曹翔翔

摘 要：近年來，植保無人機在農(nóng)作物病蟲害防治中得到了快速發(fā)展，在全國各地均得到了廣泛的推廣應(yīng)用。隨著植保無人機數(shù)量的快速增加，農(nóng)作物病蟲害防治的依賴性不斷增強，在應(yīng)用過程中存在的困難和問題不斷凸顯出來。該文介紹了植保無人機在安徽省的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對存在問題提出了相應(yīng)的對策建議，以期為利用植保無人機防治農(nóng)作物病蟲害提供支持參考。

關(guān)鍵詞：植保無人機;應(yīng)用;發(fā)展前景;安徽省

近年來，植保無人機的超低空超低量航空施藥技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，其不僅具有作業(yè)效率高、節(jié)水省藥和省工省力的特點，還具有定位尋跡飛行、智能航跡規(guī)劃以及復(fù)雜地形作業(yè)能力等獨特優(yōu)勢，對丘陵、山地等地面施藥器械難以進行作業(yè)的區(qū)域，植保無人機能夠很好地開展施藥防治作業(yè)。同時，由于農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，土地流轉(zhuǎn)和規(guī)模經(jīng)營不斷擴大，種植大戶、家庭農(nóng)場、專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織等新型組織不斷涌現(xiàn)，農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移造成的農(nóng)村勞動力不足，農(nóng)業(yè)對高效化、智能化服務(wù)的要求越來越高，植保無人機在安徽省各地均得到了快速的推廣應(yīng)用。

1 植保無人機發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 總體形勢 自20世紀(jì)50年代初起，我國有人駕駛的大型農(nóng)用航空就開始在植保領(lǐng)域進行施藥作業(yè)，截至2019年，我國擁有農(nóng)林用固定翼飛機1400架，直升機60余架。相對來說，我國植保無人機應(yīng)用和研發(fā)起步較晚，2000年，北京市開始應(yīng)用植保無人機開展施藥防治農(nóng)作物病蟲害。2008年，我國“863”計劃項目“水田超低空低量施藥技術(shù)研究與裝備創(chuàng)制”開始實施，標(biāo)志著國內(nèi)科研機構(gòu)正式開始探索植保無人機航空施藥技術(shù)。2009年，我國研制出國內(nèi)外第一款多旋翼植保無人機;2010年，生產(chǎn)出國內(nèi)首款油動單旋翼植保無人機，開啟了中國植保無人機商業(yè)化的第1步;2012年，我國研制出國內(nèi)第1款電動單旋翼植保無人機，可搭載10L藥箱，裝備4個扇形噴頭，低空低量航空施藥技術(shù)研究開始興起。 據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部相關(guān)部門統(tǒng)計，2017年，全國在用的植保無人機共計250多種，生產(chǎn)植保無人機企業(yè)300余家，目前生產(chǎn)植保無人機的企業(yè)超過500家。2017—2019年，全國植保無人機數(shù)量分別為1.4、3.1和5.0萬架，總作業(yè)面積分別為667、1777和3300萬hm2。防治病蟲害的作物包括小麥、水稻、玉米、棉花、甘蔗、果樹等多種作物，實際防治效果不斷得到用戶的認可，正處于迅速發(fā)展階段。

1.2 安徽省植保無人機現(xiàn)狀 安徽省是較早應(yīng)用植保無人機的省份之一，2010年，在六安市部分縣區(qū)種植大戶就已經(jīng)開始嘗試用植保無人機防治病蟲害;2013年，鳳臺縣、桐城市等縣區(qū)植保機構(gòu)利用病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治經(jīng)費購置植保無人機，扶持專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織開展統(tǒng)防統(tǒng)治工作。自2015年植保無人機在安徽省開展大范圍應(yīng)用示范和推廣以來，逐漸被種糧大戶、家庭農(nóng)場和專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織接受，也得到了廣大農(nóng)戶的認可，機型從燃油植保無人機發(fā)展到電動植保無人機，再到智能電動植保無人機，數(shù)量不斷增加。據(jù)安徽省植?？傉窘y(tǒng)計，2016—2019年全省擁有植保無人機分別為260、1051、2271和4565架，安徽省植保無人機擁有量約占全國總擁有量的10%。

