柑橘园植保无人飞机低容量喷雾技术探索——以柑橘木虱和潜叶蛾防控为例

2020-09-11王克健李莉吕强易时来郑永强谢让金马岩岩何绍兰邓烈

中国农业科学 2020年17期

王克健，李莉，吕强，易时来，郑永强，谢让金，马岩岩，何绍兰，邓烈

王克健1,2，李莉2，吕强1，易时来1，郑永强1，谢让金1，马岩岩1，何绍兰1，邓烈1

（1西南大学/中国农业科学院柑桔研究所，重庆 400712；2全国农业技术推广服务中心，北京 100125）

【】探索植保无人飞机（unmanned aerial vehicle，UAV）喷雾在柑橘冠层的雾滴沉积分布规律和无人机植保作业参数，并开展柑橘木虱（）和潜叶蛾（）无人飞机防控实效研究，评估防治效果、作业效率和综合效益，为UAV低空低容量喷雾技术的建立和在柑橘产区的应用提供依据。在丰产期的鸡尾葡萄柚园，将4行约100株自然圆头形树冠修剪成开心形，另选4行自然圆头形树冠作为对照。在采样植株冠层内部搭设立体网格架，网格架垂直方向分上、中、下3层，每层设置3×5共计15个采样点，每株树共计45个观察点，每个点放置两张4 cm×6 cm铜版纸卡作为雾滴承接载体。以0.5%诱惑红水溶液作为示踪剂，六旋翼UAV分别在不同飞行作业速度（v1=0.7 m·s-1、v2=1.2 m·s-1、v3=1.7 m·s-1）和不同作业高度（h1=1.0 m、h2=1.5 m、h3=2.0 m）处理下喷雾。每次处理后采集纸卡，通过300 dpi分辨率扫描仪扫描，计算纸卡上诱惑红水溶液的铺展面积百分数，计为雾滴在柑橘叶片上的雾滴覆盖率，分析所喷洒雾滴在植株冠层的沉积分布规律，优选作业参数。以管道系统人工手持喷枪喷雾为对照，通过筛选出的优选作业参数开展柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验验证。施药日期依据果园气候和害虫发生情况确定，试验周期从2017年4月始到10月止，即此园春梢萌发到秋梢老熟的全部时期，其中包括了全年柑橘木虱和潜叶蛾危害高峰期。每次作业时，记录UAV和人工喷雾的作业量、耗费时间、用药量、用工人次、用水量、农药价格及其他支出等信息，喷药后每隔15 d左右调查一次虫口情况。柑橘园UAV喷雾施药，在兼顾作业效率和有效雾滴沉积的情况下，以开心形树冠、飞行高度1.0 m和飞行速度1.7 m·s-1为作业参数，其作业雾滴穿透和分布效应较佳，平均雾滴覆盖率达19.1%；采用此作业参数，在柑橘园实施柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验，与人工喷雾作业相比，防治效果不存在显著性差异，但UAV喷雾作业的效率、总成本、施药量分别是人工喷雾的45倍、63.3%和10%。基于适宜的喷雾作业参数和树形结构的柑橘木虱和潜叶蛾多旋翼UAV飞防作业，可获得较好的防治效果，并且可显著提高作业效率、显著减少农药施用量，降低植保作业的综合成本。

