应用无人机喷施组合药剂防治松材线虫病研究

谢春春，赵锐，蒋丽雅*，刘伟，商洪溢，李娜，马海涛

（1.山东瑞达生态技术有限公司，山东 济南 250000；2.中国农业大学，北京 100083；3.威海市文登区自然资源局，山东 威海 264400）

我国自1982年首次发现松材线虫病以来，各级政府及林业主管部门投入大量人力、物力组织防治，但疫情仍在不断扩散蔓延[1-4]。传统的防治方法、防治理念缺乏开放、创新意识，在一定程度上制约了对松材线虫病疫情的有效控制，迫切需要引入新的防治理念，积极探索和应用有效防控技术，提高防控成效。

2021年，笔者在胶东半岛地区威海市昆嵛山松材线虫病发生危害区域，开展应用无人机喷施组合药剂技术防治松材线虫病试验研究。通过集成应用主控对象为松材线虫病的组合药剂，以及无人机施药作业区精细测绘规划、仿地施药作业、施药作业监管、施药效果综合评价技术，构建高效、精准的松材线虫病施药防治体系，有效控制松材线虫病的发生危害，为科学开展松材线虫病防控提供技术支撑。

1 试验区概况

试验区位于威海市文登区葛家镇黄龙岘村西山、圣经山，平均海拔300 m，主要为针阔混交林。阔叶树主要树种以麻栎（Quercus acutissima）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、柞树（Quercus mongolica）为主；针叶树主要树种为黑松（Pinus thunbergii）、赤松（Pinus densiflora），平均树龄20年、平均胸径11 cm。试验区面积280.27 hm2，其中绿色组合药剂施药区196.2 hm2、阳性对照药剂施药区65.13 hm2、空白对照区18.93 hm2。该区域2017年首次发现松材线虫病，2018年开始主要采取清理病死、枯死松树的除治措施，2021年松材线虫病发生危害较为严重。

2 材料与方法

2.1 材料

将针对松材线虫病主要传播媒介松褐天牛（Monochamus alternatus）的杀灭、病原线虫松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）传播的阻断、病害的治疗、植物生理刺激修复的“四位一体”组合药剂及高效药物携带剂、新型耐雨水冲刷助剂进行混配施药，药液配置比例见表1。对照药剂为市售3%噻虫啉微胶囊悬浮剂、8%氯氰菊酯微胶囊悬浮剂。

表1 绿色组合药液配置

施药作业选用大疆T30植保无人机，并安装国家农业智能装备工程技术研究中心研发的JG-W80农业航空作业状态监控器；作业区测绘和遥感监测选用大疆精灵4RTK无人机。选用杭州费洛蒙生物科技有限公司F8松褐天牛诱捕器及F8型诱芯，以及瑞士先正达公司雾滴测试卡。

2.2 方法

为有效减低防治区松褐天牛的种群密度，最大限度减少其传播松材线虫的几率，选择松褐天牛羽化初期、羽化盛期、盛末期3个关键时期各进行1次无人机精准施药防治。根据对诱捕器监测数据分析及绿色组合药剂的持效期调查，确定3次施药作业时间分别为2021年6月4日至8日、7月5日至6日、8月9日至11日。

2.2.1 药效试验

室外速效性于每次施药前在林间网罩里投放15头松褐天牛，观察施药作业完成后一定时间内，所有天牛的状态（行为状态、是否中毒、是否死亡等）。

室内持效性主要是每次施药作业后第15 d、第30 d分别采回施药区、未施药区内的新鲜松枝，在饲室内饲喂新收集到的活体松褐天牛，36 h内每间隔2 h观察所有天牛的状态（行为状态、是否中毒、是否死亡等）。

2.2.2 喷雾质量测试

在无人机施药区选择有代表性的区域进行喷雾质量测试。每个测试区设置3个测试点，每个测试点随机选择5株松树各布设一片雾滴测试卡。通过SKYPIX扫描，应用iDASLite软件分析雾滴大小（μm）、覆盖密度（个/cm2）、覆盖率等数据，并计算雾滴均匀度。

雾滴均匀度由变异系数（CV）表示，按以下公式计算得出：

式中：CV-变异系数；SD-标准差；X-雾滴平均覆盖密度。

2.2.3 诱捕器监测

在空白对照区和阳性药剂施药区内分别布设10个松褐天牛诱捕器，绿色药剂施药区布设15个松褐天牛诱捕器。自4月15日至10月31日，每隔3～5 d收集诱捕到的松褐天牛，计算平均每个诱捕器诱捕到的松褐天牛数量。通过对比施药区和对照区第1次施药后（6月9日）与第3次施药30 d后（9月12日）间诱捕到的松褐天牛活虫总量，分析施药后的松褐天牛成虫活虫相对减退率，用以表示防治效果。

