無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)優(yōu)勢分析與技術(shù)要領(lǐng)

孟子添

摘要：近年來開原市水稻病蟲害發(fā)生程度逐年加重，傳統(tǒng)人工植保作業(yè)模式及自走式植保作業(yè)機(jī)械難以有效應(yīng)對。無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)以其適應(yīng)性強(qiáng)、噴灑效果好、操作控制靈活、作業(yè)效率高等優(yōu)點，為開原市植保機(jī)械化提供了新選擇。通過分析無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)優(yōu)勢與使用要領(lǐng)，為無人機(jī)的大面積推廣應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械化；無人機(jī)；植保；病蟲害防控；技術(shù)；優(yōu)點；要領(lǐng)

中圖分類號：S252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2019）02-0060-03

水稻是開原市主要農(nóng)作物，也是遼寧水稻主產(chǎn)區(qū)之一，每年種植面積2.67萬hm2左右。近年來，氣候復(fù)雜多變，加之肥水管理不當(dāng)、種植品種單一等，導(dǎo)致稻瘟病、穗頸瘟等病蟲害發(fā)生程度逐年加重。面對突發(fā)性病蟲害威脅，傳統(tǒng)人工植保作業(yè)模式因效率低而難以應(yīng)對，自走式植保作業(yè)機(jī)械效率較高但價格昂貴，且易受地塊條件限制，無法大面積應(yīng)用。為此，開原市無人機(jī)植保作業(yè)市場逐漸興起并呈方興未艾之勢。無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)是利用輕小型無人機(jī)為載體，在飛行器上搭載農(nóng)藥噴霧設(shè)備， 通過引入全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），以“云服務(wù)、大數(shù)據(jù)”為技術(shù)背景，實現(xiàn)精準(zhǔn)化作業(yè)的一項新技術(shù)，以其獨特優(yōu)勢為開原市植保機(jī)械化發(fā)展開辟了新天地，實現(xiàn)了傳統(tǒng)植保作業(yè)方式的“革命性”升級。

1 無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)勢分析

無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)的載體為植保無人機(jī)，由飛行平臺、GPS飛控、噴灑機(jī)構(gòu)三部分組成，主要集成了六大技術(shù)，即超低空低量施藥技術(shù)、施藥裝備平臺技術(shù)、現(xiàn)代航空技術(shù)、GPS導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)和現(xiàn)代自動控制技術(shù)。與其他植保作業(yè)模式相比，無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)具有以下特點：一是體積小，質(zhì)量輕，運輸方便，可垂直起降，不需要固定機(jī)場，轉(zhuǎn)彎半徑小。二是爬升率大，飛行操控靈活，對于不同地域、不同地塊、不同作物等具有良好的適應(yīng)性，超低空作業(yè)性能好，空飛率低。三是具有直升機(jī)的高效作業(yè)性能和良好噴灑效果，其噴灑效率是傳統(tǒng)人工的30倍。四是速度變化靈活，操作手可以通過遙控器實施定位控制，其旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果好，同時，遠(yuǎn)距離操控施藥大大提高了農(nóng)藥噴灑的安全性。五是整體使用費用相對較少，安全系數(shù)較高，使用簡便、維護(hù)簡單，自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。六是飛行平臺能通過搭載不同的任務(wù)系統(tǒng)，對農(nóng)作物長勢及病蟲害情況等進(jìn)行實時監(jiān)控。

我國在無人機(jī)施藥關(guān)鍵技術(shù)航空噴灑系統(tǒng)、低空低量噴灑、遠(yuǎn)程控制施藥、低空變量噴藥系統(tǒng)等上展開相關(guān)研究。采用低容量噴霧技術(shù)替代粗放的大容量噴霧技術(shù)，大大提高了植保作業(yè)質(zhì)量，把農(nóng)藥有效利用率提高到35%以上。

2 無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)技術(shù)要點

2.1 藥劑選配

無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)采用低容量噴霧方式作業(yè)，具有霧滴小、用藥少等特點。這一特殊的作業(yè)方式，使其在用藥、劑型、作用方式等方面與其他植保機(jī)械有所不同。

