低纬高原甘蔗主要病虫害无人机防控技术

王晓燕，仓晓燕，张荣跃，单红丽，范源洪，徐 宏，黄丕忠，李泽娟，段婷颖，康 宁，李文凤，黄应昆*

(1云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远661699；2云南省高原特色农业产业研究院，云南昆明650201；3云南紫辰农业发展有限公司，云南祥云672100；4临沧南华糖业有限公司，云南临沧677500；5云南凯米克农业技术服务有限公司，云南昆明650000；6德宏州甘蔗科学研究所，云南陇川678707)

0 前言

近年来，由于气候变化、甘蔗连作和品种抗性降低等影响，致使甘蔗病虫发生世代重叠和交叉、季节性差异性不明显，导致甘蔗梢腐病、褐条病和外来新虫种、条螟、白螟等多种病虫在云南临沧南华、孟连昌裕、新平南恩、红河糖业公司等低纬高原蔗区暴发流行危害成灾，减产减糖严重，甘蔗生产正面临着日益严峻的灾害威胁[1-4]。据相关的调查结果显示，主栽品种粤糖93-159、ROC25的梢腐病、褐条病等多种病害复合侵染，爆发流行为害成灾，减产减糖严重。其中，梢腐病发生面广、为害重，并具有灾害性暴发流行趋势，据小样点分析评估，病株率平均为81.1%，严重的可达到100%；甘蔗产量损失率平均为38.42%，最多可达48.5%；甘蔗糖分平均降低3.14%，最多的降低4.21%[5-6]。虫害方面，由于近年气候特殊，多雨湿润，外来新虫种、条螟、白螟种群增长快，暴发流行趋势明显，对甘蔗产量、糖分影响较大，据小样点调查综合分析，螟害株率平均为 79.33%，严重的 100%；螟害节率平均为13%，最高的19.41%，中后期危害断尾，普遍损失加重，影响甘蔗单产 30%以上，甘蔗锤度约下降了4.19个百分点[6-7]。

甘蔗中后期病虫防控人工施药困难、效率低、成本高，而无人机飞防技术具有超低量施药、高作业效率等优点，可有效解决甘蔗高杆作物中后期施药难、劳动力缺乏和作业效率低等问题，对于加快推进甘蔗病虫统防统治进程，高效控制大面积病虫发生，提高甘蔗产量和糖分，具有极为明显效果，对保障蔗糖业持续健康稳定发展具有不可估量作用。

针对传统人工喷药防治存在的缺陷和甘蔗高秆作物中后期施药难、劳动力缺乏和作业效率低等问题，2016～2018年，我们从飞防机型选择、专用药及助剂筛选、药械融合、田间作业、技术规范、规模化应用组织模式等层面对甘蔗主要病虫飞防技术进行了系统开发示范，分析确定了适宜低纬高原蔗区的无人机机型及飞行技术参数，筛选出无人机飞防最佳药剂配方组合和施用技术，凝练形成了低纬高原蔗区甘蔗主要病虫无人机防控技术且大面积成功应用(2018～2019年每年推广应用无人机飞防15527 hm2)，为全面推广应用无人机飞防甘蔗病虫常态化提供了成熟的全程技术支撑。为加大无人机喷施农药防治甘蔗病虫害的引领和辐射带动作用，充分发挥无人机在甘蔗高秆作物中后期病虫害防控优势，扩大应用面积，推进甘蔗病虫统防统治进程，提高甘蔗病虫害整体防控效果，本文就低纬高原甘蔗主要病虫害无人机防控技术作系统介绍，以供蔗区参考。

1 防治原则与适用范围

坚持“预防为主、统防统治”的原则，树立“科学植保、公共植保、绿色植保”理念，通过选用良种、轮作间作等农艺措施，减轻病虫对甘蔗生长的为害，有效控制病虫害发生流行。

无人机飞防主要适用于地块相对集中的连片蔗园的大面积病虫害防控。原则上蔗园坡度不超过30˚，地势平缓、蔗叶保存率 50%以上、郁闭度 0.5以上、无影响无人机飞行安全障碍物的蔗园。

2 田间蔗园病虫动态巡查

每年4～8月，根据主要病虫害症状特点，至少每月进行2～3次田间巡查，观察大田甘蔗病情虫情动态，正确诊断，在发生初期及时防治。

3 无人机飞防技术

3.1 机型选择及飞行技术参数

根据目前无人机在低纬高原云南甘蔗病虫害防治上的开发示范和应用情况，推荐无人机机型及飞行技术参数见表1。其中，主要对极目3WWDZ-10B、大疆3WWDSZ-10017和极飞农业P20 2017这3种机型及其对应的飞行技术参数进行简述与对比。

