福建省是我国南方的重要林区, 近10几年由于针叶人工纯林的面积不断增加, 导致森林病虫害的发生日趋严重, 每年平均发生面积达15×10⁴ hm²以上, 仅马尾松毛虫每年危害面积达3.3×10⁴ hm²以上, 给林业生产造成严重的损失。为改善森林病虫害防治作业方式, 探索一条适应闽北林区快速有效、经济的防治作业手段, 于1987年开始, 先后引进航空部605所A-1B超轻型飞机, 北京航天航空大学蜜蜂3号超轻型飞机和沈阳滑翔机厂海燕650B轻型飞机, 采用超低容量喷洒生物和化学农药以及菌药混合液对马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus Walker)、刚竹毒蛾(Pantana phyllostachysae Chao)、毛竹枯梢病(Ceratosphaeria phyllostachydis Zhang)、黑荆树害虫等森林病虫害进行生产性防治试验。飞机作业试验区在福建北部低山丘陵山区, 海拔50~500 m, 相对高差10~50 m, 大部分为马尾松、杉木、毛竹等人工纯林以及少量阔叶林, 郁闭度0.4~0.9, 林下植被单一。12年来共作业飞行941架次, 防治面积达2.247×10⁴hm², 取得了较好的防治效果。

1 材料与方法 1.1 飞机类型

A-1B超轻型飞机最大航程135 km, 作业速度60~70 km/h, 每架次作业面积14.7~16.7 hm²; 蜜蜂3号超轻型飞机最大航程215 km, 作业速度60~70 km/h, 每架次作业面积16.7 hm²; 海燕650B轻型飞机最大航程600 km, 作业速度110 km/h, 每架次作业面积40~46.7 hm²。

1.2 供试菌粉、药剂及其用量

白僵菌纯孢子粉是湖北省当阳市森防站研制的, 含孢量11×10¹⁰个/g, 活孢率85 %, 含水量低于10 %。2.5 %溴氰菊酯乳油是法国罗素———优克福公司生产, 20 %氰戊菊酯乳油由日本进口。先将纯孢粉与4 %的ES-87湿润剂按1: 2调制成糊状, 再兑水稀释, 稀释后加入2.5 %溴氰菊酯乳油制成菌药混合液。

纯菌液分别按白僵菌孢子7.5、1.5(×10¹²个/hm²)两个处理, 菌药混用按加入15或30(mL/hm²) 2.5 %溴氰菊酯乳油。飞机喷洒纯药液试验分别施用2.5 %溴氰菊酯15、30、45、60和75(mL/hm²)等几种不同施药量对比处理。根据航空作业特点, 在飞机作业试验区内, 每一架次为一处理, 每种处理重复3次(取平均值), 远离试验区设置对照区。

1.3 影响飞机防治作业因子的测定 1.3.1 雾滴质量的测定

选择与飞行方向垂直的地面直线上, 每隔一定距离放置熏氧化镁玻片, 每20~30片为一组, 喷药后每隔10~30 min收回, 重复3次。在室内显微镜下观察单位面积雾滴数量、雾滴密度, 用测微尺测定雾滴直径, 计算出有效喷幅和雾滴均匀度。

1.3.2 飞行速度、高度对喷洒质量的影响

测定飞机分别在飞行速度110 km/h和120 km/h情况下的雾滴密度和有效喷幅, 方法同上。

1.4 大面积防治效果检查方法

在每个试验区, 选择有代表性标准地1~2块, 每块标准地分别选10~20株标准株。喷药前检查各样树上的活虫数, 喷药后每隔一定时间检查树上活虫(茧)数和树上树下死虫(茧)数。毛竹病虫害防治最后一次效果检查时, 伐倒标准株, 统计活、死虫(茧)数。生物制剂防治效果检查在防治后的第7d、13d、20d和30d各检查1次; 化学农药防治效果检查在防治后第1d、2d、4d、7d各检查1次。

2 结果与分析 2.1 影响飞机防治作业因子的测定

为了探索安全、快速、经济、高效的防治技术, 对影响飞机防治作业的主要因子, 包括喷洒雾滴质量、飞行速度、高度、雾化器类型、降雨及风速对防治效果的影响等进行了一系列研究。同时研究了影响飞机作业效率和防治投入的一些重要因素。

