農(nóng)業(yè)無人機(jī)在柑橘植保作業(yè)中的問題及對(duì)策探討

孫 奇 黃海生 李楊秀

（廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)，廣西 南寧 530007）

前言

隨著科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式也在不斷發(fā)生改變，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、化學(xué)化、溫室技術(shù)、水肥一體化技術(shù)等都促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。在當(dāng)前智能化時(shí)代，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能農(nóng)機(jī)、無人機(jī)植保等逐漸發(fā)揮重要作用，其中無人機(jī)技術(shù)作為一門新興技術(shù)受到了人們的關(guān)注，農(nóng)業(yè)無人機(jī)已經(jīng)充分在遙感監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)植保、種子撒播和授粉等多個(gè)方面進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，將無人機(jī)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)行有效結(jié)合可以有效提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，無人機(jī)目前在農(nóng)業(yè)中最廣泛的應(yīng)用就是植保作業(yè)。筆者結(jié)合農(nóng)業(yè)無人機(jī)在柑橘生產(chǎn)上應(yīng)用的情況，對(duì)植保作業(yè)中的問題及策略進(jìn)行探討。

1.農(nóng)業(yè)無人機(jī)應(yīng)用的意義

農(nóng)業(yè)無人機(jī)作為一種新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)方式，不僅可以有效提高生產(chǎn)效率，更重要的是借助無人機(jī)作業(yè)的方式進(jìn)行農(nóng)田管理可以減少用藥用水量，還可以提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)農(nóng)藥以及化肥的利用率，減少農(nóng)藥化肥對(duì)環(huán)境造成的不良影響。另外，隨著我國(guó)農(nóng)村人口老齡化的問題越來越嚴(yán)重，借助農(nóng)業(yè)無人機(jī)在農(nóng)村的推廣能夠有效保障農(nóng)村農(nóng)田的種植率，對(duì)于保障我國(guó)的糧食安全有重要意義。

2.農(nóng)業(yè)無人機(jī)在柑橘生產(chǎn)上的應(yīng)用情況

2.1 無人機(jī)在柑橘病蟲害防治上的應(yīng)用

柑橘是廣西水果產(chǎn)業(yè)的第一大水果，至2021年廣西柑橘種植面積已達(dá)到53萬hm2，產(chǎn)量也達(dá)到1100萬噸，產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居全國(guó)第一。

隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，柑橘生產(chǎn)管理和病蟲害防治體量增大，勞動(dòng)強(qiáng)度增大，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行柑橘病蟲害防治成為柑橘生產(chǎn)上最常用的手段之一，并且具有良好的效果。紅蜘蛛是柑橘上重要的害蟲之一，具有發(fā)生量大、危害期長(zhǎng)、抗藥性強(qiáng)等特點(diǎn)，用無人機(jī)防治紅蜘蛛是最常見的，試驗(yàn)結(jié)果表明應(yīng)用在紅蜘蛛防治上，防效達(dá)到89.13%;在柑橘園實(shí)施柑橘木虱與潛葉蛾的UAV防控試驗(yàn)中，無人機(jī)防控與人工噴霧作業(yè)相比，防治效果等同，但效率、總成本、施藥量分別是人工噴霧的45倍、63.3%和10%；湖北省宜昌市夷陵區(qū)也使用無人機(jī)噴藥進(jìn)行柑桔大實(shí)蠅綠色防控。

2.2 無人機(jī)在柑橘病蟲害預(yù)防上的應(yīng)用

無人機(jī)結(jié)合遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)，一方面通過檢測(cè)柑橘園動(dòng)態(tài)捕捉到害蟲的數(shù)量和遷移路徑，形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋給操作人員，另一方面還可以使用無人機(jī)高光譜遙感監(jiān)測(cè)排查柑橘黃龍病植株，結(jié)果表明這些方法可大大減少病害排查工作量和勞動(dòng)力。無人機(jī)的這項(xiàng)應(yīng)用可大大提高果園管理效率和政府防控病情力度，便于及時(shí)采用應(yīng)對(duì)策略做好植保工作。

