无人机喷洒拟除虫菊酯类药物对白纹伊蚊杀灭效果现场模拟试验研究*

张嘉鹏 李晓宁 凌远理 刘青连 许南瑜 蔡文锋 孙超丰 夏芳芳 潘捷云** 罗 雷1，**

(1.广州医科大学，广州 511436；2.广州市海珠区疾病预防控制中心，广州 510000；3.广州市海珠区江南中街社区卫生服务中心，广州 510260；4.广州市疾病预防控制中心，广州 510440)

白纹伊蚊可传播登革热、乙型脑炎、基孔肯雅热等对人类健康有较大影响的急性传染病，是重点监测病媒生物之一(陈燕霞等，2019)。应用空间喷雾杀灭蚊虫是控制登革热等蚊媒传染病的重要应急防控手段之一(李春晓等，2017)。常用的空间喷雾器械为背负式或车载式超低容量喷雾器(胡志刚等，2006)，但传统的背负式喷洒技术方法劳动强度大、效率低、人力需求大，无法满足大面积及复杂外环境的空间应急灭蚊处置需求，而车载式喷雾器受环境地形影响较大，在复杂地形和狭窄巷道无法发挥作用(郭玉红等，2020)。无人机喷洒技术有着高效性、经济性等优势，多应用于农业等各个领域(Lietal.,2016；Duetal.,2020)。但在病媒生物防制领域应用相对较少。本现场模拟试验通过无人机喷洒常用拟除虫菊酯类药物对白纹伊蚊成蚊和幼虫的杀灭效果进行分析和研究。

1 材料与方法

1.1 试验器械与蚊虫

1.1.1器械 本试验所用的施药器械为极飞XP2020多旋翼植保机。无人机整机规格为 2 195 mm × 2 210 mm × 552 mm，重19.27 kg，启用 RTK(实时动态测量技术)情况下悬停精度为水平±10 cm，垂直±10 cm；最大飞行速度 12 m/s。有4 个离心喷头，喷盘转速2 000～16 000 转/min，雾化粒径为85～550 μm，精喷喷幅为 4.5 m。现场试验中，通过厂家提供的“极飞农服APP”设置无人机飞行高度为9 m，飞行速度为2 m/s，每个喷头流量为600 mL/min。

1.1.2杀虫剂 杀虫剂为常用拟除虫菊酯类药物宝世家洁乳油(总有效成分含量10%，其中Es-生物烯丙菊酯2.5%、氯菊酯7.5%)，由武汉宝世卫生药械有限责任公司生产。

1.1.3蚊虫来源 试验所用成蚊及幼虫由中大核昆生物技术(东莞)有限公司提供。

1.2 试验场地及时间

本次试验选择广州市白云区一处空旷平坦的区域作为现场模拟试验的场地，其面积约为 700 m2。试验时间为2022年9月21日16：00—18：00，试验期间温度为25～31 ℃，湿度68%～87%，风速0.7～2.5 m/s，无降雨，天气符合无人机喷洒要求。

1.3 试验方案

在试验场地按照长宽为4.5 m×3 m布设12个点位(图1)。每点位放置1.5 m高支架并悬挂蚊笼，每个蚊笼内放置20只成蚊(图2)；每点地面处放置装有50 mL隔夜自来水与25条Ⅲ龄幼虫的开放容器，容器为拧掉黑盖的诱卵器。作业过程中，使用无人机沿布点矩阵短边中点直线飞过(图1)，将药箱内的药液全部均匀喷洒在该布点空间中，在同一场地及布点区域分别进行1组空白对照试验和3组喷洒药物试验。每组试验结束后，等待10 min再进行下一组试验，以避免空气中药物未完全沉降进而影响后续试验。

图1 场地布点及无人机飞行路径Fig.1 Site layout and UAV flight path

图2 场地布点(左)及无人机喷洒药物试验(右)Fig.2 Site distribution(left) and UAV drug spraying test(right)