橘园；植保无人飞机；喷雾技术；柑橘木虱；柑橘潜叶蛾；防控；综合效益

0 引言

【研究意义】柑橘木虱（）是黄龙病（Huanglongbing，HLB）传播的唯一昆虫媒介，其繁殖速度快、传毒能力强，防控难度大，是黄龙病疫区的首要虫害[1-2]。黄龙病是目前危害世界柑橘产业发展的最重要病害之一，对中国、美国、巴西、墨西哥、南非地区、南亚地区等柑橘产业产生了巨大打击[3-5]，而有效防控果园柑橘木虱是控制黄龙病暴发和危害的关键技术之一[6-7]。柑橘潜叶蛾（）是柑橘生产中的常见虫害，蛀食新梢致其卷缩，不能正常发育和成花结果，造成树体发育不良和产量严重下降[8-9]。植保无人飞机（unmanned aerial vehicle，UAV）喷雾技术是近年兴起和快速发展的现代农业技术之一，具有快速高效、人药分离、低容量喷洒、作业及时精准等优点，但是对其在柑橘园的应用可行性和植保效应存在争议。通过开展柑橘木虱和潜叶蛾UAV防控试验，探索柑橘园病虫害UAV防控技术，系统评价效果、效率和效益，可为建立高效果树飞防植保技术提供参考依据。【前人研究进展】2004年，我国开始UAV植保技术研究，随后在大田作物上开展的大量试验探索支撑了其发展应用。张京等[10]以水稻为对象开展的UAV喷雾作业参数对雾滴沉积影响研究的结果显示，在飞行速度1.5 m·s-1、飞行高度2 m时雾滴沉积量最大；薛新宇[11]研究指出，水稻分蘖期进行UAV喷雾防治稻飞虱、稻纵卷叶螟（）的杀虫、保叶效果均优于人工喷药，防治稻纵卷叶螟效果均优于传统施药作业，且有效减少了农药的施用量；高圆圆等[12-13]研究表明，UAV飞行速度5 m·s-1、流量1 L·min-1，以10%毒死蜱乳油喷雾，检测到玉米雌穗上雾滴数为15.6个/cm2，用药量6.3 L·hm-2时，对玉米螟（）的防治效果可达80.7%，而加入雾滴抗蒸发剂后的防治效果可进一步提高。此后，有关UAV防控玉米黏虫（）、玉米螟，小麦白粉病、蚜虫、麦叶蜂（）、朱砂叶螨（），水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟、水稻纹枯病，油菜菌核病等病虫草害的研究和应用逐渐增加[14-18]。【本研究切入点】有关柑橘园UAV植保技术近年开展了一些探索，主要涉及UAV作业速度、作业高度和树形对冠层内雾滴沉积的影响[19-23]，但对柑橘园UAV喷雾的植保效应和效益效率综合评价研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】基于农机农艺结合理念，通过UAV作业高度、作业速度等机械作业参数和果树树形结构优化等农艺技术的协同配套，研究UAV喷洒雾滴在果树冠层的沉积分布规律，优选柑橘园UAV作业参数，并以此作业参数开展果园柑橘木虱和潜叶蛾的田间防控试验，对照常规人工喷雾，系统研究评价UAV喷雾的防治效果与效率效益等。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2017年3月15日至10月30日开展，地点位于江西省万安县窑头镇通津村（东经114.84°，北纬26.67°）的鸡尾葡萄柚（）园和温州蜜柑（BlancoUnshiu）园。

鸡尾葡萄柚园：6年生，此前由专业化公司负责管理，树形中庸，树势强壮，少见柑橘木虱和潜叶蛾危害。在此园开展UAV喷雾雾滴沉降规律、作业参数筛选研究以及柑橘木虱和潜叶蛾的周年防控试验。

温州蜜柑园：14年生，此前由当地农户管理，黄龙病发生后效益低下，管理积极性不高，柑橘木虱和潜叶蛾等病虫害常有发生。

1.2 喷雾设备

UAV喷雾设备为S1000电动六旋翼喷雾植保无人飞机，飞行速度0—12 m·s-1，可载药容量10 L，喷雾流量1 500 mL·min-1，安装4个液力式标准扇形雾化喷头Teejet11001，喷幅5 m。设备由江西绿卫士智能科技有限公司提供。

人工作业区采用管道高压送药的人工手持药枪喷雾系统作业，包括储药池5 000 L 1个，配药池2 500 L 1个，380 V 4 kw三相异步电动机1个，三缸柱塞泵1个（工作压力2.5—3.5 Mpa），导流管道一套（PVC管，最大压力3.5 Mpa），1.6 m不锈钢喷杆若干，M14×1.5农用2分喷头若干。

1.3 示踪材料、药剂、助剂

雾滴示踪材料：4 cm×6 cm白色铜版纸，诱惑红85染料。助剂：甘油（具有高比重和高保湿效果，使用终浓度为100倍液），一螨除（主要成分为有机硅类，具有延展效果，使用终浓度为500倍液）。杀虫剂：1.8%和3%阿维菌素微乳剂，70%吡虫啉水分散粒剂，34%啶虫·毒死蜱乳油，40%噻虫嗪水分散粒剂，25%丙溴灭多威乳油，5%高效氯氰菊酯乳油等，全年交替使用。

