天津市農用無人機應用情況分析

申天兵，王慶瑩，趙亞洲

（天津市農業(yè)機械推廣總站，天津 300020）

農用無人機作為一種高效、先進的農業(yè)裝備，近年來在中國發(fā)展迅速，作業(yè)市場初步形成，競爭也日益激烈。目前，國內從事植保無人機研發(fā)與生產的企業(yè)越來越多，并呈快速增長趨勢。國內現(xiàn)有無人機生產企業(yè)近400家，天津市也達到10余家。隨著天津市土地流轉速度加快，規(guī)?；洜I面積不斷擴大，農用無人機作業(yè)市場需求明顯增加，農民認可度不斷上升，已有多家專業(yè)合作社、服務組織等購置了農用無人機，作業(yè)效果良好，受到廣大農戶的歡迎。然而天津市農用無人機發(fā)展還存在各種限制因素，比如購買價格貴、培訓飛手成本高、安全隱患多、缺少作業(yè)規(guī)范等，影響了農用無人機的快速發(fā)展。

筆者通過電話、實地訪問、發(fā)放問卷等多種形式，調研了相關農業(yè)合作社、種植大戶、作業(yè)服務組織、經銷商，了解天津市農用無人機應用現(xiàn)狀、應用前景，分析了目前無人機應用存在的問題，提出了相應的對策建議。

1 應用現(xiàn)狀

天津市最初引進油動單旋翼無人機，特點是載重量大，操作難度高，價格相對較高。因當時技術不夠成熟，使用效果不理想，未大規(guī)模應用。隨著技術的進步，電動多旋翼無人機迅速發(fā)展，具有體積小、操作簡單、價格相對便宜等優(yōu)點，迅速進入市場。

調查表明，截止到2017年末，天津市農用無人機保有量30多臺，2017年累計作業(yè)面積2.7 萬余hm2，應用農作物對象主要為水稻、小麥、玉米、高粱。應用地區(qū)為天津市武清區(qū)、北辰區(qū)、寶坻區(qū)、津南區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)。

從無人機類型來看，基本為多旋翼電動無人機，購買時間在2016年之后，這與近兩年無人機技術發(fā)展成熟及農業(yè)生產需求旺盛相對應。從購買主體來看，主要為農機合作社，作業(yè)服務公司、種植大戶等。目前，農民認可度不斷提高，對農用無人機的需求也越來越高，超過80%的用戶表示農用無人機作業(yè)效果高于人工作業(yè)，尤其是在玉米、高粱等作物的植保方面效果顯著。

2 應用前景

2.1 技術分析

農用無人機按照旋翼結構分為固定翼、單旋翼和多旋翼；按動力類型分為油動無人機和電動無人機，其中油動無人機約占3%，其余均為電動無人機。

分析顯示，不同植保作業(yè)類型差異較大（表1）。人工植保作業(yè)存在過量使用農藥問題，而且人工噴灑農藥不均勻，易造成環(huán)境污染、人身藥害事故和農藥殘留超標等安全隱患。據統(tǒng)計，常規(guī)噴霧法的農藥有效利用率只有20%～30%，其余均沉降到地面或漂移到周圍環(huán)境中，不僅浪費資源，增加農民負擔而且造成環(huán)境污染。

無人機施藥采用低容量噴霧技術替代粗放的大容量噴霧技術，運用高精度GPS自動導航技術，實現(xiàn)航空噴霧與作業(yè)噴幅的精確對接，極大地提高了植保作業(yè)的質量，農藥有效利用率提高35%以上。而且無人機植保作業(yè)效率高，作業(yè)時間短，預防病蟲害的發(fā)生更及時有效。

表1 不同植保方式對比

2.2 效益分析

以購置2臺載重10 L電動無人機為例，其中：（1）固定成本：2臺無人機，12組電池，2臺充電器，1臺柴油發(fā)電機，總投資約11.5萬元；（2）年運行成本：折舊費約4萬元，飛手工資約10萬元，其他費用約4萬元；（3）年收入：每臺農用無人機每天作業(yè)面積20 hm2左右，按每年作業(yè)時間2個月計算，年作業(yè)量1 200 hm2。作業(yè)收費120元·hm2，2臺無人機年作業(yè)量2 400 hm2，則年收入28.8萬元；（4）年利潤：扣除運行成本，每年利潤10.8萬元。