1.4 药物用量

隔夜自来水为空白对照组，3组试验组使用的药物浓度分别为1.5%、3.0%、6.0%。每次喷洒药物后，用清水彻底冲洗无人机药箱，保证药箱中无药液残留。

1.5 药效评估方法

每组试验结束后，将各点的成蚊装进洁净的纱织蚊笼内并转运至实验室，将浸润葡萄糖水溶液的棉球放置蚊笼上方以饲养成蚊，幼虫则仍用原盛水容器进行饲养。分别在施药后6、12、24 h 记录每组成蚊及幼虫存活数量并计算蚊虫杀灭率(死亡率)：成蚊杀灭率(死亡率)=(施药前成蚊数-施药后仍存活成蚊数)/施药前成蚊数；幼虫杀灭率(死亡率)=(施药前幼虫数-施药后仍存活幼虫数)/施药前幼虫数。

1.6 统计学方法

将试验处理后的成蚊与幼虫及时转运至实验室培养，分别记录各编号蚊笼与诱卵器内成蚊与幼虫在6、12、24 h仍存活数量。采用Excel 2016对实验数据收集与整理，应用SPSS 25.0进行数据的处理和分析。经正态性检验判断各组死亡率数据均为偏态分布，各试验组与对照组死亡率的比较，采用Mann Whitney U检验，成蚊与幼虫之间死亡率的比较也采用Mann Whitney U检验。在同一时间点，三组不同药物浓度试验组成蚊、幼虫死亡率差异采用Kruskal Wallis 检验进行比较，两两比较采用Bonferroni多重比较。

2 结果

2.1 成蚊中试验组与对照组死亡率的比较

对照组成蚊在6、12、24 h死亡率为11.36%、12.27%、12.73%。1.5%药物浓度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率为74.58%、78.75%、85.00%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-3.673，P<0.05；Z12 h=-3.675，P<0.05；Z24 h=-4.078，P<0.05)。3.0%药物浓度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率为92.92%、94.58%、96.25%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-4.188，P<0.05；Z12 h=-4.190，P<0.05；Z24 h=-4.263，P<0.05)。6.0%药物浓度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率为98.33%、98.33%、100.00%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-4.317，P<0.05；Z12 h=-4.319，P<0.05；Z24 h=-4.410，P<0.05)。见表1。

2.2 成蚊中同一时间点不同试验组死亡率的比较

1.5%、3.0%、6.0%三组药物浓度，在施药6、12、24 h对成蚊杀灭率的差异均无统计学意义(H=4.794，P=0.091；H=4.487，P=0.106；H=2.670，P=0.263)。见表1。

2.3 成蚊中同一试验组不同时间点死亡率的比较

1.5%浓度的药物，在6、12、24 h对成蚊杀灭率的差异无统计学意义(H=0.511，P=0.774)。3.0%浓度的药物，在6、12、24 h对成蚊杀灭率的差异无统计学意义(H=0.012，P=0.994)。6.0%浓度的药物，在6、12、24 h对成蚊杀灭率的差异无统计学意义(H=1.029，P=0.598)。见表1。

表1 无人机喷洒药物前后白纹伊蚊成蚊数及死亡率Tab.1 Number and mortality of adult Aedes albopictus before and after UAV spraying

2.4 幼蚊中试验组与对照组死亡率的比较

对照组幼虫在6、12、24 h时死亡率为0.00%、0.33%、0.33%。1.5%药物浓度作用下，幼虫在6、12、24 h时死亡率为20.33%、30.67%、32.00%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-3.589，P<0.05；Z12 h=-3.684，P<0.05；Z24 h=-3.683，P<0.05)。3.0%药物浓度作用下，幼虫在6、12、24 h死亡率为38.33%、51.33%、55.67%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-3.870，P<0.05；Z12 h=-3.985，P<0.05；Z24 h=-4.013，P<0.05)。6.0%药物浓度作用下，幼虫在6、12、24 h死亡率为68.67%、76.33%、79.33%，与对照组相比，差异具有统计学意义(Z6 h=-4.467，P<0.05；Z12 h=-4.393，P<0.05；Z24 h=-4.462，P<0.05)。见表2。