2.3 無人機(jī)在柑橘生長(zhǎng)狀況監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

無人機(jī)技術(shù)還能對(duì)柑橘的果實(shí)、根部、莖葉等進(jìn)行顏色性狀的觀察監(jiān)控，對(duì)種植區(qū)域雜草，土壤的濕潤(rùn)程度等進(jìn)行智能計(jì)算分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供依據(jù)。用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行柑橘高空?qǐng)鼍胺诸?、低空柑橘植株檢測(cè)和近距離柑橘果實(shí)計(jì)數(shù)，智能識(shí)別柑橘果實(shí)，通過回歸分析獲得的糾正預(yù)測(cè)值方程和產(chǎn)量估算方程，能夠?qū)Ω涕俟麑?shí)總量進(jìn)行估算，克服了產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)工作的局限性，可以實(shí)時(shí)獲得種植地的預(yù)產(chǎn)值，幫助管理人員合理制定銷售方案。

2.4 無人機(jī)在柑橘生產(chǎn)上的其他應(yīng)用

柑橘的夏梢生長(zhǎng)量過大會(huì)影響坐果與果實(shí)的發(fā)育，應(yīng)用無人機(jī)噴灑適量控梢劑，做到梢不枯不焦，降低人工抹梢的成本，提高效率。柑橘大多數(shù)品種都具有多花多果的特點(diǎn)，通過疏花疏果可以保證果實(shí)穩(wěn)產(chǎn)，提高質(zhì)量。在盛花期應(yīng)用無人機(jī)低空飛行，通過風(fēng)力減少花量，解決疏花疏果工作量大的問題。同時(shí)，對(duì)于進(jìn)行生態(tài)栽培或者有機(jī)栽培的柑橘園區(qū)，可以憑借無人機(jī)精準(zhǔn)的導(dǎo)航和飛行控制系統(tǒng)，低空離地投放赤眼蜂作業(yè)進(jìn)行蟲害的防治，達(dá)到安全生產(chǎn)的要求。

3.農(nóng)業(yè)無人機(jī)柑橘產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

3.1 柑橘病蟲害防治作業(yè)效率越來越高

柑橘類果樹由于枝葉繁多，易滋生病蟲害，因此生產(chǎn)上病蟲害預(yù)防種類多，防治的次數(shù)多，相對(duì)其他果樹用藥次數(shù)較多，同時(shí)多數(shù)柑橘種植在地形崎嶇不平的山坡、丘陵地，這些都增加了病蟲害防治的難度和工作量。農(nóng)業(yè)無人機(jī)最突出的優(yōu)勢(shì)就是可以克服以上困難，同時(shí)較人工作業(yè)方式效率更高。農(nóng)業(yè)無人機(jī)廠家針對(duì)南方等山地果園地區(qū)通過研發(fā)減少載重來增加無人機(jī)的續(xù)航，設(shè)置自動(dòng)避障來增加無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性，農(nóng)業(yè)無人機(jī)施藥的效果和效益大大提高。

3.2 柑橘應(yīng)用作業(yè)場(chǎng)景越來越豐富

我國(guó)農(nóng)業(yè)無人機(jī)最早是在平地進(jìn)行推廣，無人機(jī)沒有辦法隨著地勢(shì)的高低改變自身的高度。隨著農(nóng)業(yè)無人機(jī)有了仿地功能，無人機(jī)開始能夠適應(yīng)坡地作業(yè)，極大地拓寬了無人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)在農(nóng)業(yè)無人機(jī)又發(fā)展出了避障功能，這些改進(jìn)極大地提高了無人機(jī)的作業(yè)效率，減少了無人機(jī)故障。如今在柑橘種植管理上，無人機(jī)不僅僅應(yīng)用于病蟲害的防治，也還應(yīng)用在種植面積統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、病害預(yù)測(cè)、自然災(zāi)害統(tǒng)計(jì)，目前科研人員又將無人機(jī)應(yīng)用到花期授粉、疏花，坐果期疏果，蟲期投放綠色生防昆蟲等方面。

