無人機技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

彭召東，張士超

（1.泗洪縣金鎖鎮(zhèn)人民政府，江蘇 泗洪 223900；2.泗洪縣界集鎮(zhèn)人民政府，江蘇 泗洪 223900）

從無人機技術剛剛興起時，江蘇省宿遷地區(qū)的水稻種植戶便陸續(xù)有人嘗試使用植保無人機（簡稱無人機）噴灑農(nóng)藥并進行播種。到2017年，在少數(shù)大戶和專業(yè)合作組織的帶動下，能夠熟練使用無人機在大田噴灑農(nóng)藥，自主設計作業(yè)方案。從2018年以來，無人機技術在糧食、水果和蔬菜上都得到廣泛應用。目前，無人機的使用對本地種植戶來講已越來越熟練，其中洪澤農(nóng)場無人機在農(nóng)藥噴灑方面的應用覆蓋率為100%，一般大戶也達到了75%，無人機以高效快捷、省水省藥、對人體安全的優(yōu)點，已經(jīng)被很多種植大戶接受。

1 無人機的主要優(yōu)勢

1.1 省工省水

無人機打藥用水量非常少，與無人機載重量有關，是傳統(tǒng)噴霧器的1/40，傳統(tǒng)噴霧器打藥每畝地用水約30～40 kg，無人機每畝用水量在1 kg左右，從而大大節(jié)省了農(nóng)業(yè)用水的使用量。無人機每天噴灑300～400畝，人工只能10～20畝，打藥速度提高了20倍，顯著節(jié)省人工。為了更好地了解無人機的使用情況，對種植大戶進行了調(diào)查，同時對無人機的使用情況進行深入了解，整理結(jié)果可以看出：（1）農(nóng)業(yè)無人機使用頻繁，2020年1～9月，共使用49次，每5天就使用一次；使用范圍越來越廣泛，以前無人機主要在噴灑農(nóng)藥時使用，現(xiàn)在從噴灑農(nóng)藥擴展到撒種施肥，其他方面目前還在探索中。（2）與人工打藥施肥相比，顯著節(jié)省成本，還可以替其他大戶打藥施肥，賺取一點租金，幾乎可以做到一年回本。（3）操作簡便、使用速度快，一個人就能使用，作業(yè)速度快，是人工的20倍以上，克服了農(nóng)忙季節(jié)雇工難的難題。

1.2 省藥省種

在種植戶實際使用過程中，無人機噴灑農(nóng)藥均勻無重復，沒有農(nóng)藥浪費現(xiàn)象，同時在保證防治效果的前提下，對一般病蟲害的農(nóng)藥使用量節(jié)省30%左右，降低農(nóng)藥使用成本，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。泗洪縣剛剛試驗無人機撒種，傳統(tǒng)耕作中，直播水稻田用種量為每畝10～15 kg，而揚州大學水稻產(chǎn)業(yè)工程技術研究院在泗洪縣石集鄉(xiāng)采用無人機進行水稻催芽水直播，每畝僅僅使用稻種5 kg，節(jié)省用種量50%以上，用種成本下降一半以上，每畝節(jié)省種子成本費用50元以上。同時經(jīng)過無人機撒種的大田，水稻秧苗發(fā)苗整齊，速度快，秧苗強壯，為水稻高產(chǎn)打下良好的基礎。2021年9月15日，經(jīng)專家預測，大田試驗平均產(chǎn)量每畝達到750 kg，每畝比一般當?shù)胤N植增產(chǎn)120 kg稻谷，水稻產(chǎn)量增加了16%，增產(chǎn)效果十分顯著。

1.3 省錢節(jié)本

首先是無人機對外出租的費用，承租植保無人機的平均費用按大田6元/畝計算，每天打藥300畝，雇無人機所需費用1 800元，而傳統(tǒng)人工打藥，雇工費用10元/畝，300畝需要3 000元費用，與人工相比，節(jié)省近一半費用，自己購買無人機替大戶進行植保服務，也是不錯的選擇。泗洪縣出現(xiàn)一批專門服務于種植大戶的植保專業(yè)合作社，特別是在洪澤農(nóng)場，病蟲害防治專業(yè)化程度高，所有水稻病蟲害防治全面對外承包，由專業(yè)植保合作社承擔，進行統(tǒng)防統(tǒng)治，防治效果高于普通農(nóng)戶自行防治。同時通過在實踐中不斷摸索，使用技術越來越成熟，目前洪澤農(nóng)場無人機防治實現(xiàn)全覆蓋。普通種植大戶也有不少購買無人機，在用于自己農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，也適當?shù)爻鲎飧惴眨彩且豁棽簧俚氖杖?。其次通過無人機噴灑農(nóng)藥，可以更好地控制飛行高度，以便更好地適應地形，降低農(nóng)作物生產(chǎn)勞動成本。同時，無人機折舊率低，容易使用和方便維修，用電量低、電池使用壽命長，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