1.4 试验方法

1.4.1 树冠内雾滴沉降信息采集在丰产期的成龄鸡尾葡萄柚园，修剪出4行开心形树冠，每行约25株植株，另选4行原有的自然圆头形树冠作为对照，无人机喷雾处理时以单株处理，重复3次。如图1，在采样植株冠层内部搭设立体网格架用于雾滴信息采集，网格架垂直方向分上、中、下3层，每层设置3×5共计15个采样点，每株树共计45个观察点，每个点放置两张4 cm×6 cm铜版纸卡作为雾滴承接载体。

图1 采样点分布示意图

测试环境和条件准备完成后，将0.5%诱惑红85染色液、500倍一螨除、100倍甘油的混合液注入UAV搭载的药箱中，依次按照表1中所列的不同处理作业参数对不同树形植株进行喷雾作业。由于田间风速、温度、湿度等气象条件随时间变化有一定差异，为了尽量在相似的气象条件下完成所有试验处理，参考正交法的原则，UAV喷雾处理选择固定某一高度时测试不同速度作业下喷雾雾滴的沉降规律。每项处理喷雾完毕，待铜版纸表面干燥后收集铜版纸贴于A4纸上，并记录处理和位点的信息，逐张装入密封塑料袋。用惠普2000扫描仪对每一张信息采集卡铜版纸扫描，分辨率300 dpi。扫描后的图片通过ImageJ软件设定标尺、降噪后提取雾滴信息，计算所有处理和重复下诱惑红水溶液在卡纸上的铺展面积百分数，计为雾滴在柑橘叶片上的雾滴覆盖率，求出树冠上层、中层和下层雾滴覆盖率平均值，分析所喷洒雾滴在植株冠层的沉积分布规律。

表1 植保无人飞机飞行参数

1.4.2 鸡尾葡萄柚柑橘木虱、潜叶蛾防控与综合效益分析在柑橘园进行木虱、潜叶蛾防控试验，根据1.4.1分析提出的适宜参数，采用六旋翼UAV以飞行速度v=1.7 m·s-1，飞行高度h=1.0 m，喷洒流量1 500 ml·min-1进行喷雾施药作业。由于航空喷雾通常采用高浓度低剂量的作业方式，所需农药和所需实用技术都与人工喷雾有显著差别。试验期间市场上尚没有UAV喷雾专用药剂和使用浓度介绍，为同时兼顾满足药效和避免药害，本试验根据航空植保企业的作业经验和前期预备试验，UAV用药浓度为5倍产品标签推荐浓度。人工喷雾由果园工人按照习惯喷药技术，要求喷雾冠层叶片两面湿润，药液浓度为产品标签推荐浓度。柑橘木虱和潜叶蛾防控喷药时间均为新梢萌发0.5 cm长度时进行第一次喷雾，10 d后进行第二次喷雾。

虫害调查：在人工喷雾区和UAV喷雾区分别选择5株调查树，由于柑橘木虱和潜叶蛾主要危害新梢，所以调查新梢总数、所有新梢上的柑橘木虱虫口数量和潜叶蛾危害叶片数。柑橘木虱取食嫩梢嫩叶后在新梢存在短距离移动，因此在调查时选择在早上温度相对较低、柑橘木虱活动性不强时调查虫口数。潜叶蛾一般是幼虫钻食嫩叶导致叶片卷缩，基本在同一片叶上便可完成羽化，移动性较差，被取食叶片虫道明显，因此调查受害叶片数，为避免干扰下次调查，每次调查后，摘除所有潜叶蛾危害叶片。从柑橘春梢萌发到秋梢老熟每15 d调查一次虫情。记录各处理每次作业的用工、用时、成本等信息。

柑橘木虱防治效果计算参照邓崇岭等[24]方法：虫口减退率=100%×（施药前虫口数-施药后虫口数）/施药前虫口数；防治效果=100%×（试验区虫口减退率-对照区虫口减退率）/（1-对照区虫口减退率）；潜叶蛾防治效果计算方法：叶片危害指数=100%×（危害叶片数/总新梢数），此处叶片危害指数可能＞100%；防治效果=100%×（对照区叶片危害指数-试验区叶片危害指数）/对照区叶片危害指数。均以未施药处理为对照。

