農(nóng)用植保無人機(jī)枸杞病蟲害防治效果分析

沙玉峰

（中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)興仁鎮(zhèn)人民政府，寧夏 中衛(wèi) 755000）

0 引言

隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)資源資產(chǎn)不斷整合，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化升級，以種植大戶、家庭農(nóng)場、農(nóng)民專業(yè)合作社等為代表的新型農(nóng)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營主體逐漸形成，其對高效農(nóng)業(yè)物質(zhì)裝備的需求越來越迫切。筆者主要種植的是枸杞，而在枸杞園管理中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容基于是更好的枸杞病蟲害防治。枸杞產(chǎn)量的高低、質(zhì)量的好壞，雖然與品種、肥料關(guān)系密切，要實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的，關(guān)鍵取決于病蟲害的防治水平。為了提高枸杞病蟲害的防治水平做出了很多的嘗試，目前來看借助農(nóng)用植保無人機(jī)對枸杞的病蟲害進(jìn)行防治的效果比較顯著，因此，本文對農(nóng)用植保無人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢以及精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究的進(jìn)展進(jìn)行深入的研究，并對農(nóng)用植保無人機(jī)防治效果較好的幾種常見枸杞病蟲害進(jìn)行說明，同時(shí)對農(nóng)用植保無人機(jī)的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

1 闡述農(nóng)用植保無人機(jī)

植保無人機(jī)作為一種新型農(nóng)業(yè)器械，在使用和普及過程中不可避免地出現(xiàn)一些問題。一是植保無人機(jī)沒有成熟、可靠的機(jī)型，都存在設(shè)計(jì)缺陷，尤其發(fā)動機(jī)依賴國外，續(xù)航時(shí)間短，飛控系統(tǒng)不過關(guān)。二是售后服務(wù)不到位，機(jī)器配件更換成本高。三是植保無人機(jī)沒有統(tǒng)一用藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，配套的施藥技術(shù)和噴灑系統(tǒng)不過關(guān)，容易出現(xiàn)藥量過高過低和效果差等問題。四是準(zhǔn)入門檻不高，技術(shù)培訓(xùn)難度大，購買容易，操作難。五是植保無人機(jī)專用藥劑不配套，一些作物無法作業(yè)。

在枸杞種植過程中，一直都存在病蟲害的身影，這也導(dǎo)致枸杞的產(chǎn)量偏低，想要實(shí)現(xiàn)枸杞產(chǎn)量的提升，就需要做好病蟲害的防治工作，而現(xiàn)今的病蟲防治仍然有很多的缺陷亟待解決，為了將病蟲害的防治效果提升，現(xiàn)采用農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)。

2 農(nóng)用植保無人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 工作效率高

傳統(tǒng)農(nóng)藥噴施機(jī)械在作業(yè)形式、施藥量等方面都存在一定限制，這在一定程度上導(dǎo)致農(nóng)作物病蟲害防治工作效率較低。農(nóng)用植保無人機(jī)屬于防止農(nóng)作物受災(zāi)的高科技、高效率設(shè)備。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員只需要在設(shè)備上設(shè)定相關(guān)參數(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對病蟲害有效防治，并且通常情況下不需要耗費(fèi)過多的勞動力，可在一定程度上幫助農(nóng)戶節(jié)省人力成本。此外，技術(shù)人員還可對無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，只需要對其發(fā)送相關(guān)指令即可有效調(diào)節(jié)和控制無人機(jī)實(shí)際飛行狀態(tài)，精準(zhǔn)控制無人機(jī)的具體工作模式。

2.2 適應(yīng)性好

無人機(jī)應(yīng)用范圍較廣，適應(yīng)性好，如在山地、沼澤等傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)具無法進(jìn)入作業(yè)的地區(qū)，均可通過無人機(jī)開展作業(yè)。植保無人機(jī)正式投入使用前，技術(shù)人員先根據(jù)農(nóng)田的實(shí)際情況對工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，無人機(jī)接收到相關(guān)指令后就能夠?qū)r(nóng)作物展開自主防治作業(yè)。

3 農(nóng)用植保無人機(jī)精準(zhǔn)施藥技術(shù)的研究進(jìn)展

3.1 航空靜電噴霧技術(shù)