表2 无人机喷洒药物前后白纹伊蚊幼虫数及死亡率Tab.2 Number and mortality of Aedes albopictus larvae before and after UAV spraying

2.5 幼蚊中同一时间点不同试验组死亡率的比较

施药6 h时，1.5%、3.0%、6.0%三组药物浓度对幼虫杀灭率的差异有统计学意义(H=9.865，P=0.007)，经Bonferroni多重比较后，1.5%与6.0%药物浓度对幼虫的杀灭率差异有统计学意义(P=0.006)，1.5%与3.0%、3.0%与6.0%药物浓度对幼虫杀灭率差异均无统计学意义(P=0.702、P=0.164)。施药12 h时，1.5%、3.0%、6.0%三组药物浓度对幼虫杀灭率的差异有统计学意义(H=9.458，P=0.009)，经Bonferroni多重比较后，1.5%与6.0%药物浓度对幼虫的杀灭率差异有统计学意义(P=0.007)，1.5%与3.0%、3.0%与6.0%药物浓度对幼虫杀灭率差异均无统计学意义(P=0.649、P=0.206)。施药24 h时，1.5%、3.0%、6.0%三组药物浓度对幼虫杀灭率的差异有统计学意义(H=10.756，P=0.005)，经Bonferroni多重比较后，1.5%与6.0%药物浓度对幼虫的杀灭率差异有统计学意义(P=0.003)，1.5%与3.0%、3.0%与6.0%药物浓度对幼虫杀灭率差异均无统计学意义(P=0.529、P=0.168)。见表2。

2.6 幼蚊中同一试验组不同时间点死亡率的比较

1.5%浓度的药物，在6、12、24 h时对幼虫杀灭率的差异无统计学意义(H=1.709，P=0.426)。3.0%浓度的药物，在6、12、24 h对幼虫杀灭率的差异无统计学意义(H=1.161，P=0.560)。6.0%浓度的药物，在6、12、24 h对幼虫杀灭率的差异无统计学意义(H=1.524，P=0.467)。见表2。

2.7 成蚊与幼蚊在同一试验组与同一时间点死亡率的比较

成蚊与幼虫在1.5%药物浓度作用6、12、24 h时死亡率的差异均有统计学意义(Z6 h= -3.223，P=0.001；Z12 h=-3.217，P=0.001；Z24 h=-3.531，P<0.001)。成蚊与幼虫在3.0%药物浓度作用6、12、24 h时死亡率的差异均有统计学意义(Z6 h=-3.524，P<0.001；Z12 h=-3.272，P=0.001；Z24 h=-3.209，P=0.001)。成蚊与幼虫在6.0%药物浓度作用6、12、24 h时死亡率的差异均有统计学意义(Z6 h=-2.548，P=0.011；Z12 h=-2.512，P=0.012；Z24 h=-2.134，P=0.033)。

3 讨论

杀灭成蚊是蚊媒传染病流行期间有效的控制手段，可及时切断传播途径。应用空间喷雾技术控制成蚊的方式已有90多年的历史(Mount,1998)。随着科技的不断发展，无人机喷洒药物处理害虫已有着广泛的应用，近年的一些研究也表明，在城镇居民环境中无人机灭蚊的效果十分显著(郭玉红等，2020)。本试验通过无人机喷洒拟除虫菊酯药物对白纹伊蚊杀灭效果的研究，再次验证了无人机喷洒技术对于蚊虫的有效防治，并为登革热等蚊媒传染病在未来暴发时提供可行性的防控手段。

