植保無人機在林業有害生物防治上的應用

趙 強，章武英

（1.甘肅省天水市麥積區林業和草原局，甘肅 天水 741020；2.甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020）

植保無人機，又名無人飛行器，是用于農林植物保護作業的無人駕駛飛機，通常由飛行平臺（固定翼、直升機、多軸飛行器）、導航飛控、噴灑組件3部分組成。

1 飛行平臺（固定翼、直升機、多旋翼飛行器）

1.1 固定翼無人機

固定翼無人機是軍用和多數民用無人機的主流平臺，最大特點是飛行速度快、飛行高度高、飛行距離遠，巡航面積大；缺點是起降限制多、不能懸停、操作難度大、航線設置不夠靈活、降落失事率高。

1.2 無人直升機

無人直升機是靈活性最強的無人機平臺。優點是體積小、造價低、可垂直起降、可朝任意方向飛行、可空中懸停；缺點是載荷量小、抗風性差、續航能力弱。

1.3 多旋翼（多軸）無人機

多旋翼（多軸）無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺。優點是體積小、重量輕、噪聲小、隱蔽性好、多空間使用，可懸停、可側飛、倒飛，可以垂直起降，具有很強的機動性，結構簡單、成本低、螺旋槳小、拆卸方便、易于維護、適合多平臺；缺點是飛行高度低、飛行速度慢、飛行距離較短、續航能力效率低。

2 導航飛控

導航飛控系統是無人機的關鍵核心系統，分為導航子系統和飛控子系統兩部分。導航子系統向無人機提供相對于所選定的參考坐標系的位置、速度、飛行姿態，引導無人機沿指定航線安全、準時、準確的飛行，相當于“領航員”。飛控子系統是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務、返場回收等整個飛行過程的核心系統，相當于“駕駛員”。

3 噴灑組件

植保無人機噴灑組件是由藥桶、軟管、電磁排氣閥、液泵、通道電磁流量計、噴桿、噴嘴等部件組成。

林業有害生物分布遍布全國。近年來，甘肅地區每年發生的森林有害生物主要以楊樹腐爛病、松落針病、云杉葉銹病、云杉落針病等病害；落葉松球蚜、落葉松葉蜂、側柏枯葉病、楊樹蛀干天牛、刺槐尺蠖、松材線蟲病等蟲害為主。

自20世紀80年代以來，隨著甘肅造林綠化事業的迅速發展，人工林比例逐年加大，而且大多數是單一樹種的純林，結構簡單、面積大、栽植密度高，林地光照不足、通風透氣不足，導致森林生態系統對有害生物的抵抗力和免疫力越來越脆弱。益鳥、天敵昆蟲種群基數小，混交林普遍存在混交比例不恰當，為本土有害生物的生存提供了有力的條件。比如,封山育林的實施，林草面積逐漸增加，鼠兔生存環境改善，食物增多，繁殖能力逐漸增強，促進了鼠兔的生存能力。其次，氣候因素也是影響林業有害生物種群數量發生變化的重要原因，這些主客觀條件給甘肅林業生態建設帶來了較大的危害。

4 植保無人機在林業有害生物防治上的應用

4.1 植保無人機在防治方案制定中的應用

林業有害生物防治點多面寬、有害生物種類多，在飛防前期我們可以根據有害生物的侵襲程度、侵害范圍利用無人機數字化技術進行森林病害生物的正射影像獲取。同時根據多光譜無人機所拍攝的高精度紅外圖像等數據，就可以監測和評估病蟲害發生的情況，對其進行識別、判讀和分析建立規律性的森林林種病蟲害發生三維模型，實時動態監測森林病害發生的黃金期。在森林有害生物發生關鍵期做好預防工作。避免病蟲害的進一步擴散、蔓延。植保無人機等高新設備和技術的應用，在我省森林有害生物防治的科技化水平中起到了舉足輕重的作用。

在林業有害生物防治中，對林業一線防治工作人員而言，尤其是人工造林林種單一的純林。無人機飛防是目前應用最為廣泛、成本低廉而且還可以減少作業時間和防治資源的消耗，是防治效果最佳的防治方式。植保無人機飛防森林有害生物根據病害發生的類型，分為病害防治和蟲害防治兩類。森林害鼠兔防治，常用的化學藥物有殺鼠靈、氯化苦、敵鼠鈉鹽等。此類化學藥物毒性大，在防治害鼠兔的同時，會殺死耕地內的家畜、野生動物。甚至還會減少害鼠兔的天敵數量。目前在飛防上我們使用毒性小，對家畜、野生動物安全系數高的生物鼠類抗生育藥劑。以此來減少害鼠兔的繁育頻率和出生數量。

4.2 森林病蟲害防治

甘肅省病蟲害主要是側柏枯葉病、松材線蟲病、松針銹病、刺槐尺蠖等由于氣候變暖引起的外來生物的入侵造成的。飛防選用藥劑采用噻蟲嗪、吡蟲啉、三唑酮乳油、丙環唑乳油等通過一定比例混合加入植保機藥箱。利用液泵和噴嘴產生的噴霧霧化效果噴灑防治。

利用植保無人機開展病蟲害防治，可以彌補人工防治的不足，能夠快速和準確的擴大林業病蟲害防治面積，時效性強且經濟效益更高。現已成為林業病蟲害監測的重要手段。

5 植保無人機應用于林業有害生物防治的優勢

5.1 高效安全

由于地形、地貌、技術水平、人工栽植模式的差異導致我國許多地區有害生物頻繁暴發，我國森林面積受到了嚴重威脅。植保無人機技術的出現代替了采取人工清除和人工噴灑藥劑綜合噴霧作業的傳統防治，依靠植保機可遠距離遙感操控作業，提高了化學防治作業安全性，也提高了有害生物防治效率，更加安全可靠。以人工難以比擬的優勢越來越受到林業行業的青睞。

5.2 降低用藥成本

植保無人機技術改變傳統人工背負式噴霧器噴灑農藥的形式，以旋翼產生向下氣流，采用霧滴的形式擾動作物葉片，藥液滲入均勻穿透性強且用藥更少，噴藥效果最佳，防治效果更加顯著。避免傳統人工作業模式時藥物的大量浪費。

5.3 操作便捷

植保無人機在實際工作中具有作業高度低、飄移少、可空中懸停、無需專用起降機場、所占體積小、重量輕、起飛操作簡單，便于技術人員學習和上手，尤其是在地形、地貌復雜地區植保無人機能夠根據地理地形不斷調整飛行高度并自主識別、躲避障礙物。可以充分發揮其優勢替代人工操作，極大提高工作效率，同時節省大量人力和物力，控制林業有害生物災害保證森林的可持續經營和發展。

5.4 防治效果好

植保無人機的工作面積廣，工作范圍大，作業高度低，覆蓋密度高。能夠通過旋翼下方氣流所形成的氣霧流來將防治林業有害生物的藥液進一步滲透到林木葉面群中，附著面大，工作效率相比于傳統的人工操作模式來說可以提高40%左右。同時新研究出的裝載超聲波、雷達以及先進噴灑系統的低空作業植保無人機對于林業有害生物較為嚴重的地區進行著重噴灑，其效果更優。

6 結語

植保無人機在森林有害生物防治中作為現代化、科技化的必然產物，對大面積、突發性林業有害生物疫情擴散的統防統治中具有不可替代性。提高了有害生物防治的有效性、科學性和專業化程度，有效減少了對林業生產和生態環境的破壞，很大程度上降低了林業有害生物的防治成本，產生了很好的生態和經濟效益，具有廣闊發展空間和應用前景。