水稻主要病蟲害防治中植保無人機應用效果研究

摘 要：本文以水稻種植中的病蟲害防治工作為主要研究對象，著重從植保無人機的角度，在簡單介紹植保無人機的應用價值后，通過開展防治實驗的方式，探討植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用效果，驗證植保無人機的作用價值。水稻是主要的糧食作物之一，提升水稻的種植產量和質量，是水稻種植中應重點關注的問題，本研究能夠作為推動提升水稻種植生產水平的有效工具，希望能夠為水稻種植產業(yè)的發(fā)展提供借鑒的思路和經驗。

關鍵詞：水稻；病蟲害防治；無人機應用

為提升水稻的種植效果，病蟲害防治是水稻種植和產業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，要保障水稻植株的健康生長，應及時做好病蟲害防治的相關措施。植保無人機能夠將先進的科學技術與水稻種植工作結合起來，以更高效的方式來達到防治水稻病蟲害的目的。這一工具的應用能夠適應水稻規(guī)?；图s化的生產模式，對提升水稻的種植產量和質量都具有重要的作用，有利于提升水稻種植經濟水平。

1植保無人機的應用價值

1.1適應多種地形

將無人機應用到農業(yè)種植領域，可以無人機本身較小的體積和靈活的操作來適應不同地形的勘察和監(jiān)測需求。在不同的作業(yè)場景當中，無人機能夠基于環(huán)境條件來實現飛行和作業(yè)模式的調整。現階段，植保無人機在農業(yè)生產中的應用，以噴灑藥物為主，在復雜的地形條件下，無人機可以基于靈活的操作來實現對小型水田、山地、丘陵等不同環(huán)境下的噴灑要求。

1.2節(jié)約防治用藥用水

農藥是對農作物進行病蟲害防治的主要手段，應用植保無人機，可以通過控制飛行速度和高度的方式，將農藥的噴灑量控制在4500—15000mL/hm2之間，在實際的作業(yè)中可以基于農藥噴灑特點進行防治。相較于以往人工噴灑農藥的方式，以植保無人機來實現噴灑霧化藥物，可以節(jié)省30%左右的農藥，有助于節(jié)約成本，提高農作物生產種植的經濟效益。

1.3助力綠色化水稻生產模式構建

在現代社會的背景下，各種機械設備代替人工來進行農作物的機械化生產，是能夠提升農作物種植產量和質量，推動農業(yè)經濟發(fā)展的必然趨勢和主要途徑。在基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護要求的背景下，構建綠色化水稻生產模式，符合發(fā)展綠色農業(yè)的總體思路和要求。在水稻種植中應用植保無人機，可以通過對無人機位置和軌跡的控制，保障農藥在水稻種植范圍的全覆蓋，以更均勻的方式噴灑農藥，朝著綠色無公害水稻種植生產的方向發(fā)展，也為綠色農業(yè)的發(fā)展提供了一定的思路。

2基于植保無人機應用的水稻病蟲害防治實驗

病蟲害是對水稻植株生長狀態(tài)威脅最大的因素之一，從加強病蟲害防治的角度，探討植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用價值，應基于具體的實驗來進行分析和論證?；诖耍疚牟扇嶒灥姆绞?，通過對植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用實驗，研究植保無人機的應用情況，主要從以下幾個方面來入手：

2.1實驗條件與準備

為驗證植保無人機的應用價值，選取某地具體的水稻品種為實驗對象。某地種植面積為25.67hm2，土壤為砂壤土，實驗種植水稻品種為南梗46，播種方式為機插秧。水稻種植中應用的植保無人機為十字形8旋翼結構的羽人植保無人機，單機作業(yè)量在5.33—10hm2/h之間，一次載藥20L可以防治1.33hm2的種植區(qū)域。在此基礎上，還應用擔架式機動噴霧機作為常規(guī)植保級輔助使用。

