基于無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)方法

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)藥應(yīng)用已經(jīng)成為了重要部分，在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。但是，隨著對(duì)施藥作業(yè)效率需求的不斷提高，如何在達(dá)到施藥目標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)植物的有效保護(hù)成為了備受關(guān)注的問(wèn)題之一。受環(huán)境條件約束，以植物保護(hù)為核心的產(chǎn)品用量開(kāi)始受到限制，在這一背景下，無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)被廣泛應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際的氣象條件，合理控制霧滴大小，可以有效提高藥液在靶標(biāo)上的覆蓋效果，為其后期附著與吸收提供良好基礎(chǔ)。無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)可以減少農(nóng)藥施用量，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的適應(yīng)性。與傳統(tǒng)施藥方式相比，無(wú)人機(jī)施藥效率更高，施藥效果更穩(wěn)定。有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，降低相關(guān)成本投入，系統(tǒng)化控制藥劑使用量。

為此，本文提出基于無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)方法研究，分析無(wú)人機(jī)施藥?kù)F滴沉積和飄移影響，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度等客觀氣象因素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)植物的有效保護(hù)。以面積為8 hm麥田為研究對(duì)象，分析其防治需求及相關(guān)藥劑選擇，按照實(shí)際需要及施藥面積對(duì)其進(jìn)行稀釋配比，設(shè)置寬度為10 m的邊際，避免藥劑對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。將農(nóng)田劃分為12個(gè)不同的作業(yè)區(qū)塊，利用Freeman-2000型單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)按區(qū)塊進(jìn)行施藥，飛行速度為30 m/min，對(duì)應(yīng)流量大小為4 L/min。并針對(duì)農(nóng)田特殊地形對(duì)無(wú)人機(jī)噴施方法進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。分析噴施后的農(nóng)田病害情況，12個(gè)區(qū)塊中花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例均值分別為0.91%，0.33%和0.87%，可實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的有效保護(hù)。通過(guò)本文的研究，以期為相關(guān)農(nóng)業(yè)活動(dòng)提供參考，助力農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 農(nóng)田概況

本文以某麥田為研究對(duì)象，總面積為8 hm。麥田風(fēng)速為2.0～3.5 m/s，環(huán)境溫度為26～32°C，相對(duì)濕度為46.6%～52.0%。受季節(jié)性氣候影響，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥?zhǔn)怯绊扄溙镒魑锷L(zhǎng)的重要因素。因此，需合理施用藥物對(duì)其進(jìn)行防治。在此基礎(chǔ)上，選擇炔草酯可濕性粉劑，濃度為15%；精噁唑禾草靈水乳劑，濃度為6.9%，磺酰脲類除草劑甲基二磺隆，濃度為3.0%，具有表面活性劑分子的烷基乙基磺酸鹽，濃度為24.0%。

2 無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)要點(diǎn)

2.1 藥劑配置

本文首先按照藥劑選擇結(jié)果，結(jié)合實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行配置，具體配置方案如表1所示。通過(guò)施藥總面積與單位面積各類藥物施用量相乘，計(jì)算各類藥物使用總量，通過(guò)計(jì)算可以得出，4種藥劑使用總量分別為3.6、7.2、3.6、7.2 L。通過(guò)藥劑稀釋配比用水總量和各類藥物配置比例相乘，獲取各類藥劑稀釋所需水量，通過(guò)計(jì)算得出4類藥物稀釋所需水量均為2 400 L。配置噴施藥劑。

表1 藥劑配置方案

2.2 作業(yè)區(qū)塊劃分

由于需要進(jìn)行施藥的面積相對(duì)較大，因此，為了保障不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響，本文對(duì)作業(yè)區(qū)塊劃分時(shí)設(shè)計(jì)了10 m的邊際范圍，在此基礎(chǔ)上，對(duì)起落位置設(shè)置以潔凈水源儲(chǔ)備情況為標(biāo)準(zhǔn)。最終設(shè)置作業(yè)區(qū)塊劃分結(jié)果如圖1所示。將待施藥的農(nóng)田劃分為12個(gè)不同的區(qū)塊，并將其作為無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)實(shí)施基礎(chǔ)。

