基于“互联网+航空施药”模式防治松褐天牛初步研究
2018-03-04程相称谢春春梁跃李际臣张倩李娟
程相称,谢春春,梁跃,李际臣,张倩,李娟
(1.国家林业局森林病虫害防治总站,林业有害生物监测预警国家林业局重点实验室,辽宁 沈阳 110034;2.山东瑞达有害生物防控有限公司,山东 济南 250101;3.青岛市黄岛区林业局,山东 青岛 266000)
松褐天牛MonochamusalternatusHope是松属植物的一种重要蛀干害虫,既能直接危害松树造成其死亡,也是松材线虫BursaphelenchusxylophilusNickle的主要传播媒介。由于松材线虫在松树木质部树脂道内寄生,一般杀线剂难以达到防治效果。因此,防治其媒介昆虫松褐天牛成为当前防控松材线虫病最主要的技术手段[1-2]。合理控制松褐天牛的种群密度,对于减轻松褐天牛蛀干危害,有效阻断松材线虫病扩散蔓延具有重要意义。
目前,松褐天牛和松材线虫病的发生规律及综合防治技术日趋成熟,其中噻虫啉对松褐天牛的防治效果已经得到广泛认可。作为一种安全无公害的杀虫剂,已成为防治松褐天牛的主要药剂[3-5]。在早期的林业有害生物防治工作中,松褐天牛化学防治主要以地面人工施药为主,每片小班地块很难全面、细致的覆盖,这种粗放的作业方式强度大、效率低。目前,航空施药防治是将重体力、高成本、低效益的传统模式向高效率、低成本、高效益的现代模式转变的重要手段。但传统的航空施药手段由于缺乏施药量高精度控制与飞行轨迹和施药质量监管,飞防效果难以得到保证。本文运用航空植保精准变量施药控制系统、航空植保作业监管与面积计量系统,探索“互联网+航空施药”防治松褐天牛的新型技术模式。
1 材料与方法
1.1 试验区概况 试验地选在山东省青岛市黄岛区(N 35°35′~36°08′、E 119°30′~120°11′)。黄岛区地处山东半岛西南隅,胶州湾畔,属鲁东丘陵区。境内山岭起伏,沟壑纵横,具有明显的海洋性气候特点。自然资源丰富,树种繁多,松属植物主要为黑松Pinusthunbergii;树龄均在10 a以上,是松材线虫病易侵染寄主。2016年,黄岛区被国家林业局正式公布为松材线虫病疫区[6]。
1.2 试验区规划 通过Google Earth软件将试验区规范分为5个区域。辛安街道、长江路街道、红石崖街道以及黄埠岭区域为飞防区,灵山卫街道大湾社区后山为对照区。其中,辛安街道和长江路街道为松材线虫病疫点。
1.3 供试药剂和施药设备 3%噻虫啉微囊悬浮剂(CS),南通功成精细化工有限公司,用量为1.5 kg/hm2;飞防助剂瑞达7号,山东瑞达有害生物防控有限公司,助剂用量为杀虫剂用量的3‰~5‰,并根据实时环境温度酌情增减。小松鼠AS350B3,欧洲直升机公司;Simplex喷洒设备,美国实用动力公司;航空植保作业监管与面积计量系统,中农智控技术股份公司;航空植保精准变量施药控制系统,中农智控技术股份公司;IDK喷头,德国莱克勒公司;诱捕器ZM-80,诱芯APF-I,厦门三涌生物科技有限公司。
1.4 施药时间及次数 根据松褐天牛在黄岛地区的羽化期,确定最适合飞防时段为6—8月。根据天气情况以及局部小气候、气流情况确定飞防作业具体施药时间分别为2017年6月17日,7月20日和8月17日。
1.5 质量评价
1.5.1 有效喷幅及雾滴质量测定 在垂直小松鼠AS350B3直升机前进方向的空地上,依次间隔2 m,放置水敏感纸40张,指挥飞行员在中间飞过。10 min后,收集水敏感纸,利用软件扫描图像,分析确定航空作业的有效喷幅及喷雾质量。
1.5.2 喷洒质量测定 利用航空植保作业监管与面积计量系统对航空作业状态实时监管,确保直升机按照要求飞行;随机测定雾滴大小及其覆盖密度,保证雾滴质量。
1.6 防治效果调查
1.6.1 诱捕器诱集成虫法 共设置诱捕器18个,其中飞防区14个、对照区4个(表1)。分别于飞防前1 d,飞防后3,7,15 d,调查并记录诱集到的松褐天牛数量,统计飞防区松褐天牛成虫虫口减退率和对照区松褐天牛成虫自然虫口减退率,计算防治效果。
表1 飞防区和对照区诱捕器设置