1） 劑型。無人機(jī)植保作業(yè)采用噴霧方式，且噴霧粒徑較小，故不能選用粉劑類劑型，而應(yīng)選用水基化劑型，如水乳劑、微乳劑、乳油、懸浮劑、水劑等。使用可濕性粉劑、可溶性粉劑可能出現(xiàn)噴頭堵塞及水泵壽命縮短等問題。

2） 用藥。無人機(jī)植保藥劑稀釋比例低，故不能使用劇毒及高毒農(nóng)藥，否則可能導(dǎo)致人員中毒。甲拌磷、對硫磷、久效磷、殺蟲脒、克百威、甲胺磷、滅多威等高毒及劇毒農(nóng)藥切不可用作飛防藥劑。

3） 作用方式。無人機(jī)飛行速度較快，用藥量較少，作物體表不可能每個部位都能黏到藥劑，故應(yīng)首選內(nèi)吸性藥劑。內(nèi)吸性藥劑是指使用后可被植株吸收并可傳導(dǎo)運輸?shù)狡渌课唤M織，使害蟲吸食或接觸后中毒死亡的藥劑。

4） 配藥。配藥人員應(yīng)在防護(hù)設(shè)備穿戴齊全的前提下，按二次稀釋法的操作要求，在開闊空間進(jìn)行配藥。禁止在密閉空間、下風(fēng)向等情況下配藥，否則可能造成人體中毒。需要注意的是，部分植保隊會使用一次性塑料薄膜手套，這種手套沒有彈性且耐用性與適用性較差，無法保障配藥人員安全，故應(yīng)使用耐用性好、不滲透、耐腐蝕的丁腈橡膠手套。

2.2 環(huán)境觀察

無人機(jī)植保機(jī)械化作業(yè)高度較高且霧滴粒徑較小，藥液易飄移與蒸發(fā)，所以氣象條件對飛防作業(yè)效果影響較大。

1） 風(fēng)力。風(fēng)力對霧滴沉積與飄移具有重大影響，二級以內(nèi)的微風(fēng)利于霧滴沉積且飄移距離較小，三級以上風(fēng)速會造成霧滴沉積減少且霧滴飄移增加，故植保無人機(jī)作業(yè)應(yīng)在三級風(fēng)速以內(nèi)，以避免產(chǎn)生飄移。噴灑除草劑應(yīng)盡量在二級風(fēng)速內(nèi)作業(yè)，殺蟲殺菌應(yīng)在三級風(fēng)速內(nèi)作業(yè)，以避免產(chǎn)生飄移藥害。

2） 風(fēng)向。霧滴會隨風(fēng)飄移，無人機(jī)下風(fēng)向的空氣中會存在農(nóng)藥成分，且噴灑實際區(qū)域會因風(fēng)速大小而產(chǎn)生變化。因此，在無人機(jī)作業(yè)過程中應(yīng)密切關(guān)注風(fēng)向變化，并注意以下三點：一是作業(yè)人員禁止處于無人機(jī)下風(fēng)向位置，避免農(nóng)藥中毒；二是查看作業(yè)區(qū)域下風(fēng)向是否存在對藥物敏感的動植物，以免產(chǎn)生飄移藥害；三是如進(jìn)行其他敏感作業(yè)，應(yīng)在田塊下風(fēng)向的邊緣區(qū)域設(shè)置安全隔離區(qū)，以免藥液飄移到相鄰地塊而產(chǎn)生藥害。

3） 溫度與濕度。溫度對藥液效果影響較大，低溫可能導(dǎo)致藥效不佳，0 ℃ 以下低溫甚至可能產(chǎn)生藥害，而溫度較高會造成藥液蒸發(fā)加快、霧滴沉積量減少。同時，不同藥劑的溫度特性相差較大，農(nóng)藥適應(yīng)溫度差異也較大，建議15～30 ℃之間可進(jìn)行作業(yè)，禁止在0 ℃以下、35 ℃以上的環(huán)境下作業(yè)。濕度較低易導(dǎo)致霧滴蒸發(fā)加劇，因此，濕度較低區(qū)域應(yīng)避免高溫時段作業(yè)，并適當(dāng)提高藥液施用量、增大霧滴直徑，以降低霧滴蒸發(fā)。