目前，安徽省內(nèi)植保無人機按結(jié)構(gòu)主要分為單旋翼和多旋翼2種，按動力系統(tǒng)可以分為電池動力與燃油動力2種;品牌涉及20多個、50多種型號，藥箱容積5～30L不等，少數(shù)達到60L，其中15L以下占75%，10L占65%。安徽省前期使用多為油動、單旋翼無人機，其核心是燃油動力系統(tǒng)，油動植保無人機的靈活性相對較差，機身大，但載藥量多，起降需要一定的時間，單次飛行時間可超過1h，維護較復(fù)雜;近年來，多旋翼電動智能化植保無人機逐漸成為主流，它以電機為動力系統(tǒng)，載藥量相對較少，機操作靈活，起降迅速，單次飛行時間一般為10～15min，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、飛行穩(wěn)定等特點，逐漸被市場和農(nóng)戶認可。從品牌來看，大疆和極飛在安徽省市場占有絕對主導(dǎo)地位，其他品牌主要有全豐自由鷹、漢和、高科新農(nóng)、天鷹兄弟、有農(nóng)創(chuàng)新、蚌埠幻客、尤艾維等。自2015年起，安徽省無人機生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不斷增加，截至目前，植保無人機生產(chǎn)企業(yè)達21家，排名全國前10位，但有些企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小，大多供本地使用，外銷數(shù)量少，還有些企業(yè)處在研發(fā)階段。

從安徽省區(qū)域使用分布來看，據(jù)調(diào)查，截至2019年9月，淮北地區(qū)以亳州、宿州、阜陽3市防治小麥和玉米作物病蟲害為主，擁有植保無人機分別為980、675和602臺，淮河以南地區(qū)以滁州和安慶兩市防治小麥和水稻作物病蟲害為主，擁有植保無人機分別為455、424臺，該5市無人機總量占有全省的76.9%。沿江和江南地區(qū)以防治水稻病蟲害為主，受丘陵、田塊小等因素的影響，擁有植保無人機數(shù)量普遍較少。從防治面積來看，2016—2019年全省無人機防治面積分別為8.6、38.5、94.0和247.3萬hm2，分別占全省防治面積的0.33%、1.65%、5.8%和10.6%。植保無人機防治農(nóng)作物病蟲害面積占比增長速度明顯加快，在病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治中發(fā)揮的作用越來越大。

2 植保無人機應(yīng)用情況

2.1 防治范圍 安徽省應(yīng)用植保無人機作業(yè)的主要作物有小麥、水稻和玉米等，防治的主要病蟲害主要為防除小麥、水稻、玉米田病蟲害和雜草（芽前封閉、莖葉處理）。據(jù)調(diào)查，2019年安徽省植保無人機防治水稻、小麥和玉米上病蟲害的作業(yè)面積占比分別為47.3%、38.8%和8.6%，其他作物占比5.3%。隨著植保無人機的普及和性能的提高，用于防治小麥和玉米病蟲害的面積不斷擴大。

2.2 防治優(yōu)勢

2.2.1 作業(yè)效率高 一般情況下，植保無人機每天可防治20～26.67hm2，如果飛防手業(yè)務(wù)熟練，防治面積連片集中，每天作業(yè)面積可達40hm2以上。作業(yè)效率是人工噴藥的30倍以上、普通植保機械的8倍，且在高稈作物和暴發(fā)性病蟲害的防治效率上具有突出的優(yōu)勢。

2.2.2 作業(yè)效果好 植保無人機霧滴的高度霧化可以確保農(nóng)藥在植物表面的有效附著，作業(yè)時產(chǎn)生的下壓風(fēng)場有助于增加霧流對農(nóng)作物的穿透性，確保防治效果。植保無人機噴藥均勻，較其他機械的防治效果較好。智能植保無人機采用GPS定位，能夠?qū)崿F(xiàn)斷點續(xù)噴，杜絕重噴漏噴;變量控制，噴灑均勻;后臺軌跡監(jiān)管，確保噴灑規(guī)范;旋翼風(fēng)場大，噴灑藥劑滲透性好，大大提高了防治效果。另外，智能植保無人機夜晚也可作業(yè)，避免夏天高溫作業(yè)效果不好、安全性差問題，極大地提高了作業(yè)效果。

2.2.3 節(jié)藥省水 使用常規(guī)噴霧機械防治的用水量普遍在450L/hm2以上，而使用植保無人飛機防治的用水量只需15～22.5L/hm2，和常規(guī)噴霧機械相比較，用水量大大降低。并且植保無人機采用的超低容量噴霧噴灑技術(shù)，能夠提高靶標(biāo)作物上藥液沉積和減少農(nóng)藥流失，實現(xiàn)精準(zhǔn)、減量施藥，對比傳統(tǒng)植保施藥方式可省農(nóng)藥10%～20%，有效地降低了對環(huán)境和農(nóng)作物的污染，充分發(fā)揮了農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)及裝備在推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展中的主要作用。