3.3 作業(yè)越來越生態(tài)環(huán)保

與崩塌災(zāi)害比較，防治滑坡災(zāi)害更復(fù)雜一些，需要在探明項(xiàng)目地質(zhì)條件的前提下，對(duì)其穩(wěn)固性與危害性深層研究，找出滑坡影響相互之間的關(guān)系以及相關(guān)原因，在綜合思考中全面規(guī)劃，才能對(duì)滑坡災(zāi)害實(shí)現(xiàn)針對(duì)性防治。做好滑坡問題的方式工作，必須堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合的基本準(zhǔn)則。首先全面細(xì)致地掌握好導(dǎo)致滑坡問題出現(xiàn)的因素，然后結(jié)合具體的問題所在針對(duì)性地制定有效的防治策略。主要通過下述兩點(diǎn)舉措強(qiáng)化防治。首先做好地表水以及地下水的控制工作，采取這樣的策略使得水對(duì)土質(zhì)坡體所帶來的威脅有效減輕甚至消除。真正實(shí)現(xiàn)防止滑坡問題產(chǎn)生的目的，就一定要把水對(duì)于邊坡土體帶來的侵害作用完全消除掉，主要做法是有效控制滑坡區(qū)外圍的地表水，防止地表水直接流入到滑坡區(qū)域內(nèi)部，在邊界修筑截水溝，達(dá)到對(duì)地表水有效截流的目的。此外，還可以在滑坡區(qū)內(nèi)部做好排水溝的修筑工作，從而達(dá)到有效排除區(qū)域內(nèi)的地表水，盡可能地減少對(duì)邊坡所帶來的威脅的目的。通過進(jìn)一步增強(qiáng)土質(zhì)環(huán)境的抗滑能力的舉措來達(dá)到行之有效的防止滑坡的目的，其中邊坡加固、削坡減載等等是當(dāng)前比較常用且收效顯著的技術(shù)策略。邊坡加固方法在具體工程中應(yīng)用廣泛，基本方式為預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)、鋼混抗滑樁擋土墻、邊坡柔性防護(hù)技術(shù)、灌漿電化學(xué)加固法等等，當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用過程中，具體哪種方法最為合適，還需要結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際靈活選擇，考慮土體情況做出綜合判斷。

3.4 地表變形的防治

地表變形的防治方法包括填堵法、灌漿法以及強(qiáng)夯法，具體方法同樣結(jié)合工程實(shí)際來靈活選擇，從而達(dá)到對(duì)巖土加固的目的，實(shí)現(xiàn)地表變形防治的目標(biāo)。

4.農(nóng)業(yè)無人機(jī)在柑橘作業(yè)中存在的問題

4.1 地勢(shì)較為復(fù)雜作業(yè)難度較高

無人機(jī)作業(yè)的過程中為了保障作業(yè)效果，需要柑橘樹的作業(yè)高度相對(duì)一致，廣西、湖南、湖北、四川等南方省份是我國(guó)重要的柑橘種植區(qū)，但這些地方的柑橘種植區(qū)大都以山地為主，柑橘依山而種，高度隨地勢(shì)變化，極大地增高了無人機(jī)的作業(yè)難度。另外，部分地區(qū)由于柑橘種植年限不同，柑橘的長(zhǎng)勢(shì)也不同，這也給無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)增加了難度。