航空靜電噴霧技術(shù)主要是指通過感應(yīng)式、電暈式及接觸式等充電形式促使霧滴攜電，基于高壓靜電影響下，帶電藥液可主動附著在農(nóng)作物的正反面靶標(biāo)，實(shí)現(xiàn)吸附目的。靜電噴霧可充分發(fā)揮施藥量降低、飄移減少等優(yōu)勢，能夠高質(zhì)量解決植保無人機(jī)在施藥方面的技術(shù)問題，確保施藥的精準(zhǔn)性。

現(xiàn)階段，我國尚缺乏詳細(xì)的無人機(jī)靜電噴霧技術(shù)的規(guī)范使用說明，并且不同技術(shù)人員選擇的參數(shù)、旋翼數(shù)量及機(jī)型都有所不同，這在一定程度上導(dǎo)致研究成果缺乏可借鑒的意義。當(dāng)前，研究人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注無人機(jī)的延續(xù)性和基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，重點(diǎn)解決飛控協(xié)調(diào)性弱、播撒、靜電系統(tǒng)及載重等基礎(chǔ)性問題，將霧滴帶電的單一技術(shù)向系統(tǒng)整體研究方向轉(zhuǎn)變。

3.2 農(nóng)藥變量噴霧技術(shù)

變量噴霧技術(shù)主要是先對農(nóng)作物具體情況進(jìn)行分析，然后有針對性地調(diào)整施藥方式和施藥量，以最少的噴施量獲得最佳的防治效果。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中通常涉及執(zhí)行指令感知、數(shù)據(jù)控制與處理、信息獲取等技術(shù)。目前，變量噴霧技術(shù)的應(yīng)用有兩種類型，一種是基于處方圖，另一種是基于實(shí)時(shí)感知。基于處方圖的變量噴霧技術(shù)是按照農(nóng)田信息的分析結(jié)果調(diào)整作業(yè)模式，而基于實(shí)時(shí)感知的變量噴霧技術(shù)則是在作業(yè)期間實(shí)時(shí)獲取農(nóng)田信息，然后對信息進(jìn)行快速判斷并實(shí)施變量噴霧。相關(guān)研究顯示，變量噴霧與以往傳統(tǒng)的噴藥方式相比可節(jié)約60%的藥量。

我國部分學(xué)者對航空變量噴霧技術(shù)進(jìn)行了探索性的深入研究。2014年，我國研究人員就利用PWM技術(shù)對無人機(jī)的農(nóng)藥載量進(jìn)行控制，然而此次變量噴霧技術(shù)研究缺乏與作業(yè)參數(shù)的有效結(jié)合；2017年后，技術(shù)人員開始研究自動匹配施藥流量和飛行速度的動態(tài)施藥變量系統(tǒng)，然而缺乏對控制效果和算法的深入研究；2019年以來，有學(xué)者對植保無人機(jī)對施藥的均勻性與飛行速度之間的關(guān)系進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了PID自適應(yīng)變量噴霧技術(shù)系統(tǒng)；在最新研究中，技術(shù)人員還對基于處方圖的變量噴霧技術(shù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)解譯，進(jìn)一步豐富了變量噴霧技術(shù)的理論依據(jù)?，F(xiàn)階段，我國在變量噴霧的精準(zhǔn)施藥領(lǐng)域還處于起步探索期，提高植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的變量噴霧技術(shù)應(yīng)用效果，進(jìn)一步改善當(dāng)前植保作業(yè)的困境，是廣大農(nóng)業(yè)學(xué)者所面臨的挑戰(zhàn)。

3.3 霧滴飄移控制技術(shù)

霧滴飄移包括蒸發(fā)飄移和飛行飄移兩種，是施藥作業(yè)過程中農(nóng)藥隨著空氣向非目標(biāo)運(yùn)動的一種現(xiàn)象。農(nóng)藥飄移會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，甚至還會對蜜蜂養(yǎng)殖、人體健康帶來不同程度的影響。因此，研究人員需要對霧滴沉積和飄移的影響因素進(jìn)行深入研究?，F(xiàn)階段，研究人員深入分析了助劑類型和噴霧參數(shù)對農(nóng)藥沉積分布的影響。此外，研究人員還通過風(fēng)洞環(huán)境模擬無人機(jī)的噴霧作業(yè)，分析噴霧助劑、霧化噴頭對噴霧飄移的最終影響。對各種因素下產(chǎn)生的農(nóng)藥飄移、霧滴飄移的規(guī)律進(jìn)行深入研究，有助于加大環(huán)境保護(hù)力度和提高農(nóng)藥的整體利用率。一般情況下，農(nóng)藥霧滴的沉降和滴落都會受到不同因素的制約和影響，所以其實(shí)際運(yùn)動狀態(tài)有不穩(wěn)定、不確定的特點(diǎn)。因此，要想實(shí)現(xiàn)對農(nóng)藥霧滴實(shí)際運(yùn)動狀態(tài)的深入了解，還需要利用數(shù)學(xué)模型完成相關(guān)計(jì)算。對于沉降和運(yùn)輸?shù)难芯?，主要是利用?shí)驗(yàn)室的相關(guān)軟件對噴霧過程進(jìn)行有效模擬，然后利用計(jì)算機(jī)模擬無人機(jī)的航行路徑。在此過程中，研究人員能夠清晰識別氣流速度、霧滴的實(shí)際蒸發(fā)速度及沉降速度等。