4）田塊要求。無人機(jī)植保機(jī)械化噴灑作業(yè)地塊不能位于禁飛區(qū)內(nèi)，周邊應(yīng)無大型變電所，無密集的5 m以下電線等空中障礙物。

2.3 參數(shù)確定

無人機(jī)是將藥液噴灑到作物的植保器械，其作業(yè)應(yīng)保障霧滴噴灑均勻、分布面積更廣并具有一定沉積量，這樣才能達(dá)到植保作業(yè)效果。

1） 高度。壓力式扇形噴嘴灑施藥液具有中間多、兩側(cè)少的特性，因此，相鄰噴嘴應(yīng)保持噴幅30%以上重疊才能保障噴灑均勻。一般情況下，無人機(jī)相對作業(yè)高度宜保持在1.8～2.0 m，過高會造成藥液飄移與蒸發(fā)加劇，過低則導(dǎo)致漏噴。對于易倒伏作物，無人機(jī)相對作業(yè)高度宜保持在2.0～2.5 m；若靶標(biāo)位于作物中下部（如二化螟、紅蜘蛛、稻飛虱等），則無人機(jī)相對作業(yè)高度宜保持在1.6～1.8 m。

2） 速度。作業(yè)速度影響霧滴的穿透性與飄移性。隨著作業(yè)速度的提高，穿透性降低，霧滴沉積減少，而霧滴飄移將增加。水稻等大田作物，視病蟲害情況不同，作業(yè)速度宜在4～6 m。隨著飛行速度的增加，霧滴整體沉積率迅速下降。需要注意的是，觸殺類或胃毒類殺蟲劑，以及保護(hù)性殺菌劑，應(yīng)適當(dāng)減小霧滴粒徑、降低作業(yè)速度，以保證霧滴在作物中下部的足夠沉積量。內(nèi)吸性殺蟲劑及殺菌劑對作物中下部霧滴的沉積覆蓋要求比觸殺類藥劑要低一些，這是因為作物可通過內(nèi)吸而達(dá)到全株著藥的效果。

3） 行距。行距與有效噴幅等同，才不會出現(xiàn)重噴與漏噴問題。行距大于噴幅會出現(xiàn)漏噴，反之則會出現(xiàn)重噴。植保無人機(jī)噴幅與飛行高度及速度密切相關(guān)。高度越高噴幅越寬，飛行速度越快噴幅也越寬，因此，作業(yè)行距的設(shè)置應(yīng)根據(jù)作業(yè)高度、飛行速度等實際情況加以調(diào)整。無人機(jī)推薦作業(yè)高度在1.8～2.0 m之間，此時兩側(cè)噴嘴的噴灑霧場可實現(xiàn)有效重疊。作業(yè)速度應(yīng)需要根據(jù)作物、病蟲害等情況來選擇，越高越密集的作物越應(yīng)降低作業(yè)速度，最常見的作業(yè)速度為3.0～6.0 m/s。初期水稻作業(yè)飛行高度1.8～2.0 m、速度5 m/s時，可將行距設(shè)置為4.5～5.0 m。中后期水稻作業(yè)飛行高度1.8 m、速度4.0～4.5 m/s時，可將行距設(shè)置為4.2～4.5 m。

4） 用藥量。單位面積用藥量與水泵噴灑速率、行距設(shè)置、作業(yè)速度密切相關(guān)。單位面積用藥量相同的情況下，水泵噴灑速率與作業(yè)速度成正比，行距與作業(yè)速度成反比，可見，單位面積用藥量直接反映植保無人機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，并影響作業(yè)效果。飛行速度與單位面積用藥量成反比，單位面積用藥量越低，則飛行速度越快，霧滴穿透性也越差，較高作物的中下部霧滴沉積也越少。對于高稈作物、密集作物、用水量要求較高的藥劑，應(yīng)提高單位面積用藥量。水泵流量與單位面積用藥量成正比，單位面積用藥量越高則水泵流量越高，噴嘴所產(chǎn)生的霧滴粒徑也越小，更小的霧滴會使飄移與蒸發(fā)量增加。在植保無人機(jī)的設(shè)置程序里，設(shè)定好單位面積用藥量后，調(diào)節(jié)飛行速度會自動匹配水泵流量。行距對于單位面積用藥量影響較小，因為行距設(shè)置必須與噴幅完全相符，而大部分情況下有效噴幅在4.0～5.0 m之間，變化范圍較小。在4 個噴嘴同時開啟、噴幅為4.0～4.5 m的前提條件下，水稻殺蟲與殺菌預(yù)防性作業(yè)用量一般為0.8 L/667 m2，而正常作業(yè)需要1.0 L/667 m2，病蟲害較為嚴(yán)重時用量1.2 L/667 m2。具體參數(shù)視作物高矮濃密適當(dāng)微調(diào)。

