洪湖蓮藕產(chǎn)業(yè)無人機施肥技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

黃 思 張永芳 史智英 匡 晶 李 峰 黃國華

（1 湖南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院，湖南長沙 410128；2 湖南農(nóng)業(yè)大學植物病蟲害生物學與防控湖南省重點實驗室，湖南長沙 410128；3 武漢市農(nóng)業(yè)科學院，湖北武漢 430207）

蓮（Gaertn.）是我國水生蔬菜中栽培面積最大的作物之一，主要集中于長江流域及其以南地區(qū)，其中湖北省種植面積位列全國第一（李峰 等，2020）。洪湖市蓮藕種植歷史悠久，是湖北省最大的主產(chǎn)地，2019 年藕蓮種植面積達8 000 hm、子蓮3 000 hm、藕帶3 000 hm，總產(chǎn)量達32.5 萬t（藕蓮30 萬t、子蓮0.5 萬t、藕帶2萬t）（張獻忠 等，2020）。

蓮喜肥，傳統(tǒng)施肥一般由人工完成，需要消耗大量人力、物力、財力，同時還存在施肥不均勻、配比不科學等問題。蓮藕施肥困難與蓮藕產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的矛盾愈發(fā)明顯，實現(xiàn)蓮藕施肥、施藥等環(huán)節(jié)的機械化，是促進蓮藕產(chǎn)業(yè)標準化發(fā)展的根本所在（李旭 等，2021），是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的必由之路（姚森 等，2021）。楊冬艷等（2021）發(fā)現(xiàn)，將蔬菜生產(chǎn)機械化率從29.0%提高至67.8%，可使每667 m人工成本減少2 500 元以上。如何實現(xiàn)蓮藕施肥環(huán)節(jié)機械化，加快推廣無人機施肥技術(shù)，已成為洪湖蓮藕產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要難題。本文通過問卷調(diào)查、實地考察等方式，選取湖北省洪湖市具有代表性的鄉(xiāng)鎮(zhèn)展開調(diào)查，了解洪湖市蓮藕施肥方式、追肥設(shè)備等，對比分析人工施肥和無人機施肥的成本和效益，旨在高效推進我國水生蔬菜機械化施肥技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

1 調(diào)研基本情況

1.1 調(diào)研方法

2021 年9 月5—9 日，采用實地考察和代填式訪問問卷調(diào)查相結(jié)合的方式，選擇水網(wǎng)密集、蓮藕種植廣泛，蓮藕產(chǎn)業(yè)發(fā)展較成熟的洪湖市6 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，隨機抽取其中16 個村的103 戶種植戶作為調(diào)查對象，調(diào)查2020 年度洪湖地區(qū)蓮藕施肥情況及方式，獲得有效問卷103 份。其中，大沙湖管理區(qū)（以下稱大沙湖）14 戶、汊河鎮(zhèn)16 戶、黃家口鎮(zhèn)10 戶、峰口鎮(zhèn)20 戶、萬全鎮(zhèn)17 戶、烏林鎮(zhèn)26 戶。

1.2 調(diào)研內(nèi)容

蓮藕種植基本情況：品種、面積、種植模式、單產(chǎn)、田頭批發(fā)價等。

施肥技術(shù)：基肥施用種類、時期、方式、施用量，追肥施用種類、時期、方式（人工或無人機施肥）、施用量。

成本和效益：基肥和追肥施用成本，種植大戶（種植面積6.67 hm以上）與小規(guī)模種植戶（種植面積6.67 hm以下）無人機施肥與人工施肥的經(jīng)濟效益。

1.3 數(shù)據(jù)分析及評價指標

無人機施肥和人工施肥的經(jīng)濟效益通過調(diào)查每667 m藕田平均產(chǎn)值、肥料成本、農(nóng)藥成本、人工/無人機施肥成本（不含產(chǎn)品采收成本）及其他成本得出。其他成本包含租地費用、電費、種苗成本、蓮藕采收成本、日常管理成本等。

人工/無人機施肥純收益=產(chǎn)值-肥料成本-農(nóng)藥成本-人工/無人機施肥成本-其他成本

2 調(diào)研結(jié)果

2.1 蓮藕種植基本情況

洪湖市種植的蓮藕（藕蓮）主要為鄂蓮5 號、鄂蓮6 號等鄂蓮系列品種，少部分為沔城藕等傳統(tǒng)品種，均采用露地栽培，87%的種植戶選擇在蓮田套養(yǎng)小龍蝦和魚類。

在調(diào)研的103 戶蓮藕種植戶中，種植大戶占30.10%，小規(guī)模種植戶占69.90%，表明小規(guī)模的個體種植經(jīng)營模式仍然占主要部分。種植大戶主要集中在大沙湖和萬全鎮(zhèn)，平均每戶種植面積遠遠高于峰口鎮(zhèn)、黃家口鎮(zhèn)、汊河鎮(zhèn)和烏林鎮(zhèn)；商品藕平均單產(chǎn)大沙湖最高，其次是萬全鎮(zhèn)（表1）。