4 ?常見枸杞病蟲害以及農(nóng)用植保無人機(jī)的防治效果

利用互聯(lián)網(wǎng)搜集相關(guān)資料并與多位經(jīng)驗(yàn)豐富的種植人員進(jìn)行交流和討論，同時(shí)結(jié)合筆者的種植經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今枸杞種植中常見的病蟲害有蚜蟲、木虱、銹螨、4.4.1枸杞蚜蟲

屬于蚜科，也被稱為綠蜜，或是蜜蟲，相對來說枸杞蚜蟲的危害期較長，同時(shí)還具有繁殖快的特點(diǎn)，也因此成了枸杞生產(chǎn)中需要重點(diǎn)防治的害蟲。枸杞蚜蟲主要集中在嫩梢、花蕾以及幼果上，這些部位汁液豐富，枸杞蚜蟲大量吸取這些部位的汁液，導(dǎo)致枸杞的枝梢嚴(yán)重彎曲和收縮，甚至出現(xiàn)停滯生長的情況，以及花蕾脫落，這些情況的發(fā)生會阻礙枸杞幼果的成熟，及時(shí)幼果成熟了也會出現(xiàn)不能正常膨大的情況。除此之外，一旦不及時(shí)進(jìn)行治療就會導(dǎo)致枸杞的葉片被蚜蟲的“糞便”大面積覆蓋，甚至是全覆蓋，使得枸杞葉片呈現(xiàn)起油以及發(fā)亮，會導(dǎo)致枸杞葉片的光合作用受到極大的影響，甚至無法進(jìn)行光合作用，長此以往，枸杞的植株會出現(xiàn)大量落葉、落花、落果的現(xiàn)象，這也是植株早衰的特征，大面積地出現(xiàn)植株早衰就會極大地影響枸杞的產(chǎn)量。

4.2 枸杞木虱

屬同翅目，木虱科，又叫豬嘴蜜、黃疸，成蟲黑褐色，似小蟬體長2mm。木虱在長成成蟲后有獨(dú)特的口器，呈刺吸式，能夠很容易地刺入枸杞的嫩梢，進(jìn)入葉片的表皮組織，將樹液吮吸出來，導(dǎo)致樹勢衰弱。一旦不及時(shí)進(jìn)行防治，成蟲繁殖數(shù)量過多，木虱就會將老葉、新葉、枝等部位的樹液吸食殆盡，如果是樹齡在一到兩年的幼樹很容易造成死亡，同時(shí)還會在樹下留下灰白色的粉末，也就是它的糞便，從而進(jìn)一步地造成整樹的樹勢出現(xiàn)嚴(yán)重的衰弱，從外表看有明顯的表象，比如葉色變褐、葉片枯死等，這些都會造成大幅度的減產(chǎn)，以及質(zhì)量的嚴(yán)重降低。4.3枸杞銹螨

最早是在20世紀(jì)的80年代發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)過鑒定是銹螨型的癭螨新種，是對枸杞的產(chǎn)量和質(zhì)量有著極大影響的害螨，它主要分布葉片背面基部主脈兩側(cè)，自帶口針，同樣靠吸食葉片的汁液生存，主要的方法是將口針刺入葉片，一旦不及時(shí)防治就會導(dǎo)致葉片中的營養(yǎng)成分嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致葉片的光合作用受到嚴(yán)重的影響，從而造成葉片變硬、變厚、變脆等問題，同時(shí)葉片的彈力也會極大地減弱，另外，光合能力的極度下降還會導(dǎo)致樹葉提前脫離，脫落的葉子從外觀上看也會呈現(xiàn)鐵銹色，這也是被稱為銹螨的原因。另外，在出現(xiàn)葉片提前脫落的時(shí)候，同時(shí)還會伴有大量的落花、落果，造成嚴(yán)重減產(chǎn)。