農用無人機雖一次性投入較高，但只要能達到正常的作業(yè)量即可實現(xiàn)可觀的經濟效益。

2.3 需求分析

農用無人機不受地形和作物高度限制，作業(yè)方式簡便，可在農業(yè)生產的多個方面應用。既可噴藥，噴施液體肥，也可為作物授粉，適用于小麥、大豆、水稻、油葵、玉米、棉花、高粱等高矮稈作物和林果等，還適用于丘陵山區(qū)作業(yè)，實用性強。此外，農用無人機可進行農田航拍監(jiān)測，用于病蟲害、灌溉及農作物長勢監(jiān)測，便于農民更好地進行田間管理。

天津市糧食作物種植面積33 萬余hm2，2017年主要農作物綜合機械化水平已達86%，而植保機械化水平還較低，人工植保占比仍較大。如有50%的種植面積采用無人機作業(yè)，按每年作業(yè)2次，每臺作業(yè)量1 200 hm2·a-1計算，則至少需要270多臺農用無人機。未來幾年農用無人機的作業(yè)需求將不斷增多，應用范圍也將不斷擴大，服務也將更加專業(yè)化、高效化，帶動天津市農機裝備水平和作業(yè)水平的提升。

2.4 政策分析

2015年，農業(yè)部印發(fā)了《到2020年農藥使用量零增長行動方案》，提出：“推廣新型高效植保機械。因地制宜推廣自走式噴桿噴霧機、高效常溫煙霧機、固定翼飛機、直升機、植保無人機等現(xiàn)代植保機械，采用低容量噴霧、靜電噴霧等先進施藥技術，提高噴霧對靶性，降低飄移損失，提高農藥利用率?！?/p>

2017年農業(yè)部出臺《農業(yè)部辦公廳財政部辦公廳中國民用航空局綜合司關于開展農機購置補貼引導植保無人飛機規(guī)范應用試點工作的通知》，選擇浙江（含寧波）、安徽、江西、湖南、廣東、重慶等6個省（市）開展以農機購置補貼引導植保無人飛機規(guī)范應用試點工作。重慶、河南、湖南等地已經出臺了地方標準，國家層面的農用無人機行業(yè)標準、鑒定標準等也即將出臺，農業(yè)部正在制訂《農用遙控飛行器通用技術要求》、《農用遙控飛行噴霧機安全施藥技術規(guī)范》等相關標準，下一步將通過制定《農業(yè)航空植保發(fā)展指南》，重點規(guī)范飛機噴藥作業(yè)行為，落實防范措施。這些標準、規(guī)范的出臺為農用無人機的規(guī)范發(fā)展提供了保障。

3 應用案例

3.1 天津市津南區(qū)應用案例

天津市津南區(qū)小站鎮(zhèn)東花園村，由于農村土地流轉，由村集體牽頭成立農業(yè)合作社，2016年購買了3臺多旋翼農用無人機。因缺乏經驗，操作技術不到位，機具故障率較高，應用效果不理想。2017年新購置4臺大疆MG-1S型農用無人機，培訓飛手6人，并配備柴油發(fā)電機3臺，運輸車1臺。4臺無人機每天作業(yè)100 hm2左右，2017年累計作業(yè)量3 000 余hm2，其中水稻2 400 余 hm2，玉米、高粱 600 余 hm2。

由于該合作社成立不久，人員操作技術不高，作業(yè)量未達到最佳水平，今后應進一步提高作業(yè)技術水平，提高作業(yè)效率和應用范圍。

3.2 天津市武清區(qū)應用案例

位于天津市武清區(qū)的天津保農倉農業(yè)科技有限公司于2016年底購買6臺農用無人機，2017年正式投入使用，并成立了專業(yè)合作社，承擔了天津市農作物病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治任務，在集中連片地塊開展植保作業(yè)，其他較小地塊輔助人工作業(yè)。該合作社擁有多年的植保經驗，專業(yè)技術人員和配套設施完備，規(guī)劃合理，2017年作業(yè)面積1.6 萬余hm2，在病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治中發(fā)揮了重要作用。