3.2 甘蔗主要病虫害无人机飞防最佳药剂配方组合和施用技术

通过近年多点无人机在低纬高原云南蔗区的甘蔗病虫害防治上的开发示范和应用，筛选出适宜无人机飞防的最佳药剂配方组合和施用技术(详见表2)，以期能为甘蔗的生产实践提供一定的指导。

3.3 制定无人机防治综合方案

按照甘蔗不同病虫害发生发展情况，选取防治最佳药剂(组合)及其用量(表2)，针对飞防蔗园面积、品种和栽管现状、气候等因素，制定无人机飞防总体方案、单次飞防作业要求、人员分工和保障及应急措施等。

3.4 无人机飞防作业规程

⑴无人机飞防气候条件：能见度大于2 km，最大风速不超过 5 m/s，喷雾时相对湿度应在 60%以上，避免雨天施药，施药后至少保持3～4 h不下雨；最适应的喷药气温是 20～30℃，当气温度超过 30℃时，影响防治效果，原则上暂停飞防。

⑵在满足气候条件的情况下，严格按照预定的防治方案和规定作业要求，设定飞行参数和操作程序，由专业无人机操作人员进行操作飞防。

⑶确定总防治面积、飞防次数和飞防过程的衔接和规范性操作。

⑷飞行前检查、飞行后清洗(作业后喷洒系统必须清洗)，注意在飞行过程中的作物和人员安全，杜绝出现次生灾害。

3.5 注意事项

⑴蔗园附近无桑树、养蜂场、鱼塘等敏感作物生物和养殖场所、水库等。如有，需要提前告知。

⑵起飞前观察作业田块及周边障碍物，驱散田间及围观人员，起降期间所有人员须与无人机相距10 m以上。

⑶飞行中禁止任何人员进入作业区，注意观察无人机飞行姿态，确保飞行安全，如有异常，立即返航或迫降。

表1 适宜低纬高原蔗区的无人机机型及飞行技术参数

表2 筛选的无人机飞防最佳药剂配方组合和施用技术

⑷无人机操作人员须穿戴专业防护设备。

⑸如发生人畜危害和次生灾害，应按照预定方案紧急处突。

3.6 调查方法

3.6.1 甘蔗螟虫防效调查方法

随机选取3块田块，每块采用3点(3行)取样，每点(行)顺序调查10株共30株。调查统计总株(节)数和螟害株(节)数，按以下公式计算螟害株率和螟害节率及防治效果。

3.6.2 甘蔗病害防效调查方法

在调查螟害株率和螟害节率的田块中，同时调查梢腐病和褐条病发病情况。采用3点(3行)取样，梢腐病每点(行)调查 100株共 300株，记录调查总株数及病株数，计算病株率和防治效果；褐条病每点(行)调查 20株共 60株，目测完全展开的全部叶片感病状况及侵染面积百分率，记录调查总株数及各级发病株数，计算病情指数和防治效果。参照杨子林等[8]的标准进行甘蔗褐条病病情分级，其中，0级无可见病斑；1级发病面积比为1%以下；2级发病面积比为1%～3%；3级发病面积比为4%～5%；4级发病面积比为 6%～10%；5级发病面积比为11%～15%；6级发病面积比为16%～25%；7级发病面积比为 26%～50%；8级发病面积比为 51%～75%；9级发病面积比为 76%～100%。按以下公式计算病株率或病情指数和防效。

3.6.3 甘蔗产量和糖分测定

于12月甘蔗成熟收获期，小区实测产各处理取66 m2，分别收砍称量蔗茎产量，大区实测产各处理分别收砍1车采用GPS丈量面积，称量蔗茎产量；各处理砍取10条有代表性的蔗茎，按中国甘蔗糖业标准化与质量检测中心制定的二次旋光法，采用美国鲁道夫(Rudolph) AUTOPOL 880全自动糖度分析系统测定分析甘蔗糖分。

4 无人机防控技术应用及效果

为降低暴发流行灾害性甘蔗病虫给蔗农和企业造成的损失，解决高杆作物后期喷施困难、劳动力紧张和作业效率低的问题，同时探索植保无人机在甘蔗扶贫产业上规模化运用的现代组织模式。2018年和2019年，临沧南华糖业有限公司每年推广应用无人机飞防面积为15527 hm2(图1)。无人机飞防病虫总体防效达85%以上，仅有局部田块因鱼塘、桑树果蔬、田边地头、电杆电线、树木等环境因素影响，未能防控或防控受影响效果欠佳；抽样调查结果显示，因大面积飞防，即使未能防控和空白对照区其虫口密度、虫株率和病情病株率均较上年明显下降30%以上。

