關(guān)于植保無人機(jī)水稻田間農(nóng)藥噴施的作業(yè)效果研究

陸碧秀 莫新媛

摘 要：植保無人機(jī)不僅可以加速藥液的沉積，也能夠減少霧滴漂移，讓農(nóng)藥快速沉積到稻株的中下部。該文通過實(shí)際的田間試驗(yàn)，進(jìn)一步分析植保無人機(jī)在水稻田間噴施農(nóng)藥中的實(shí)際效果，以此為植保無人機(jī)在水稻田間作業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：植保無人機(jī);水稻田;農(nóng)藥噴施;作業(yè)效果

無人機(jī)噴施農(nóng)藥是近幾年里興起的一種植保技術(shù)，水稻是我國(guó)主要的糧食作物，將植保無人機(jī)應(yīng)用在水稻田間農(nóng)藥噴施作業(yè)中可以有效提高作業(yè)質(zhì)量和效率，讓水稻產(chǎn)量、質(zhì)量得到提高。但在對(duì)植保無人機(jī)作業(yè)過程進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同機(jī)型、作業(yè)高度、農(nóng)藥噴灑量都會(huì)影響到最終的作業(yè)效果，需要進(jìn)行深層次分析。

1? ?植保無人機(jī)水稻田間農(nóng)藥噴施作業(yè)試驗(yàn)

相比較傳統(tǒng)的植保技術(shù)來看，無人機(jī)在水稻植保作業(yè)中更具優(yōu)勢(shì)，作業(yè)效率、經(jīng)濟(jì)效益都得到了根本上的提高。隨著該應(yīng)用技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用效果也得到了進(jìn)一步提高。水稻作為我國(guó)的主要糧食作物，如何保證其產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，不僅是為了提高糧食供應(yīng)的穩(wěn)定性，更是為了保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。無人機(jī)在水稻栽培植保上的應(yīng)用雖然整體效果顯著，但在實(shí)際作業(yè)中也會(huì)受到多方面因素的影響，作業(yè)效果并不穩(wěn)定。無人機(jī)對(duì)操作技術(shù)要求較高，尤其是在農(nóng)藥噴施環(huán)節(jié)，具體的飛行高度、航線等環(huán)節(jié)都必須進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和計(jì)算。農(nóng)藥噴施的目的就是防治病蟲害，用藥量以及具體配比濃度都會(huì)影響到最終噴施的質(zhì)量，但目前國(guó)內(nèi)并沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為此，本文挑選了市面上兩個(gè)較為常見的無人機(jī)機(jī)型，分別為：電動(dòng)單旋翼植保無人機(jī)和電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)。

設(shè)計(jì)了三個(gè)農(nóng)藥噴灑量，分別為700 ml/hm2、1000 ml/hm2和1500 ml/hm2，同時(shí)設(shè)計(jì)了兩個(gè)高度水平，1.5m和2.5m。在保證其他因素相同的情況下，展開具體試驗(yàn)，找到最佳的植保農(nóng)藥噴施方案[1]。

2? ?植保無人機(jī)水稻田間農(nóng)藥噴施作業(yè)效果

為了測(cè)試不同作業(yè)參數(shù)下植保無人機(jī)的應(yīng)用效果，在試驗(yàn)過程中，收集霧滴粒徑、沉積密度、有效沉積量等方面數(shù)據(jù)，同時(shí)觀測(cè)水稻病蟲害的防治效果。

