仙居縣植保無人機飛防技術推廣中的幾點思考

應俊杰 楊俞娟 林澤宇 應雨蓓 周奶弟 王會福

（1.仙居縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 浙江仙居317300；2.仙居縣埠頭鎮(zhèn)人民政府 浙江仙居317313；3.仙居縣下各鎮(zhèn)人民政府 浙江仙居317312；4.臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院 浙江臨海317000）

近年來受農(nóng)村勞動力的大量轉移、農(nóng)業(yè)人口老齡化加劇、農(nóng)村土地確權全面開展、種糧政策提倡適度規(guī)模經(jīng)營等多方面影響，農(nóng)村土地流轉越來越普遍，催生了大量農(nóng)業(yè)公司、專業(yè)合作社、家庭農(nóng)場、種植大戶等開展規(guī)模化種植。由于農(nóng)村勞動力短缺且人工成本高，促進規(guī)?；N植主體由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、機械化、輕簡化方向轉型升級，以機器換人的方式節(jié)本增效，成為主要趨勢。植保無人機是以無人駕駛直升機為載體，配置高效低量施藥裝置，能實現(xiàn)農(nóng)藥低空高效噴施的先進裝備，以其高效、節(jié)水、省藥的優(yōu)點有良好的市場前景，可以有效解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動力短缺的問題，對促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)和農(nóng)民持續(xù)增收，加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，保障國家糧食安全具有十分重要的意義。

在此過程中，縣級基層農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門在推廣植保無人機飛防技術的時候不僅在購置補貼方面給予支持，更在技術應用、試驗示范、防效評價、環(huán)境風險評估等方面開展相關研究，以提高廣大種植戶對植保無人機飛防技術的理論支撐，促進植保無人機產(chǎn)業(yè)的高質量、高效益和安全可控、健康發(fā)展。為此，仙居縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局從2018年開始積極探索植保無人機飛防技術，推動植保技術現(xiàn)代化、機械化水平，現(xiàn)將仙居縣在植保無人機飛防技術示范與推廣工作進行總結分析，為縣級基層農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門開展植保無人機飛防技術推廣工作提供參考。

1 當前仙居縣植保無人機推廣現(xiàn)狀

仙居縣是典型的浙南山區(qū)農(nóng)業(yè)縣，有“八山一水一分田”之說，縣域總面積200萬m2，一直堅持走綠色高質高效發(fā)展道路，其中水稻種植技術采取不同輕簡化栽培管理策略，主要以“缽苗拋秧+病蟲綠色防控體系”為主，打造了神仙居大米、楊豐仙米等一系列區(qū)域公共品牌，通過提升農(nóng)產(chǎn)品溢價來促進農(nóng)民增收。

但是，長期以來仙居縣農(nóng)作物病蟲草防治均以擔架式噴霧器和背負式噴霧器等小型植保器械進行人工防治，植保機械化水平不高。仙居縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局根據(jù)本縣實際，經(jīng)研究認為電動多旋翼植保無人機具有結構簡單、維護方便、操作靈活、起降方便、飛行穩(wěn)定、作業(yè)高效等優(yōu)點，具有很好的應用前景，有助于提升專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治和植保機械化水平、提高農(nóng)作物病蟲防治效率等。為此，從2018年開始在水稻、油菜等主要作物上首先開展植保無人機飛防技術示范與推廣工作，截至目前全縣已有1個服務組織和6個規(guī)模種植戶，購置12臺多旋翼植保無人機，年飛防作業(yè)面積達到2.5萬畝次。

2 植保無人機在仙居縣農(nóng)作物防治病蟲草上的應用

植保無人機飛防的防效到底如何，是管理部門、研究人員、生產(chǎn)廠家和農(nóng)民都密切關注的問題。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，截至2017年底，全國植保無人機保有量為14000多架，從事航空植保的服務組織已超過400家[1]。目前植保無人機已經(jīng)在包括水稻、小麥、玉米、甘蔗、果樹、棉花等多種作物上進行了病蟲害防治作業(yè)，實際效果證明已經(jīng)能夠達到實用水平，但對植保無人機作業(yè)的噴霧質量、防治效果、環(huán)境安全等方面還缺乏系統(tǒng)性的評價。此外，農(nóng)藥劑型是影響防效的關鍵因素，但目前植保無人機施藥專用商品化農(nóng)藥制劑仍在研發(fā)階段，市面上的農(nóng)藥標簽也沒有針對植保無人機飛防的說明和推薦劑量，需要逐步規(guī)范，在實際使用上基本使用常規(guī)農(nóng)藥添加專用飛防助劑來保障防效[2]。而且植保無人機飛防相關技術如飛行高度、飛行速度及出水量等方面尚需完善，因此在無人機飛防技術示范推廣過程中，要重點關注相關試驗報道，結合本地實際開展不同作物病蟲草上的防治試驗示范，在不斷總結后逐步漸進式推廣應用。