2.1.1 雾滴质量测定结果

通过对海燕650B轻型飞机喷菌药混合液5架次共150片载玻片的观察, 在喷幅30 m的边缘线上, 雾滴数量在7~14粒/cm², 平均雾滴数为10.2粒/cm²。在喷幅30 m的范围内, 雾滴最多的为23粒/cm², 最少的为8粒/cm², 平均雾滴数14.1粒/cm²。测定1400多个雾滴, 其平均直径在118~165 μm, 雾滴大小均匀度为0.670~0.685, 一般认为雾滴大小均匀度大于0.67较理想, 本项试验结果大于此值, 即说明雾滴比较均匀一致, 雾化性能良好。通常认为平均有雾滴10粒/cm²以上, 即为杀虫有效雾滴密度(苗建才, 1991), 本试验在喷幅30 m范围内的平均雾滴数14.1粒/cm², 说明雾滴密度符合防治作业要求。

2.1.2 雾化器类型对喷洒质量的影响

海燕650B轻型飞机在同一飞行速度(110 km/h)和高度(10~15 m)下, 两种雾化器的喷洒质量测定结果表明(表 1), 电动式或风动式超低容量雾化器, 其喷洒结果都能达到足够的杀虫有效雾滴数, 有效喷幅30 m, 雾滴大小均匀度分别为0.685和0.67, 说明两种雾化器雾化性能都良好。但电动式雾化器比风动式重10 kg, 减少了飞机每架次的载药量和防治面积, 增加了防治成本。因此, 应选用风动式雾化器。

2.1.3 飞行速度、高度对喷洒质量的影响

不同飞行速度和高度下的喷洒质量测定结果表明(表 2)。在同一飞行速度下, 飞行高度愈高, 其雾滴密度愈小, 喷幅愈宽。飞行高度距树冠10~15 m上升至20~25m, 平均雾滴密度从14.1粒/cm², 降到10.4粒/cm², 有效喷幅由30 m增至32 m, 而在同一飞行高度下, 飞行速度越快, 雾滴密度越小。研究表明, 飞行速度在110km/h, 飞行高度距树冠10~25 m之间时, 雾滴密度在10粒/cm²以上, 有效喷幅达30m, 符合防治作业要求。

2.1.4 降雨、风速对防治效果的影响

1995年4月24、29日海燕650B轻型飞机喷洒2.5 %溴氰菊酯作业5架次, 施药后3~4 h降大雨, 作业后168 h进行药效检查, 马尾松毛虫的死亡率达90.2 %~91.3 %, 表明施药后3~4h降雨, 对飞机化防效果没有明显影响。

1995年3月29日、4月16日在建瓯市吉阳镇、将乐县万安镇飞行4架次, 喷洒菌药混合液, 作业时防治区风力在4 m/s左右, 药效检查时, 马尾松毛虫死亡率为42.9 %~71.3 %, 低于对照区(风力1.5 m/s)防治效果90.4 %。由于风速过大, 小雾滴在空中飘失严重, 沉降效果差, 因而影响了防治效果, 表明风速对施药效果有明显的影响。

2.1.5 作业季节对飞防效率的影响

多年飞行作业情况表明, 福建春季飞防由于受降雨天和雾天的影响, 飞机无法正常飞行作业的时间占调机总天数的23.7 %~48.7 %。秋季防治有效飞行率达100 %。因此, 为减轻春防压力, 飞机防治应主攻越冬代, 春秋季防治相结合。

2.1.6 地形和林分结构对防治作业的影响

在地形复杂、相对高差过大, 为了安全, 飞行高度一般要比正常高度略高, 而飞行高度一旦偏高, 受小环境中的风力和气流的影响, 造成雾滴飘失, 单位面积上沉降的雾滴数无法达到10粒/cm², 影响了防治效果。林分面积小, 飞机空飞和转变时间增长, 作业效率低, 增加防治成本。因此, 适宜小飞机防治要求的地形、林分应是:相对高差小于50 m的丘陵地, 林木集中连片面积在20 hm²以上。

2.2 不同药剂、不同浓度及用量的防治试验

选用白僵菌纯孢子粉、2.5 %溴氰菊酯以及白僵菌、溴氰菊酯混合液防治马尾松毛虫、刚竹毒蛾的试验结果表明(表 3), 纯菌液防治效果随着白僵菌的剂量的增大而提高, 但在虫口密度高的林分内单一喷洒白僵菌, 害虫致死时间长, 而导致林分当年、当代受害严重。试验表明, 在菌液中加入少量化学农药有明显的增效作用, 其防治效果比相同剂量的白僵菌纯孢子液提高近20 %。