結合以往對該區(qū)域常見水稻病蟲害的調查分析，發(fā)現該區(qū)域水稻的病蟲害以稻飛虱、稻縱卷葉螟、水稻大螟和水稻紋枯病為主。在充分考慮當地水稻植株病蟲害的常發(fā)時期和規(guī)律后，在實驗設計中將種植區(qū)域劃分為植保無人機施藥田、常規(guī)植保機施藥田以及不施藥對照田三組，每個區(qū)域的面積為0.33hm2。將實際施藥的時間按照7月28日、8月8日、8月22日和9月1日四個階段進行防治。

2.2實驗過程與步驟

在具體的實驗過程中，針對不同病蟲害的發(fā)病特點不同，進行實驗的方法和步驟也存在一定差異。針對稻飛虱，在每次施藥后的10d左右，以隨機取樣法對水稻植株的生長狀態(tài)進行調查，于10月初進行最終調查。調查過程中每個處理區(qū)域選取10個位置點，每個點5穴，以拍打稻叢基部的方式讓稻飛虱掉入白瓷盤，在不區(qū)分稻飛虱種類以及齡期的情況下，對白瓷盤中稻飛虱的總量進行統計記錄。

2.2.1針對稻縱卷葉螟。按照相同的時間頻率對水稻植株的生長情況進行調查，在每個處理區(qū)選擇20個位置點，每個點剪取半穴水稻，將其帶回室內檢查，對其中的卵塊和幼蟲數進行記錄。在10月初仍以隨機取樣法來對三葉白葉數進行記錄。

2.2.2水稻大螟。主要在10月初以隨機取樣法進行最終調查，每個處理區(qū)選10個位置點，每個點20穴，記錄下水稻的總穗數和百穗數。

2.2.3水稻紋枯病。需要在每次施藥后的10d進行一次調查，于10月初進行最終調查。

在得到不同病蟲害影響下的水稻種植結果后，通過計算殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果等指標的方式，驗證應用不同植保工具進行水稻病蟲害防治的實際效果。其中，對殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果的計算主要依據以下公式：

殺蟲防效=（對照區(qū)蟲量-處理區(qū)蟲量）×100/對照區(qū)蟲量

水稻白葉率=調查白葉數×100/調查總葉數

保葉效果=（對照區(qū)白葉率-處理區(qū)白葉率）×100/對照區(qū)白葉率

2.3實驗結果分析

基于以上實驗步驟，可以得到應用不同藥械施藥對水稻病蟲害的防治效果。以對稻飛虱和水稻紋枯病的實驗結果來看，如表1所示，在防治稻飛虱的過程中，應用植保無人機后最終調查的防效率達到83.57%，應用無人機得到的最終調查防效率也在96.43%。因而可以證實這兩種方法都能夠達到防治稻飛虱的目的。在對水稻紋枯病進行防治的過程中，發(fā)現除第一次防后的藥效相同外，其余3次防效的常規(guī)植保級要好于植保無人機，但在最終的調查結果中，應用常規(guī)植保機的藥后防效達到98.07%，而植保無人機的藥后防效為89.78%。

2.4植保無人機的應用評價

結合以上實驗結果發(fā)現，在實際應用植保無人機施藥的過程中，無人機比較容易受到強風的影響，導致施藥存在不均勻的情況。而在施藥的收尾階段，對剩余藥液的集中噴灑使得部分種植區(qū)域的農藥濃度過高，容易產生藥害，且在施藥的過程中，由于藥劑強度不夠導致施藥中斷，也在一定程度上影響著植保無人機的實際應用效果。

基于實驗分析得到的結果，正式植保無人機在應對病蟲害方面能夠取得顯著的防治效果，但其與常規(guī)植保機應用的效果相差并不明顯?？紤]在水稻植株的生長過程中存在多種病蟲并發(fā)的特點，對水稻植株用藥，應滿足兼治多種病蟲的目的。在充分考慮這一條件影響的前提下，可以將水稻的病蟲害防治工作按照水稻植株的生長周期，劃分為不同的階段。在水稻的種植早期，可以應用植保無人機來應對白背飛虱、二代縱卷葉螟、紋枯病等較為常見的病蟲害；而在水稻生長的中后期，則應利用具有較大載水量的機動噴霧機來達到防治病蟲害的目的。