式中，CK-对照区诱捕器诱捕虫口数量；PT-施药区诱捕器诱捕虫口数量。

2.2.4 无人机遥感监测

5～9月，每月采集一次试验区高精度无人机遥感数据，判读病枯死树。对判读结果采用以下方法进行地面核查：一是核查病枯死树判读的准确性，包括定位误差、漏判率、误判率等；二是核查不同危害程度区域中，树冠针叶轻度变色、枝条变色、针叶已脱落等无人机遥感影像无法识别的可疑罹病、枯死树所占比率；三是对判读的病枯死树进行抽样、观察外部症状、取样检测，统计松材线虫罹病树占总判读的病枯死松树的比例。根据核查结果，校准判读的枯死树量，统计试验区松材线虫病罹病树数量，计算病株率。

3 结果与分析

3.1 喷雾质量测试

表2结果显示，施药区平均雾滴覆盖密度7.5个/cm2，符合试验区施药要求。

表2 无人机施药雾滴测试结果统计

3.2 药效调查

由表3可知，速效性试结果显示24 h内松褐天牛全部死亡。

表4持效性试验结果显示，施药30 d后，松褐天牛取食施药区松枝36 h全部死亡；未施药区（空白对照）取松树枝条饲喂松褐天牛36 h内均未死亡。

3.3 诱捕器监测结果

比较第1次施药后（6月9日）和第3次施药30 d后（9月12日）诱捕器监测数据显示（表5），各区域间松褐天牛诱捕数量具有显著性差异（F=24.28

表3 速效性试验结果统计

表4 持效性试验结果统计

表5 各区域诱捕器监测数据统计

3.4 遥感监测结果

比较施药前（5月9日）和施药后（9月25日）遥感监测数据可得，施药区松材线虫病病株增长率均显著低于空白对照区（F=228.18

图2 施药前后各区域病株增长率对比

4 结论与讨论

4.1 松材线虫病无人机精准施药防治效果

近年来，植保无人机在农林业中主要用来对农作物病虫害实时监测、危害程度分级和航空施药防治病虫害等[5-6]，针对松林病虫害防治方面相对较少。本试验通过应用主控对象为松材线虫病的组合药剂以及无人机精准施药技术，可大大降低松材线虫病主要传播媒介昆虫松褐天牛的种群密度，有效控制松材线虫病的发生。

4.2 航空施药防治松材线虫病施药次数和适期

为最大程度降低媒介昆虫松褐天牛和病原线虫的种群密度，提高施药防治效果，每年应进行3～4次施药防治。第1次施药时间为媒介昆虫羽化初期，第2次和第3次施药时间为媒介昆虫羽化盛期，第4次施药时间在媒介昆虫羽化末期[7]。第1次施药窗口期的把握至关重要。

4.3 应用无人机喷施组合药剂技术防治松材线虫病费用

每次费用支出约50元/667m2，包括药剂、助剂费约25元，施药费约15元，作业区精细测绘规划费5元、遥感监测费3元、本底及防效调查费2元。667 m2每年施药防治3次，费用约150元，与清除1～2株松材线虫病疫木的费用相当。采取无人机精准施药防治松材线虫病，可大大减低松材线虫病的发病率，减少清除疫木的防治费用，降低松材线虫病危害造成的损失。

4.4 影响防治效果相关因素分析

试验区施药前枯死树未能及时全面彻底清除现象较为普遍，病原线虫、媒介昆虫基数加大，病害传播范围广，增加了防治的难度，对整体防效有一定影响；不同区域枯死木清理力度、清理时期的不一致，对利用遥感监测手段监测病枯死树率有干扰，准确判读病枯死率难度增加，对防效评估有一定影响；各试验区及空白对照区之间自然分隔距离有限，加之试验区整体疫情、虫情本底较重，区域之间病害自然传播、施药过程中药液的漂移等对防效均有一定影响；试验区纵坑切梢小蠹、褐梗天牛等发生较为严重，局部区域纵坑切梢小蠹侵害健康松树导致树势衰弱，与松材线虫病协同危害，增加了防控的难度，对防效也有一定影响。

（致谢：山东省自然资源厅、威海市林业局、文登区自然资源局、葛家镇林业站对此项技术应用给予大力支持，在此表示衷心感谢！）