水稻主要病蟲害防治中植保無人機(jī)應(yīng)用效果研究

摘 要：本文以水稻種植中的病蟲害防治工作為主要研究對象，著重從植保無人機(jī)的角度，在簡單介紹植保無人機(jī)的應(yīng)用價值后，通過開展防治實(shí)驗(yàn)的方式，探討植保無人機(jī)在水稻病蟲害防治中的作用效果，驗(yàn)證植保無人機(jī)的作用價值。水稻是主要的糧食作物之一，提升水稻的種植產(chǎn)量和質(zhì)量，是水稻種植中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題，本研究能夠作為推動提升水稻種植生產(chǎn)水平的有效工具，希望能夠?yàn)樗痉N植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供借鑒的思路和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水稻；病蟲害防治；無人機(jī)應(yīng)用

為提升水稻的種植效果，病蟲害防治是水稻種植和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，要保障水稻植株的健康生長，應(yīng)及時做好病蟲害防治的相關(guān)措施。植保無人機(jī)能夠?qū)⑾冗M(jìn)的科學(xué)技術(shù)與水稻種植工作結(jié)合起來，以更高效的方式來達(dá)到防治水稻病蟲害的目的。這一工具的應(yīng)用能夠適應(yīng)水稻規(guī)模化和集約化的生產(chǎn)模式，對提升水稻的種植產(chǎn)量和質(zhì)量都具有重要的作用，有利于提升水稻種植經(jīng)濟(jì)水平。

1植保無人機(jī)的應(yīng)用價值

1.1適應(yīng)多種地形

將無人機(jī)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，可以無人機(jī)本身較小的體積和靈活的操作來適應(yīng)不同地形的勘察和監(jiān)測需求。在不同的作業(yè)場景當(dāng)中，無人機(jī)能夠基于環(huán)境條件來實(shí)現(xiàn)飛行和作業(yè)模式的調(diào)整?，F(xiàn)階段，植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，以噴灑藥物為主，在復(fù)雜的地形條件下，無人機(jī)可以基于靈活的操作來實(shí)現(xiàn)對小型水田、山地、丘陵等不同環(huán)境下的噴灑要求。

1.2節(jié)約防治用藥用水

農(nóng)藥是對農(nóng)作物進(jìn)行病蟲害防治的主要手段，應(yīng)用植保無人機(jī)，可以通過控制飛行速度和高度的方式，將農(nóng)藥的噴灑量控制在4500—15000mL/hm2之間，在實(shí)際的作業(yè)中可以基于農(nóng)藥噴灑特點(diǎn)進(jìn)行防治。相較于以往人工噴灑農(nóng)藥的方式，以植保無人機(jī)來實(shí)現(xiàn)噴灑霧化藥物，可以節(jié)省30%左右的農(nóng)藥，有助于節(jié)約成本，提高農(nóng)作物生產(chǎn)種植的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3助力綠色化水稻生產(chǎn)模式構(gòu)建

在現(xiàn)代社會的背景下，各種機(jī)械設(shè)備代替人工來進(jìn)行農(nóng)作物的機(jī)械化生產(chǎn)，是能夠提升農(nóng)作物種植產(chǎn)量和質(zhì)量，推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢和主要途徑。在基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的背景下，構(gòu)建綠色化水稻生產(chǎn)模式，符合發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的總體思路和要求。在水稻種植中應(yīng)用植保無人機(jī)，可以通過對無人機(jī)位置和軌跡的控制，保障農(nóng)藥在水稻種植范圍的全覆蓋，以更均勻的方式噴灑農(nóng)藥，朝著綠色無公害水稻種植生產(chǎn)的方向發(fā)展，也為綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一定的思路。

2基于植保無人機(jī)應(yīng)用的水稻病蟲害防治實(shí)驗(yàn)

病蟲害是對水稻植株生長狀態(tài)威脅最大的因素之一，從加強(qiáng)病蟲害防治的角度，探討植保無人機(jī)在水稻病蟲害防治中的作用價值，應(yīng)基于具體的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行分析和論證?；诖耍疚牟扇?shí)驗(yàn)的方式，通過對植保無人機(jī)在水稻病蟲害防治中的作用實(shí)驗(yàn)，研究植保無人機(jī)的應(yīng)用情況，主要從以下幾個方面來入手：

2.1實(shí)驗(yàn)條件與準(zhǔn)備

為驗(yàn)證植保無人機(jī)的應(yīng)用價值，選取某地具體的水稻品種為實(shí)驗(yàn)對象。某地種植面積為25.67hm2，土壤為砂壤土，實(shí)驗(yàn)種植水稻品種為南梗46，播種方式為機(jī)插秧。水稻種植中應(yīng)用的植保無人機(jī)為十字形8旋翼結(jié)構(gòu)的羽人植保無人機(jī)，單機(jī)作業(yè)量在5.33—10hm2/h之間，一次載藥20L可以防治1.33hm2的種植區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)用擔(dān)架式機(jī)動噴霧機(jī)作為常規(guī)植保級輔助使用。