該合作社作為專業(yè)性的植保團隊，運營規(guī)范化，并聘請植保專家進行技術指導。針對不同作物，從藥液配比、噴灑高度等方面開展了大量試驗，總結出一套實用的操作規(guī)范。今后擬在蔬菜植保、園林綠化、荒草防治等方面進行探索。

4 制約因素

天津市農用無人機目前處于起步階段，存在著下列制約因素：

4.1 政府管理部門重視程度不夠

一是缺乏相應的扶持政策。作為新型農業(yè)裝備，農用無人機科技含量較高，價格也較高，投資較大，但目前天津市還未出臺相應的補貼和優(yōu)惠政策。二是宣傳推動力度不夠。目前主要以經銷商或企業(yè)進行宣傳，雖然天津市農機推廣部門近2年也召開了幾次演示培訓會，但由于缺乏項目支撐，無法開展相關的試驗示范，對指導農戶規(guī)范作業(yè)以及與農藝技術融合程度等有較大差距。

4.2 缺少成熟的經營模式

天津市農用無人機處于剛起步階段，缺少成熟的經營模式。主要問題有：一是前期投入較高。除購買無人機外，還需要購買電池、充電器、發(fā)電機、運輸車等一整套設備，無人機價格僅占整套設備的1/3左右，農戶單獨購買無人機往往不能取得較好的效果。二是運行成本較高，尤其是雇傭飛手的工資昂貴。而且，目前農用無人機主要以植保作業(yè)為主，時間集中，每年累計作業(yè)時間3個月左右，其余時間均閑置，如在集中作業(yè)時間內達不到理想的作業(yè)量，則很難運營下去。需將政府、企業(yè)、經營主體和種植戶緊密聯(lián)結起來，探索合作經營模式，發(fā)揮規(guī)模效應，形成良好的市場和有效的運行模式。

4.3 缺少作業(yè)標準，影響作業(yè)效果

目前，缺乏農用無人機針對不同作物應用的作業(yè)標準，導致作業(yè)效果不理想，有時還容易出現(xiàn)藥害，尤其是剛剛購買農用無人機的用戶，因缺乏使用經驗，也沒有權威的作業(yè)規(guī)范指導，初期作業(yè)時容易出現(xiàn)各種問題，急需相關部門研究制定針對性強的無人機作業(yè)標準。

5 發(fā)展建議

5.1 加強政策扶持

一是對購機實行補貼，盡快將農用無人機納入購機補貼范圍。2017年有6個省市開展了補貼試點，效果顯著。天津市目前只有北辰區(qū)農機服務中心對本區(qū)農機服務專業(yè)合作社給予購買無人機每臺2萬元的資金補貼。二是加強對專業(yè)植保服務組織的扶持。農業(yè)植保的趨勢是由專業(yè)組織提供專業(yè)化服務，而植保無人機的應用涉及到飛機維護、保養(yǎng)、維修、保險、法律法規(guī)、植保應用等相關行業(yè)，需要政府部門進行扶持和規(guī)范管理。三是放寬對農用無人機的飛行限制規(guī)定。由于農用無人機飛行高度為2～5 m，高度較低，且飛行地點位于農田等，一般不會對其他工作生活產生不良影響，而且由于農業(yè)生產季節(jié)性較強，病蟲害爆發(fā)時需集中作業(yè)，建議政府出臺相應政策，盡可能減少對農用無人機作業(yè)的限制。

5.2 加強監(jiān)管和指導

借鑒各試點省市的先進經驗，逐步完善對農用無人機的監(jiān)管。一是指導農民選擇技術過關、質量可靠的農用無人機產品，如應具有自動作業(yè)、防撞系統(tǒng)，自動返航等功能，并指導購買相應的商業(yè)保險；二是加強對無人機作業(yè)的監(jiān)管，如加強對飛手的作業(yè)要求，飛手應取得相應的資格證書才能進行飛行作業(yè)等。

5.3 加強作業(yè)技術規(guī)范研究

農用無人機作業(yè)效果除受自身性能影響外，還與操作技術有關，如作業(yè)時間、農藥種類、飛行高度與速度、噴藥量等。不同作物、不同病蟲害對噴灑農藥的農藝要求不同，因此，應加強相關部門的合作，農機農藝融合，開展不同作物、不同病蟲害防治的試驗示范，研究制定適合天津市應用的農用無人機作業(yè)技術規(guī)范，為農用無人機應用提供技術支撐。