2.1? 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)無人機(jī)上安裝的噴嘴霧化的霧滴粒徑測(cè)定信息來看，隨著農(nóng)藥噴灑量的提高，霧滴粒徑逐漸減小后區(qū)域平緩。當(dāng)噴灑量達(dá)到1500 ml/hm2時(shí)，粒徑最小。在試驗(yàn)中一共選擇了兩個(gè)型號(hào)的噴嘴分別為，11001VS型和110-015-VP型噴嘴，110-015-VP噴嘴霧化的霧滴體積中徑相對(duì)較大。從無人機(jī)在不同采樣點(diǎn)上表現(xiàn)的霧滴沉積密度數(shù)據(jù)來看，當(dāng)高度為1.5 m時(shí)，電動(dòng)單旋翼植保無人機(jī)不同農(nóng)藥噴灑量下葉面上有效沉積量分別為2?g/cm2、2?g/cm2以及3?g/cm2。當(dāng)高度為1.5 m時(shí)，電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的有效沉積量分別為2.5?g/cm2、2?g/cm2以及3?g/cm2。當(dāng)高度為2.5 m時(shí)，農(nóng)藥噴灑量為700 ml/hm2時(shí)兩架無人機(jī)有效沉積量分別為2?g/cm2、2?g/cm2。

由此可見，農(nóng)藥噴灑量增加幅度較小時(shí)并不會(huì)對(duì)有效沉積量造成影響，但當(dāng)農(nóng)藥噴灑量為1500 ml/hm2時(shí)有效沉積量明顯提高。進(jìn)一步對(duì)比分析農(nóng)藥噴灑量對(duì)霧滴沉積效果的影響，根據(jù)所得到的結(jié)果來看，隨著噴灑量的提高，兩架無人機(jī)的霧滴沉積效果明顯增加，當(dāng)噴灑量為1000 ml/hm2和1500 ml/hm2時(shí)，電動(dòng)單旋翼植保無人機(jī)的沉積效果增加了48.50%、137.73%，電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)則增加了66.60%和111.88%。但隨著噴灑量增加，沉積均勻性出現(xiàn)了波動(dòng)。

綜合來看，單旋翼植保無人機(jī)在噴灑量1000 ml/hm2時(shí)，均勻性最優(yōu)、沉積量變異系數(shù)29.50%，多旋翼植保無人機(jī)在噴灑量1500 ml/hm2時(shí)，均勻性最優(yōu)、沉積量變異系數(shù)為25.65%。在不同高度條件下，植保無人機(jī)的作業(yè)效果也存在一定差別。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在1.5 m作業(yè)高度下，霧滴沉積量和沉積均勻性都明顯優(yōu)于2.5 m。隨著作業(yè)高度的增加，單旋翼和多旋翼無人機(jī)的霧滴沉積量和沉積均勻性出現(xiàn)了不同程度的降低，其中霧滴沉積量降低了19.3%、48.7%，而霧滴沉積均勻性降低了53.6%、22.9%[2]。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，將農(nóng)藥噴灑作業(yè)提高到距地面2.5 m的高度后，單旋翼無人機(jī)噴灑的霧滴落在采樣點(diǎn)上的沉積量明顯多于多旋翼無人機(jī)，增加幅度超過120%。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因在于，多旋翼無人機(jī)的旋翼風(fēng)場(chǎng)組成較為復(fù)雜，由多個(gè)無人機(jī)旋翼風(fēng)場(chǎng)、自然風(fēng)場(chǎng)耦合而成，能夠從多個(gè)方向?qū)F滴降落方向產(chǎn)生外部作用力。此外，單旋翼無人機(jī)在噴施過程中，其旋翼風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生豎直向下的下洗氣流，有助于霧滴迅速降落、精準(zhǔn)“打擊”，在短時(shí)間內(nèi)迅速蒸發(fā)，從而減少偏移數(shù)量。在多種因素的共同影響下，多旋翼無人機(jī)的霧滴沉積量少于單旋翼無人機(jī)。

