小型無人機水稻植保作業附著率測定試驗研究

秦輝

摘 要：無人機在農業生產領域的應用促使植保環節的機械化水平顯著提高，利用小型無人機開展水稻病蟲害防治試驗，檢測霧滴在水稻作物上的附著率，能夠為農作物病蟲害防治工作提供重要參考依據。試驗結果表明，需增大無人機載重、優化部件靈感度、強化人員操作技巧培訓，更好地提升農業無人機植保作業水平。

關鍵詞：無人機;植保機械化;霧滴附著率;病蟲害防治

以往我國水稻生產采用半機械化植保方式，作業成本較高、效率難以提升，并且無法保障藥效得到有效利用。將小型無人飛機應用于水稻植保作業中，可有效節約農藥成本、提升環保效果，但在實際應用過程中需針對其噴灑均勻度、霧化效果進行合理優化，借此提高水稻植保作業附著率，有效殺滅農作物害蟲。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗條件

選用小型無人飛機開展水稻病蟲害防治試驗，通過測定農藥附著率判斷無人機施藥效果。選取某市水稻田作為試驗地點，該水稻田種植面積為20 hm2，采用連片輪作種植模式;水稻品種為揚農稻1號，株高為75 cm，行距30 cm、株距12 cm，全生育期156 d。在試驗機具選取上，選用CD-10型無人直升機，整機重量為（22±2）kg，燃料箱重量為1L，潤滑油重量為50-100 mL，主旋翼采用碳纖維制成、直徑為2150 mm，整機尺寸為2690 mm×780mm×750 mm;汽油發動機最大輸出功率為5.51 kW，混合潤滑油比例為1：25-1：40，燃油消耗量≤5 L/h;噴灑桿長度為2×1.0m，飛機噴霧距離水稻頂面高度2-3 m，配置7個扇型霧噴頭，飛行速度為4m/s、噴灑速度為0.5-1.2 L/min，藥箱容量為10 L[1]。

1.2? ?試驗設計

在無人機噴幅范圍內，沿飛行方向連續布樣5點，以A1為起始點、分別記為A1-A5，各點間隔為1 m;橫向每排布樣3點，記為A1、B1、C1，各點間隔為1.5 m。每點選取1穗，在每穗上部第1個葉、下部距地面0.15 m處布上紙卡，用于測定霧滴覆蓋密度。

2? ?結果與分析

2.1? ?霧滴附著率測定結果

根據霧滴附著率測定結果可以發現，水稻的上、下部分均被霧滴覆蓋，證明采用小型無人機噴藥可保障霧滴具備良好的穿透性，且農藥覆蓋度較為均勻;以單穗水稻作為觀察對象，水稻上、下部分的霧滴平均附著率分別為1.82%和0.81%，上部約為下部霧滴覆蓋總量的2.25倍，并且第1點的上部、下部霧滴覆蓋量差距達1.97%，第2點的下部霧滴覆蓋量比上部高0.23%，由此說明該區域霧滴未呈均勻分布狀態;A2、B2-B5、C2點的霧滴覆蓋量為下部高于上部，其中A3上點的霧滴附著率為最高值6.09%，C1下點的霧滴附著率為最低值0.13%，且B2-B5點數據的平均值存在較大差距，其原因可能為旋翼旋轉所產生的風力帶動葉片將霧滴搖下，或在無人機飛行過程中受重噴、霧滴飄移影響。

2.2? ?存在問題

由于在本次試驗中無人機采用手動遙控方式操縱，在飛行過程中航線、噴霧噴灑速度、噴灑高度均帶有較強的不確定性，且無人機旋翼旋轉所產生的氣流將會使藥水噴灑在機身、機尾等部位，易增加操作失靈概率，并影響到農藥霧滴的附著率。同時，小型無人機載重僅為（22±2）kg，一次起飛噴藥的覆蓋范圍約為0.67 hm2，飛行時長在12-15 min范圍內，雖然作業效率高于半機械化人工植保模式，但仍無法適應大面積植保作業需求。此外，無人飛機采取手動遙控方式，操作人員的遙控水平、操作熟練度將直接影響到無人機作業效率與飛行安全，導致該作業方式在普及范圍上存在局限，難以保障個體農戶實現有效利用[2]。

2.3? ?相關優化建議

采用無人機噴灑農藥可有效節約農藥用量，通常可將農作物用藥量控制在15 L/hm2左右，相較于傳統人工作業模式可節約26.5%農藥與87.5%用水，有助于減少施加農藥對周邊環境造成的影響。同時，采用無人機噴灑農藥的效率約為20 hm2/d，單次裝藥量10 kg可噴灑12-15 min，直升機單次起降可噴灑0.67 hm2農田，促使噴灑農藥作業效率得到大幅提升，并且噴灑均勻度、霧化效果均優于半機械化作業模式，借助無人機旋翼旋轉產生的氣流還可在植物表面形成均勻藥膜，有效抵抗病蟲害威脅。在實際應用過程中，還需針對無人機載重量進行適當增加，針對機身結構、機尾敏感裝置與部件進行防護設計，并設立專業無人機操控手培訓機構，為個體農戶與小型合作組織成員提供專業操縱技巧培訓，借此有效優化無人機噴霧系統的植保作業效率，降低水稻病蟲害發生幾率。

3? ?結論

本次試驗選取小型單旋翼遙控無人飛機與噴霧系統作為試驗機具，針對20 hm2水稻田進行農藥噴灑測試。試驗結果表明，農藥附著率最高可達6.09%、最低僅為0.13%，對此還需針對無人機載重、機身結構進行優化設計，為購機農戶提供操縱技術培訓服務，更好地依托無人機植保引領農業生產朝著新方向發展。