表1 洪湖市蓮藕種植戶的種植面積及商品藕單產(chǎn)情況

2.2 蓮藕田施肥情況

在蓮藕種植前，一般每667 m需施磷肥40～50 kg、顆粒碳酸氫銨20～30 kg 作基肥。整個蓮藕生長期一般追肥2～3 次，追肥種類主要為復(fù)合肥（N-P-K 為15-15-15，下同）和尿素（總氮46%，下同），但不同地區(qū)追肥種類、時期和施用量有差異（表2），如追施3.5%的堆肥（N-P-K 為0.5-0.3-2.7）、1.2%的谷灰（N-P-K 為15-15-15）等，塘藕追肥次數(shù)少于田藕追肥次數(shù)。

表2 洪湖市蓮藕追肥情況 （以667 m2 計）

根據(jù)基肥和追肥的種類和數(shù)量，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)藕田施肥氮磷鉀元素配比如圖1 所示。萬全鎮(zhèn)肥料配比中氮含量占比為46.67%，為最高水平，其次是峰口鎮(zhèn)，為46.38%；黃家口鎮(zhèn)肥料配比中鉀元素含量最高，占比為33.96%，其次為烏林鎮(zhèn)；磷元素含量各地差異不大。

圖1 洪湖市蓮藕施肥N、P、K 配比

2.3 蓮藕田施肥方式

采用無人機追肥不僅能夠提高追肥效率、提升施肥精度，也避免了因施肥不均勻而造成燒苗的損失（廖劍 等，2019）。隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的種植戶開始嘗試使用無人機追肥。無人機種類多樣，如大疆無人機、極飛無人機、蜂巢無人機等。洪湖地區(qū)無人機施肥已有專業(yè)化的公司定期下鄉(xiāng)提供專業(yè)性服務(wù)，當?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村局植保站人員也會組織小范圍飛防示范推廣。

調(diào)研結(jié)果表明，對于洪湖地區(qū)蓮藕種植的不同追肥方式，人工施肥的占比達48.54%，使用無人機施肥的占比為51.46%。從圖2 可以看出，黃家口鎮(zhèn)、汊河鎮(zhèn)蓮藕以人工施肥為主；大沙湖、萬全鎮(zhèn)、峰口鎮(zhèn)、烏林鎮(zhèn)以無人機施肥為主，占比分別為71.43%、58.82%、70.00%和57.69%。其中烏林鎮(zhèn)蓮藕種植戶平均種植面積較小，但無人機施肥占比較高，其原因是烏林鎮(zhèn)無人機使用成本普遍比其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)低，當?shù)乩罴覙虼迦脒x“湖北省2017 年度美麗鄉(xiāng)村建設(shè)典型示范村”名單，2019 年被評為“湖北省美麗鄉(xiāng)村典型示范村”，該村因受政策扶持，常有農(nóng)機技術(shù)人員和無人機公司員工推廣宣傳，且家中男性大多外出務(wù)工，因此無人機使用較為普遍。

圖2 洪湖市蓮藕追肥方式占比

2.4 小規(guī)模種植戶人工施肥與無人機施肥經(jīng)濟效益對比

峰口鎮(zhèn)、黃家口鎮(zhèn)、汊河鎮(zhèn)、烏林鎮(zhèn)蓮藕種植以小規(guī)模種植戶為主，如表3 所示，除烏林鎮(zhèn)外，其余3 個鎮(zhèn)的人工施肥成本均略小于無人機施肥成本，但每667 m最多相差17 元；而且，4 個鎮(zhèn)人工施肥與無人機施肥的純收益差異均不明顯。為何在小規(guī)模種植戶中無人機施肥不普及？分析原因，可能是小規(guī)模種植戶的藕田地塊分散，無人機公司難以集中推廣管理，使得種植小戶對無人機施肥還不太了解。

表3 小規(guī)模種植戶人工施肥和無人機施肥的投入與產(chǎn)出 元·（667 m2）-1

2.5 種植大戶人工施肥與無人機施肥經(jīng)濟效益對比

通過對大沙湖、萬全鎮(zhèn)的大型蓮藕合作社進行實地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)種植大戶開始嘗試藕田管理部分機械化，采用人工、機械相結(jié)合的方式進行田間管理。在荷葉長滿前人工噴藥，荷葉長滿之后使用無人機噴藥施肥，方便快捷，操作安全，省時省力。如表4 所示，種植大戶由于需要花費地租費用的成本，其他成本每667 m會比小規(guī)模種植戶多1 000 元左右，而無人機施肥成本略低于人工施肥成本，收益也略有上升。總體來看，人工施肥成本和無人機施肥成本對蓮藕種植大戶純收益影響較小。