2.2? 植保無人機(jī)納米農(nóng)藥噴灑量對(duì)水稻病蟲害的防治效果

當(dāng)植保無人機(jī)噴灑的農(nóng)藥效率達(dá)到每公頃46.67 ml時(shí)，單旋翼植保無人機(jī)噴灑的農(nóng)藥，能夠?qū)Φ撅w虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病等病蟲害起到良好的防治效果。根據(jù)噴灑前后的結(jié)果比對(duì)，發(fā)現(xiàn)上述三種病蟲害的防治成功率分別達(dá)到87.65%、77%、82.3%。對(duì)細(xì)菌性條紋病的治愈率稍低，勉強(qiáng)達(dá)到60%。此外，如果農(nóng)藥噴灑效率達(dá)到每公頃66.67 ml時(shí)，多旋翼無人機(jī)對(duì)病蟲害的防治成功率將會(huì)超過單旋翼無人機(jī)。結(jié)合數(shù)據(jù)分析，對(duì)稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病的防治成功率分別達(dá)到87%、79%、83.3%，而對(duì)于細(xì)菌性條紋病的治愈率可以達(dá)到近70%。

2.3? 植保無人機(jī)作業(yè)高度對(duì)水稻病蟲害的影響

經(jīng)過多組數(shù)據(jù)對(duì)比可知，當(dāng)兩種類型的植保無人機(jī)處于1.5 m的作業(yè)高度時(shí)，其噴灑的農(nóng)藥對(duì)水稻病蟲害的防治效果最佳。但如前文所述，兩種無人機(jī)達(dá)到最佳防治效果時(shí)平均每公頃噴灑的農(nóng)藥計(jì)量存在差異。此外，上述結(jié)論是在只進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)的情況下得出，因此存在一定的偶然性。比如雙旋翼無人機(jī)在2.5 m作業(yè)高度時(shí)，對(duì)稻瘟病的防治成功率甚至超過了90%，高于1.5 m的作業(yè)效果，然而此種情況只出現(xiàn)了一次，可以被歸納為偶然情況。基于此，必須根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇噴灑機(jī)型和作業(yè)方式。

2.4? 提高作業(yè)效果的具體措施

基于上述數(shù)據(jù)，最終確定了1.5 m的作業(yè)高度，農(nóng)藥噴灑量為1000 ml/hm2。綜合考慮兩種無人機(jī)之間的差別并不大，但電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的整體效果更優(yōu)，因此，選擇該無人機(jī)作為植保作業(yè)設(shè)備。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻稈潛蠅、細(xì)菌性條紋病和稻瘟病這五個(gè)水稻田間常見病蟲害的防治效果達(dá)到了86.54%、78.62%、89.47%、66.67%和83.33%。此次試驗(yàn)進(jìn)一步證明了無人機(jī)植保技術(shù)在水稻種植過程中的效果，值得大范圍推廣。在未來可以建立更加完善的機(jī)械設(shè)備選型體系，同時(shí)對(duì)農(nóng)藥噴施放流程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，提高作業(yè)專業(yè)性和規(guī)范性。比如，整合現(xiàn)有水稻農(nóng)業(yè)資源信息和研究成果，建立形成專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)出可結(jié)合多因素展開處理的決策系統(tǒng)，科學(xué)完成設(shè)備選型和參數(shù)決策，以此應(yīng)對(duì)多變的農(nóng)田施藥環(huán)境。同時(shí)，研發(fā)出成本低、穿透力強(qiáng)的無人機(jī)專用噴嘴，讓噴施作業(yè)得到規(guī)范化發(fā)展，以此提高保無人機(jī)水稻田間農(nóng)藥噴施的作業(yè)效果。

3? ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用植保無人機(jī)進(jìn)行水稻田間農(nóng)藥噴施作業(yè)，能夠有效解決傳統(tǒng)植保技術(shù)中存在的缺陷弊端，為水稻的生長(zhǎng)創(chuàng)造出良好的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。通過具體試驗(yàn)結(jié)果可以看出，機(jī)型對(duì)農(nóng)藥噴施的影響較低，當(dāng)高度為1.5 m，農(nóng)藥噴灑量為1000 ml/hm2，病蟲害防治效果較優(yōu)。