朱從樺 任丹華 歐陽(yáng)裕元 李彬 黃海波 廖為 鄭家國(guó) 李旭毅¤

1.德陽(yáng)市潤(rùn)田水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，四川德陽(yáng)

2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，四川成都

3.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展推廣中心，四川成都

4.四川飛防農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司，四川德陽(yáng)

5.涼山州布拖縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川涼山

現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)裝備給水稻規(guī)?；a(chǎn)增添了活力，為保障糧食安全起到關(guān)鍵作用[1]。近年來(lái)，農(nóng)用無(wú)人機(jī)被廣泛應(yīng)用于植保、播種、施肥、巡田等環(huán)節(jié)[2-4]，不僅大幅提高了作業(yè)效率，還降低了生產(chǎn)成本，“一機(jī)多用”成為了它的突出優(yōu)勢(shì)。分次施肥能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，改善稻米品質(zhì)[5]；然而農(nóng)村勞動(dòng)力大量向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，適齡勞動(dòng)力越來(lái)越緊缺，水稻規(guī)模化生產(chǎn)中迫切需要降低施肥勞動(dòng)強(qiáng)度和用工成本，提高施肥規(guī)范性。隨著高負(fù)載農(nóng)用無(wú)人機(jī)及配套精準(zhǔn)噴灑技術(shù)的不斷進(jìn)步，水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為水稻規(guī)?；?、分次精準(zhǔn)施肥提供了新路徑。與此同時(shí)，通過(guò)稻田葉片氮含量無(wú)損診斷、無(wú)人機(jī)多光譜遙測(cè)、田間生長(zhǎng)持續(xù)監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段繪制施肥處方圖[6-8]，再由無(wú)人機(jī)開展變量施肥作業(yè)，將進(jìn)一步減少肥料用量，提高肥料利用率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，增加水稻產(chǎn)量。為此，本文將重點(diǎn)從作業(yè)機(jī)型、肥料要求、施肥準(zhǔn)備、施肥作業(yè)、機(jī)具保養(yǎng)、安全保障等方面闡述水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)要點(diǎn)及其注意事項(xiàng)，以期為水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)規(guī)范化示范推廣提供支撐。

1 水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用效果

1.1 安全高效，降低成本

無(wú)人機(jī)施肥過(guò)程中僅需搬運(yùn)肥料、填裝肥料、更換電池等簡(jiǎn)易操作，操作人員通過(guò)遙控器完成施肥作業(yè)（大部分可采用自主作業(yè)），可以最大限度避免直接接觸肥料，最大程度減少肥料對(duì)人體的危害；避免長(zhǎng)時(shí)間在田間負(fù)重施肥，勞作強(qiáng)度大幅降低。無(wú)人機(jī)施肥作業(yè)效率可達(dá)1.5～3.0 hm2/h，是傳統(tǒng)人工施肥的10 倍以上，進(jìn)一步降低了用工成本。

1.2 綠色低碳，節(jié)省肥料

施肥農(nóng)用無(wú)人機(jī)以電力為主動(dòng)力，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色低碳的優(yōu)選機(jī)具。根據(jù)水稻生育進(jìn)程和養(yǎng)分吸收規(guī)律，配套稻田葉片氮含量無(wú)損診斷、無(wú)人機(jī)多光譜遙測(cè)、田間生長(zhǎng)持續(xù)監(jiān)測(cè)等技術(shù)，無(wú)人機(jī)分次精準(zhǔn)施肥能夠顯著提高肥料利用率，減少肥料用量，既能滿足稻株養(yǎng)分需求，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，也能減少肥料損失帶來(lái)的環(huán)境污染，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)低碳環(huán)保的有效措施。

1.3 簡(jiǎn)單適用，易于推廣

水稻無(wú)人機(jī)施肥操作難度遠(yuǎn)小于植保作業(yè)，作業(yè)時(shí)通過(guò)增加飛行高度來(lái)繞開田間障礙物，無(wú)論是平原還是丘陵區(qū)，操作人員都能夠采用自主避障作業(yè)，大幅降低操控難度?，F(xiàn)有農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)基數(shù)較大，從業(yè)人員多且年輕，農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)主體僅需加購(gòu)播撒裝置就能開展施肥作業(yè)。此外，水稻規(guī)?；a(chǎn)中追肥帶來(lái)的增產(chǎn)增收效果十分顯著，僅通過(guò)無(wú)人機(jī)追施分蘗肥和穗肥，每公頃節(jié)本增收就超過(guò)225 元，這些也為示范推廣水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)提供重要支撐。

