無人機技術與傳統(tǒng)小麥病蟲害防治的融合應用

宋以星

（延津縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南 新鄉(xiāng) 453200）

小麥是我國重要的糧食作物之一，然而，小麥病蟲害一直是影響小麥產(chǎn)量和質量的主要因素之一。傳統(tǒng)的病蟲害防治方法主要依賴于人工巡查和噴灑農(nóng)藥，存在工作量大、效率低、成本高以及對環(huán)境和人體健康有影響等問題。近年來，隨著無人機技術飛速發(fā)展，將無人機技術與傳統(tǒng)小麥病蟲害防治相結合正逐漸引起人們的關注。

1 小麥病蟲害防治中的問題

1.1 難以把控病蟲害防治時間

在小麥病蟲害防治中，種植者面臨著許多問題，其中之一是難以把控病蟲害防治的時間。病蟲害的發(fā)生和發(fā)展與氣候、環(huán)境條件以及害蟲、病原體的生物學特性密切相關。然而，這些因素往往是不穩(wěn)定的，導致種植者很難準確預測和掌握病蟲害發(fā)生的時間。

1)氣候變化對病蟲害的影響是不可忽視的。隨著全球氣候變暖，降水、溫度、濕度等氣候要素變化可能導致害蟲和病原體的種群數(shù)量和分布發(fā)生變化。這意味著病蟲害發(fā)生的時間可能提前或延遲，使種植者很難準確選擇最佳的防治時機。

2)環(huán)境條件對病蟲害傳播和暴發(fā)也有影響。小麥種植區(qū)域地土壤、水源、周圍植被等因素都會對病蟲害的發(fā)展產(chǎn)生影響。例如，土壤濕度過高可能導致某些病原體滋生，而過度灌溉或不合理施用農(nóng)藥可能造成環(huán)境污染，進一步加劇病蟲害的發(fā)生。因此，種植者需要密切監(jiān)測和了解種植環(huán)境的變化，以便及時采取相應的防治措施。

3)害蟲和病原體的生物學特性增加了病蟲害防治時間的不確定性。不同病蟲害在不同的季節(jié)、階段活動，并且病蟲害的生命周期、繁殖方式也各不相同。種植者需要根據(jù)不同的病蟲害特點制訂相應的防治策略，但這需要對害蟲、病原體的生物學知識有深入了解和準確的判斷能力。

1.2 小麥種植灌溉中存在的問題

在小麥種植中，灌溉是一個重要的環(huán)節(jié)，小麥種植灌溉中常見的問題如下。

1)灌溉量不合理。灌溉水量分配不合理是一個普遍存在的問題。有的種植者傾向于過度灌溉，導致土壤過濕，增加了病蟲害發(fā)生風險，也可能導致土壤中養(yǎng)分流失和鹽漬化問題。相反，如果灌溉不足，會導致小麥植株水分應激，影響生長和產(chǎn)量。

2)灌溉頻率不合理。有的種植者過于頻繁地灌溉，導致土壤過濕，容易滋生真菌病和其他病害。灌溉頻率過低則會使土壤過于干旱，導致植株的水分吸收不足和生長受限。

3)缺乏灌溉管理技術。在一些小麥種植地區(qū)，種植者缺乏灌溉管理的技術和知識，沒有科學的灌溉計劃，缺乏灌溉系統(tǒng)調節(jié)和監(jiān)控能力，不能準確判斷植株的水分需求，無法優(yōu)化灌溉量和灌溉頻率。

4)資源限制。一些小麥種植地區(qū)可能存在水資源不足的問題。水源短缺可能導致灌溉困難，種植者要面對如何合理分配有限水資源以滿足小麥生長的難題。

1.3 藥劑使用問題

在小麥病蟲害防治中，藥劑使用是一個重要的環(huán)節(jié)，其中的常見問題如下。

1)濫用農(nóng)藥。濫用農(nóng)藥是一個嚴重的問題，特別是過度依賴某種農(nóng)藥防治病蟲害。這種行為可能導致害蟲和病原體對農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性，從而降低農(nóng)藥施用效果。此外，濫用農(nóng)藥還會對生態(tài)環(huán)境造成負面影響，如土壤和水體污染，以及對非目標生物的傷害。