結(jié)合以往對該區(qū)域常見水稻病蟲害的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域水稻的病蟲害以稻飛虱、稻縱卷葉螟、水稻大螟和水稻紋枯病為主。在充分考慮當(dāng)?shù)厮局仓瓴∠x害的常發(fā)時期和規(guī)律后，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計中將種植區(qū)域劃分為植保無人機(jī)施藥田、常規(guī)植保機(jī)施藥田以及不施藥對照田三組，每個區(qū)域的面積為0.33hm2。將實(shí)際施藥的時間按照7月28日、8月8日、8月22日和9月1日四個階段進(jìn)行防治。

2.2實(shí)驗(yàn)過程與步驟

在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，針對不同病蟲害的發(fā)病特點(diǎn)不同，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法和步驟也存在一定差異。針對稻飛虱，在每次施藥后的10d左右，以隨機(jī)取樣法對水稻植株的生長狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查，于10月初進(jìn)行最終調(diào)查。調(diào)查過程中每個處理區(qū)域選取10個位置點(diǎn)，每個點(diǎn)5穴，以拍打稻叢基部的方式讓稻飛虱掉入白瓷盤，在不區(qū)分稻飛虱種類以及齡期的情況下，對白瓷盤中稻飛虱的總量進(jìn)行統(tǒng)計記錄。

2.2.1針對稻縱卷葉螟。按照相同的時間頻率對水稻植株的生長情況進(jìn)行調(diào)查，在每個處理區(qū)選擇20個位置點(diǎn)，每個點(diǎn)剪取半穴水稻，將其帶回室內(nèi)檢查，對其中的卵塊和幼蟲數(shù)進(jìn)行記錄。在10月初仍以隨機(jī)取樣法來對三葉白葉數(shù)進(jìn)行記錄。

2.2.2水稻大螟。主要在10月初以隨機(jī)取樣法進(jìn)行最終調(diào)查，每個處理區(qū)選10個位置點(diǎn)，每個點(diǎn)20穴，記錄下水稻的總穗數(shù)和百穗數(shù)。

2.2.3水稻紋枯病。需要在每次施藥后的10d進(jìn)行一次調(diào)查，于10月初進(jìn)行最終調(diào)查。

在得到不同病蟲害影響下的水稻種植結(jié)果后，通過計算殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果等指標(biāo)的方式，驗(yàn)證應(yīng)用不同植保工具進(jìn)行水稻病蟲害防治的實(shí)際效果。其中，對殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果的計算主要依據(jù)以下公式：

殺蟲防效=（對照區(qū)蟲量-處理區(qū)蟲量）×100/對照區(qū)蟲量

水稻白葉率=調(diào)查白葉數(shù)×100/調(diào)查總?cè)~數(shù)

保葉效果=（對照區(qū)白葉率-處理區(qū)白葉率）×100/對照區(qū)白葉率

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

基于以上實(shí)驗(yàn)步驟，可以得到應(yīng)用不同藥械施藥對水稻病蟲害的防治效果。以對稻飛虱和水稻紋枯病的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，如表1所示，在防治稻飛虱的過程中，應(yīng)用植保無人機(jī)后最終調(diào)查的防效率達(dá)到83.57%，應(yīng)用無人機(jī)得到的最終調(diào)查防效率也在96.43%。因而可以證實(shí)這兩種方法都能夠達(dá)到防治稻飛虱的目的。在對水稻紋枯病進(jìn)行防治的過程中，發(fā)現(xiàn)除第一次防后的藥效相同外，其余3次防效的常規(guī)植保級要好于植保無人機(jī)，但在最終的調(diào)查結(jié)果中，應(yīng)用常規(guī)植保機(jī)的藥后防效達(dá)到98.07%，而植保無人機(jī)的藥后防效為89.78%。

2.4植保無人機(jī)的應(yīng)用評價

結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用植保無人機(jī)施藥的過程中，無人機(jī)比較容易受到強(qiáng)風(fēng)的影響，導(dǎo)致施藥存在不均勻的情況。而在施藥的收尾階段，對剩余藥液的集中噴灑使得部分種植區(qū)域的農(nóng)藥濃度過高，容易產(chǎn)生藥害，且在施藥的過程中，由于藥劑強(qiáng)度不夠?qū)е率┧幹袛啵苍谝欢ǔ潭壬嫌绊懼脖o人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效果。

基于實(shí)驗(yàn)分析得到的結(jié)果，正式植保無人機(jī)在應(yīng)對病蟲害方面能夠取得顯著的防治效果，但其與常規(guī)植保機(jī)應(yīng)用的效果相差并不明顯?？紤]在水稻植株的生長過程中存在多種病蟲并發(fā)的特點(diǎn)，對水稻植株用藥，應(yīng)滿足兼治多種病蟲的目的。在充分考慮這一條件影響的前提下，可以將水稻的病蟲害防治工作按照水稻植株的生長周期，劃分為不同的階段。在水稻的種植早期，可以應(yīng)用植保無人機(jī)來應(yīng)對白背飛虱、二代縱卷葉螟、紋枯病等較為常見的病蟲害；而在水稻生長的中后期，則應(yīng)利用具有較大載水量的機(jī)動噴霧機(jī)來達(dá)到防治病蟲害的目的。

