無人機植保在家庭農場中的應用
——以張掖市甘州區為例

強德霞，劉亦凡，劉 杰

(甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741000)

我國西北部地區植保服務社會化、機械化程度較低，安全用藥意識差，農藥濫用普遍，造成了大量的農作物藥害，作物的農藥殘留超標導致了人畜中毒、土壤環境污染等問題，植保已成為種植業全程機械化發展的瓶頸[1]。2013年農業部提出，“到2020年，全面建成國家、省、市、縣四級植保公共服務體系”[2]。2015年印發《2020年農藥使用量零增長行動方案》明確指出，要強力推進農作物植保工作[3]。

植保無人機能夠搭載相關設備，裝上農藥，在飛防員的操作下完成自主線路飛行，一上午能實現上百畝地的飛防。高霧化的飛行優勢也讓農作物受藥更加均勻，提高了病蟲害防治范圍和效率，在一定程度上減少了農藥的使用量，積極推動了綠色農業的發展。

無人機已成為農業生產中的重要設備。植保無人機施藥效率高、效果好，可全地型作業，易操作，相對其他植保器械優勢明顯。無人機在農業植保領域得到了迅速運用。

1 張掖市無人機植保現狀

西北地區地域遼闊，種植面積很大，但大量的年輕人逐漸脫離農業生產，使得勞動力日益短缺，而留守的老年人體力不足，安全作業知識相對欠缺，對農業生產心有余而力不足。每年不斷有因噴灑農藥、作物農藥殘留而中毒和土壤污染事件發生。無人機飛防植保以其高效噴灑、安全環保的作業特點受到市場廣泛青睞[4]。甘肅河西走廊地域遼闊，種植面積很大，然而勞動力短缺，每年有大量的土地荒廢。為減少農作物農藥殘留和土壤污染問題，采取了植保無人機飛防。

張掖市地處河西走廊中部，2017年農作物種植面積28萬hm2[5]。作為甘肅省率先推行家庭農場的地區，農業及相關部門推行了諸多政策措施，家庭農場日趨成熟。甘州區按照“政府引導、市場拉動、合作社推動、產業帶動、農戶聯動”的發展思路，采取多種方式開辦家庭農場[6]。家庭農場的規模勢必要求先進技術的種植、植保與經營，無人機植保的先進性、低成本、易操作、安全性等特點滿足了家庭農場的生產經營模式。

2 植保無人機在家庭農場中的應用優勢

家庭農場具有大規模、大面積等特點，因此農管服務要具有便捷性。農作物的病蟲害防治、田間雜草防治等一直是植保工作開展的重要內容，農業植保無人機的高效性與便捷性得到了農戶們的高度認可，是家庭農場農管的重要技術支撐。

2.1 環保與節能

農作物植保作業不僅涉及農藥的使用，更涉及大量水資源的使用[7]。相較于傳統的植保作業方式，無人機植?？蛇_到節水、省力及降低污染的效果，見表1。

表1 無人機植保與傳統作業的節能對比Tab.1 Comparison of energy saving between UAV plant protection and traditional operation

隨著現代農業的發展與變革，對于農作物植保作業的資源節約要求也越來越高，無人機植保以噴霧噴灑方式進行農藥噴灑，不但減少了農田與土壤的水質污染，還降低了農業成本與資源成本[8]。

2.2 高效與安全

植保無人機代替了傳統的人工植保，不再需要大量的勞動力，緩解了勞動力短缺問題。我國現代農業生產中，農耕與播種及收獲三個環節應用機械化水平較高，但依然占用著大量的勞動力，成本較高。植保無人機解決了這些問題，不但提高了農業植保效率，還解決了勞動力短缺問題。以玉米植保作業為例，無人機每天作業強度為240畝，費用為8元/畝，而人工每天作業強度僅有10畝，費用為600元/d。

對于農業病蟲害，植保無人機能夠達到60～80畝/h，而傳統的人工作業則最多1～2畝/h。

如表2所示，無人機植保的工作效率遠高于人工作業，對于家庭農場來說，選擇無人機植保是一個飛躍性的進步。植保無人機在空中進行植保作業，根據規劃好的航線和植保種類，選擇合適的高度，最大程度地保證了農藥噴灑效果[9]。植保無人機采用的是遙控式操作，植保時遠距離噴灑農藥，避免了農藥噴灑過程導致中毒事件的發生[10]。植保無人機的避障功能避免了人為操作失誤，安全生產工作得到了有效保障。

表2 無人機植保與人工作業效率對比Tab.2 Comparison of the efficiency of UAV plant protection and manual operation

2.3 病蟲害統防統治

植保無人機對起降場地沒有特殊要求，田間地頭只要平坦的場地均可，并根據植保地塊自動規劃最佳作業航線，自主適應不規整地形，在不同地形條件下均可滿足不同作物及不同種植規模的需求。張掖市甘州區家庭農場數量較多，規模較大，病蟲害的發生一般較為突然，傳播較快。大塊面積的作物急需植保無人機對病蟲害統防統治。

3 無人機植保中存在的問題

無人機植保在家庭農場中應用較為廣泛，在一定程度上解決了家庭農場的農作物病蟲害防治等農管問題，但還存在著一些問題。

3.1 續航時間較短

大多數植保無人機的動力裝置是電動機，一組電池的續航時間一般為10～25 min，大多在12 min左右，需要頻繁地更換電池，即使是熟練飛手，1 h最多只能完成2次起降。而電池充電時間至少需要1 h，如果想每天工作6 h，至少需要備10～20塊電池，才能保證正常作業。

3.2 高桿作物噴灑效果不佳

實踐表明，無人機槳葉產生的風力不足以翻轉高桿作物的葉子。當無人機植保時，由于槳葉會產生下壓風場，使得諸如玉米、高粱等高稈作物的葉子發生扭曲變形。隨著無人機的飛離，作物的葉子則恢復原來的狀態，液滴發生回彈，大大降低了農藥附著率，植保效果大打折扣。甘州區的農作物主要為玉米，在玉米生長前期，無人機植保有良好的噴灑效果，但在玉米抽穗之后，噴灑效果則不佳。

3.3 配套服務與人員培訓不完備

植保無人機的使用需要高水平的操作人員，當前對甘州區家庭農場進行無人機植保的主要為不同企業，良莠不齊的技術人員導致植保飛防服務質量差別較大，得不到后期保障。對植保無人機操作人員的培養不夠重視，農場主缺乏學習操控植保的意識，不能有效發揮無人機植保的作用。

4 結語

無人機植保在張掖市家庭農場的應用較廣，對農作物病蟲害的防治起著重要的作用，提升了病蟲害防治效率，大大減少了家庭農場的人力成本。但是，無人機植保在推廣及應用中存在一些弊端，應根據農作物的實際情況選擇無人機植保方法，加強安全監管，積累經驗，逐步在家庭農場中推廣。