2.2.4 使用安全 無人機進行防治病蟲草害作業(yè)時，操作人員通過遠距離遙控或設(shè)置自動巡航作業(yè)，實現(xiàn)了人機、人藥分離，有效地避免了農(nóng)藥對人體的直接傷害，安全性高于人工噴藥和普通地面機械植保作業(yè)。

2.2.5 應(yīng)用范圍廣 植保無人機體積小、質(zhì)量輕，可遠距離操控作業(yè)，不受地塊和作物的限制，不僅可以給矮稈作物施藥，而且有效地解決了高稈作物病蟲防控中人和機械不便進地的難題，避免了作業(yè)過程中對作物的損傷。安徽省地形條件復(fù)雜，有平原、山丘、丘陵等，使用植保無人飛機防治病蟲害，適用范圍較廣。對于常規(guī)施藥機械很難作業(yè)的山區(qū)、丘陵，以及水源缺乏不方便的地區(qū)，植保無人飛機都可以開展防治作業(yè)。

2.3 農(nóng)藥利用率 2016年前，油動植保無人機在小麥、玉米、水稻前期施藥，農(nóng)藥利用率為35%左右，在作物中后期使用，農(nóng)藥利用率達40%以上;2019年，安徽省與中國農(nóng)科院植保所合作，在阜陽市潁州區(qū)開展了電動多旋翼植保無人機在小麥上施藥農(nóng)藥利用率的測試，農(nóng)藥利用率達50%以上。在不同施藥器械比較中，植保無人機的農(nóng)藥利用率明顯高于背負式噴霧器和擔(dān)架式噴霧器，略低于自走式噴桿噴霧機。

2.4 防治效果 隨著植保無人機質(zhì)量的不斷改進升級，其防治病蟲害效果逐年提高，當(dāng)前病蟲害防控的總體防效可達85%左右，能夠滿足病蟲害防控的需求。如阜陽市植保無人機在防治玉米粘蟲、小麥赤霉病等病蟲害上，2016—2019年4年的平均防效分別為68%、72%、75%和85%;在無為縣防治水稻稻飛虱應(yīng)用中，飛防效果達94.7%;太和縣在小麥田施用除草劑，防效在98%～100%，玉米田施用除草劑的防效達95%～99%;無為縣防除水稻田雜草，播后1次封閉禾本雜草的防治效果為68.4%，闊葉雜草為77.5%，莎草為96.2%，1次封閉、2次莖葉防除后禾本雜草的防治效果為92.9%。

2.5 市場作業(yè)分析

2.5.1 作業(yè)成本 植保無人機的作業(yè)成本主要包括：機手勞務(wù)費、電池損耗、機械損耗與折舊、器械運輸費及藥劑混配人員務(wù)工費等，每次作業(yè)成本約為75～90元/hm2。

2.5.2 作業(yè)收費 作業(yè)價格一般為120～200元/hm2，如作業(yè)面積較大且連片的收費120～150元/hm2;噴灑玉米、高粱等高稈作物等作物，收費標(biāo)準(zhǔn)為150～180元/hm2;如面積小于1hm2的零散地塊，收費標(biāo)準(zhǔn)般為200元/hm2以上。

2.5.3 作業(yè)任務(wù) 由于病蟲害發(fā)生季節(jié)性強，如小麥赤霉病防治各地區(qū)常集中在5～7d，水稻穗期病害大多集中水稻破口期前防治，這樣在集中需要防治時，會因作業(yè)時間集中、植保無人機忙不過來，或缺少機手;而農(nóng)閑時，機手和無人機又處于閑置狀態(tài)，經(jīng)營主體難以贏利。

2.5.4 作業(yè)主體 目前，安徽省購置和使用植保無人機的經(jīng)營主體主要有以下5類：一是專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織。利用專業(yè)優(yōu)勢，加上政策扶持，擁有植保無人機數(shù)量較多;二是農(nóng)資經(jīng)營企業(yè)。利用本身銷售農(nóng)藥的優(yōu)勢，開展飛防作業(yè)，降低成本;三是無人機生產(chǎn)企業(yè)。成立防治服務(wù)隊，利用器械和機手培訓(xùn)優(yōu)勢，搶占市場擁有率;四是專業(yè)合作社。合作社能夠獨立進行培訓(xùn)和防治服務(wù);五是種田大戶。為解決用人難和打藥難問題，種田大戶自發(fā)采購植保無人機開展病蟲害防治。