2.4 作業(yè)控制

1）防治時機(jī)。病蟲害的發(fā)生都有從輕到重的過程。要達(dá)到良好的植保效果，首先在于預(yù)防，其次才是控制。注重農(nóng)業(yè)知識的掌握，精準(zhǔn)把握病蟲害防治時機(jī)，將病蟲害控制在初級階段，而不能待其進(jìn)入爆發(fā)階段才進(jìn)行控制，例如水稻二化螟應(yīng)在鉆蛀之前防治。

2） 掌握抗性情況。提前掌握當(dāng)?shù)夭∠x害抗性情況，提早了解當(dāng)?shù)夭∠x害發(fā)生情況、用藥習(xí)慣，提早預(yù)判當(dāng)?shù)夭∠x害的抗性方向。防治方案要結(jié)合當(dāng)?shù)夭∠x害及用藥情況及時調(diào)整。長期、連續(xù)使用單一農(nóng)藥會導(dǎo)致有害生物抗性不斷增加，因此，除了采取農(nóng)藥混用方式外，還可采用交替、輪換使用不同品種或不同類型農(nóng)藥來增強(qiáng)防治效果。

3） 熟悉作業(yè)環(huán)境。作業(yè)前須觀察周邊作物種植、畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等情況，避免發(fā)生飄移性作業(yè)事故。需要注意的是，大部分有機(jī)氯、有機(jī)磷、菊酯類、煙堿類、雜環(huán)類農(nóng)藥都可能造成蜜蜂中毒，其中吡蟲啉、噻蟲嗪對蜜蜂具有較高毒性。作業(yè)前要確認(rèn)作業(yè)區(qū)域有無蜜蜂及蜂農(nóng)，并提前告知作業(yè)情況，選用對蜜蜂低毒的農(nóng)藥品種。另外，飛機(jī)與人或障礙物的安全距離非常重要，作業(yè)規(guī)劃時應(yīng)提前熟悉地形，檢查飛行路徑，看有無障礙物及無信號干擾，進(jìn)而確定飛機(jī)起降點及作業(yè)航線。作業(yè)過程必須遠(yuǎn)離人群，設(shè)置專人進(jìn)行位置及障礙報告。每天作業(yè)完畢應(yīng)記錄作業(yè)結(jié)束點，做好無人機(jī)清洗、保養(yǎng)和檢查，記錄當(dāng)天作業(yè)面積和飛行架次、當(dāng)日用藥量與總作業(yè)面積，以方便第二天接續(xù)作業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李軍.開原市水稻稻瘟病發(fā)生規(guī)律及防治方法[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2018（5）：37.

[2] 朱憲良.農(nóng)用無人機(jī)植保應(yīng)用發(fā)展的探討[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2014（5）：31-32.

[3] 鄧宗玲，熊桂桃.發(fā)揮無人機(jī)植保服務(wù)優(yōu)勢搞好農(nóng)作物病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2018（18）：13.

[4] 于堯.遼寧東港市無人機(jī)防控水稻病蟲害技術(shù)推廣[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2018（12）：43-45.

[5] 廖發(fā)華.小型植保無人機(jī)在防治水稻全程病蟲害中的作用探討[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2016（10）：122.

[6] 竇秦川，石安憲，朱建良，楊珺，韓忠良，馬庭矗.新型無人機(jī)防控病蟲害技術(shù)分析[J].云南農(nóng)業(yè)，2014（10）：16.

[7] 閻世江，張繼寧，劉潔.植保無人機(jī)在農(nóng)田病蟲害防治中的應(yīng)用[J].農(nóng)藥市場信息，2017（22）：29-31.

[8] 江武，夏志保，王仙桃，等.植保無人機(jī)水稻病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2017（4）：10-11.