选择云南耿马蔗区作为试验点，选点抽样调查结果表明(见表3)：①所用药剂配方对中后期条螟、白螟的螟害株或螟害节均具有良好的防控效果，螟害株防效为 73.08%～100%，平均防效达 86.96%～100%，各试点总体平均螟害株防效为91.67%；螟害节防效为 79.23%～100%，平均防效达 90.83%～100%，各试点总体平均螟害节防效为95.39%；②所用药剂配方对梢腐病、褐条病均具有良好的防控效果，梢腐病防效为61.18%～92.94%，各试点总体平均防效达74.35%；褐条病防效为78.41%～83.26%，各试点总体平均防效达80.74%。

云南耿马蔗区甘蔗主要病虫害无人机飞防增产及增糖效果详见表 4。小区实测产量，飞防 1次比空白对照增产6450～53250 kg/hm2，平均增产23550 kg/hm2，飞防 2次比飞防 1次增产 7200～24600 kg/hm2，平均增产 13650 kg/hm2。化验室检测甘蔗糖分，飞防1次比对照高0.54～3.93个百分点；大区实测产量，飞防 1次比空白对照增产 24600 kg/hm2。

5 小结与展望

云南是我国第 2大糖料基地，常年种蔗 33.33万hm2左右，2016/17年榨季19.6万人种蔗脱贫，蔗糖业已成为云南边疆民族地区产业扶贫、乡村振兴的支柱产业，其在促进边疆地区经济发展、农民增收和地方财政增长中发挥着重要作用。云南蔗区地处低纬高原，近年来，由于气候变化、甘蔗连作和品种抗性降低等影响，致使甘蔗病虫发生世代重叠和交叉、季节性差异性不明显，导致甘蔗梢腐病褐条病和外来新虫种条螟白螟等多种病虫暴发流行危害成灾，减产减糖严重，甘蔗生产正面临日益严峻灾害威胁[1-4]。为有效防控甘蔗中后期病虫，通常采用人工农药喷雾的防治方法，但由于甘蔗生长后期植株高大，存在手工操作难、作业效率低、喷药风险大和成本高等问题。而作为精准施药设备，无人机提高了农药利用率，且具有作业效率高、地形适应能力强、作业安全、高效环保等优点，有效解决了高杆作物病虫防治存在的问题，为有效防控甘蔗病虫成功开辟一条轻简高效新途径。

图1 甘蔗病虫无人机防控对比

表3 云南耿马蔗区甘蔗主要病虫害无人机飞防防效

表4 云南耿马蔗区甘蔗主要病虫害无人机飞防增产及增糖效果

针对甘蔗中后期病虫防控施药难、劳力缺乏和作业效率低等问题，2016～2018年，我们从飞防机型选择、专用药及助剂筛选、药械融合、田间作业、技术规范、规模化应用组织模式等层面对甘蔗主要病虫飞防技术进行了系统开发示范，分析确定了适宜低纬高原蔗区的无人机机型及飞行技术参数，筛选出无人机飞防最佳药剂配方组合和施用技术(表1、表2)，凝练形成了低纬高原蔗区甘蔗主要病虫无人机防控技术且大面积成功应用(2018～2019年每年推广应用无人机飞防15527 hm2，病虫总体防效达85%以上)，为全面推广应用无人机飞防甘蔗病虫常态化提供了成熟的全程技术支撑。

但由于低纬高原甘蔗病虫种类繁多、混合发生，蔗区多是丘陵山地、坡度大地块小等因素，现阶段的甘蔗病虫无人机飞防还存在以下不足：一是虽然无人机适宜各种地形，但相比平坝田块，低纬高原蔗区多为山地蔗，坡度大，操作难度大，作业时间长，存在防治死角，不能在最佳防治时间完成，一定程度上影响到防治效果。二是配套专用药剂不足。在无人机飞防过程中，药剂、助剂的选择及多种农药的混配对提高作业效率和综合防治效果，实现扩大使用范围或兼治效果至关重要。今后，我们将重点研究解决适宜低纬高原多种病虫混合发生的复合高效多功能农药的筛选及飞防配套专用药剂的研发，进一步凝练提升低纬高原甘蔗病虫害无人机飞防技术，以期为有效降低暴发流行灾害性甘蔗病虫给蔗农和企业造成的损失，提高甘蔗产量和糖分，实现甘蔗病虫全程精准防控，甘蔗提质增效，保障国家食糖安全提供技术支撑。