圖1 作業(yè)區(qū)塊劃分結(jié)果

2.3 無(wú)人飛機(jī)施藥過(guò)程

在實(shí)施無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)時(shí)，使用裝置為Freeman-2000型單旋翼植保無(wú)人飛機(jī)。作為一種具有高精度參數(shù)控制效果的噴霧機(jī)具，結(jié)構(gòu)主要包括200L矩形藥箱、液泵、噴桿、軟管及噴頭。其中，噴頭型號(hào)為Tee Jet110-015，按照垂直于無(wú)人飛機(jī)軸的噴桿的方式，等間距朝下布設(shè)，對(duì)應(yīng)間距大小為50 cm，噴頭數(shù)量共計(jì)9個(gè)。噴灑作業(yè)期間風(fēng)速為2 m/s，并不會(huì)對(duì)藥劑霧滴產(chǎn)生明顯的漂移影響，無(wú)人機(jī)飛行高度3 m，最大高度不超過(guò)3.5 m，最小高度不低于2.5 m。保障藥劑霧滴均勻分布在作物表面，不會(huì)出現(xiàn)明顯的沉積情況。其次，設(shè)置無(wú)人機(jī)飛行速度，結(jié)合其實(shí)際輸出流量，考慮施藥效率等綜合因素，飛行速度為30 m/min，對(duì)應(yīng)流量大小為4 L/min。需要注意的是，無(wú)人機(jī)在飛行期間的穩(wěn)定性主要取決于操控端，但是實(shí)際環(huán)境因素也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響，本文為無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)了具體的作業(yè)路線，將其作為進(jìn)行自主飛行噴霧作業(yè)的基礎(chǔ)，避免人工操作精度較低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多機(jī)同時(shí)運(yùn)行，提高施藥效率，在最佳時(shí)段完成對(duì)目標(biāo)地塊的處理。農(nóng)田中特殊地塊處理。考慮到飛行噴霧作業(yè)自身飛行速度帶來(lái)的漂移作用，在進(jìn)行邊際施藥作業(yè)時(shí)，先按照20 m/min的飛行速度對(duì)地塊邊界進(jìn)行勻速平行噴灑，此時(shí)運(yùn)行噴頭數(shù)量由9個(gè)調(diào)整為中間位置的5個(gè)，提高噴灑范圍精度。其次，調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)噴灑參數(shù)，本文設(shè)置其與作物之間的距離為2 m，對(duì)應(yīng)流量值為3 L/min。為了避免對(duì)鄰近作業(yè)區(qū)塊作物造成二次噴施，本文采用勻速閉環(huán)噴灑的方式。在噴施過(guò)程中，部分作業(yè)區(qū)塊地形結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了明顯的丘陵特征，此時(shí)轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行操控，避免自動(dòng)仿地飛行模式下由于坡度變化引起噴灑高度波動(dòng)。

3 技術(shù)應(yīng)用效果分析

在上述基礎(chǔ)上，對(duì)基于無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)方法使用效果進(jìn)行分析。在農(nóng)田中隨機(jī)采集了12個(gè)大小為5 m的數(shù)據(jù)采集塊，統(tǒng)計(jì)其中多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例，其結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，基于無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)方法對(duì)麥田進(jìn)行處理后，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例得到了有效控制。其中，在12個(gè)采集點(diǎn)中，多花黑麥草最大比例為1.45%，最小值僅為0.57%，節(jié)節(jié)麥最大比例為0.45%，最小值僅為0.24%，野燕麥最大比例為1.11%，最小值僅為0.67%，12個(gè)采集點(diǎn)中，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例合計(jì)均在11%以內(nèi)，且均值均在1%以內(nèi)，節(jié)節(jié)麥比例均值僅為0.33%。結(jié)果表明，本文提出的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)植物的有效保護(hù)。

表2 農(nóng)業(yè)植物保護(hù)效果統(tǒng)計(jì)表

農(nóng)業(yè)植物保護(hù)效果關(guān)系到作物產(chǎn)量和質(zhì)量。在作物種植逐漸規(guī)模化背景下，針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文提出基于無(wú)人飛機(jī)施藥技術(shù)的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)方法，提高了對(duì)相關(guān)病害的防治效果，起到了良好的農(nóng)業(yè)植物保護(hù)效果。