1.4 無人機噴灑農(nóng)藥高效快捷、易操作

無人機適合于各種地形，根據(jù)地形可以靈活調(diào)整飛行路線、飛行速度和噴灑高度，尤其是在地形復雜的地方，只要把地圖航線規(guī)劃好，輸入到地面站的內(nèi)部控制系統(tǒng)中，飛機就可以載著噴灑裝置自主地完成噴灑作業(yè)，同時使用無人機噴灑農(nóng)藥，還可以更好地提高農(nóng)藥噴灑均勻度，避免噴灑農(nóng)藥不均勻。在飛機進行噴灑作業(yè)的同時，還可通過手持地面站的顯示界面做到實時觀察噴灑作業(yè)的進展情況，便于整體掌控。水稻直播撒種，在本地一般還是靠播種機和人工撒播，人工速度慢，每日每人只能播撒20畝，勞動強度大，不容易撒均勻；播種機每天可以播撒50畝左右，雖然比人工快，但播種質(zhì)量難以保證，會出現(xiàn)斷壟斷行和重復播種現(xiàn)象；而通過無人機撒種，不但撒種速度快，每天可以撒種200畝以上，同時可以完全避免撒種不均勻現(xiàn)象，秧苗生長強壯易獲高產(chǎn)，與人工和播種機相比存在較大的優(yōu)勢。

2 使用無人機時的缺陷和注意事項

（1）由于用水量小，一般情況下使用無人機對蟲害和病害進行防治的效果還是可以的，但是在病蟲害嚴重發(fā)生后再去防治時，防治效果不盡如人意。特別是在蟲害的防治中，像稻飛虱類的小型害蟲，主要集中在農(nóng)作物根部，需要用大量的足夠的水才能有很好的防治效果，同時像常見的水稻稻瘟病、水稻紋枯病等病害的防治時用水量也要加大。

（2）無人機用水量低藥液濃度過大，高溫高濕環(huán)境下容易造成藥害風險:由于使用無人機噴藥時，每畝用水1 kg，而農(nóng)藥按1畝地使用量加入，濃度過高，在高溫高濕條件下極有可能會造成藥害，造成葉片萎縮、卷曲、發(fā)蔫，嚴重影響農(nóng)作物產(chǎn)量。所以，無人機打藥對藥劑的選擇要求非常高，通過不斷摸索，提高用藥安全性。尤其在打除草劑的時候，噴灑霧體容易飄移，霧體細小，飄移距離遠，不同類的農(nóng)作物，很容易引起藥害。2021年，泗洪縣金鎖鎮(zhèn)沈莊村農(nóng)民就因為水稻田無人機噴灑除草劑引起豆類作物藥害，涉及20多戶農(nóng)民。所以，無人機在噴灑除草劑作業(yè)中要慎重，200 m范圍內(nèi)不能有對除草劑敏感的作物。

（3）無人機難以小面積防治病蟲害，由于霧體細小，無風情況下飄移距離遠達200 m，很難針對性地對個別、小面積地塊進行針對性的藥劑使用，在種植的過程中，有些病蟲害如果短時間內(nèi)沒有得到有效清除，容易爆發(fā)，勢必會對農(nóng)作物帶來較大的影響。同時地形復雜的田塊也難以防治，如田塊不規(guī)則、大田內(nèi)有樹木、電線桿等障礙物，容易造成機械損傷。2020年，泗洪縣金鎖鎮(zhèn)農(nóng)民王運武在進行植保防治作業(yè)時，操控無人機躲避電線桿不及導致撞機，使無人機損壞。

（4）藥劑漂移的后果。在大田作物上出現(xiàn)過藥劑漂移到隔壁鄰居的田地，給鄰居帶來重大損失的情況，特別是除草劑損失更大。同時藥劑漂移可能導致部分區(qū)域不能打到，穿透力有限，容易被吹散，對農(nóng)作物基部病蟲害防效效果不佳。2021年夏季，泗洪縣金鎖鎮(zhèn)沈莊村農(nóng)戶在水稻田噴灑除草劑時，由于飄移，造成水稻大田外面200 m范圍內(nèi)大豆、花生等農(nóng)作物受到藥害，影響了產(chǎn)量，嚴重的甚至引起農(nóng)作物死亡，這些方面要特別注意。一般情況下，無人機噴灑除草劑時，若周邊有怕受除草劑影響的農(nóng)作物，就不建議使用除草劑，以免造成不必要的糾紛。