結合當前我國水稻種植以及農業(yè)生產經營的發(fā)展情況，發(fā)現植保無人機擁有的節(jié)約成本和高防效率等特點，在農戶的水稻種植中廣受歡迎。但由于缺少科學的指導和規(guī)劃，導致在實際應用植保無人機時容易受到天氣條件以及無人機本身技術條件的限制而影響最終的防治效果。針對這一方面的問題，可以嘗試采取租賃使用的方式，由植保服務組織為農戶提供植保無人機的租賃服務，同時也可以派遣專業(yè)的無人機操作人員來對種植水稻進行噴藥防治。

3植保無人機的應用要求

3.1規(guī)范植保無人機的作業(yè)流程

在驗證植保無人機在水稻病蟲害防治中的應用效果后，可以嘗試在實際的水稻作業(yè)生產中推廣植保無人機的應用，讓先進的科技成果能夠更好地為促進農業(yè)生產和發(fā)展服務。為保證植保無人機的應用效果，最主要的是能夠規(guī)范植保無人機的作業(yè)流程。具體而言，相關人員應在應用植保無人機前，全方位勘察水稻種植區(qū)域范圍的土壤、氣象以及水文情況，在明確種植區(qū)域特點的基礎上來規(guī)劃制定植保無人機的具體應用方案。在依據獲得的調查資料來繪制種植區(qū)域的無人機勘察地圖時，應能夠在地圖中標注好樹木、電線桿等較為明顯的障礙物。在對作業(yè)環(huán)境進行勘察的過程中，相關人員應注重留意區(qū)域范圍內是否存在對殺蟲劑敏感的植物。受到現階段無人機飛行控制距離的限制，應對航拍作業(yè)區(qū)域以及航線進行合理規(guī)劃，保障無人機的作業(yè)效率。

將這些信息匯總收集上傳到植保無人機的中央控制系統上，可以為無人機的順利運行提供保障。在充分考慮水稻種植特點和規(guī)律的前提下，應確定好每次作業(yè)的時間、預設路線、藥劑用量以及實施的具體范圍。在應用植保無人機前，也應針對無人機的正常運行狀態(tài)進行觀察，避免在后續(xù)作業(yè)過程中出現影響正常作業(yè)的安全隱患。在應用植保無人機施藥作業(yè)的過程中，相關人員應按照規(guī)劃好的航線飛行，及時判斷植保無人機在實際工作中可能出現的各種問題，避免出現安全事故。

為保障無人機作業(yè)流程的順利實施，還需要在植保無人機的規(guī)劃應用方案中明確對于相關系統和無人機設備機關操作控制的相關要求和標準。例如，以保證操縱植保無人機的中央控制系統正常運行為主要目的，應要求相關人員在按照規(guī)定操作開展種植作業(yè)的同時，能夠定期對無人機以及相關操作系統的運行情況進行檢測，不僅在作業(yè)前需要對無人機及其相關設備的運行狀態(tài)進行檢測，也需要在無人機完成航行任務后，重點從無人機的電池壽命、續(xù)航能力以及檢測效果等方面來進行檢測和分析。而通過對植保無人機運行過程中容易產生的各類異常情況和故障問題進行分析的經驗，可以將得到的分析結果用于對植保無人機設備的研發(fā)優(yōu)化當中，以此來不斷提高水稻種植作業(yè)過程中應用的植保無人機的性能效果。

3.2加強對氣象條件的關注

基于前面實驗的結果可以發(fā)現，影響植保無人機應用效果的一個主要因素就是氣象條件。在實際進行水稻種植和開展病蟲害防治工作前，應對種植區(qū)域周圍的氣象條件進行綜合分析，基于對風速、風向以及溫度等指標的檢測和分析，合理規(guī)劃具體的病蟲害防治作業(yè)時間。例如，為保證植保無人機的應用效果，實際的飛行作業(yè)環(huán)境中風力等級應在4級以下，避免風力過大影響植保無人機的航向和風向。操作人員應能夠基于對植保無人機飛行狀態(tài)的關注，及時調整藥劑的噴灑計量和無人機的飛行姿態(tài)，選擇15℃—30℃適宜的溫度環(huán)境開展作業(yè)，避免高溫天氣導致藥劑蒸發(fā)，影響藥劑在防治水稻病蟲害中的作用效果。

