庆阳市草原有害生物防治情况及植保无人机在防治中的应用

赵会通，王小静，姚富海

（1.庆阳市林业和草原局，甘肃 庆阳 745000；2.甘肃省子午岭林业管理局正宁分局秦家梁林场，甘肃 正宁 745300）

1 庆阳市草地现状

1.1 草地面积

《庆阳市第三次全国国土调查主要数据公报》显示，全市现有草地88.975万hm2。其中：天然牧草地49.36万hm2，占全市现有草地面积的55.48%；人工牧草地0.432万hm2，占比0.49%；其他草地39.183万hm2，占比44.03%。草地主要分布在环县，以天然牧草地为主，面积50.68万hm2，占全市草地的总面积的56.96%。

1.2 草原类别

庆阳市草原类型兼顾热带草原和温带草原特征，主要是干旱半干旱环境下形成的以草本植物为主的温带草原。根据生物学和生态特点，现有天然草场主要有灌木丛草地、疏林草地和荒漠化草地3种。天然草原草种质资源有98科，384属，749种。

1.3 草品产量

庆阳市年产鲜草约15亿kg，平均产鲜草1 125 kg/hm2，可利用牧草270 kg/hm2，年载畜量约150万羊单位。陇东紫花苜蓿留存面积23.47万hm2，可产鲜草170亿kg，青贮干草50亿kg。

2 虫鼠草害现状

2.1 虫害

虫灾重点发生区域分布在环县和华池两县，主要害虫种类有小车蝗、星翅蝗、蝗、痂蝗等。

2020年庆阳市草原虫害危害面积9.3万hm2，其中严重危害面积4.21万hm2，重度危害面积4.8万hm2，其他0.29万hm2，较2019年同期有所增加。2021年虫害危害面积13.51万hm2，发生在环县、华池县，其中严重危害面积为4.21万hm2，主要在环县。春季全市虫卵调查面积666.67hm2，虫卵分布集中在环县北区，3卵块/m2，每卵块平均有14卵粒，越冬率为40%，监测结果显示虫卵越冬基数低，危害不大。夏季对蝗虫进行监测，虫害发生面积26.67万hm2，平均虫口密度18头/m2；形成危害面积9.3万hm2，平均虫口密度在34头/m2以上，其中严重危害面积4.21万hm2，平均虫口密度56头/m2。经测算，全市草原虫害危害面积占草原总面积的15.2%，牧草产量损失约8万t，占全市天然牧草总产量450万t的1.8%，对产草量影响较小。

2.2 鼠害

鼠害危害种类主要为甘肃鼢鼠、达乌尔鼠、中华鼢鼠等。中华鼢鼠主要以植物的地下部分为食，日食鲜草110 g左右。庆阳市中华鼠危害的人工草地平均损失鲜草1 635 kg/hm2，占人工草地产量9 675 kg/hm2的16.9%。其他鼠害对天然草场产草量的影响也很严重，平均损失鲜草405 kg/hm2，占天然草场产草量1 680 kg/hm2的24.1%。害鼠打洞，形成土丘压埋牧草，破坏了草场植被，引起草场群落变化，使优良牧草逐渐减少，毒草大量滋生。

2020年庆阳市草原鼠害危害面积10万hm2，严重危害面积3.67万hm2，相对密度最高分布在环县的车道镇，达825只/hm2，相对密度最低分布在华池县的五蛟镇，达225只/hm2。2021年草原鼠害危害面积14万hm2，发生在环县、华池、正宁3县，其中严重危害面积为4万hm2，主要在环县。

2.3 毒害草

毒害草种类主要以狼毒、棘豆和披针叶黄花为主。

2020年庆阳市毒害草轻度危害面积达37.23万hm2，中度危害面积达8.6万hm2，重度危害面积达4.8万hm2。2021年毒害草发生面积为13.73万hm2，其中狼毒危害面积为13.4万hm2（严重危害面积为4.8万hm2），主要发生在环县；披针叶黄花危害面积0.33万hm2，主要发生在华池县。

3 虫鼠草害人工防治情况

3.1 草原虫害防治

2021年庆阳市虫害发生面积为13.51万hm2，防治了1.33万hm2，占发生面积的10%，培训技术人员60人。华池县投资8万元，采购虫害防治药品1.2%烟碱苦参碱1 454.6 kg；环县投资21.6万元，采购1.2%烟碱苦参碱乳油400 kg；为重点区域分发4.5%高效氯氰菊酯0.5 t、蛇床子素1 t，2.0%阿维菌素乳油2 t，短稳杆菌1 t。