每次作业后，记录UAV和人工喷雾的作业量、耗费时间、用药量、用工人次、用水量、农药价格及其他支出等信息。对UAV喷雾技术防治柑橘木虱和潜叶蛾的经济可行性进行评价，其成本包括服务费、人工费、机械损耗费等，农药费用按照用药量和药剂成本计算，为统一计算标准，所有施药方式的用药、用时、用工、设备成本分摊等都以单株计算。

1.4.3 温州蜜柑园柑橘木虱、潜叶蛾防控温州蜜柑园与鸡尾葡萄柚园相距50 m左右，无针对性预防管理措施导致柑橘木虱和潜叶蛾常有发生。因此，在试验中期即2017年6月10日发生柑橘木虱和潜叶蛾危害时，开展了一次UAV防控试验，施用1.8%阿维菌素乳油350倍、40%噻虫嗪水分散粒剂300倍、丁硫克百威200倍液、一螨除500倍、甘油100倍混合液，飞行参数与虫害调查参照1.4.2中执行。

2 结果

2.1 UAV喷洒雾滴在冠层空间的分布

在前期测试人工喷雾时，所有的纸卡均达到浸湿状态，雾滴覆盖率达到100%，以致出现部分纸卡尚未干燥便已溶解，因此未作进一步的雾滴信息统计。

图2为S1000型UAV作业高度1.0 m时，不同飞行速度下圆头形和开心形树冠各层的雾滴平均覆盖率。由图可知，飞行高度1.0 m、飞行速度0.7 m·s-1时进行喷雾作业，得到了40%的雾滴覆盖率，且两种树形的覆盖率相近，而随着飞行速度增加，UAV喷雾的雾滴覆盖率均呈逐渐减小的趋势，但圆头形树形减小幅度更大。对开心形植株的喷雾作业，飞行速度从1.2 m·s-1升至1.7 m·s-1时，速度提升约40%，但雾滴覆盖率下降不到20%，两者呈非线性相关，说明如果通过降低飞行速度提高施药量，并不能等比例的增加沉降在叶片上的雾滴量，而表现出一种边际效应。当以飞行高度1.0 m、速度1.7 m·s-1作业时，开心形树冠的雾滴覆盖率明显大于圆头形，达到19.1%。此结果也表明，通过农艺技术配套将柑橘树冠改造成开心形，可以提高UAV喷洒雾滴的树冠穿透性和覆盖率，以飞行高度1.0 m、飞行速度1.7 m·s-1进行喷雾时可获得较高的雾滴覆盖率。

图3为UAV作业速度为1.2 m·s-1时，不同飞行高度下圆头形、开心形树冠的各层雾滴平均覆盖率。在飞行速度相同条件下，UAV以1.0 m作业高度喷雾的冠层平均雾滴覆盖率明显高于1.5 m和2.0 m，雾滴覆盖率随飞行高度增加而下降。3种作业高度的平均雾滴覆盖率均为开心形大于圆头形。由此可见，柑橘园UAV喷雾作业以开心形树冠可以获得更好的雾滴穿透力，并以较低的作业速度或作业高度可以获得相对较高的雾滴覆盖率。

图2 UAV飞行高度1.0 m时不同飞行速度的雾滴覆盖率

图3 飞行速度1.2 m·s-1时不同飞行高度喷雾的雾滴覆盖率

图4为UAV飞行速度v=1.2 m·s-1时，不同作业高度下雾滴在冠层内分布的变异系数（CV=100%×标准偏差/平均值），由图可知，在对圆头形和开心形树形喷雾作业中，作业高度越高，雾滴覆盖率的变异系数越大，开心形树形在1.0 m高度作业的条件下雾滴在树冠中的覆盖率变异系数最小。