4.2 病害較為復(fù)雜作業(yè)效果無法保障

柑橘類果樹枝葉較為茂盛，而且常見的紅蜘蛛、蚜蟲等蟲害大都在葉子背面，無人機(jī)作業(yè)時(shí)是通過上方給藥，這種模式導(dǎo)致葉子背面的病蟲沒有辦法得到有效地處置。再加上種植戶對(duì)農(nóng)藥認(rèn)識(shí)不充分，存在過量用藥的情況，使得部分地區(qū)的病蟲害出現(xiàn)了較強(qiáng)的抗藥性，給防治工作帶來了極大的困難。同時(shí)近幾年才興起的無人機(jī)植保行業(yè)缺乏全面的用藥指導(dǎo)，部分農(nóng)藥在生產(chǎn)過程中只考慮到了傳統(tǒng)的人工噴灑的情況缺乏對(duì)無人機(jī)施藥的考量，使得無人機(jī)用藥難以精準(zhǔn)控制。根據(jù)傳統(tǒng)的人工噴灑的配比進(jìn)行作業(yè)，不僅無法發(fā)揮出無人機(jī)作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，還影響到作業(yè)效果。

4.3 無人機(jī)飛手水平層次不齊

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)無人機(jī)的廣泛應(yīng)用，越來越多的人開始加入到農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)當(dāng)中，尤其是很多傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)從業(yè)人員開始加入了無人機(jī)飛手的行列，這個(gè)過程出現(xiàn)了部分無人機(jī)飛手培訓(xùn)不到位的情況。部分無人機(jī)飛手培訓(xùn)時(shí)間不長(zhǎng)，缺乏飛控設(shè)備安裝、調(diào)試、保養(yǎng)和維修經(jīng)驗(yàn)，也缺乏足夠的安全意識(shí)，而農(nóng)業(yè)無人機(jī)載重大動(dòng)力強(qiáng)，一旦發(fā)生事故就有可能危害到飛手以及作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員的安全。

4.4 部分無人機(jī)售后體系不完善

農(nóng)業(yè)無人機(jī)工作環(huán)境較為復(fù)雜，而且無人機(jī)中有很多精密儀器，這使得其在作業(yè)過程中極易出現(xiàn)故障。在柑橘作業(yè)過程中，無人機(jī)距離地面較高，一旦出現(xiàn)故障就有可能導(dǎo)致無人機(jī)多部位損壞，而大部分從事農(nóng)業(yè)無人機(jī)的人員都缺乏相應(yīng)的維修能力，這使得農(nóng)業(yè)無人機(jī)的售后成為了影響其發(fā)展的一個(gè)重要因素。柑橘種植管理季節(jié)性較強(qiáng)，如果在使用無人機(jī)過程中需要耗費(fèi)大量的時(shí)間用于設(shè)備的維修，一旦錯(cuò)過季節(jié)就會(huì)直接影響到柑橘的產(chǎn)量。

5.農(nóng)業(yè)無人機(jī)應(yīng)用于柑橘作業(yè)的有效策略

5.1 提高無人機(jī)對(duì)柑橘作業(yè)場(chǎng)景的適應(yīng)性能

柑橘種植區(qū)大都地形復(fù)雜，而且部分種植區(qū)由于柑橘種植時(shí)間不同，出現(xiàn)柑橘成長(zhǎng)參差不齊的情況，有的柑橘種植區(qū)有大量的電線桿、斜拉線等干擾因素，給無人機(jī)在柑橘種植區(qū)的作業(yè)帶來了極大的困難。針對(duì)柑橘種植區(qū)地勢(shì)復(fù)雜的情況，可以通過提高無人機(jī)的仿地能力來更好地適應(yīng)柑橘種植區(qū)的地勢(shì)變化；針對(duì)柑橘長(zhǎng)勢(shì)參差不齊的問題，可以調(diào)節(jié)無人機(jī)到每一株柑橘的高度定點(diǎn)作業(yè)，提高作業(yè)效果；針對(duì)柑橘病蟲害存在葉子背面的情況，可以通過控制無人機(jī)作業(yè)過程中的下壓風(fēng)場(chǎng)，來實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程中對(duì)柑橘葉子的翻轉(zhuǎn)，以有效提高作業(yè)效果。近年來避障雷達(dá)技術(shù)也開始在無人機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用，通過試驗(yàn)表明其對(duì)電線桿等較大障礙物有很好的識(shí)別效果，能有效提高無人機(jī)在復(fù)雜區(qū)域的作業(yè)能力。

