無人機噴灑擬除蟲菊酯類藥物對白紋伊蚊殺滅效果現場模擬試驗研究*

張嘉鵬 李曉寧 凌遠理 劉青連 許南瑜 蔡文鋒 孫超豐 夏芳芳 潘捷云** 羅 雷1，**

(1.廣州醫科大學，廣州 511436；2.廣州市海珠區疾病預防控制中心，廣州 510000；3.廣州市海珠區江南中街社區衛生服務中心，廣州 510260；4.廣州市疾病預防控制中心，廣州 510440)

白紋伊蚊可傳播登革熱、乙型腦炎、基孔肯雅熱等對人類健康有較大影響的急性傳染病，是重點監測病媒生物之一(陳燕霞等，2019)。應用空間噴霧殺滅蚊蟲是控制登革熱等蚊媒傳染病的重要應急防控手段之一(李春曉等，2017)。常用的空間噴霧器械為背負式或車載式超低容量噴霧器(胡志剛等，2006)，但傳統的背負式噴灑技術方法勞動強度大、效率低、人力需求大，無法滿足大面積及復雜外環境的空間應急滅蚊處置需求，而車載式噴霧器受環境地形影響較大，在復雜地形和狹窄巷道無法發揮作用(郭玉紅等，2020)。無人機噴灑技術有著高效性、經濟性等優勢，多應用于農業等各個領域(Lietal.,2016；Duetal.,2020)。但在病媒生物防制領域應用相對較少。本現場模擬試驗通過無人機噴灑常用擬除蟲菊酯類藥物對白紋伊蚊成蚊和幼蟲的殺滅效果進行分析和研究。

1 材料與方法

1.1 試驗器械與蚊蟲

1.1.1器械 本試驗所用的施藥器械為極飛XP2020多旋翼植保機。無人機整機規格為 2 195 mm × 2 210 mm × 552 mm，重19.27 kg，啟用 RTK(實時動態測量技術)情況下懸停精度為水平±10 cm，垂直±10 cm；最大飛行速度 12 m/s。有4 個離心噴頭，噴盤轉速2 000～16 000 轉/min，霧化粒徑為85～550 μm，精噴噴幅為 4.5 m?，F場試驗中，通過廠家提供的“極飛農服APP”設置無人機飛行高度為9 m，飛行速度為2 m/s，每個噴頭流量為600 mL/min。

1.1.2殺蟲劑 殺蟲劑為常用擬除蟲菊酯類藥物寶世家潔乳油(總有效成分含量10%，其中Es-生物烯丙菊酯2.5%、氯菊酯7.5%)，由武漢寶世衛生藥械有限責任公司生產。

1.1.3蚊蟲來源 試驗所用成蚊及幼蟲由中大核昆生物技術(東莞)有限公司提供。

1.2 試驗場地及時間

本次試驗選擇廣州市白云區一處空曠平坦的區域作為現場模擬試驗的場地，其面積約為 700 m2。試驗時間為2022年9月21日16：00—18：00，試驗期間溫度為25～31 ℃，濕度68%～87%，風速0.7～2.5 m/s，無降雨，天氣符合無人機噴灑要求。

1.3 試驗方案

在試驗場地按照長寬為4.5 m×3 m布設12個點位(圖1)。每點位放置1.5 m高支架并懸掛蚊籠，每個蚊籠內放置20只成蚊(圖2)；每點地面處放置裝有50 mL隔夜自來水與25條Ⅲ齡幼蟲的開放容器，容器為擰掉黑蓋的誘卵器。作業過程中，使用無人機沿布點矩陣短邊中點直線飛過(圖1)，將藥箱內的藥液全部均勻噴灑在該布點空間中，在同一場地及布點區域分別進行1組空白對照試驗和3組噴灑藥物試驗。每組試驗結束后，等待10 min再進行下一組試驗，以避免空氣中藥物未完全沉降進而影響后續試驗。

圖1 場地布點及無人機飛行路徑Fig.1 Site layout and UAV flight path

圖2 場地布點(左)及無人機噴灑藥物試驗(右)Fig.2 Site distribution(left) and UAV drug spraying test(right)

