植保無人機在江蘇農墾稻麥病蟲草害防治中的應用及展望

秦建華，耿輝輝，李艷朋，伏 進，羅登忠，孫文忠，朱忠陽

（江蘇省農墾農業(yè)發(fā)展股份有限公司，江蘇南京210008）

作物病蟲草害是制約糧食生產的重要因素之一。隨著全球氣候的變化，我國病蟲草害發(fā)生的面積和種類有逐年增加的趨勢[1]。農村土地流轉加快、土地兼并產生的家庭農場等新型農業(yè)經營主體與種植方式越來越普遍[2]；城市化進程加快，農村勞動力向城市轉移，人口老齡化造成勞動力短缺以及人工成本大幅上升[3]；施藥器械落后帶來的工作效率低、農藥中毒事件頻發(fā)等問題嚴重[4]；這些因素使得傳統的農藥使用技術難以適應當下農業(yè)發(fā)展全程機械化的需求。國外農業(yè)發(fā)展的趨勢表明，使用飛機進行航空施藥是目前較為高效的施藥手段[5]。航空施藥與地面施藥相比，具有工作效率高、不受地形因素的限制、施藥均勻且穿透性好等優(yōu)點。同時，施藥時人機分離，能夠降低藥劑對人體的影響，飛機產生的下旋氣流可有效減少藥劑的漂移，減少對環(huán)境的危害[6]。植保無人機作為航空施藥的一種新機型異軍突起，在我國近幾年的農業(yè)生產中發(fā)展迅速。

1 國內植保無人機施藥技術的發(fā)展概況

我國航空施藥起步相對較晚，最早可追溯到20世紀50年代初，當時以載人固定翼飛機為主，并在很長一段時間內占據飛防的主要地位[7]。20世紀90年代，隨著專門配置于輕型飛機的農藥噴灑設備應用，無人機施藥應用于農田雜草防除和病蟲害防治的面積越來越大[8]。

目前，國內無人機生產銷售企業(yè)200多家，其中160多種植保無人機投入市場[9]，常見的植保無人機品牌主要有深圳大疆、極飛科技、安陽全豐等，主要在水稻、小麥、玉米、棉花等作物上開展病蟲害防治工作。

國內使用的植保無人機按動力可分為電動和機動，按結構主要分為單旋翼和多旋翼[10]。人為控制無人機飛行與施藥已不能滿足當前農業(yè)生產的發(fā)展。隨著精準施藥的推行和信息技術的發(fā)展，越來越多的新技術與無人機聯系起來，如遙感技術、Global Positioning System（GPS）導航技術、Geographic Information System（GIS）系統、DecisionSupportSystem（DSS）系統等新技術的加入，促進了植保無人機的進一步發(fā)展[11]。目前，全國農業(yè)航空技術95%以上用于航空植保作業(yè)，還有5%左右用于農情信息獲取、航空拍攝、農作物的輔助育種等[12]。

2 江蘇農墾植保無人機的應用情況

江蘇省農墾農業(yè)發(fā)展股份有限公司作為江蘇農墾集團有限公司農業(yè)上市版塊，現有耕地超7.3萬hm2，其中本部種植5.93萬hm2、外拓種植1.4萬hm2，主要是稻麥輪作種植。公司全面推進稻麥綠色優(yōu)質高效模式提升活動，全年稻麥產量在18 000 kg/hm2左右。

江蘇農墾從2012年開始逐步了解植保無人機對病蟲害的應用情況，2017—2019年連續(xù)3年針對植保無人機對稻麥病蟲草害防治效果進行立項研究，分別針對不同無人機廠家、不同無人機機型以及植保無人機噴施不同藥劑與常規(guī)自走式噴霧機進行防治效果對比等開展試驗示范。其中，東辛、新洋、黃海、白馬湖、云臺、復興圩等分公司在小麥赤霉病的防效試驗中，試驗面積均達6 hm2。連續(xù)3年的試驗結果表明，植保無人機防治小麥赤霉病的效果與常規(guī)自走式噴霧機防效相當，均能達到較好的防治效果。在試驗之外，各分公司進行大面積示范，植保無人機對小麥赤霉病的病害防治效果較好，未對小麥產量產生明顯影響[13-14]。在2018、2019年水稻綜合病蟲草害防治中，東辛、新洋、黃海、復興圩、白馬湖、臨海、淮海分公司使用植保無人機和常規(guī)自走式噴霧機同一時間噴施相同藥劑配方進行試驗示范對比，田間防效結果表明，植保無人機對葉瘟、紋枯病、穗頸瘟、飛虱處理等主要病蟲害的防治效果與常規(guī)自走式噴霧機防效相當，與空白清水對照比較，防治效果均在90%以上。