3 存在問題與解決對策

3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系不完善 目前，植保無人機尚無明確的管理部門，也無統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)、成熟的操作規(guī)程和效果評價辦法。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管理機制的缺乏，導(dǎo)致無人機廠商各自為政，生產(chǎn)廠家良莠不齊、標(biāo)準(zhǔn)不一。植保無人機產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊，購機者權(quán)益及植保作業(yè)效果得不到保證，田間作業(yè)難以得到有效監(jiān)管，市場無序競爭，操作人員缺乏權(quán)威性的資格認證，其在很大程度上限制了植保無人機的發(fā)展。安徽省應(yīng)結(jié)合安徽省實際情況，加快地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，推動安徽省植保無人機的發(fā)展。

3.2 性能和實用性有待提高 植保無人機在實際應(yīng)用中顯現(xiàn)出了很多的不足：一是控制技術(shù)不夠成熟。現(xiàn)場操作過程中可能會出現(xiàn)操作失控和墜落的情況，并且在實際噴灑農(nóng)藥過程中也偶爾出現(xiàn)重噴、漏噴現(xiàn)象;二是負重輕、續(xù)航時間短。以現(xiàn)有的小型植保無人機為例，載藥量不足15kg，在對鉆蛀性害蟲水量不夠，打不通透，可能導(dǎo)致防治效果差。鋰電池每次充電需40～60min，可持續(xù)飛行僅15～20min，噴防面積只有1hm2左右，影響作業(yè)效率。因此，今后應(yīng)引導(dǎo)植保無人飛機生產(chǎn)企業(yè)以問題為導(dǎo)向，集中資源，把植保無人機專用噴霧系統(tǒng)及其低空低量的航空施藥技術(shù)的研發(fā)放在首要地位，不能只局限于飛行平臺及飛行控制系統(tǒng)的研發(fā)上，要盡快解決電池續(xù)航能力不強、載荷量低、不易操控等問題，加強自主巡航匹配航線、自動規(guī)避障礙物、噴藥量智能控制等技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

3.3 運行成本較高 植保無人機與傳統(tǒng)植保器械相比，具有諸多優(yōu)勢，但由于其市場價格偏高，雖已列入農(nóng)機補貼范圍，購機成本每架仍需要2萬～3萬元，種植大戶和植保專業(yè)化服務(wù)組織購買使用的壓力及成本回收能力有限，一些潛在客戶面對高額價格望而卻步，且后期維護保養(yǎng)費用高，使其推廣應(yīng)用受到了很大的限制。植保無人機對電池數(shù)量要求大，因續(xù)航時間短，一般每架無人要需配備8～10組電池，從而加大了防治成本。加上機手難雇、難留，飛防組織常出現(xiàn)有機無人操作的困境，造成植保無人機普及率和作業(yè)覆蓋率提高難的問題。因此，相關(guān)部門應(yīng)加大政策扶持力度，提高植保無人機購置補貼，可通過資金等扶持形式鼓勵統(tǒng)防統(tǒng)治組織在病蟲防控中優(yōu)先采用無人機作業(yè)，提高群眾應(yīng)用無人機開展病蟲防控作業(yè)的積極性，調(diào)動種植大戶、農(nóng)業(yè)合作社及植保專業(yè)化服務(wù)組織的購機積極性，加快無人機植保技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3.4 缺乏專業(yè)培訓(xùn) 智能植保無人機技術(shù)集成度高，操作和維護保養(yǎng)遠較一般農(nóng)機產(chǎn)品復(fù)雜，需要操作人員能夠熟練掌握無人機的調(diào)試、維護、操控等多種基礎(chǔ)能力，同時還要了解針對不同作物、不同病蟲害的施藥技術(shù)方案及國家相關(guān)法律法規(guī)。而當(dāng)前無人機操作技術(shù)培訓(xùn)相對而言還不夠精細和規(guī)范，更多操作需在實際中摸索，不同生產(chǎn)廠家的操作資格認證不能通用，機手是企業(yè)自主培訓(xùn)，缺少行業(yè)對人員管理和規(guī)范培訓(xùn)，作業(yè)中無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)范，往往因機手的操作失誤，造成墜機和飛防效果不好。今后可通過新型職業(yè)農(nóng)民培訓(xùn)等技術(shù)培訓(xùn)項目，加強對植保無人機操作人員的培訓(xùn)。