2)缺乏有效的藥劑。由于病蟲害的多樣性和復雜性，選擇合適藥劑進行防治是一個挑戰(zhàn)。一些小麥病蟲害可能對某些藥劑具有抗藥性，或者某些藥劑在特定環(huán)境條件下效果不佳。因此，種植者需要了解不同病蟲害的藥劑抗性情況，選擇適當?shù)乃巹┻M行防治。

3)藥劑殘留問題。藥劑殘留對食品安全和環(huán)境保護構成潛在威脅。如果種植者在小麥收割前不合理使用藥劑，可能導致農(nóng)產(chǎn)品中藥物殘留量過高，影響消費者的健康。因此，種植者需要嚴格按照藥劑使用說明和安全間隔期施藥，避免藥劑殘留問題。

4)缺乏科學的藥劑施用技術。施藥方式不正確可能導致藥劑浪費、施藥不均勻。因此，種植者需要了解正確的施藥方法，如藥劑稀釋比例、噴霧器使用方式和施藥時機等。

2 小麥病蟲害防治中應用無人機

2.1 對小麥進行檢測和管理

無人機在小麥病蟲害防治中的應用為小麥管理提供了新的可能性，具體應用如下。

1)病蟲害監(jiān)測。無人機配備高分辨率的攝像設備和多光譜傳感器，可以對小麥田地進行全面監(jiān)測。通過無人機航拍，可以及時捕捉到小麥田地中的病蟲害情況，包括病害的類型、程度和分布等，使種植者和農(nóng)業(yè)技術人員能夠快速發(fā)現(xiàn)病蟲害的跡象，從而及時采取防治措施，減少病蟲害造成的損失[1]。

2)草地變色檢測。無人機可以利用多光譜傳感器檢測小麥田情況。通過分析不同波段的圖像數(shù)據(jù)，可以判斷小麥植株的健康狀況。如果出現(xiàn)異常變色，可能意味著存在病蟲害或其他生長問題。應用無人機可以快速準確地發(fā)現(xiàn)這些問題，并進行定位，幫助種植者采取相應的措施，如調整施肥和采取防治措施，以促進小麥健康生長。

3)精準施藥。無人機搭載噴霧設備，根據(jù)事先設定的路徑和指令，將藥劑以噴霧的方式噴灑到目標區(qū)域。這種精準施藥的方法可以有效減少農(nóng)藥浪費和環(huán)境污染，提高防治效果。

4)地形檢測和土壤分析。無人機配備激光雷達和紅外傳感器等設備，可以快速檢測和分析小麥田的地形、土壤。通過分析獲取的地形數(shù)據(jù)和土壤信息，種植者可以更好地了解小麥種植區(qū)域的水分分布、排水狀況和養(yǎng)分含量等，有針對性地制訂灌溉和施肥計劃，提高小麥產(chǎn)量。

2.2 應用無人機噴灑農(nóng)藥

在小麥病蟲害防治中的應用無人機，可以實現(xiàn)藥物精確噴灑，為小麥病蟲害防治提供便利，提高效率。

1)精準定位噴灑。無人機搭載的噴灑系統(tǒng)可以根據(jù)事先設定的路徑和指令，實現(xiàn)對小麥田地精準噴灑。通過全球定位系統(tǒng)（GPS）和導航技術，無人機可以準確飛行到目標區(qū)域，并在預定高度和速度下噴灑藥物。精準定位噴灑的方法可以確保藥物被均勻地噴灑在目標植株上，提高防治效果。

2)覆蓋面積大。無人機飛行速度相對較快，可以在較短時間內完成大面積噴灑任務。與傳統(tǒng)人工噴灑相比，無人機能夠大幅提高噴灑效率，節(jié)省時間和人力成本。特別是在病蟲害大面積暴發(fā)時，可以快速響應并噴灑藥物，防止病蟲害擴散。

3)節(jié)約藥物和環(huán)境友好。由于無人機可以實現(xiàn)精確噴灑，藥物可以被有效地控制在目標區(qū)域，減少藥物浪費和過量使用。這不僅可以節(jié)約藥物成本，還有助于減少對環(huán)境的影響和農(nóng)藥殘留。此外，無人機可以避免藥物噴灑時產(chǎn)生的地面壓實和損傷，減少對農(nóng)田的破壞[2]。