2.3 不同型号轻型飞机林间大面积防治森林病虫害效果 2.3.1 A-1B型超轻型飞机防治效果

应用A-1B型超轻型飞机超低量喷洒溴氰菊酯、白僵菌纯孢子乳油和撒白僵菌粉, 防治越冬代马尾松毛虫, 均有良好防治效果(表 4), 溴氰菊酯防治7 d后防治效果达98 %以上; 应用白僵菌防治30 d后, 防治效果达89.5 %以上。

2.3.2 蜜蜂3号超轻型飞机防治效果

黑荆树害虫防治效果  1990年5月在福建尤溪应用蜜蜂3号超轻型飞机喷洒20 %氰戊菊酯100倍稀释液, 防治黑荆树主要害虫, 飞行3架次, 防治后24 h作药效检查。结果表明(表 5), 飞机喷洒20 %氰戊菊酯防治黑荆树卷叶蛾、袋蛾和尺蛾主要害虫, 可使其虫口密度从9.23头/株降到1.16头/株, 平均虫口下降率达到87.3 %。

防治毛竹枯梢病  1990年6月初在尤溪县西滨乡彩城村对330多公顷毛竹枯梢病的竹林, 在清除病原后, 采用蜜蜂3号飞机喷洒70 %甲基硫菌灵可湿性粉剂1000倍液防治, 同年9月对8块标准地检测, 感病指数下降了66.5 %, 而对照区感病指数仅下降45.1 %, 表明飞防有一定的效果。

2.3.3 海燕650-B轻型飞机防治效果

应用海燕650-B型轻型飞机超低容量喷洒白僵菌纯孢子、菊酯类农药, 以及菌药混合液防治马尾松毛虫、刚竹毒蛾等害虫, 具有良好效果(表 3)。使用白僵菌纯孢子粉液剂, 用量15×10¹²个孢子/hm²; 防治马尾松毛虫越冬代4龄幼虫, 效果达72.5 %; 使用白僵菌纯孢子粉7.5~15×10¹²个孢子/hm²和溴氰菊酯30 m L/hm²混合液, 防治马尾松毛虫、刚竹毒蛾, 效果可达90 %左右, 使用溴氰菊酯、氰戊菊酯等菊酯类农药45~60 m L/hm², 防治马尾松毛虫和刚竹毒蛾老熟幼虫, 防治效果达76.6 %~95.7 %。

2.4 应用(超)轻型飞机防治森林病虫害的经济效益

从经济学的角度来看, 森林害虫的防治实质上是人们如何有效而经济地控制害虫, 并获得较大经济效益的问题。多年来我们对应用(超)轻型飞机防治与其他防治方法防治森林病虫害所需的成本和产生的经济效益作了比较。

2.4.1 A-1B超轻型飞机防治成本核算

1987年利用A-1B超轻型飞机防治马尾松毛虫, 防治面积681 hm², 全部费用共19318.12 yuan, 由于这次防治带有试验性, 间接费用大, 占全部费用的63 %, 但防治费用仅为28.35 yuan/hm², 比同年三明市常规法防治马尾松毛虫的费用低, 白僵菌粉炮防治费用33.00 yuan/hm², 烟剂防治费用37.5~60.00 yuan/hm²。

2.4.2 海燕轻型飞机防治成本及产生的经济效益

应用海燕650B型飞机防治森林病虫害, 其防治效果好, 防治成本比其它防治方法低(表 6)。几年来平均每年防治面积2000 hm²以上, 年可节省防治费20×10⁴元。挽回材积损失平均按每公顷1.5 m³, 木材价400 yuan/m³计, 即每年可挽回经济损失120×10⁴元。

3 结语

经多年防治试验, (超)轻型飞机最佳防治技术:应用风动式雾化器, 采用110 km/h的作业速度, 飞行高度距树冠10~25 m, 作业区风速小于3 m/s, 喷洒白僵菌生物制剂、化学药剂或菌药混合液, 防治森林病虫害可获得良好的防治效果。研究表明, 轻型飞机喷洒白僵菌纯孢子7.5~15.0×10¹²个孢子/hm²的溴氰菊酯30 mL/hm²混合液防治马尾松毛虫、刚竹毒蛾效果最好。同时, 由于使用GPS卫星定位和导航, 大量减少飞机作业时的地面人员以及防治费用, 因此, 轻型飞机的防治费用通常仅是人工化学防治费用的1/3, 经济效益高。