1.4 藥物用量

隔夜自來水為空白對照組，3組試驗組使用的藥物濃度分別為1.5%、3.0%、6.0%。每次噴灑藥物后，用清水徹底沖洗無人機藥箱，保證藥箱中無藥液殘留。

1.5 藥效評估方法

每組試驗結束后，將各點的成蚊裝進潔凈的紗織蚊籠內并轉運至實驗室，將浸潤葡萄糖水溶液的棉球放置蚊籠上方以飼養成蚊，幼蟲則仍用原盛水容器進行飼養。分別在施藥后6、12、24 h 記錄每組成蚊及幼蟲存活數量并計算蚊蟲殺滅率(死亡率)：成蚊殺滅率(死亡率)=(施藥前成蚊數-施藥后仍存活成蚊數)/施藥前成蚊數；幼蟲殺滅率(死亡率)=(施藥前幼蟲數-施藥后仍存活幼蟲數)/施藥前幼蟲數。

1.6 統計學方法

將試驗處理后的成蚊與幼蟲及時轉運至實驗室培養，分別記錄各編號蚊籠與誘卵器內成蚊與幼蟲在6、12、24 h仍存活數量。采用Excel 2016對實驗數據收集與整理，應用SPSS 25.0進行數據的處理和分析。經正態性檢驗判斷各組死亡率數據均為偏態分布，各試驗組與對照組死亡率的比較，采用Mann Whitney U檢驗，成蚊與幼蟲之間死亡率的比較也采用Mann Whitney U檢驗。在同一時間點，三組不同藥物濃度試驗組成蚊、幼蟲死亡率差異采用Kruskal Wallis 檢驗進行比較，兩兩比較采用Bonferroni多重比較。

2 結果

2.1 成蚊中試驗組與對照組死亡率的比較

對照組成蚊在6、12、24 h死亡率為11.36%、12.27%、12.73%。1.5%藥物濃度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率為74.58%、78.75%、85.00%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-3.673，P<0.05；Z12 h=-3.675，P<0.05；Z24 h=-4.078，P<0.05)。3.0%藥物濃度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率為92.92%、94.58%、96.25%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-4.188，P<0.05；Z12 h=-4.190，P<0.05；Z24 h=-4.263，P<0.05)。6.0%藥物濃度作用下，成蚊在6、12、24 h死亡率為98.33%、98.33%、100.00%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-4.317，P<0.05；Z12 h=-4.319，P<0.05；Z24 h=-4.410，P<0.05)。見表1。

2.2 成蚊中同一時間點不同試驗組死亡率的比較

1.5%、3.0%、6.0%三組藥物濃度，在施藥6、12、24 h對成蚊殺滅率的差異均無統計學意義(H=4.794，P=0.091；H=4.487，P=0.106；H=2.670，P=0.263)。見表1。

2.3 成蚊中同一試驗組不同時間點死亡率的比較

1.5%濃度的藥物，在6、12、24 h對成蚊殺滅率的差異無統計學意義(H=0.511，P=0.774)。3.0%濃度的藥物，在6、12、24 h對成蚊殺滅率的差異無統計學意義(H=0.012，P=0.994)。6.0%濃度的藥物，在6、12、24 h對成蚊殺滅率的差異無統計學意義(H=1.029，P=0.598)。見表1。

表1 無人機噴灑藥物前后白紋伊蚊成蚊數及死亡率Tab.1 Number and mortality of adult Aedes albopictus before and after UAV spraying

2.4 幼蚊中試驗組與對照組死亡率的比較

對照組幼蟲在6、12、24 h時死亡率為0.00%、0.33%、0.33%。1.5%藥物濃度作用下，幼蟲在6、12、24 h時死亡率為20.33%、30.67%、32.00%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-3.589，P<0.05；Z12 h=-3.684，P<0.05；Z24 h=-3.683，P<0.05)。3.0%藥物濃度作用下，幼蟲在6、12、24 h死亡率為38.33%、51.33%、55.67%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-3.870，P<0.05；Z12 h=-3.985，P<0.05；Z24 h=-4.013，P<0.05)。6.0%藥物濃度作用下，幼蟲在6、12、24 h死亡率為68.67%、76.33%、79.33%，與對照組相比，差異具有統計學意義(Z6 h=-4.467，P<0.05；Z12 h=-4.393，P<0.05；Z24 h=-4.462，P<0.05)。見表2。