（5）使用無人機施肥時，對于肥料有一定的要求。由于無人機載重有一定限額，在選擇肥料方面：首先肥料營養(yǎng)含量不能過低，養(yǎng)分過低肥料要增加使用量，耗時費能，一般選擇養(yǎng)分含量高的肥料，增加其工作效率；其次肥料不能有結(jié)塊現(xiàn)象，肥料結(jié)塊會影響無人機的使用速度、使用效果，同時增加了工時，相應增加了使用成本。

3 無人機防治病蟲害的影響因素

3.1 藥液和助劑的添加

無人機噴灑藥劑需要一定的知識，要經(jīng)過專門培訓和長期實踐。不能影響藥劑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時不要造成結(jié)晶、沉底絮狀等現(xiàn)象。助劑能夠解決的是：增加附著能力，同時可以防漂移、促沉降、抗揮發(fā)和增藥效等。無人機作業(yè)特點：噴頭細小，噴灑均勻、霧化效果好，可滲透到作物下部，噴灑出來的霧滴直徑細小，易飄移，霧體直徑約為100 μm。在農(nóng)作物上方，無人機正常飛行高度為1.5～2 m，可根據(jù)風力適當調(diào)整，風力越大，飛行高度越低，在霧滴從噴頭到葉片的這段距離，要克服外界的不利因素。

3.2 人員的操作

無人機噴灑農(nóng)藥，防治效果受技術人員作業(yè)水平的影響較大，要求作業(yè)人員必須經(jīng)過培訓，持證上崗。無人機噴灑農(nóng)藥時，不同的作物需要設定不同的參數(shù)，尤其在飛行速度、飛行高度等方面，還有就是常用的打點以及繪制飛行地圖等，若采用估計的方式，往往出現(xiàn)較大的偏差。所以要求操作人員要仔細，有一定責任心，按照一定的操作規(guī)程作業(yè)。另外，無人機在防治農(nóng)作物病蟲害時，夏季環(huán)境多是高溫、多雨、高濕、悶熱的情況，一些操作人員以賺錢為目的，其在作業(yè)時，省事圖快、不按照規(guī)定操作程序執(zhí)行，從而造成多種問題，致使無人機防治病蟲害效果不好。

3.3 氣候條件和地形的影響

無人機噴灑一般在無風或者微風的情況下進行，風力大霧滴飄移遠，防治不均勻，造成防治效果不好。風力高于2級，一般不建議采用無人機噴灑農(nóng)藥的方式。在地形上，平原的防治效果好，其次為丘陵，山體較高的，由于偏風影響，防治效果不理想。

在使用無人機進行農(nóng)作物病蟲害防治時，有著明顯的優(yōu)點：省水、省藥、省工省錢和防治速度快，已經(jīng)被廣大種植戶接受。同時也有著明顯的不足:常用的飛行路線準確性低、高濃度農(nóng)藥的藥害風險大、飄移距離過遠、高濃度的藥劑穩(wěn)定性差等。操作人員根據(jù)需要和自身的實際情況，來選擇是否使用植保無人機進行病蟲害防治。如果使用，應當盡量避免因飛行路線、藥劑和風力等不利因素對防治效果造成不良影響。

4 農(nóng)用無人機的應用展望

無人機除了在病蟲害防治方面的應用，同時還應用在農(nóng)業(yè)上的其他方面，如監(jiān)督作物長勢，根據(jù)實際進行田間管理；精量播種，揚州大學農(nóng)學院在泗洪縣石集鄉(xiāng)直播水稻試驗田內(nèi)，采用無人機撒種技術，水稻苗勻、個體壯、長勢好，預測水稻平均產(chǎn)量每畝750 kg，比普通直播水稻畝增產(chǎn)100 kg，增產(chǎn)效果十分顯著。泗洪縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局已組織多次觀摩，供技術人員和種植大戶學習。在無人機施肥方面，種植大戶已經(jīng)廣泛運用，在不久的將來技術會越來越成熟，同時無人機在產(chǎn)量預測、病蟲害監(jiān)測等方面都得到了應用。

5 結(jié)束語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過對無人機的使用，可以發(fā)現(xiàn)無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越廣泛，在病蟲害防治、撒種、施肥和動態(tài)監(jiān)測等方面都得到應用，但也存在制約因素，如使用技術、氣候影響等。同時，其在農(nóng)業(yè)其他領域應用比較少，特別是農(nóng)業(yè)科研、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等方面有待進一步研究。相信在不久的將來，無人機農(nóng)業(yè)應用會越來越廣泛，勢必會向農(nóng)業(yè)深層次應用方向延伸，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了更為有力的技術支撐。所以，要根據(jù)發(fā)展需要，加強對農(nóng)業(yè)無人機的管理和研究、普及和推廣，是無人機使用過程中需要迫切解決的問題。要積極探索無人機在農(nóng)業(yè)領域各方面應用，不斷推進農(nóng)業(yè)裝備更新，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。