转产生的高速气流，进一步雾化喷口中的药液，并将其带到作物上，以此来进行病虫害的防治。机动喷雾机较手动喷雾器喷施效率高，但由于机身自重大、工作噪音大、机身温度高，使作业操作人员劳动强度加大，工作环境对人身健康也产生较大影响。

3.3喷杆喷雾机

喷杆喷雾机是一种装有横向喷杆或纵向喷杆的机动喷雾机，具有喷幅宽、喷洒效率高、喷洒均匀等特点，在我国北方大田植保中应用较多。但进入田间防治，会对作物产生一定的伤害，并且该喷雾机不适用于坡度大，地势不平坦的山区地带农作物病虫害的防治。

3.4有人驾驶固定翼飞机

利用有人驾驶固定翼飞机配套喷洒装置进行农林业病虫害防治，具有作业效率高的特点，在大面积的垦区、森林和农场都有应用。由于该类飞机作业时需要跑道、飞行高度较高且药液漂移严重，故不适于地形复杂、障碍物多的山区作业环境。

3.5无人机

无人机在农林业航空植保中发展迅速，与有人驾驶固定翼飞机相比，无人机具有不需要跑道、飞行高度较低且药液漂移低等优势，除此之外，还可以根据作物的高矮调整飞行高度，适应地形复杂的丘陵、山区、坡地等作业环境。

4　航空防治在农林业中的应用研究

航空施药技术是指利用有人驾驶固定翼飞机、无人机等飞行器喷洒粉剂、液剂等杀虫剂进行农林业病虫害防治。按照施药量的不同可以分为高容量、中容量、低容量和超低容量4种喷雾技术。高容量喷雾的雾滴直径大约在150~300µm，含水量高，浓度低；中容量喷雾介于高容量与低容量之间；低容量的雾滴直径为100~150µm，浓度为常量喷雾的数十倍至上百倍；超低容量喷雾的雾滴直径为50~100µm，通过借助风力吹送沉降、飘移、穿透到植株上。

国内外学者根据航空防治的特点，进行了大量的关于农林业航空喷雾的研究，包括喷雾系统、喷雾效果、药剂药型、作物品质等方面的研究。

4.1喷雾系统

提高无人机航空喷雾精度对于提高其在农林业中的应用以及提高农药利用率、降低环境污染具有重要意义。因此，加强航空精密喷雾系统的研制势在必行。朱航等[8]研制了一种用于无人机精密喷雾器的新型脉宽调制控制器，可以通过预编程对无人机进行远程控制或让其自主飞行，提高喷雾精度。薛新宇等[9]为了提高无人机航空植保喷雾精度，设计了基于无人机的自动控制喷洒系统，当侧风风速为3~4m/s时，路线偏差为0.2m，当飞行高度为5m、喷幅为7m、风速为0~2m/s时，最小变异系数为25%，当喷幅分别为9m和5m时，对应的变异系数为34%和41%，且均小于超低量喷雾变异系数的标准要求60%。王玲等[10]设计的微型无人机脉冲调制型变量喷药系统，可以通过改变系统喷雾压力以及喷药量，进而实现变量喷雾。

4.2喷雾效果

衡量航空喷雾效果的常用指标为雾滴沉降量，其分析主要从雾滴沉积密度、均匀度和单位面积雾滴沉积量3个方面切入。

在利用无人机进行水稻病虫害防治中，低空、低量、高浓度喷洒可以提高水稻生长中后期中下部病虫害防治效果。当飞行高度为5m，飞行速度为3m/s，侧风风速为3m/s时，非靶标区域的雾滴漂移量占据总量的12.9%，且90%的漂移雾滴落在距离目标区域8m范围内。在雾滴漂移方面，侧向风速和飞行高度都会对雾滴的漂移产生影响，但侧向风速对雾滴漂移的影响较大。在雾滴沉积方面，无人机作业高度和飞行速度对杂交水稻冠层的雾滴沉积量有较大影响。

玉米作为高杆型作物，在进行玉米病虫害航空防治时，不同的作业参数会对雾滴沉积分布产生不同的影响。秦维彩等[11]在玉米生长后期，利用N-3型无人机研究了作业高度和横向喷幅对玉米冠层雾滴沉积量、分布均匀性的影响，研究结果表明，作业高度和横向喷幅均为7m时，多喷幅雾滴沉积百分比的极差为26.3%，变异系数为25%，整体的雾滴沉积量和均匀性最好。

在果树航空防治方面，张盼等[12]用立春红2R溶液处理10a生枳砧改良橙，研究了小型无人机对柑橘园的喷雾效果，研究结果表明在距离树冠层顶部1m的高度使用旋转离心式喷头的喷雾效果较理想。