本次现场模拟试验研究结果显示，对照组成蚊在各时间点的死亡率为11.36%、12.27%、12.73%，因隔夜自来水对成蚊并无作用，故对照组成蚊死亡的部分原因可能为无人机喷洒时旋翼引起的气流或日晒等气象条件所致。而无人机喷洒1.5%、3.0%、6.0%三种不同浓度的烯丙·氯菊乳油剂在6、12、24 h三个时间点对成蚊的杀灭率均与对照组有差异(P<0.05)，提示由无人机喷洒不同浓度的烯丙·氯菊乳油剂对成蚊具有一定的杀灭作用。

1.5%、3.0%、6.0%三种药物浓度无人机喷洒处置分别在6、12、24 h三个点的成蚊杀灭率差异均无统计学意义(P>0.05)，提示无人机喷洒此药物对成蚊的杀灭作用不随时间的变化而增加，且成蚊在3种药物浓度作用24 h内的死亡率均达到85%以上，表明在喷药当天可以大幅度有效降低成蚊数，此结果与一项研究两种杀虫剂超低容量喷雾杀灭白纹伊蚊的研究结果相吻合(秦彦珉等，2021)。1.5%、3.0%、6.0%药物浓度组在施药6、12、24 h三个不同时点对成蚊杀灭率的差异均无统计学意义(P>0.05)，说明无人机喷洒此药物杀灭成蚊，在相对较低浓度的条件下同样可发挥显著作用，即无人机喷洒药物的高效性与经济性(戚剑雄等，2020)。

本次现场模拟试验研究结果显示，无人机喷洒1.5%、3.0%、6.0%三种不同浓度的烯丙·氯菊乳油剂在6、12、24 h三个时间点对幼虫的杀灭率均与对照组有差异(P<0.05)，提示由无人机喷洒不同浓度的烯丙·氯菊乳油剂对幼蚊具有一定的杀灭作用。1.5%、3.0%、6.0%浓度药物分别在6、12、24 h对幼虫杀灭率的差异均无统计学意义(P>0.05)，提示相同药物浓度下无人机喷洒拟除虫菊酯类药物对幼虫的杀灭作用不随时间的变化而增加。而1.5%与6.0%药物浓度对幼虫的杀灭率差异有统计学意义(P<0.05)，提示无人机喷洒相对较高浓度的烯丙·氯菊乳油剂对幼虫杀灭效果更为显著。通过观察各试验点位幼虫死亡率，发现不同点位的幼虫死亡率存在差异，推测是受无人机飞行高度或风速与风向的影响，导致药液未均匀分布于施药空间时便作用于地面。

无人机分别喷洒三种不同浓度的药物6、12、24 h时，成蚊与幼虫的死亡率差异均有统计学意义(P<0.05)。尽管无人机喷洒6.0%浓度的烯丙·氯菊乳油剂，对幼虫的杀灭率在24 h为79.33%，相对于成蚊的100.00%死亡率有所降低，但仍有一定的控制效果。在一项雨水井投放灭蚊幼药物对居民区白纹伊蚊控制效果研究中(任志华等，2021)发现，在8—10月的蚊虫高峰季节,仅靠小区雨水井药物投放和公共区域的孳生地治理难以达到登革热六级预警事件控制要求，提示在蚊虫密度高峰形成前，应用无人机药物喷洒定期对蚊幼孳生地进行处置，可有效阻止登革热等蚊媒传染病的暴发，且无人机药物喷洒采用超低容量喷雾的方式，使用的药物浓度低、药量少，这不仅对环境污染小，且对蚊媒处置更高效，这为登革热疫情暴发时针对环境复杂、人员喷洒无法深入作业的外环境进行蚊媒杀灭应急处置提供了新的有效技术手段，可大大提升现场蚊媒灭杀的实施效果和效率。

本试验是在空旷地带进行的模拟现场试验，且所用施药器械为针对空旷空间作业设计的无人机，在城市居民区或植被密集场所等环境中作业的灭蚊效果需进一步研究。