3.2 草原鼠害防治

2021年庆阳市鼠害发生面积为14万hm2，防治了2万hm2，占发生面积的14%，培训技术人员50人。华池县投资10.05万元，采购鼠害防治药品3000毒价C型肉毒素1 600 kg；环县投资8万元，采购C型肉毒梭菌毒素饵粒剂2 010 kg；正宁县投资8.4万元，采购雷公藤甲素2 100 kg；向全市重点县区分发D型毒素水剂2万ml。

3.3 毒害草防治

2021年庆阳市毒害草危害面积为13.73万hm2，防治了0.67万hm2，占发生面积的5%。

4 虫鼠草害成因分析

4.1 政策因素

庆阳市草原类型主要以环县北部为代表，是在气候干旱、降雨稀少、大风天气时常发生的条件下形成的草原生态系统，单位草原面积内可发展畜牧业牛羊载畜量、农作物种植过程中土地可利用强度及能力有限。各乡镇、村组和农牧民在封山禁牧、退牧还草、补播改良等措施推进中落实不到位，存在违规开垦草场、随意放养大量牛羊、风化沙化侵蚀防治措施不到位等情况，导致全市草原主要分布区草场生态环境逐年恶化。尤其是环县北部部分地区常发生旱情，草原鼠虫病害呈现逐年扩大蔓延态势。

4.2 经费因素

庆阳市草原有害生物灾害发生面积大，虫害、鼠害和毒害草防治专项经费较少，灾害防治费用主要依靠省级财政补贴资金，人员工作经费得不到有效保障，防治机械不能及时维保更新，防治人员不能及时到位，防治效率低下，进而延误了最佳灾害防治时段，弱化了防治效果。

4.3 技术因素

近年来，庆阳市在草原虫害、鼠害和毒害草防治方面主要采用机械喷施药剂、投放毒饵、布设弓箭、人工定点清理等技术措施。传统的防治措施整体效率低下，漏治漏防面积大，最佳防治期内作业面积小，危害严重区域作业难以到位，防治费用居高不下。现代化防治技术和高效省钱的防治方法没有得到应用和推广，导致全市草原经济效益、生态效益和社会效益较低。

5 植保无人机应用概况

植保无人机与背负式手动或电动喷雾器、农机机械药物喷洒、固定轨道药物喷洒设备相比，在工作效率、费用成本、安全性能、适用范围等方面，具有效率高、成本低、污染小、易操作、危险小、适用强等优势。它在全国各地都有广泛应用，特别是在平原地区农牧作物大面积集中连片栽培中应用广泛[1]。据调查，庆阳市植保机保有量在5架以内，使用率极低，主要以家庭生产应用为主。环县在毒害草治理作业中，小规模尝试应用了植保无人机，防治效果较为明显，防治效率远高于人工作业，防治成本大大降低[2]。

5.1 植保无人机类型

国际国内植保无人机生产厂家众多，品牌多样，性能功能齐全，国产品牌以大疆为代表，适用各种类型作业需求，表现较好。依据动力供给类型升力结构特点，可将植保机无人机分为电动植保无人机，油动单旋翼、多旋翼、固定翼植保无人机，混合动力单旋翼、多旋翼、固定翼植保无人机多种类型。相关资料显示，截至2020年底，国内各类植保无人机约有10万台，仅2021年全国新增需求5万台，充分说明植保无人机应用需求处于快速增长阶段[3]。

5.2 各机型优缺点

常用的燃油类固定翼植保无人机与其他机型相比，单次飞行时间长，机体飞行中稳定性强，药剂负载数量大，单位时间作业效率高，植保生产成本低，但对起飞降落条件要求高，要在符合起降规范的场地进行[4]。

电动单旋翼植保无人机可在较为平整的小场地实现垂直起飞和降落，操控方便灵活，但和油料发动机相比，续航时间短，药剂载荷小，飞机本身结构复杂导致维护保养成本高。

以锂电池为动力的多旋翼植保无人机机体结构简易，飞控灵活多样，组装快捷方便，可以快速垂直起降，售价较低，但单次续航时间短，药剂负载量少，起降频繁。

5.3 建议推广应用机型

近年来，我国使用最多的植保机型是电动多旋翼植保无人机，其单次载药量为5～20 kg，一般工况状态下1组锂蓄电池续航时间为30 min。大型多旋翼植保机单次载药量可达100 L，续航时长60 min，可完成0.067 hm2/min的作业任务。多旋翼植保无人机的智能化水平越来越高，操控要求越来越低，工作环境越来越宽，安全性能越来越强，任务完成越来越精。根据庆阳市草原草场立地条件和作业工况环境，在开展病虫鼠草危害防治中首选多旋翼植保无人机[5]。