4.3药剂药型

除了改变喷雾系统和作业参数外，在药剂中加入防漂移助剂也可以有效降低漂移。高度不同时，各种助剂的防飘效果会有所不同。在鳄梨树的航空低量喷雾中，加入防飘助剂能提高叶片和果实上的雾滴沉积量。防飘助剂会对雾滴尺寸和沉积特性等产生影响，所以在选用助剂时需谨慎。

在杀虫剂中添加某种助剂可以增加杀虫剂的防治效果。比如Light D M等[13]在进行苹果、梨、核桃蠹蛾防治时，在杀虫剂中添加梨脂制剂，该制剂可以释放出梨脂，梨脂对蠹蛾幼虫具有吸引作用，可使蠹蛾幼虫长时间暴露在杀虫剂中，进而增加蠹蛾致死率。在药剂中加入合适的助剂还可以降低药物使用量。当利用草甘膦和甲磺隆进行除草时，在其中加入有机硅氧烷表面活性剂后，药剂的使用量降低了75%，利用低量高浓度的空中喷雾可以节约成本、增加效益。

4.4作物品质

不同的喷雾方式对作物的品质会产生不同的影响。薛新宇等[14]分别对常规喷药和高浓度航空喷药处理后的水稻成熟收获之后的品质进行比较，比较结果表明经过航空喷雾的稻谷在硬度上比常规喷洒的更高，且航空喷雾对稻谷微观结构的影响比常规喷洒更小。

5　柑橘木虱航空防治问题及展望

农用无人机具有垂直起降，低空飞行等特性，更适用于环境复杂以及不同经营规模的农林业植保。且无人机旋翼下方的下沉气流可以提高药液的穿透性和沉积率，同时，下沉气流产生的上升气流可以使药液沉积在植物叶的正反两面。将无人机航空防治应用到柑橘木虱防治中具有积极意义，下面将对柑橘木虱航空防治存在的问题进行分析，并对未来的研究应用进行展望。

5.1存在的问题

尽管国内外的学者对柑橘木虱的防治方法进行了大量的相关研究，但化学防治仍是目前的主要防治方式。由于柑橘木虱每年的发生次数与柑橘树抽梢次数有关，且喜食嫩梢，若不及时防治，将会对柑橘树产生严重危害。通过对比常用的农林业病虫害防治器械的特点，以及结合航空防治在农林业病虫害防治中的应用，可以发现，无人机航空防治方式在柑橘木虱的及时防治上具有极大优势。虽然无人机航空防治在防治速度上有优势，但由于我国航空防治起步时间较晚，目前的应用范围较窄，将其应用在柑橘木虱的防治上，还存在以下问题。

（1）航空喷雾精准度不高。航空喷雾精准度即喷雾雾滴透过植物叶片间细小缝隙在整个植株上的粘附程度，以及根据作物冠层大小、病虫害长势调整施药量，提高雾滴沉积密度和沉积均匀性的精准程度。高圆圆[15]在利用无人机进行低空低容量喷雾防治小麦病虫害试验中发现，雾化喷头对于雾滴沉积密度有影响，试验中使用的离心式雾化喷头的雾滴沉积密度优于液力式雾化喷头；在水稻生长后期喷雾防治试验中发现，雾滴主要集中在水稻上部，且单个喷幅内的雾滴沉积密度均呈现出两边少中间高的现象。与水稻相比，成年柑橘树在夏秋梢期的枝叶更为繁茂，树叶相互掩映，在柑橘木虱航空防治时，对于雾滴穿透性、雾滴沉积密度以及均匀性要求更高。并且，我国的柑橘园形状各异，在进行柑橘园边缘喷雾时需要能够快速准确的判断并合理改变飞行状态。所以，如何提高喷雾精度，提高均匀性是柑橘木虱航空防治面临的一大问题。

（2）相应操作规程缺失。航空喷雾沉积效果与飞行高度、飞行速度、风速密切相关。作业高度越高、飞行速度越快、风速越大则雾滴越容易发生偏移。在我国，柑橘园附近一般存在人类居住地或水源，如果缺乏正确的操作准则，则容易导致航空喷雾雾滴大量偏移，引起环境污染或中毒事件，引发灾害。

（3）适用的药剂和药型较少。目前，防治柑橘木虱的常用药剂为丁硫克百威乳油、氯氰菊酯、敌百虫、吡虫啉等，在杀死柑橘木虱的同时也会伤害到天敌，且每年使用次数和每次使用量都较多，对环境造成较大污染。除此之外，对于超低容量喷雾技术而言，缺少专用的农药制剂，且溶剂难以选择。超低量喷雾由于雾滴粒径极小，在下降过程中极易蒸发，所以在研究药剂药型时也需要考虑药液在小粒径时的抗蒸发性。