2.1 水稻病蟲草害的防治

植保無人機飛防技術在水稻病蟲防治上的應用最廣泛，技術也相對成熟。大量研究結果表明，植保無人機與常規(guī)植保器械對水稻二化螟、稻縱卷葉螟、紋枯病、稻曲病和稻瘟病等水稻主要病蟲害的防治效果較好或相近，可替代常規(guī)植保器械開展水稻病蟲害防治[3-5]。但由于無人機噴霧在水稻冠層的沉積分布為由上到下遞減，而電動噴霧器在水稻冠層的沉積分布由上到下分布均勻[6-7]，因此在水稻生育后期在水稻基部取食危害的褐飛虱大發(fā)生時的局限性明顯，浙江省植保檢疫與農(nóng)藥管理總站2020年第11期、12期病蟲情報明確表示不建議使用植保無人機防治褐飛虱，確實需要使用的要加大畝用水量到3 L以上（如陳豪明[3]等試驗結果顯示植保無人機加大水量對褐飛虱防效可以在84%以上）。但是由于水稻褐飛虱防治窗口期短，用工緊張且人工防治效率低下，容易錯過防治適期，而使用三氟苯嘧啶等高活性新型農(nóng)藥添加助劑并加大水量開展飛防作業(yè)，也可以達到較好的防效（如2020年8～9月在仙居縣下各鎮(zhèn)獨山村等地開展三氟苯嘧啶防治褐飛虱試驗，結果顯示飛防防效在90%以上）；另外2021年仙居縣田間褐飛虱發(fā)生嚴重不均衡，前期應用植保無人機飛防的田塊由于添加了少量內(nèi)吸性好的吡蚜酮兼治褐飛虱，高峰期都未達到防治指標，起到了很好的預防作用。綜上所述，植保無人機飛防在仙居縣水稻主要病蟲害防治上都取得了一定的效果，可以適當推廣應用。

需要指出的是，近年來仙居縣水稻生產(chǎn)上白葉枯病又有上升流行趨勢，該病一旦發(fā)生極難防治，單靠化學藥劑防治難以達到理想的效果，在此過程中，植保無人機主要有2個方面的應用，一是通過植保無人機加裝拋撒裝置來替代背負式機械撒施顆粒狀化肥，可以有效減少因不當施肥造成水稻葉片損傷，從而減輕了白葉枯病的侵染概率；二是在仙居縣下各鎮(zhèn)馬垟村開展不同器械施藥對水稻白葉枯病防治效果的影響試驗，結果顯示植保無人機對白葉枯病的防效為84.36%，高于常規(guī)器械7個百分點，田間表現(xiàn)為能有效防止發(fā)病中心進一步擴散。

2.2 油菜病蟲害的防治

油菜是仙居縣最主要的油料作物，年種植面積約1400 hm2，仙居縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局近年來積極推廣“單季稻-油菜”輪作模式，使油菜種植面積進一步擴大，并充分利用資源每年舉辦油菜花節(jié)，是浙江省最具影響力的十大農(nóng)事節(jié)慶之一，極大地帶動了全域旅游的蓬勃發(fā)展。油菜菌核病是油菜生產(chǎn)上最主要的病害，一般防治適期為油菜初花期，植保無人機相對于常規(guī)植保機械開展防治更能保護油菜花景觀的完整性、可看性和持久性。例如仙居縣在雙廟鄉(xiāng)公平村、朱溪鎮(zhèn)楊豐山村等地結合水旱輪作等農(nóng)業(yè)防治措施開展無人機飛防試驗示范，油菜菌核病防效在85%以上，兼治油菜蚜蟲，但在山區(qū)梯田的操作難度大。

2.3 玉米草地貪夜蛾、紅火蟻、蚊蠅類害蟲的防治

應用植保無人機在防控玉米草地貪夜蛾、紅火蟻及蚊蠅類害蟲上也有很好的推廣應用價值。例如草地貪夜蛾具有寄主廣泛性、遷飛擴散性、危害嚴重性及繁殖能力強等特點，可應用植保無人機進行統(tǒng)防統(tǒng)治；又如在紅火蟻疫情根除過程中可采用地空聯(lián)合作業(yè)，通過植保無人機撒播毒餌的方式以消除人工難以進入開展作業(yè)的死角盲區(qū)，效果顯著。