2 水稻無(wú)人機(jī)施肥技術(shù)要點(diǎn)

2.1 作業(yè)機(jī)型

選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)，購(gòu)置配套離心拋撒或涵道氣吹型播撒器。無(wú)人機(jī)有效負(fù)載應(yīng)超過(guò)20 kg，有效播撒幅寬不低于4.0 m，每公頃播種量誤差不超過(guò)3 kg，防水等級(jí)不低于IP7級(jí)。施肥無(wú)人機(jī)起飛直徑不超過(guò)3.0 m，高度不超過(guò)1.2 m，連續(xù)施肥作業(yè)不少于15 min，每分鐘顆粒肥播撒量不低于10 kg，液體噴施量不少于4 L，作業(yè)速度為4～8 m/s，作業(yè)高度2.0～12.0 m，具備自主作業(yè)、智能避障、漏堵報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄軌跡等功能。

2.2 肥料要求

可以用于無(wú)人機(jī)施肥的通常有顆粒肥料和液體肥料。顆粒肥料直徑為0.5 mm～3.0 mm，顆粒度不小于90%，吸濕性較弱、無(wú)結(jié)塊、硬度不小于50 N。液體肥料應(yīng)選擇能被水稻葉片吸收的全水溶性肥料，且能直接用于無(wú)人機(jī)噴施或加水稀釋后能夠適用于無(wú)人機(jī)噴施作業(yè)。

2.3 施肥準(zhǔn)備

1) 準(zhǔn)備肥料。顆粒肥料要清除顆粒肥中的結(jié)塊和雜物，將肥料填裝入裝載桶。液體肥料要根據(jù)液體肥料使用要求，配制成適宜濃度，再罐裝到桶內(nèi)。

2) 檢查機(jī)具。起飛作業(yè)前檢查農(nóng)用無(wú)人機(jī)及施肥器各組件情況，確保處于正常工作狀態(tài)，同時(shí)，調(diào)試通訊設(shè)備，確保農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)操控系統(tǒng)通訊順暢。

3) 作業(yè)方案。根據(jù)作業(yè)區(qū)域地形地貌、田塊大小和水稻施肥要求等，對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行飛行定位，規(guī)劃無(wú)人機(jī)航線和起降區(qū)域；采用全自動(dòng)飛行作業(yè)的，還應(yīng)提前規(guī)劃好航線、飛行速度、作業(yè)高度和起降點(diǎn)等。

4) 作業(yè)參數(shù)。按照播種要求，設(shè)置播種作業(yè)高度、飛行速度、安全距離、播撒量、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

5) 作業(yè)測(cè)試。操作人員對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行不噴（撒）施模擬作業(yè)，校準(zhǔn)流量和播撒量后再進(jìn)行試噴（撒）施作業(yè)，試噴（撒）施合格后再進(jìn)行大面積施肥作業(yè)。

6) 應(yīng)急預(yù)案。制定突發(fā)情況的應(yīng)急預(yù)案，確保人員和無(wú)人機(jī)安全；發(fā)生突發(fā)性故障時(shí)緊急迫降點(diǎn)必須遠(yuǎn)離人群及住宅區(qū)。

2.4 施肥作業(yè)

作業(yè)人員操作無(wú)人機(jī)起飛，嚴(yán)格按照作業(yè)預(yù)案執(zhí)行。作業(yè)時(shí)應(yīng)關(guān)閉手機(jī)及其他影響播種作業(yè)的電磁干擾設(shè)備；副手和安全員在適宜區(qū)域做好作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)和安全保障。

2.5 機(jī)具保養(yǎng)

施肥作業(yè)結(jié)束后，及時(shí)清潔無(wú)人機(jī)裝載桶、噴灑器，并按照農(nóng)用無(wú)人機(jī)保養(yǎng)要求進(jìn)行機(jī)具的日常保養(yǎng)。

2.6 安全保障

1）機(jī)具保險(xiǎn)。無(wú)人機(jī)應(yīng)具有符合播種作業(yè)服務(wù)的機(jī)損險(xiǎn)和第三責(zé)任險(xiǎn)。