6 多旋翼植保无人机优势

6.1 工作环境安全可靠

庆阳市草原草场主要分布错落在丘陵沟壑区域，鼠虫害和毒害草治理工作中大型机械设备很难到达危害区域，只能采取最传统的人力背负式喷雾器喷施农药，喷雾器密封性能差，药物喷施过程中衣服很容易被药液浸湿，喷施工作人员和药液喷雾零距离接触，工作人员药物过敏中毒现象经常发生，每年发生中毒案例达30万人次。多旋翼植保无人机具有体积小、质量轻、操控简单、使用方便等特点。因为采用远程控制，可有效减少作业人员接触或者隔绝药剂，杜绝人工喷洒时吸入过量药物喷雾，过敏中毒案例几乎为零，有效确保了作业人员身体健康。

6.2 药剂功能发挥高效

使用传统植保机械和人工背负喷雾器喷施药剂作业，药液大部分附着在草原植物的顶端或叶面上部，药液有效附着率不到防治面积的10%，最高不超过15%，造成大量药剂损失[6]。使用多旋翼植保无人机施药，施药的效率远远高于机械和人工施药，可以在小范围形成紊流，从不同方向吹动草场植物，使雾化药液呈雾气状态均匀地喷洒到茎叶背面，解决了人工喷洒施药不匀的问题。由于无人机旋翼下风力集中而有力，采用超细雾状喷洒比较容易透过植物绒毛的表面形成药膜层，从而均匀有效地杀灭害虫，有效提升农药使用效率，增强药物应有效果。

6.3 作业工时大幅降低

经调查统计对比分析，在相同水源、药物混合点作业，多旋翼植保无人机在0.067 hm2虫鼠害范围内开展农药喷洒工作，仅需1 min就能完成喷施任务，而人工作业与之相比，至少需要50 min才能完成。用无人机进行喷雾施药，通常1名飞行员每天工作6 h可开展药剂喷洒作业20～26.67 hm2，人工作业每天工作6 h仅作业0.4～0.667 hm2。无人机在药剂喷施过程中用水量仅为人工的10%，用药量为人工的70%就能达到同样的防治效果。多旋翼植保无人机按照规划设定的飞行路线开展工作，避免了重复喷洒或者喷施遗漏等方面的问题，同样节约了生产成本。

6.4 有效减少药物危害

多旋翼植保无人机在草原虫鼠草害防治施药过程中，药液通过液泵高压输送至喷头进行雾化，雾滴喷出时被飞机旋翼向下气流加速形成气雾流，加大了植物摇摆幅度并不断快速变换受药面，有效增强了药液雾滴对有害植物、蝗虫、鼠类食物的穿透性，减少了药剂逸散量，通过扩大目标植物上的药液沉积面，提高了药物覆盖率，极大程度减少了农药滴落在草原草场上的机会，尽可能避免了药物对草原土壤的影响和污染。

6.5 适应各种工作环境

庆阳市草原草场类型多样，地形复杂，地貌多变，丘陵、沟壑、塬面、川台、斜坡相互交织，一旦区内集中发生大规模草原生物危害，仅靠传统的防治方法难以进行有效防治。多旋翼植保无人机在应用过程中可以有效解决传统防治工艺存在的问题，摆脱地形地类海拔限制，也可以在复杂环境和小面积危害范围内开展作业。针对环县、华池县病虫鼠草危害大面积作业需求，可及时实施群防群控，显著提高工作效率。

6.6 经济效益显著提高

据相关资料显示，植保无人机施药的工作效率是传统器械的35倍以上，单人单机日作业面积20～26.67 hm2，每年可节约大量的防治工费；多旋翼植保无人机施药采用视距内低空低量施药技术，可节约药剂用量30%～50%。经比较，防治同一地块病虫鼠草害草原草场（0.67万hm2），植保无人机费用约130万元，人工防治费用约205万元，植保无人机经济效益显著[7]。