表2 無人機噴灑藥物前后白紋伊蚊幼蟲數及死亡率Tab.2 Number and mortality of Aedes albopictus larvae before and after UAV spraying

2.5 幼蚊中同一時間點不同試驗組死亡率的比較

施藥6 h時，1.5%、3.0%、6.0%三組藥物濃度對幼蟲殺滅率的差異有統計學意義(H=9.865，P=0.007)，經Bonferroni多重比較后，1.5%與6.0%藥物濃度對幼蟲的殺滅率差異有統計學意義(P=0.006)，1.5%與3.0%、3.0%與6.0%藥物濃度對幼蟲殺滅率差異均無統計學意義(P=0.702、P=0.164)。施藥12 h時，1.5%、3.0%、6.0%三組藥物濃度對幼蟲殺滅率的差異有統計學意義(H=9.458，P=0.009)，經Bonferroni多重比較后，1.5%與6.0%藥物濃度對幼蟲的殺滅率差異有統計學意義(P=0.007)，1.5%與3.0%、3.0%與6.0%藥物濃度對幼蟲殺滅率差異均無統計學意義(P=0.649、P=0.206)。施藥24 h時，1.5%、3.0%、6.0%三組藥物濃度對幼蟲殺滅率的差異有統計學意義(H=10.756，P=0.005)，經Bonferroni多重比較后，1.5%與6.0%藥物濃度對幼蟲的殺滅率差異有統計學意義(P=0.003)，1.5%與3.0%、3.0%與6.0%藥物濃度對幼蟲殺滅率差異均無統計學意義(P=0.529、P=0.168)。見表2。

2.6 幼蚊中同一試驗組不同時間點死亡率的比較

1.5%濃度的藥物，在6、12、24 h時對幼蟲殺滅率的差異無統計學意義(H=1.709，P=0.426)。3.0%濃度的藥物，在6、12、24 h對幼蟲殺滅率的差異無統計學意義(H=1.161，P=0.560)。6.0%濃度的藥物，在6、12、24 h對幼蟲殺滅率的差異無統計學意義(H=1.524，P=0.467)。見表2。

2.7 成蚊與幼蚊在同一試驗組與同一時間點死亡率的比較

成蚊與幼蟲在1.5%藥物濃度作用6、12、24 h時死亡率的差異均有統計學意義(Z6 h= -3.223，P=0.001；Z12 h=-3.217，P=0.001；Z24 h=-3.531，P<0.001)。成蚊與幼蟲在3.0%藥物濃度作用6、12、24 h時死亡率的差異均有統計學意義(Z6 h=-3.524，P<0.001；Z12 h=-3.272，P=0.001；Z24 h=-3.209，P=0.001)。成蚊與幼蟲在6.0%藥物濃度作用6、12、24 h時死亡率的差異均有統計學意義(Z6 h=-2.548，P=0.011；Z12 h=-2.512，P=0.012；Z24 h=-2.134，P=0.033)。

3 討論

殺滅成蚊是蚊媒傳染病流行期間有效的控制手段，可及時切斷傳播途徑。應用空間噴霧技術控制成蚊的方式已有90多年的歷史(Mount,1998)。隨著科技的不斷發展，無人機噴灑藥物處理害蟲已有著廣泛的應用，近年的一些研究也表明，在城鎮居民環境中無人機滅蚊的效果十分顯著(郭玉紅等，2020)。本試驗通過無人機噴灑擬除蟲菊酯藥物對白紋伊蚊殺滅效果的研究，再次驗證了無人機噴灑技術對于蚊蟲的有效防治，并為登革熱等蚊媒傳染病在未來暴發時提供可行性的防控手段。