2）人員要求。作業(yè)人員應(yīng)包含無(wú)人機(jī)操作手、副手和安全員，施肥作業(yè)時(shí)全部人員應(yīng)佩戴手套、口罩、安全帽、防眩光眼鏡、工作服；嚴(yán)禁在穿拖鞋、抽煙、酒后及身體不適狀態(tài)下開展播種作業(yè)。其中，無(wú)人機(jī)操作手應(yīng)經(jīng)過(guò)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)培訓(xùn)并獲得專業(yè)的培訓(xùn)合格證，符合NY/T 1775 和AC-61-FS-2013-20 的要求，并掌握作物施肥專業(yè)知識(shí)；副手應(yīng)熟悉作物施肥專業(yè)知識(shí)，熟悉農(nóng)用無(wú)人機(jī)施肥作業(yè)要求，負(fù)責(zé)肥料準(zhǔn)備與填裝；安全員則應(yīng)負(fù)責(zé)在作業(yè)區(qū)域邊緣設(shè)置明顯的警告牌、警戒線以及禁止入內(nèi)的警示標(biāo)識(shí)，負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)施肥作業(yè)過(guò)程中安全保衛(wèi)工作，預(yù)防、處置無(wú)人機(jī)施肥作業(yè)的各種突發(fā)性故障，以確保人機(jī)安全和作業(yè)安全。

3）作業(yè)區(qū)域。作業(yè)區(qū)域應(yīng)符合國(guó)家關(guān)于禁飛區(qū)域的規(guī)定，具備農(nóng)用航空器起降的場(chǎng)地和適合施肥的飛行航線，無(wú)影響農(nóng)用航空器安全飛行的樹木、建筑物、電線（桿）、高壓線塔等障礙物；作業(yè)區(qū)域邊緣應(yīng)設(shè)置明顯的警告牌、警戒線以及禁止入內(nèi)的警示標(biāo)識(shí)。

4）環(huán)境要求。作業(yè)前應(yīng)查詢作業(yè)區(qū)域氣象信息，包括溫濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等；風(fēng)力超過(guò)5 級(jí)禁止作業(yè)，降雨、冰雹時(shí)禁止作業(yè)，能見度低于無(wú)人機(jī)最適作業(yè)距離時(shí)禁止作業(yè)。施肥前應(yīng)考慮光照、相對(duì)濕度、雨露等對(duì)作業(yè)質(zhì)量的影響。

3 展望與思考

水稻無(wú)人機(jī)施肥也面臨一些亟需解決的問(wèn)題。在現(xiàn)有農(nóng)用航空器限制條件下，應(yīng)開發(fā)出作業(yè)續(xù)航更久、負(fù)載更高、自主作業(yè)能力更強(qiáng)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)[9-10]，以提高施肥效率，現(xiàn)有20～30 kg級(jí)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)用于水稻追肥作業(yè)，飛一個(gè)架次僅能完成0.27～0.40 hm2，如果用于施底肥，僅能覆蓋0.03～0.04 hm2。目前，施肥無(wú)人機(jī)多以離心拋撒和涵道氣吹為主，離心式拋撒作業(yè)有效幅寬與顆粒肥密度、甩盤轉(zhuǎn)速、飛行高度密切相關(guān)，作業(yè)時(shí)較多的肥料顆粒會(huì)向側(cè)面偏移，進(jìn)而影響施肥均勻性和準(zhǔn)確性，容易導(dǎo)致漏噴、重噴；涵道氣吹有效幅寬與顆粒肥密度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和飛行高度密切相關(guān)，作業(yè)時(shí)較多的肥料顆粒會(huì)集中于中心區(qū)域，容易導(dǎo)致漏噴，因此，開發(fā)出有效幅寬大且施肥精準(zhǔn)的播撒器將成為進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)施肥效果的關(guān)鍵。無(wú)人機(jī)撒施顆粒肥，顆粒肥料入土淺或直接落于地表，導(dǎo)致肥料利用效率不高，需要優(yōu)化肥水耦合技術(shù)；同時(shí)，還需要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)稻田監(jiān)測(cè)遙感準(zhǔn)確性攻關(guān)，進(jìn)而繪制出更加準(zhǔn)確的施肥處方圖。缺乏無(wú)人機(jī)配套的高效肥料及其助劑，施肥無(wú)人機(jī)負(fù)載提升是有天花板的，為兼顧“施肥效率和利用效果”，需要開發(fā)適應(yīng)于無(wú)人機(jī)施用的濃縮型高效顆粒肥、水溶性更強(qiáng)的液體肥以及配套助劑。天氣因素會(huì)影響無(wú)人機(jī)飛行和作業(yè)，以及施肥效果。噴施液體肥，施用效果通常受液體肥料濃度、空氣濕度、空氣溫度等的影響，施用顆粒肥通常需要考慮葉面雨露和冠層稀密程度等。綜上所述，無(wú)人機(jī)施肥正在處于高速發(fā)展階段，但要真正實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)范化使用，還需要不斷改進(jìn)設(shè)備以及研發(fā)完善配套的高效肥料及農(nóng)藝技術(shù)。