5.2 制定更加完善的飛手培訓(xùn)規(guī)范

針對(duì)飛手水平參差不齊的問題，要加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)飛手培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容的規(guī)定，通過行業(yè)規(guī)范來引導(dǎo)各大公司對(duì)無人機(jī)飛手的培訓(xùn)工作。還可以提高無人機(jī)性能，對(duì)飛控以及控制系統(tǒng)的優(yōu)化，降低無人機(jī)的操作難度，這種方式不僅可以有效提高無人機(jī)飛行的安全性還可以有效提高對(duì)無人機(jī)的推廣工作。目前在農(nóng)業(yè)無人機(jī)公司提出的智能飛行的方案下，用戶可以通過手機(jī)App直接規(guī)劃無人機(jī)作業(yè)路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的有效控制，不僅提高了無人機(jī)工作效率，還降低了無人機(jī)的使用門檻。當(dāng)下我國(guó)農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)處于發(fā)展過程中，很多規(guī)范都有待完善，很多方案也值得一試，研發(fā)完善的自主飛行方案能夠幫助飛手更好地開展柑橘的作業(yè)。

5.3 結(jié)合柑橘的特點(diǎn)制定有針對(duì)性的治理方案

對(duì)柑橘無人機(jī)作業(yè)過程中，農(nóng)藥的選擇在很大程度上會(huì)影響到作業(yè)效果，因此為了提高無人機(jī)的作業(yè)效果，需要結(jié)合柑橘的特點(diǎn)推出專業(yè)性的飛防藥劑。在這個(gè)過程中農(nóng)藥企業(yè)要積極與無人機(jī)企業(yè)以及柑橘種植大戶進(jìn)行溝通，通過全面的試驗(yàn)來推出自己的飛防產(chǎn)品。無人機(jī)作業(yè)過程中，單純地提高農(nóng)藥的濃度以增加農(nóng)藥在作物表面附著性有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，新的研究方向是在減少用藥量的前提下提高用藥效果，解決飛防添加劑成本較高的問題，也是目前解決成本和防治效果相對(duì)優(yōu)秀的解決方案。

5.4 加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)的監(jiān)管

當(dāng)下國(guó)內(nèi)較大的農(nóng)業(yè)無人機(jī)廠家都推出了自己的售后解決方案，其售后方案為兩種模式，一種是由企業(yè)自身承擔(dān)售后工作，這種模式成本較高，但可以有效保障售后質(zhì)量，而且通過售后可以有效收集用戶需求，幫助企業(yè)更好地改善產(chǎn)品；另一種是由企業(yè)委托給第三方進(jìn)行售后，這種模式可以極大地減少企業(yè)在售后的投入，但售后的質(zhì)量無法得到保障。目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)無人機(jī)還處于發(fā)展階段，督促各無人機(jī)企業(yè)完善自主的售后模式體系，能夠更好地幫助企業(yè)提高產(chǎn)品的性能，縮短產(chǎn)品的售后時(shí)間，提高農(nóng)業(yè)無人機(jī)的生產(chǎn)效率。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)下農(nóng)業(yè)無人機(jī)在柑橘植保作業(yè)中仍存在作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、專業(yè)人員技術(shù)待加強(qiáng)以及產(chǎn)品售后不健全等問題，但無人機(jī)技術(shù)在柑橘植保中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)眾多，可拓展應(yīng)用的范圍廣闊，想要使植保無人機(jī)在柑橘植保作業(yè)中應(yīng)用更為安全、有效，必須對(duì)現(xiàn)存的問題依據(jù)解決措施進(jìn)行完善與改正，推動(dòng)植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。