3.5 受環(huán)境的影響大 植保無人機作業(yè)受農(nóng)田環(huán)境，比如田間有較多電線桿等障礙物、天氣等因素的影響，特別是受風(fēng)力的影響較大，3級以上的風(fēng)力會影響飛防效果及穩(wěn)定性，易產(chǎn)生藥害，或造成防治效果較差。土地碎片化，田塊零散分布，不同作物或同一作物不同品種插花種植，都不利于規(guī)模化作業(yè)。因此，今后需加快土地流轉(zhuǎn)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，提高土地的利用率，使得作物布局更加合理，田間管理更加方便，無人機飛防作業(yè)更加高效。

3.6 缺少專用藥劑 植保無人機施藥藥液僅需12～22.5kg/hm2，濃度相對傳統(tǒng)施藥提高幾十倍，目前市場上飛防專用藥劑品種少，缺乏無人機專用的濃度高、稀釋性好農(nóng)藥產(chǎn)品，農(nóng)藥企業(yè)對飛防專用藥劑的開發(fā)跟不上植保無人機的發(fā)展速度，很難適應(yīng)植保無人機超低容量噴霧的需求。近2年安徽省開展了航空專用藥劑納米農(nóng)藥防治病蟲害試驗示范，進行了有益的探索，新型飛防專用藥劑也是今后的發(fā)展要求。

3.7 藥劑漂移 植保無人機的作業(yè)高度一般在1.8～3.0m，高于傳統(tǒng)的噴霧器，再加上噴灑藥液的液滴更細小，在有風(fēng)的天氣下作業(yè)易產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。在除草劑施藥時，這種漂移現(xiàn)象會對周邊的其他農(nóng)作物產(chǎn)生不良影響，像對相鄰的蓮藕、蔬菜造成藥害的事件;在殺蟲劑施藥時，這種漂移現(xiàn)象就可能會對周邊的魚塘蝦塘產(chǎn)生不良影響，甚至導(dǎo)致魚蝦死亡。因此，農(nóng)業(yè)部門要協(xié)調(diào)處理好飛防組織和農(nóng)戶之間的矛盾糾紛，幫助飛防組織規(guī)避風(fēng)險、提高收益。

4 發(fā)展方向與應(yīng)用前景

4.1 發(fā)展方向

4.1.1 簡單好用 由手動操作向智能化方向發(fā)展是科技進步的必然趨勢。簡單化的操作方式，將會被更多的人熟練掌握，從而解決機手難培訓(xùn)、人力不足等問題，也更加適用于山區(qū)、丘陵或平原的需要。

4.1.2 續(xù)航能力強 隨著電池系統(tǒng)技術(shù)的改進和提高，植保無人機的續(xù)航能力將會得到大幅度的提高，以滿足應(yīng)急防治的需要。

4.1.3 大容量 要提高作業(yè)效率，植保無人機的容量必將向大容量發(fā)展。

4.1.4 多功能 植保無人機將會從單一施藥作用，向施藥、撒肥、播種、撒飼料等多用途轉(zhuǎn)變，從而提高使用率。

4.2 應(yīng)用前景 隨著農(nóng)業(yè)化進程的加速與轉(zhuǎn)型，農(nóng)業(yè)的大規(guī)模以及技術(shù)化生產(chǎn)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主流。目前，農(nóng)作物病蟲害防控是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動強度最大、用工最多、技術(shù)含量最高、任務(wù)最重的環(huán)節(jié)，迫切需要發(fā)展專業(yè)化防治組織來解決一家一戶防病治蟲的難題。因此，植保無人機統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)總面積將會逐年增加，市場占有率會在今后幾年快速增長，預(yù)計在防治面積中占比會達50%以上。

5 結(jié)語

科技正在改變傳統(tǒng)的農(nóng)耕方式，農(nóng)業(yè)正在向機械化、智能化方向發(fā)展，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更高效、更便捷、更安全。未來農(nóng)作物病蟲害防治會從本地化服務(wù)和向跨區(qū)服務(wù)方向發(fā)展。專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織的轉(zhuǎn)型升級勢在必行，將在病蟲害防治中起主導(dǎo)作用，植保無人機作為一項新興技術(shù)，與傳統(tǒng)的植保機械相比噴防效率和防治效果都有明顯提升，將會在重大病蟲害防控中大顯身手，同時將會在田間病蟲草害的勘察、播種、施肥等方面進行推廣和應(yīng)用。植保無人機的推廣應(yīng)用將進一步促進安徽省農(nóng)藥減量增效和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境安全，助力實現(xiàn)綠色興農(nóng)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)，也將成為將來農(nóng)作物病蟲害防治的主要方式，應(yīng)用前景廣闊。

（責(zé)編：張宏民）