3 制約仙居縣植保無人機發(fā)展的因素

3.1 飛防成本高昂

成本高昂是制約無人機飛防技術推廣普及的最大因素。種植業(yè)效益本就不高，依托適度規(guī)?；瘉砉?jié)本增效是增加收入的主要途徑，在一項新技術的推廣階段，對價格格外注重的種植戶往往會持觀望態(tài)度。植保無人機雖然效率高，但高昂的售價和維護成本與節(jié)本背道而馳，而處于快速發(fā)展期的植保無人機更新淘汰快，高折舊進一步推高了成本。例如仙居縣新梅種養(yǎng)殖專業(yè)合作社和仙居縣中偉種養(yǎng)殖專業(yè)合作社在2019年各購置了3臺極飛科技XP2000型四旋翼植保無人機，市價9.2萬元/臺，推廣項目補貼6.5萬元/臺；又如仙居縣羿新農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司等3家規(guī)模種植戶2020年各購置了1臺高科新農(nóng)M45型六旋翼植保無人機，市價5.2萬元/臺，農(nóng)機購置補貼2萬元/臺，而售價更低的高科新農(nóng)M45型六旋翼植保無人機在飛行穩(wěn)定性、智能化方面都超過極飛科技XP2000型四旋翼植保無人機，并可實現(xiàn)自主飛行、斷點續(xù)航、夜間作業(yè)等功能，僅1年時間就實現(xiàn)了技術換代、價格腰斬，如果脫離高額的政府補貼，顯然是種植戶難以接受的。

此外，植保無人機的使用成本還來自人工和電池。目前植保無人機飛防服務價格每畝約8～10元，在飛防作業(yè)開展過程中，每臺機器需配備2～3人，人工成本占比在40%以上。電池以動力鋰電池為主，平均續(xù)航時間約10 min，而充電時間約1 h，為保障植保無人機飛防連續(xù)作業(yè)，需要頻繁更換電池。以每天工作6 h計算，至少需要備10～20塊電池才能保證正常作業(yè)，而1塊動力鋰電池市價約2800元，輪換電池的價格甚至超過植保無人機價格。根據(jù)植保無人機的藥電配套技術推算，1塊電池每次可防治約1.3 hm2，壽命50～200次充放，平均折舊成本1.4元/畝，加大水量防治則成本更高。而廢舊電池目前尚無成熟的回收體系，未經(jīng)專業(yè)處理而丟棄的電池對生態(tài)環(huán)境的影響顯而易見。

3.2 經(jīng)營理念落后

當前仙居縣種植規(guī)模化程度還較低，全縣水稻規(guī)模種植比例僅15%，大部分還是以散戶種植為主，規(guī)模種植也受各種因素影響難以集中連片，嚴重制約農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機械化發(fā)展。農(nóng)業(yè)人口普遍老齡化，規(guī)模種植戶平均年齡也在50歲左右，生產(chǎn)經(jīng)營理念落后，對新事物、新技術的接受能力有限，各項農(nóng)事作業(yè)都要親力親為，不放心統(tǒng)防統(tǒng)治等社會化服務組織提供的服務。農(nóng)戶在配藥時很少采取二次稀釋法，施藥時操作粗放，作業(yè)完成后又不注重機械的日常維護、保養(yǎng)和檢查，往往防效不如預期，甚至造成藥害。此外，田間情況復雜，電線桿、樹木、殺蟲燈等各類障礙物附近容易漏防，飛防作業(yè)結束后不及時補治造成損失。例如2019年仙居縣新梅種養(yǎng)殖專業(yè)合作社在下各鎮(zhèn)馬垟村附近田塊就因一處電線障礙未補治，在全縣褐飛虱輕發(fā)生年份出現(xiàn)2處毀稈冒穿情況。

3.3 飛防員培養(yǎng)困難

缺乏大量的專業(yè)農(nóng)民飛防員仍是制約我國植保無人機發(fā)展的最大瓶頸，雖然基于RTK技術可以進行航線規(guī)劃和自主飛行，基本實現(xiàn)植保無人機傻瓜式操作，但目前的技術條件仍不能完全替代手動操作，主要原因在于種植面積小而散、障礙物多及田塊復雜等，而手動作業(yè)對飛防員的操作技能要求非常高。但熟練飛防員的培養(yǎng)十分困難，例如仙居縣新梅種養(yǎng)殖專業(yè)合作社和仙居縣中偉種養(yǎng)殖專業(yè)合作社雖然各購置了3臺植保無人機，但都只有1名飛防員能熟練操作，且該型號植保無人機不支持自主飛行，剩下的植保無人機只能輪換和閑置，造成極大的浪費。因此，進一步加強基層植保無人機飛防操作、維修保養(yǎng)等方面的培訓，顯得十分重要。

