柑橘黄龙病光谱检测与柑橘木虱UAV防控技术探索
作者单位：西南大学
学位级别：硕士
导师姓名：何绍兰
授予年度：2018年
学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治]
摘 要：柑橘黄龙病(citrus huanglongbing,HLB)是世界柑橘产业中的最重要病害之一,对产业造成的损失巨大,研究开发快速高效的HLB诊断技术和针对HLB的唯一传播虫媒-柑橘木虱的高效防控技术,对于有效防止HLB的传播扩散和减轻其为害都具有重要意义和产业应用前景。本文就柑橘黄龙病光谱检测与柑橘木虱无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)防控技术等进行了研究和探索。以鸡尾葡萄柚为试材,研究HLB病树绿色叶片和黄化叶片,以及未感染HLB树的绿色叶片与缺素生理黄化叶片的淀粉含量和光谱特征,分析了淀粉含量与HLB感染的相关性,筛选对HLB敏感的特征光谱,建立了基于特征光谱的HLB预测模型,并研究分析了基于叶片淀粉含量与HLB的相关性和特征光谱预测模型对HLB的预测能力。分析了树形修整、UAV飞行高度(无人机与冠层顶层间的距离)和速度等参数对喷雾雾滴在植株冠层内分布的影响,研究了甲基化植物油、酯钠类、有机硅等喷雾助剂对UAV喷雾的雾滴扩散性能影响,提出了关于飞行参数、配套农艺技术和高效喷雾助剂等内容的柑橘园UAV喷雾植保技术。在果园田间条件下定点试验,验证了UAV植保技术对柑橘木虱和潜叶蛾的防控效果,对防效、效率和效益进行评价,为促进这些技术在生产中的生产应用提供依据。研究结果如下:***罹病植株叶片的淀粉代谢异常升高,本试验中以淀粉含量判断是否感染HLB的平均正确率较低,当对无病正常叶片的识别正确率为97%、100%时,对罹病树黄化和未黄化叶片识别的正确率仅为27%、13%。2.通过分析HLB树和健康树的绿色叶片和黄化叶片的可见-近红外高光谱信息,筛选出557、646、748、776、996、1004、1535、1585、1748、1887nm 10个特征光谱波段,构建了基于特征波段的最小二乘-支持向量机HLB预测模型,对于建模集和预测集中罹病树叶片的识别精度分别达到97.9%,96.6%。3.甲基化植物油、烷醚、酯钠和有机硅等几种助剂进行比对,有机硅类助剂在柑橘叶片上表现出更好的润展效果,而100倍甘油和500倍有机硅类助剂复配可延长雾滴蒸发时间和提高雾滴覆盖率,并对柑橘嫩叶没有药害影响。4.在其他作业参数相同的情况下,随着UAV喷雾的飞行速度增加,喷雾雾滴在叶片上的覆盖率降低,反之亦然;随着UAV喷雾作业的高度增高,雾滴覆盖率相应降低,雾滴在冠层内的空间分布差异变大;在本试验中,UAV喷雾作业高度h=1.0m,速度v=1.7m/s时,开心形树冠内雾滴变异系数最小,雾滴平均覆盖率达到19%,可作为柑橘木虱和潜叶蛾防控较理想的作业参数。5.在植保UAV飞行速度1.7m/s、高度1.0m作业条件下开展柑橘园柑橘木虱和潜叶蛾防控效果验证试验,结果显示:温州蜜柑果园UAV施药24h后柑橘木虱防效达96.7%,72h后达到100%;对UAV喷雾防治潜叶蛾的第7天,其防效达84.6%。在葡萄柚果园对比UAV施药、人工施药、对靶机械施药的田间防效,采用三种植保喷雾方式的果树全年均未发现木虱为害,全年潜叶蛾平均为害率低于0.02片叶/梢;三种作业方式的防效无明显差异。6.对柑橘园UAV施药、人工施药和对靶机械施药的防效、效率和效益对比分析结果显示,在防治柑橘木虱和潜叶蛾时,植保UAV作业效率是人工作业的45倍,是对靶喷雾机的6倍;植保UAV喷雾的用药量约为人工喷雾作业的10%左右、是对靶喷雾机械的50%。可见,UAV喷雾施药技术对实现农药减量和果园省力高效栽培管理具有较好的应用前景。
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