1.6.2 饲养笼调查法 防治前将240头松褐天牛成虫分别放置于24个饲养笼内,每笼10头。在飞防区黄埠岭和对照区灵山卫街道的山脊、上部、中部及下部分别挂3个饲养笼。防治后6,12,24,48 h检查笼内天牛存活数量,计算死亡率和相对防效。
虫口减退率(%)=(防前活虫数-防后活虫数)/防前活虫数×100
校正虫口减退率=(作业区虫口减退率-对照区自然虫口减退率)/(1-对照区自然虫口减退率)×100
1.6.3 数据分析 试验数据采用Excel 2010和SPSS 20.0软件分析处理,利用Duncan法比较分析不同处理下目标数据的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 有效喷幅、雾滴大小及其覆盖密度 小松鼠AS350B3直升机作业的有效喷幅可达40 m,对应喷洒设备的雾滴DV0.5值约为323 μm,此雾滴大小合适,雾滴覆盖密度为12.76个/cm2(表2),且各地区雾滴覆盖密度无显著性差异(P>0.05)。
2.2 飞行质量评定 飞行作业期间,平均飞行速度为114.89 km/h。不同速度条件下,雾滴体积中径及其覆盖密度均无显著性差异(P>0.05)(表3),说明使用“航空植保精准变量施药控制系统”后,飞行速度对喷药质量的影响极大降低,而且使喷洒更加均匀。同时,该系统的应用有效解决了航空作业时地面监管不到位的难题(图1)。
表2 不同飞防区雾滴检测结果
注:同列数据后标有相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。
表3 不同速度下雾滴质量检测结果
注:数据后标有相同大写字母者表示不同飞行速度下雾滴覆盖密度差异不显著(P>0.05);标有相同小写字母者表示不同飞行速度下雾滴体积中径差异性不显著(P>0.05)。
注:绿色表示飞行路线,红色表示喷洒轨迹;a作业时间为6月17日,b图作业时间为7月20日,c图作业时间为8月17日。图1 航空施药作业轨迹图
2.3 防治效果
2.3.1 诱捕器诱集评价 第1次施药后,松褐天牛数量显著降低。3次飞防后,飞防区的虫口减退率为95.45%,对照区虫口自然减退率为50%,飞防区校正虫口减退率为90.90%,即3次施药后防效达到90.90%(表4)。
表4 航空喷施3%噻虫啉CS防治松褐天牛的防治效果
2.3.2 林间饲养笼调查评价 由于对照区松褐天牛的自然死亡率均低于5%,所以飞防区喷施3%噻虫啉CS后6,12,24,48 h的校正防效分别为3.61%,49.44%,90%,96.67%。林间饲养笼试验结果表明,飞防24 h后,对松褐天牛的灭杀效果可达90%。
表5 航空喷施3%噻虫啉CS不同时间饲养笼内松褐天牛死亡率 %
3 结论与讨论
航空施药防治相比于传统地面防治有很多优点,用药量、用工量、用水量均极大减少,能有效解决山区地形复杂、树木高大、防治效率低等问题,且防治费用仅占人工物理、机械喷药等常规防治方法的四分之一左右。但同时也存在着一些缺点,比如,原始飞防作业时,空中喷药通过飞行员手工操作,易造成作业区衔接处出现不同程度漏喷现象;当风速较大、风向不稳时,药液雾滴容易随风漂移,影响着药效果,也可能产生漏喷区域。
为解决上述难题,本试验为作业直升机安装了新型的喷洒设备(Simplex)与“互联网+”软件系统。其中,航空植保精准变量施药控制系统由主控制器、涡轮流量传感器、电动球阀执行器、GPS定位模块等部分组成,该系统具有实时性强、精准度高、扩展性好、安装简便等功能及优点,能够实现航空施药过程中对施药量的精准控制,有助于提高航空施药作业效果,节省施药作业成本,同时减少农药对环境的污染。航空植保作业监管与面积计量系统主要由机载终端及数据管理平台组成,具有作业面积实时自动计量和作业效果评估的功能。该系统还实现了地面人员对航空作业全过程的实时监管,当航空作业状态异常时,能够随时纠正,极大提高了航空施药作业质量[7-8]。
因此,基于“互联网+航空施药”的技术模式将以其低成本、高精度、高效益的优势日益成为各地防治松褐天牛的主要措施,为我国松材线虫病防控以及其他农、林业有害生物防治提供更加高效的技术途径。