4)數(shù)據(jù)記錄和分析。無人機配備的傳感器可以實時記錄噴灑過程中的數(shù)據(jù)，如噴灑速度、噴霧量和藥物質量濃度等。通過分析數(shù)據(jù)，種植者和農(nóng)業(yè)技術人員可以評估噴灑效果，并根據(jù)需要調整噴灑策略，提高病蟲害防治效果。

2.3 小麥病蟲害防治中應用無人機遙感技術

在小麥病蟲害防治中應用無人機遙感技術，為種植者和農(nóng)業(yè)技術人員提供了一種快速、準確的監(jiān)測和評估手段。

1)病蟲害監(jiān)測與預警。無人機搭載的遙感設備，如多光譜傳感器和紅外熱像儀，可以獲取小麥田地的高分辨率圖像和熱量分布數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，可以實現(xiàn)對小麥病蟲害的監(jiān)測與預警。例如，多光譜傳感器可以捕捉到小麥植株受損的光譜特征，幫助種植者快速識別病蟲害的類型和為害程度。紅外熱像儀可以檢測到植株的溫度分布，提供病蟲害熱點的定位。監(jiān)測和預警系統(tǒng)可以幫助種植者及時采取防治措施，減少病蟲害造成的損失。

2)病蟲害分布與定位。無人機遙感技術可以幫助精確定位小麥田地中的病蟲害分布。通過無人機航拍，可以獲取大范圍圖像數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，可以生成小麥田地的高分辨率圖像和三維模型，并進行病蟲害的定位和分布分析。這種定位和分布信息可以幫助種植者有針對性地制訂防治策略，優(yōu)化藥物噴灑和其他防治措施的效果。

3)生長狀態(tài)監(jiān)測。無人機遙感技術可以監(jiān)測小麥植株的生長狀態(tài)和健康狀況。通過分析遙感圖像，可以獲取小麥田地的植被指數(shù)、葉面積指數(shù)等參數(shù)，評估小麥的生長和健康狀況。監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助種植者及早發(fā)現(xiàn)小麥植株營養(yǎng)不良、疾病或蟲害受損等問題，及時調整管理措施，促進小麥健康生長[3]。

3 無人機應用于小麥病蟲害防治中的關鍵

3.1 立足小麥生長特點

在小麥病蟲害防治中，無人機技術具有很多優(yōu)勢?？梢匝杆賯蓽y和監(jiān)測病蟲害的存在和蔓延情況。通過搭載高分辨率的攝像頭和傳感器，獲取詳細的圖像和數(shù)據(jù)，幫助種植者及時了解小麥生長狀態(tài)和病蟲害為害程度。

1)病蟲害巡查。利用無人機的高空俯瞰能力，種植者可以快速檢查小麥田地的整體情況，識別病蟲害的跡象和侵染區(qū)域，有助于及早發(fā)現(xiàn)病蟲害并采取相應的防治措施，避免病蟲害擴散。

2)精準噴灑農(nóng)藥。無人機搭載的噴灑設備可以精確噴灑農(nóng)藥或生物控制劑。通過無人機的定位和導航系統(tǒng)，種植者可以將藥劑噴灑在受到病蟲害侵染的特定區(qū)域，減少藥物的浪費和對環(huán)境的影響。此外，無人機能夠在短時間內完成大面積噴灑作業(yè)，提高工作效率。

3)數(shù)據(jù)分析與預警。通過攝像頭和傳感器獲取的圖像和數(shù)據(jù)可以用于病蟲害監(jiān)測和分析。無人機可以收集大量數(shù)據(jù)，如植被指數(shù)、溫度和濕度等，利用機器學習和人工智能算法進行數(shù)據(jù)處理、分析，提供病蟲害的預警信息。種植者可以根據(jù)預警結果及時采取防治措施，避免小麥發(fā)生病蟲害。

4)智能灌溉管理。無人機可以搭載土壤濕度傳感器，監(jiān)測小麥田的土壤濕度情況。通過無人機定期巡查，種植者可以了解不同區(qū)域的土壤濕度情況，實施智能灌溉管理，為小麥提供適宜的水分，降低病蟲害的發(fā)生概率[4]。