在此基礎上，也應考慮風速以及風向變化對無人機航行過程中的阻力影響。對必須在惡劣環(huán)境下進行種植或搶收作業(yè)的情況，應合理規(guī)劃無人機的具體航行路線和高度，以此來保證植保無人機的飛行安全。而為達到這一目標，可以充分發(fā)揮先進技術水平以及管理控制系統的作用，在結合數據庫中記錄的以往植保無人機作業(yè)的相關經驗基礎上，采取積極有效的優(yōu)化措施來克服和應對惡劣天氣情況對植保作業(yè)產生的影響。

3.3選擇合適的藥劑種類

在應用植保無人機防治水稻病蟲害時，還應基于不同病蟲害的種類、水稻植株患病的程度和表現狀態(tài)，明確噴灑的藥劑種類?？紤]以植保無人機的方式來噴灑藥劑，對部分粉劑在噴灑過程中容易導致無人機噴頭堵塞的情況，應做好對藥劑藥品的二次稀釋，提高藥劑配置的精準度。對藥劑種類的選擇，應盡可能避免噴灑范圍內存在對農藥敏感的植物，在保證合理施藥的同時，也能夠避免其他作物的生長狀態(tài)受到影響。

3.4無人機作業(yè)參數的科學設置

從本質上來說，植保無人機是現代先進科學技術應用發(fā)展的主要成果之一，將其應用到實際的農作物生產中，是推動農業(yè)生產機械化和規(guī)?；l(fā)展的必然趨勢。在這一背景下，考慮植保無人機在水稻病蟲害防治中能夠應用的實際效果，需要基于水稻植株患病的程度和表現情況，對植保無人機實際作業(yè)的參數進行合理設置。例如，在通常情況下，為保障植保無人機的應用效果，需要將植保無人機的飛行高度控制在1.8—2.5m之間，飛行速度在3—6m/s的范圍之內，才能夠讓藥劑均勻噴灑在水稻的種植區(qū)域，從而獲得良好的病蟲害防治效果。

4植保無人機的推廣應用策略

在充分考慮植保無人機應用優(yōu)勢的前提下，在水稻種植中推廣應用植保無人機，應采取以下幾個方面的措施：首先，相關部門應加大對操作植保無人機人員的培訓力度，基于適當的政策鼓勵來提升植保無人機的操作熟練度，為植保無人機的推廣應用奠定人才方面的基礎。其次，在推廣應用植保無人機的過程中，也應加強對無人機的規(guī)范管理，在派遣專業(yè)人員指導植保無人機的操作基礎上，也應加強對植保無人機應用效果的監(jiān)測和關注，重點從植保無人機的斷點巡航、精確定位等方面功能入手，為植保無人機的優(yōu)化設計提供更為科學合理的建議，提升植保作業(yè)的實際效率和質量。再次，相關部門和主體也應適當加大植保無人機宣傳補貼和推廣的力度，嘗試以推行補貼機制的方式來鼓勵農戶購置和租賃無人機，達到大規(guī)模推廣植保無人機的目的。

綜上所述，植保無人機能夠在水稻病蟲害防治工作中發(fā)揮重要的作用。在現代農業(yè)經營發(fā)展的背景下，越來越多的先進技術和種植理念被應用到農作物的種植當中。在明確植保無人機的作用價值和功能后，通過實驗的方式，驗證植保無人機在提升水稻病蟲害防治效果中的作用，不僅有利于降低水稻種植和病蟲害防治的實際成本，也有利于提升水稻種植的整體經濟水平。

參考文獻：

[1]黃禮團.植保無人機應用于水稻主要病蟲害防治探討[J].南方農機，2020，51（11）：54+59.

[2]朱燕萍，覃燕克，覃建功.有機水稻病蟲害防控方法的研究[J].南方農機，2017，48（12）：137.

[3]張鋒.植保無人機防治玉米病蟲害田間效果調查報告[J].農業(yè)與技術，2019，39（18）：32-34.