小型無(wú)人飛機(jī)水稻植保作業(yè)附著率測(cè)定試驗(yàn)分析

劉衛(wèi)華 沈啟揚(yáng) 馮傳營(yíng) 李 健

0 引言

近年來(lái)，以無(wú)人駕駛飛行控制為核心的小型飛機(jī)施肥、施藥等大田作業(yè)技術(shù)得到了研究與應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)具有作業(yè)成本低、作業(yè)效率高、地形適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)能夠節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，非常適合我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的需要。2012年，江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局對(duì)“小型無(wú)人飛機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)試驗(yàn)示范”進(jìn)行立項(xiàng)支持，開(kāi)展對(duì)無(wú)人機(jī)植保技術(shù)的應(yīng)用研究，形成應(yīng)用和推廣意見(jiàn)。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

根據(jù)三新工程項(xiàng)目“小型無(wú)人飛機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)試驗(yàn)示范”合同要求，運(yùn)用小型無(wú)人飛機(jī)對(duì)水稻進(jìn)行病蟲(chóng)害防治試驗(yàn)，測(cè)定小型無(wú)人飛機(jī)施藥在水稻作物上的應(yīng)用效果，為水稻作物的病蟲(chóng)害防治提供依據(jù)。

2 試驗(yàn)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和技術(shù)特征

2.1 試驗(yàn)機(jī)具與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)（見(jiàn)圖1～2）

圖1 試驗(yàn)機(jī)具

圖2 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

2.2 結(jié)構(gòu)、參數(shù)和技術(shù)特征

試驗(yàn)機(jī)具的結(jié)構(gòu)主要包括小型單旋翼遙控飛機(jī)和噴霧系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

單旋翼小型無(wú)人飛機(jī)小巧靈活，不需跑道起飛，能低空、低速飛行。

3 試驗(yàn)條件

（1）試驗(yàn)地點(diǎn)：東臺(tái)市黃海原種場(chǎng)連片輪作水稻田塊20 hm2。

（2）試驗(yàn)對(duì)象：水稻（品種為揚(yáng)農(nóng)稻1號(hào)，高度為75 cm，行距×株距為30 cm×12 cm；水稻生育期為79天，稻穗期）。

（3）噴灑機(jī)具：漢和航空公司3LCD-10型無(wú)人直升機(jī)，配置扇型霧噴頭7只，藥箱容量10 L。

（4）噴霧示蹤劑：麗春紅-2R紅色水溶液，噴灑液濃度為4 000 ppm。

（5）飛行噴霧高度：距離水稻頂面2～3 m。（6）飛行速度：約4 m/s。

（7)防治時(shí)間：2013年9月7日（氣溫為28～32℃，濕度為78% ，風(fēng)速為0級(jí)無(wú)風(fēng)）。

表1 試驗(yàn)機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)

4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和安排

在噴幅范圍內(nèi)，橫向?yàn)槊块g隔1.5 m為一個(gè)點(diǎn)，連續(xù)布樣5點(diǎn)；縱向?yàn)橹貜?fù)1和重復(fù)2間隔1 m，重復(fù)2和重復(fù)3間隔1 m，每點(diǎn)選取1穗。每穗在其上部（第1個(gè)葉處）和下部（離地面15 cm處）分別布上紙卡，檢測(cè)霧滴的覆蓋密度。

布樣示意見(jiàn)圖3：

圖3 布樣示意圖

表2 水稻霧滴覆蓋密度測(cè)定

圖3 水稻上、下部平均霧滴附著率（5點(diǎn)）

圖4 水稻上、下部平均霧滴附著率

5 結(jié)果與分析

測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2、圖3～4。

霧滴覆蓋率測(cè)定結(jié)果顯示：

（1）水稻上部和下部正面都有霧滴覆蓋，表明霧滴穿透性和覆蓋均勻性較好。

（2）從圖4可以看出，作物上部平均霧滴覆蓋率為1.81%，下部平均霧滴覆蓋率為0.8%，表明作物上部比下部霧滴覆蓋總量要高2倍以上。圖3顯示，第2點(diǎn)的上部平均數(shù)值比下部低0.23%，上下部差距最大的是第1點(diǎn)，有1.97%之多。表明區(qū)域間霧滴覆蓋不均勻，也無(wú)規(guī)律。

（3）從表 2可看出，B2-B5、A2和C2六個(gè)點(diǎn)呈現(xiàn)下部比上部覆蓋率高的現(xiàn)象，霧滴覆蓋率最高點(diǎn)（A3上）為6.09，最低點(diǎn)（C1下）僅有0.13，差距較大。5點(diǎn)的平均數(shù)據(jù)差別較大，無(wú)明顯規(guī)律，可能是旋翼旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的風(fēng)力較大，吹動(dòng)葉片飄搖所致（部分紙卡的背面有霧滴），也可能是遙控飛機(jī)飛行不穩(wěn)定，重噴或霧滴漂移導(dǎo)致。

（4）試驗(yàn)飛機(jī)應(yīng)用手動(dòng)遙控，飛行噴霧的速度、高度、航線均不穩(wěn)定，影響到了藥液霧滴的覆蓋。

6 存在問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)

（1）小型無(wú)人飛機(jī)載重量低，一次起飛只能?chē)娝?.67 hm2（10畝）左右，飛行12～15 min，作業(yè)效率雖然比人工作業(yè)高很多，但與大面積植保需求相比仍有差距。建議研發(fā)載重量增加的新機(jī)型。

（2）因旋翼旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣流，使得機(jī)尾和機(jī)身上也沾滿藥水，影響了傳感器和信號(hào)接收裝置的靈敏度，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)操作失靈現(xiàn)象。建議改善結(jié)構(gòu)或?qū)γ舾胁考M(jìn)行保護(hù)。

（3）操作人員的熟練程度直接影響效率甚至安全性，單個(gè)農(nóng)戶或小型合作組織操作使用有較大難度。建議創(chuàng)辦操控手培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，免費(fèi)為購(gòu)機(jī)者培養(yǎng)操控手。