4.4 枸杞負(fù)泥蟲

枸杞負(fù)泥蟲，又叫十點(diǎn)葉甲，受到負(fù)泥蟲侵害的葉片表面會出現(xiàn)孔洞，同時(shí)在邊緣還會形成缺刻，如果任其發(fā)展不進(jìn)行治療，一旦負(fù)泥蟲泛濫就會把全葉的葉肉都吃光，只剩下葉脈，導(dǎo)致植株的生長受到嚴(yán)重的阻礙，同時(shí)也會對枸杞的產(chǎn)量造成嚴(yán)重的沖擊。經(jīng)過資料查閱發(fā)現(xiàn)負(fù)泥蟲的發(fā)生存在差異性，在老產(chǎn)區(qū)的發(fā)生概率相對較小，有的會間歇性地發(fā)生，但是大概不會發(fā)生，與之相反的是枸杞的新發(fā)展地區(qū)，發(fā)生的頻率很高，可以說是常發(fā)性的，尤其是荒漠的新發(fā)展地區(qū)發(fā)生得更為頻繁。

目前使用較廣、效果較好的防治辦法還是農(nóng)藥噴灑，傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑方式面積小、工作時(shí)間長、需要投入大量的人力和時(shí)間，因此為了提高農(nóng)藥的噴灑效果，提升效率，將植保無人機(jī)運(yùn)用到了農(nóng)作物防治中，也因?yàn)橹脖o人機(jī)的優(yōu)勢以及精準(zhǔn)的施藥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了枸杞等植物的病蟲害防治效果的大幅度提升，為枸杞等植物的生長保駕護(hù)航，也為枸杞的產(chǎn)量和質(zhì)量提供了保障。

5 農(nóng)用植保無人機(jī)的發(fā)展趨勢分析

5.1 研發(fā)穩(wěn)定安全的移動操作平臺

進(jìn)入智能化時(shí)代，植保無人機(jī)的智能化操控成為主要的研究方向。工作人員可利用移動端App對無人機(jī)進(jìn)行操控，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行虛擬搖桿、導(dǎo)航定位、航線規(guī)劃及上升懸停等操作，還能夠有效解決無人機(jī)障礙物感知和躲避等問題?；诖?，積極研發(fā)更成熟、安全并且穩(wěn)定的移動端操作平臺，能夠進(jìn)一步提高植保無人機(jī)的使用效率。

5.2 精準(zhǔn)施藥技術(shù)

減少環(huán)境污染、降低農(nóng)藥殘留并提高農(nóng)藥利用效率是當(dāng)前植保無人機(jī)的發(fā)展趨勢，通過精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究，可將無人機(jī)的優(yōu)勢進(jìn)行放大。而當(dāng)前研究人員需要面臨的難題就是如何通過變量噴霧方式提高噴藥技術(shù)的精準(zhǔn)性，并開發(fā)出高效、智能的遙感系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。將無人機(jī)與遙感技術(shù)相結(jié)合，能夠以空間圖像的形式分析病蟲害狀況、農(nóng)作物營養(yǎng)和生長狀況。我國在遙感器領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展，未來在農(nóng)用植保無人機(jī)施藥技術(shù)方面會有更大的應(yīng)用和發(fā)展空間。

5.3 提高航行時(shí)間和加大載藥量

植保無人機(jī)在使用過程中普遍存在承載量小、航行時(shí)間短等問題。隨著土地流轉(zhuǎn)增加，市場對高航行時(shí)間、高運(yùn)載量的無人機(jī)需求量會越來越多。因此，對無人機(jī)飛行時(shí)長和載藥量進(jìn)行有效改善，可全面提高無人機(jī)在農(nóng)作物災(zāi)害防治方面的作業(yè)效率。

6 結(jié)語

農(nóng)用植保無人機(jī)是一種高科技農(nóng)業(yè)設(shè)備，就現(xiàn)階段而言，農(nóng)用植保無人機(jī)具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，以及良好的發(fā)展前景，處理在枸杞病蟲害防治效果上優(yōu)于其他防治手段，還能夠適用于其他農(nóng)作物的病蟲害防治中?；诖?，農(nóng)用植保無人機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是發(fā)展的必然趨勢，不可忽視其使用價(jià)值。