本次現場模擬試驗研究結果顯示，對照組成蚊在各時間點的死亡率為11.36%、12.27%、12.73%，因隔夜自來水對成蚊并無作用，故對照組成蚊死亡的部分原因可能為無人機噴灑時旋翼引起的氣流或日曬等氣象條件所致。而無人機噴灑1.5%、3.0%、6.0%三種不同濃度的烯丙·氯菊乳油劑在6、12、24 h三個時間點對成蚊的殺滅率均與對照組有差異(P<0.05)，提示由無人機噴灑不同濃度的烯丙·氯菊乳油劑對成蚊具有一定的殺滅作用。

1.5%、3.0%、6.0%三種藥物濃度無人機噴灑處置分別在6、12、24 h三個點的成蚊殺滅率差異均無統計學意義(P>0.05)，提示無人機噴灑此藥物對成蚊的殺滅作用不隨時間的變化而增加，且成蚊在3種藥物濃度作用24 h內的死亡率均達到85%以上，表明在噴藥當天可以大幅度有效降低成蚊數，此結果與一項研究兩種殺蟲劑超低容量噴霧殺滅白紋伊蚊的研究結果相吻合(秦彥珉等，2021)。1.5%、3.0%、6.0%藥物濃度組在施藥6、12、24 h三個不同時點對成蚊殺滅率的差異均無統計學意義(P>0.05)，說明無人機噴灑此藥物殺滅成蚊，在相對較低濃度的條件下同樣可發揮顯著作用，即無人機噴灑藥物的高效性與經濟性(戚劍雄等，2020)。

本次現場模擬試驗研究結果顯示，無人機噴灑1.5%、3.0%、6.0%三種不同濃度的烯丙·氯菊乳油劑在6、12、24 h三個時間點對幼蟲的殺滅率均與對照組有差異(P<0.05)，提示由無人機噴灑不同濃度的烯丙·氯菊乳油劑對幼蚊具有一定的殺滅作用。1.5%、3.0%、6.0%濃度藥物分別在6、12、24 h對幼蟲殺滅率的差異均無統計學意義(P>0.05)，提示相同藥物濃度下無人機噴灑擬除蟲菊酯類藥物對幼蟲的殺滅作用不隨時間的變化而增加。而1.5%與6.0%藥物濃度對幼蟲的殺滅率差異有統計學意義(P<0.05)，提示無人機噴灑相對較高濃度的烯丙·氯菊乳油劑對幼蟲殺滅效果更為顯著。通過觀察各試驗點位幼蟲死亡率，發現不同點位的幼蟲死亡率存在差異，推測是受無人機飛行高度或風速與風向的影響，導致藥液未均勻分布于施藥空間時便作用于地面。

無人機分別噴灑三種不同濃度的藥物6、12、24 h時，成蚊與幼蟲的死亡率差異均有統計學意義(P<0.05)。盡管無人機噴灑6.0%濃度的烯丙·氯菊乳油劑，對幼蟲的殺滅率在24 h為79.33%，相對于成蚊的100.00%死亡率有所降低，但仍有一定的控制效果。在一項雨水井投放滅蚊幼藥物對居民區白紋伊蚊控制效果研究中(任志華等，2021)發現，在8—10月的蚊蟲高峰季節,僅靠小區雨水井藥物投放和公共區域的孳生地治理難以達到登革熱六級預警事件控制要求，提示在蚊蟲密度高峰形成前，應用無人機藥物噴灑定期對蚊幼孳生地進行處置，可有效阻止登革熱等蚊媒傳染病的暴發，且無人機藥物噴灑采用超低容量噴霧的方式，使用的藥物濃度低、藥量少，這不僅對環境污染小，且對蚊媒處置更高效，這為登革熱疫情暴發時針對環境復雜、人員噴灑無法深入作業的外環境進行蚊媒殺滅應急處置提供了新的有效技術手段，可大大提升現場蚊媒滅殺的實施效果和效率。

本試驗是在空曠地帶進行的模擬現場試驗，且所用施藥器械為針對空曠空間作業設計的無人機，在城市居民區或植被密集場所等環境中作業的滅蚊效果需進一步研究。