（4）对柑橘品质影响不明确。不同的喷雾方式以及药物对成熟后的柑橘的品质可能产生不同影响，确定航空喷雾防治对柑橘品质的影响有利于进一步研究以及推广使用。

（5）航空喷药成本高。在我国，柑橘果园规模不一，对于种植规模较小的果农容易因为成本原因放弃选择航空防治。由于其它喷施器械的低效性，使得各片相邻柑橘园不能同时完成防治工作，喷药时柑橘木虱可能飞到未及时喷药区域，化学防治效果大大降低。

5.2展望

柑橘木虱作为柑橘黄龙病的重要传播媒介，加剧了黄龙病的蔓延，并对柑橘树造成了严重伤害，这对加速采取科学、高效、可持续的防治技术提出了迫切需求。无人机航空防治在柑橘木虱防治方面具有巨大潜力，文章将根据目前无人机航空防治技术方法应用到柑橘木虱防治中存在的问题，为柑橘木虱的航空防治提出以下几点建议：

（1）加强航空施药基础理论研究。进一步研究航空施药雾滴沉降规律，加强精准变量静电喷雾理论研究，提高航空喷雾精准度。

（2）研制适合国内山地柑橘园的农用喷药飞机。在我国，柑橘种植集中在四川、重庆、贵州、云南等19个省（自治区、市），柑橘种植多为山区，周围环境复杂，对于喷药飞机的起降以及灵活性具有较高要求。研制适用于山地柑橘园的喷药飞机，优化喷雾系统，合理布置喷头位置，结合静电喷雾、变量喷雾，提高雾滴沉积量，同时利用GPS、GIS等，提高控制精度，避免漏喷和重复喷洒情况，使喷雾更加均匀。

（3）制定柑橘木虱航空防治技术操作规程。柑橘木虱航空防治的目的就是以最少的飘失，把准确的农药剂量分布到标靶柑橘树上。鉴于航空喷雾的复杂性，制定相应的操作规程，解决施药人员会遇到的一些常规问题，为喷雾校准提供帮助，降低不当的飞行参数引起的农药偏移、浪费、污染等情况。例如，无人机通过接收放置在农田中的无线传感器的反馈信息来调整飞行参数，以降低风速和风向的改变引起的农药漂移。

（4）研制匹配的药剂和剂型。针对现有药剂用量大、污染重，以及超低容量喷雾对药剂具有严格要求的问题，研制新的药剂、筛选合适的溶剂、研制相应的助剂，以增加雾滴沉积量、抑制水分蒸发，进一步提高柑橘木虱航空喷雾防治效果。

（5）进行柑橘品质检验。对利用航空喷雾处理后的成熟柑橘进行品质检验，确保航空喷雾对柑橘品质的影响在可控以及可接受范围内。

（6）成立航空施药队，降低成本。成立互联网柑橘木虱航空防治需求平台，健全社会化服务体系。果农可以在平台上提供需求信息，专业的航空施药队整合地区需求信息以提供专业服务，降低果农自行购买设备及培训相关费用，连片同时喷施也进一步保证了防治效果。

（7）政府加大扶持力度。政府给予成立施药队的企业一定的优惠政策，鼓励组建航空施药队，同时给予参加航空施药的果农一定的补贴，进一步促进柑橘木虱航空防治发展。

6　结　语

随着农业机械化进程的加快，航空喷雾将在柑橘木虱科学、高效、可持续防治方面发挥独特优势。但目前将航空喷雾技术应用到柑橘木虱防治中，还存在喷雾精准度不高，相应操作规程缺失，适用的药剂和药型较少，对柑橘品质影响不明确以及成本高等不足，根据现有不足，通过从加强航空施药基础理论研究、研制适合国内山地柑橘园的农用喷药飞机、制定柑橘木虱航空防治技术操作规程、研制匹配的药剂和剂型、进行柑橘品质检验、成立航空施药队，以及政府加大扶持力度等方面着手，推动柑橘木虱航空防治的快速发展。

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（责任编校：宫彦军）

2016－12－21

广东省科技计划项目（项目编号2016A020210092/2016A020210100）；教育部高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号20134404120020）；广东省自然科学基金（项目编号2015A030310182）。

张建桃（1978－），男，湖南双峰人，副教授，硕士生导师，研究方向为精细农业和压电器件。

S436.661

A

1673-2219（2017）06-0039-04