表4 種植大戶人工施肥和無人機施肥的投入與產(chǎn)出 元·（667 m2）-1

種植大戶的藕田面積大，規(guī)?；捷^高，同時追肥時期多在炎熱晴朗天氣，更多種植大戶開始傾向于選擇專業(yè)化水平較高、省時省力的無人機施肥。

3 調(diào)研結(jié)論

調(diào)研結(jié)果表明，當前洪湖地區(qū)藕田施肥常態(tài)還是以人工和傳統(tǒng)機械為主，人工施肥和無人機施肥對蓮藕種植的純收益影響不太明顯，但洪湖地區(qū)無人機施肥使用并不普及。究其原因：首先，無人機在大面積作業(yè)時優(yōu)勢更明顯，而洪湖市藕田地塊較分散，主要以家庭為單位的小規(guī)模種植為主，土地流轉(zhuǎn)和規(guī)?；潭鹊?，使得無人機公司難以集中化管理運營，需要分派更多技術(shù)人員，利潤效益較低；其次，種植戶對無人機的認識度和接受度普遍較低，對新事物持觀望和懷疑態(tài)度，還需要無人機公司和農(nóng)業(yè)植保服務(wù)站組織相關(guān)示范活動；第三，無人機施肥行業(yè)還在發(fā)展初期階段，無人機技術(shù)尚未發(fā)展成熟，相關(guān)行業(yè)標準尚未完善，無人機公司的產(chǎn)品售后保障也不夠健全，目前市場費用也較高，小部分種植戶會因為某些工作人員操作不專業(yè)而產(chǎn)生排斥心理，對其推廣產(chǎn)生極大阻礙，只有減少目標用戶的顧慮，無人機施肥普及度才能真正提高。

4 建議

目前湖北省洪湖市蓮藕產(chǎn)業(yè)普遍存在設(shè)備條件較落后，政府幫扶力度不夠，蓮藕作業(yè)機械化程度較低等問題，種植戶對經(jīng)濟實惠、高效省力的機械化產(chǎn)品，以及科學施肥技術(shù)需求迫切。針對設(shè)備租賃缺乏可靠穩(wěn)定的渠道、規(guī)?；潭炔桓?、施肥技術(shù)不科學等現(xiàn)象，有必要全方位推進相關(guān)工作的落實。應(yīng)從機械化體系、服務(wù)化引導(dǎo)、規(guī)模化水平等方面著手，以科學技術(shù)儲備為基礎(chǔ)，以政策引導(dǎo)及資金投入為導(dǎo)向，以規(guī)?；a(chǎn)為目標，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的美好愿景（王永 等，2021）。

4.1 強化科技研發(fā)力度，構(gòu)建機械化體系

合理利用洪湖地區(qū)的地理優(yōu)勢、氣候條件等要素，研發(fā)符合當?shù)匦枨蟮纳徟鹤鳂I(yè)機型，降低無人機成本。加強關(guān)鍵環(huán)節(jié)機械化技術(shù)的研究，減少人力消耗、減輕勞動強度。根據(jù)蓮藕種植品種選用配套的技術(shù)集成，最大限度發(fā)揮品種的增產(chǎn)增量潛力，實現(xiàn)蓮藕全程生產(chǎn)自動化。聯(lián)合相關(guān)科研院所和科技公司，提高種植品種和相關(guān)機械的質(zhì)量，使各環(huán)節(jié)的作業(yè)效果達到最佳狀態(tài)，推動農(nóng)業(yè)科技成果的普及和突破。

4.2 加大政府扶持力度，加強服務(wù)化引導(dǎo)

目前蓮藕生產(chǎn)機械化還處于初級階段，相關(guān)機械設(shè)備還比較單一，應(yīng)用范圍不廣，全程機械化生產(chǎn)仍需深入研究。需要政府充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)推廣部門的作用，做好新技術(shù)、新模式的引進推廣工作。定期組織農(nóng)業(yè)技術(shù)人員下鄉(xiāng)指導(dǎo)，向種植戶開展科普宣傳講座，滿足種植戶對新型技術(shù)的需求。出臺無人機、自動化裝備購置租賃等補貼政策，降低種植戶成本。加強與相關(guān)企業(yè)的合作交流，組織蓮藕種植大戶、種植合作社、小規(guī)模種植戶深度參觀學習標準化生產(chǎn)技術(shù)。

4.3 鼓勵蓮藕企業(yè)發(fā)展，提高規(guī)模化水平

吸引外地農(nóng)業(yè)公司或蓮藕食品生產(chǎn)公司在當?shù)赝顿Y建廠，從而引入新技術(shù)、新設(shè)備、新人才。鼓勵引導(dǎo)龍頭企業(yè)組建蓮藕生產(chǎn)、加工、銷售一體化的商業(yè)模式，優(yōu)化市場產(chǎn)業(yè)化布局，進行規(guī)?；a(chǎn)加工，建立“大型企業(yè)+合作社+種植戶”盈利模式。合作社聯(lián)結(jié)小規(guī)模種植戶合作種植，企業(yè)提供新品種、新技術(shù)和銷售統(tǒng)籌，農(nóng)產(chǎn)品收獲后由公司統(tǒng)一收購分紅，形成現(xiàn)代化蓮藕生產(chǎn)格局。