图4 不同UAV飞行高度下雾滴覆盖率变异系数

2.2 UAV喷雾施药对柑橘木虱和潜叶蛾的防治效果

喷药处理在4—10月柑橘春、夏、秋梢萌发期按照果园常规施药时间持续进行，每15 d左右调查一次虫害情况。结果显示，所有UAV喷雾施药区、人工喷雾施药区均未发生柑橘木虱危害。而对柑橘潜叶蛾危害的调查可知（表2），在人工施药和UAV喷雾施药作业方式下，在7月8日和9月13日两次调查中虽出现潜叶蛾危害症状，但其危害率最高仅为0.469受害叶/梢。由此可见，两种作业方式都有效控制了潜叶蛾的危害。

2.3 UAV喷雾施药防控柑橘木虱、潜叶蛾的效率和效益评估

以葡萄柚园4—10月份施药作业为研究对象，调查分析UAV喷雾施药和人工管道喷雾施药的效率、用药成本、用工成本、经济效益等指标。

本试验以购买服务方式计算UAV喷雾施药作业成本。果园UAV喷雾施药的作业成本大致在375—525元/hm2不等，该试验园栽植密度为750株/hm2，按450元/hm2收费价格算，则UAV喷雾作业成本约为0.6元/株次。

人工施药作业的主要成本是药池建设、机动喷雾器及管道和喷洒终端配置等成本以及人工费等。其中雇工成本为每人每天120元，平均每人每天可完成180株树的喷雾施药，计0.67元/株；试验果园总面积400余亩，扣除道路、水塘（渠）、管理房占地等有果树10 000余株，药池建设、动力设备、加压设备、输药管道及铺设、接头和药管药枪等一次性投入约10万元，按照使用寿命10年计算，平均每年使用12次，折合成本约0.08元/株。合计人工喷雾作业的每次作业成本为0.67+0.08=0.75元/株。

用药成本：虽然农药因种类、品牌不同，用药成本也不同，但两种作业方式防治相同病虫害所用农药种类相同，仅农药消耗量不同。因此本试验以人工喷雾耗药量为基数，根据不同喷雾方式的耗药量相对比例关系衡量不同作业方式的农药消耗成本。通过7个月的田间跟踪调查，设定人工用药成本为X，用药浓度为c，折算出UAV作业用药成本为人工喷雾作业用药成本的0.086倍，详见表3。

设人工喷雾单株用药成本为X，则UAV喷雾作业的单株总成本0.6+0.086，人工喷雾作业的单株总成本0.75。本试验中，调查的X平均值约为0.2元，按此折算UAV喷雾、人工喷雾的总成本分别为0.6172、0.95元/株（购买服务、设备、人工、用药等费用）。此外，UAV喷雾相对人工喷雾用水量减少了98%，虽然柑橘园多在水源充沛的地区，但对于干旱缺水地区的果园，节水显得更为重要。

由表3可知，本试验UAV进行的果园喷雾作业总成本约是人工作业的63.3%，用药量约为人工作业的10%左右，工作效率是人工作业的73倍，综合效益显著。考虑到UAV喷雾施药中存在更换电池、重新注药、起降点移动等操作环节的损耗，按照每架次飞行作业8 min，其他耗费时间5 min算，UAV施药效率约为人工作业的45倍。

2.4 温州蜜柑园柑橘木虱和潜叶蛾防治

根据调查结果，如表4所示，对于-1 d时（试验前1日）柑橘木虱为0.4—0.6头/梢，施药后柑橘木虱虫口量骤减，以未施药区为对照，施药1、3 d后，防治效果分别达到96.7%、100%。对于潜叶蛾，-1 d（施药前1日）摘除所有受害叶片，相比未施药处理，1、3 d均未出现受害叶片，7 d时均出现潜叶蛾危害，对潜叶蛾的防治效果达84.7%。

表2 柑橘潜叶蛾危害调查（受害叶/梢）

表3 两种作业方式的效率及成本分析

表4 柑橘木虱和潜叶蛾植保无人飞机防治效果

3 讨论

3.1 柑橘园UAV喷雾植保技术研究

由于果树树冠结构、枝叶形态和着生特性与小麦、水稻等大田作物的差异很大，喷雾雾滴难以向树冠中部和下部穿透，也不利于药液在叶片背面的附着和覆盖。本试验对UAV喷雾前进行配套的农艺技术，即将柑橘植株由圆头形调整为开心形，明显改善了雾滴在冠层空间的均匀分布，试验获得的UAV喷雾作业参数，对柑橘园进行UAV喷雾植保作业有良好的引导和借鉴。可见，农机与农艺的结合有助于进一步发挥农业机械的效用，从而促进一些农业机械在果树栽培实践中的推广应用。果园人工喷雾往往要求药液全面湿润叶片正面和背面，而UAV喷雾较低的雾滴覆盖率即可获得较好的防治效果，一方面可能是较高浓度药液具有更好的杀虫效果，另一方面可能是扫描仪尚未检测到一些仍能发挥效用的细微药液雾滴。