3.2 完善相關信息數(shù)據(jù)庫

在小麥病蟲害防治中應用無人機，完善相關信息數(shù)據(jù)是關鍵任務。通過收集、整理和管理大量小麥病蟲害相關數(shù)據(jù)，可以提供準確、實時的信息支持，為種植者和農(nóng)業(yè)管理部門制定科學的防治策略提供參考。

1)無人機配備高分辨率攝像頭和傳感器能夠捕捉到豐富的圖像和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括小麥田地的植被狀況、病蟲害分布情況、為害程度等，并與其他農(nóng)田數(shù)據(jù)整合，形成全面的小麥病蟲害信息數(shù)據(jù)庫。

2)處理和分析無人機采集的圖像、數(shù)據(jù)。利用圖像識別技術和機器學習算法，可以對圖像進行病蟲害自動識別和分類，快速準確地確定病蟲害的類型和程度，并將結果存儲到數(shù)據(jù)庫中。同時，小麥病蟲害信息數(shù)據(jù)庫還應包括其他相關數(shù)據(jù)，如天氣信息、土壤質量、農(nóng)藥使用記錄等。這些數(shù)據(jù)與病蟲害數(shù)據(jù)關聯(lián)分析，可以探索病蟲害與環(huán)境因素之間的關系，幫助預測病蟲害發(fā)生的潛在風險和影響因素。此外，完善數(shù)據(jù)庫還需要考慮數(shù)據(jù)的實時性和共享性。通過無人機技術，數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)皆贫朔掌?，種植者和農(nóng)業(yè)管理部門能夠及時獲取最新的病蟲害信息。同時，建立一個統(tǒng)一的平臺或系統(tǒng)，使不同農(nóng)田的數(shù)據(jù)集成和共享，促進農(nóng)業(yè)領域的合作和信息交流。

3.3 加強專業(yè)人才培養(yǎng)

在無人機應用于小麥病蟲害防治過程中，加強專業(yè)人才培養(yǎng)至關重要。培養(yǎng)具備無人機操作和病蟲害防治知識的專業(yè)人才，能夠有效推動無人機技術在小麥病蟲害防治領域的應用，提高防治效果。

1)建立相關培訓體系。開設無人機操作和病蟲害防治培訓課程，包括無人機操作技術、圖像處理和分析、病蟲害識別與防治策略等內容。培訓課程可以由專業(yè)教育機構、農(nóng)業(yè)科研機構或農(nóng)業(yè)技術推廣部門提供，針對種植者、技術人員和農(nóng)業(yè)管理者等不同人群的需求進行培訓。

2)注重實踐教學。無人機操作和病蟲害防治的實踐性較強，培訓課程應包含實地操作和實際案例分析。通過實踐教學，學員可以親自操作無人機，學習如何收集病蟲害數(shù)據(jù)、分析圖像和制訂防治方案。實踐環(huán)節(jié)可以結合農(nóng)田示范或合作社的實際需求進行安排，提供真實的場景和問題。

3)加強與相關領域的交流與合作。與無人機技術領域的專業(yè)人才、農(nóng)業(yè)專家和病蟲害防治研究人員合作，共同開展培訓和研究項目。通過合作與交流，可以匯集不同領域的專業(yè)知識和經(jīng)驗，促進技術創(chuàng)新與應用。此外，還可以鼓勵學生和從業(yè)人員參與相關比賽和項目，提供實踐鍛煉和交流的平臺，激發(fā)人才的創(chuàng)新潛力和學習熱情；提供專業(yè)指導和資源支持，幫助培養(yǎng)專業(yè)人才并推動技術發(fā)展[5]。

4 結束語

無人機技術與傳統(tǒng)小麥病蟲害防治融合應用有巨大的潛力，可以提高防治效率、降低成本、減少環(huán)境污染風險，對小麥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。然而，該領域仍面臨技術、政策和人才等方面的挑戰(zhàn)，需要各方共同努力推動其發(fā)展。相信通過不斷的創(chuàng)新和合作，無人機技術與傳統(tǒng)小麥病蟲害防治的融合應用將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更大的改變和發(fā)展。