由于植保無人機對稻麥病蟲草防治效果的良好表現，植保無人機示范應用面積由2017年511.3 hm2次增加到2018年的2.8萬hm2次，2019年植保無人機的應用達15.2萬hm2次，其中水稻應用11.5萬hm2次，小麥應用3.7萬hm2次。目前墾區(qū)植保無人機作業(yè)模式主要有3種：分公司自行購買并培訓員工操作、購買植保無人機服務公司作業(yè)服務、外包給植保無人機服務公司。購買使用的植保無人機品牌以大疆、極飛為主，試驗示范的機型有大疆MG-1P、大疆 T16、極飛 P20、極飛 P30、安陽全豐自由鷹1S等。

3 植保無人機應用存在的問題

3.1 續(xù)航時間短制約作業(yè)效率

植保無人機續(xù)航時間短及載液量少制約其作業(yè)效率，尤其在墾區(qū)條田長度超過800 m情況下，飛機無效作業(yè)時間占比大，達到56%。

3.2 植保無人機電池與信號存在不穩(wěn)定現象

電池在低溫環(huán)境下需自動加熱一段時間才能進行使用，在高溫條件下無法進行充電作業(yè)，導致無人機作業(yè)耗費大量時間，同時，無人機在作業(yè)過程中經常出現信號異常問題，致使無人機作業(yè)時間延遲，甚至突然出現墜機現象，損失嚴重。

3.3 植保無人機施藥易受環(huán)境影響

風力大小是影響無人機能否正常作業(yè)的主要因素，風力超過3級時，會導致無人機施藥不均，出現重噴漏噴現象，難以補噴，造成防治效果不佳；其次，高溫天氣作業(yè)時霧滴小易揮發(fā)，難以沉積到作物上發(fā)揮藥效；第三，植保無人機噴灑的藥液霧滴小，易受風力影響產生漂移，對周邊作物造成藥害。

3.4 植保無人機配套服務不到位

農藥劑型是影響農藥實際作用效果的重要因素。當前，植保無人機作業(yè)服務使用的藥劑主要以常規(guī)藥劑為主，藥劑使用量在無人機施藥時不適合低水量施藥要求，藥液濃度大，藥害現象時有發(fā)生；常規(guī)藥劑以可濕性粉劑、懸浮劑等劑型為主，低水量溶解時易飽和，導致沉淀現象或藥劑間反應，影響防效。新型的適合無人機施用藥劑的研發(fā)缺乏。

3.5 植保無人機專業(yè)化服務水平亟待提高

專業(yè)化的飛防組織為航空施藥的普及帶來生機，但缺乏相應的植保服務，在缺少田間調查的情況下進行統防統治，易造成成本增加或者防治不力的問題；飛防組織對作業(yè)過程中無人機出現故障維修不及時，會導致錯過防治最佳時期。另外，飛防組織的操作人員飛防經驗不足及對無人機操作的穩(wěn)定性不夠，也是影響飛防質量的一大因素。

4 展望

植保無人機作為墾區(qū)稻麥病蟲草害防治的先進施藥方式還處于試驗探索階段，實際生產過程中還存在諸多問題和不足，但其操作靈活、實際作業(yè)效率高、可規(guī)?；鳂I(yè)的特點，能有效解決現有勞動力不足、勞動力成本高和作業(yè)效率低的問題，是一種真正解放生產力的先進農業(yè)工具。其施藥作業(yè)能避免常規(guī)自走式噴霧機在田間行走對產量造成損失的現象。同時，無人機的低量施藥技術響應國家“減肥減藥”的號召，有利于減少農產品及環(huán)境污染，保障了農業(yè)生產安全、農產品質量安全和生態(tài)環(huán)境安全。農業(yè)生產中能否通過縮短田間長度，減少無人機空飛時間的措施，強化無人機優(yōu)勢等，值得進一步探索。

隨著飛防行業(yè)的持續(xù)發(fā)展、植保飛防隊伍與植保技術隊伍的深度合作、無人機廠家與農藥廠家的深度合作以及植保無人機專用藥劑的深入研發(fā)等，無人機在性能穩(wěn)定、續(xù)航時間方面，還需繼續(xù)探索，藥劑研發(fā)、作業(yè)成本等方面還需不斷改進完善。近年來，隨著植保無人機的大力推廣，對植保無人機作業(yè)的各項參數及影響因素進行了一系列試驗探索，如：篩選不同施藥環(huán)境下的飛防參數替代現有的統一性參數，保證植保無人機在各種施藥環(huán)境下的最佳防效；研究噴施藥劑在作物冠層中的霧滴沉積量、霧化覆蓋率、穿透性和霧滴漂移控制對施藥效率和防效的影響；研發(fā)和選擇合適噴頭、改善霧化和機翼風場的關系等措施，優(yōu)化施藥霧化和霧滴的沉積狀態(tài)；在無人機專用藥劑中添加沉淀劑及防漂移、防揮發(fā)等助劑，以減小風力對施藥均勻性的影響等。

隨著產業(yè)融合和技術發(fā)展，無人機飛防技術將不斷完善、成熟，并向標準化、精確化、節(jié)水、安全的方向發(fā)展，必將成為未來農業(yè)生產植保技術的有效工具。