试验中，设定的作业高度为1.0 m、飞行速度为1.7 m·s-1时，对开心形植株喷雾的雾滴覆盖率达到19.1%。而周奋启等[25]在小麦病害防治中，其机械喷雾雾滴覆盖率为7.26%—28.76%时，对于小麦纹枯病、赤霉病、白粉病防治效果分别达到61.60%、71.43%、78.02%；徐德进等[26]应用机械喷雾防治稻纵卷叶螟，雾滴覆盖率在1.36%—19.1%时，防治效果为45.55%—83.76%。由此可推测，UAV高浓度低容量喷雾施用农药时，雾滴覆盖率达到19%就可达到较好的病虫害防控效果，同时可兼顾喷雾作业效率和生产成本。

3.2 柑橘园UAV喷雾技术的田间防治效果

在筛选UAV飞行作业参数和试验植株树形的基础上，本试验通过对果园柑橘木虱和潜叶蛾的防控验证发现，UAV喷雾对柑橘木虱的防治效果达95%以上，对潜叶蛾的防治效果也超过84%。崔广鑫[27]在UAV施药防治苹果蚜虫试验中获得了87%的杀虫率，而同期人工喷药的杀虫率为95%；对白粉病的防控试验中，人工喷药减少病梢率为90%，而UAV喷药作业仅为65%；比对可知，UAV喷雾施药对蚜虫的防治效果高于对白粉病的防治效果，这与蚜虫发生的主要部位（新梢）有关，新梢大多存在于冠层外围和顶部，更有利于UAV喷雾药剂对其覆盖，白粉病则多发生于叶片背面，药液覆盖的难度相对较大。由此可见，UAV喷雾的防控效果与病虫害种类及其危害方式密切相关。本试验对于主要危害新梢嫩叶的潜叶蛾和木虱的UAV喷雾施药均获得较好的防治效果，但仍需进一步研究筛选不同病虫害的UAV喷雾技术，提高UAV作业的针对性和实效性。此外，多种农药复配、助剂增效以及环境因子控制等也是影响UAV喷雾作业效果的重要因子。因此，还需进行UAV喷雾技术的进一步优化，如对喷嘴选型、助剂筛选、农艺技术配套和病虫害发生关键时期等的研究，提出更为系统、科学和合理的UAV果园喷雾作业技术参数，不断提高UAV喷雾作业的工作效率以及对病虫害的防控效果。

随着农业产业化进程推进和市场国际化竞争加剧，降低果园生产成本的新技术有利于产业的可持续发展和产品市场竞争力的提升。笔者通过调查显示，一个400余亩的柑橘园，通过皮管供药和手持喷枪喷雾，每完成一次喷雾作业一般需要67工次，还需额外配备两名设备维护和管理人员；在重庆一个面积为2 400亩的柑橘果园完成一次人工喷雾作业需要50人，耗时12—15 d。在一个果园周边雇请10名左右临时工尚且可行，但要雇请50人甚至更多临时工则难以实现，因此建立高效轻简的植保喷药技术对于规模化柑橘基地的栽培管理需求更显迫切。

此外，果园UAV喷雾施药大大减少了农药消耗，降低了用药成本和农药面源污染以及在果实中的残留，有利于环境安全和果实食用安全，对于促进生态农业的发展和产品竞争力提升具有重要意义。

4 结论

柑橘园植保无人飞机喷雾施药具有工作效率高、作业总成本低、施药量显著减少、防控效果有保证等优点，可用于柑橘木虱和潜叶蛾的防控。

致谢：江西伊禾农产品科技发展有限公司提供试验场地和工作方便，在此表示感谢！

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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