3.4 市場惡性競爭

當前植保無人機飛防社會化服務的市場還相對較小，廣大散戶對植保無人機飛防的接受程度不高，而規(guī)模種植戶往往更傾向于自己開展防治作業(yè)。由于病蟲發(fā)生高峰窗口期短，規(guī)模戶基本只能在防治自身田塊之余順便服務周邊愿意接受飛防服務的散戶，植保無人機閑置時間長、利用率低。而鄰近的臨海市、黃巖區(qū)等地經(jīng)濟條件好，植保無人機的推廣普及程度較高，其大力發(fā)展的“早稻—西蘭花”輪作模式與仙居縣單季晚稻為主的種植結構形成錯峰，大量持有植保無人機的專業(yè)合作社等組織在早稻病蟲防治期結束后前來開展飛防服務。這些服務主體以壓低服務價格的方式惡性競爭，雖然從短期來看有利于本地農(nóng)戶，但從長遠來看不利于植保無人機飛防服務市場的健康發(fā)展。

3.5 政策扶持不夠

植保無人機飛防技術的商業(yè)化需要政府和社會各方面共同參與合作，專業(yè)化組織提供收費合理的無人機病蟲害防治綜合服務，可以使農(nóng)民逐漸接受這種農(nóng)作物病蟲害防治技術，并在作業(yè)中累積經(jīng)驗，有利于開發(fā)專業(yè)化的病蟲害防治體系，應對復雜大規(guī)模暴發(fā)性病蟲害防治工作。浙江省2016年將農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治整合到糧食適度規(guī)模經(jīng)營補貼中，2019年將植保無人機納入農(nóng)機購置補貼，補貼政策的傾向性導致植保無人機產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展并不均衡，上游制造商和農(nóng)戶均享受著市場紅利，唯獨植保服務這一中間環(huán)節(jié)虧損嚴重。結合規(guī)模種植或農(nóng)藥經(jīng)銷的植保服務組織都有其他途徑的贏利點，而單純以植保飛防為職業(yè)的服務組織則贏利能力都非常弱、甚至虧損，其以高價人力換取農(nóng)民的低價人力的方式提升生產(chǎn)效率所產(chǎn)生的剩余價值無法滿足機械購置、飛防手閑置、運營費用所需要的成本。因此植保無人機飛防服務作為產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)，應當作為政策扶持重點，納入補貼范圍，從而促進該產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

4 未來展望

近年來我國植保無人機產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，總體規(guī)模持續(xù)擴大，產(chǎn)品性能進一步提升。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，RTK定位技術、AI智能識別、果樹作業(yè)模式、無人機空中規(guī)劃等各種先進的技術將持續(xù)引進到植保無人機，進一步提升性能穩(wěn)定度、降低用戶操作難度、減少飛防作業(yè)成本，成為保障農(nóng)業(yè)增收的先進生產(chǎn)工具。植保無人機專用噴霧系統(tǒng)及其低空低量的航空施藥技術的研發(fā)將深入突破，通過專用霧化裝置、調壓穩(wěn)壓裝置、藥箱、加藥系統(tǒng)、飛防專用農(nóng)藥等研發(fā)與優(yōu)化來改善農(nóng)藥霧化與沉積狀態(tài)，進一步提高農(nóng)藥利用率，降低重噴、漏噴、漂移等核心問題風險，促進農(nóng)藥的高效、安全使用，適應精細農(nóng)業(yè)和綠色發(fā)展的需求。植保飛行作業(yè)操作人員崗位培訓與資質認證體系和航空植保作業(yè)質量、防治效果評價和環(huán)境風險評估標準規(guī)范將研究制定，實現(xiàn)持證上崗。信息化、自動化水平將大大提高，建立提升大數(shù)據(jù)植保無人機管理服務平臺，實現(xiàn)飛機飛防作業(yè)面積測量、作業(yè)過程質量管控及實時作業(yè)統(tǒng)計等信息過程自動化管理，促進植保無人機產(chǎn)業(yè)的高質量、高效益和安全可控、健康發(fā)展。