結(jié)合當(dāng)前我國水稻種植以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)植保無人機(jī)擁有的節(jié)約成本和高防效率等特點(diǎn)，在農(nóng)戶的水稻種植中廣受歡迎。但由于缺少科學(xué)的指導(dǎo)和規(guī)劃，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用植保無人機(jī)時容易受到天氣條件以及無人機(jī)本身技術(shù)條件的限制而影響最終的防治效果。針對這一方面的問題，可以嘗試采取租賃使用的方式，由植保服務(wù)組織為農(nóng)戶提供植保無人機(jī)的租賃服務(wù)，同時也可以派遣專業(yè)的無人機(jī)操作人員來對種植水稻進(jìn)行噴藥防治。

3植保無人機(jī)的應(yīng)用要求

3.1規(guī)范植保無人機(jī)的作業(yè)流程

在驗(yàn)證植保無人機(jī)在水稻病蟲害防治中的應(yīng)用效果后，可以嘗試在實(shí)際的水稻作業(yè)生產(chǎn)中推廣植保無人機(jī)的應(yīng)用，讓先進(jìn)的科技成果能夠更好地為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展服務(wù)。為保證植保無人機(jī)的應(yīng)用效果，最主要的是能夠規(guī)范植保無人機(jī)的作業(yè)流程。具體而言，相關(guān)人員應(yīng)在應(yīng)用植保無人機(jī)前，全方位勘察水稻種植區(qū)域范圍的土壤、氣象以及水文情況，在明確種植區(qū)域特點(diǎn)的基礎(chǔ)上來規(guī)劃制定植保無人機(jī)的具體應(yīng)用方案。在依據(jù)獲得的調(diào)查資料來繪制種植區(qū)域的無人機(jī)勘察地圖時，應(yīng)能夠在地圖中標(biāo)注好樹木、電線桿等較為明顯的障礙物。在對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行勘察的過程中，相關(guān)人員應(yīng)注重留意區(qū)域范圍內(nèi)是否存在對殺蟲劑敏感的植物。受到現(xiàn)階段無人機(jī)飛行控制距離的限制，應(yīng)對航拍作業(yè)區(qū)域以及航線進(jìn)行合理規(guī)劃，保障無人機(jī)的作業(yè)效率。

將這些信息匯總收集上傳到植保無人機(jī)的中央控制系統(tǒng)上，可以為無人機(jī)的順利運(yùn)行提供保障。在充分考慮水稻種植特點(diǎn)和規(guī)律的前提下，應(yīng)確定好每次作業(yè)的時間、預(yù)設(shè)路線、藥劑用量以及實(shí)施的具體范圍。在應(yīng)用植保無人機(jī)前，也應(yīng)針對無人機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，避免在后續(xù)作業(yè)過程中出現(xiàn)影響正常作業(yè)的安全隱患。在應(yīng)用植保無人機(jī)施藥作業(yè)的過程中，相關(guān)人員應(yīng)按照規(guī)劃好的航線飛行，及時判斷植保無人機(jī)在實(shí)際工作中可能出現(xiàn)的各種問題，避免出現(xiàn)安全事故。

為保障無人機(jī)作業(yè)流程的順利實(shí)施，還需要在植保無人機(jī)的規(guī)劃應(yīng)用方案中明確對于相關(guān)系統(tǒng)和無人機(jī)設(shè)備機(jī)關(guān)操作控制的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。例如，以保證操縱植保無人機(jī)的中央控制系統(tǒng)正常運(yùn)行為主要目的，應(yīng)要求相關(guān)人員在按照規(guī)定操作開展種植作業(yè)的同時，能夠定期對無人機(jī)以及相關(guān)操作系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測，不僅在作業(yè)前需要對無人機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，也需要在無人機(jī)完成航行任務(wù)后，重點(diǎn)從無人機(jī)的電池壽命、續(xù)航能力以及檢測效果等方面來進(jìn)行檢測和分析。而通過對植保無人機(jī)運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生的各類異常情況和故障問題進(jìn)行分析的經(jīng)驗(yàn)，可以將得到的分析結(jié)果用于對植保無人機(jī)設(shè)備的研發(fā)優(yōu)化當(dāng)中，以此來不斷提高水稻種植作業(yè)過程中應(yīng)用的植保無人機(jī)的性能效果。

3.2加強(qiáng)對氣象條件的關(guān)注

基于前面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，影響植保無人機(jī)應(yīng)用效果的一個主要因素就是氣象條件。在實(shí)際進(jìn)行水稻種植和開展病蟲害防治工作前，應(yīng)對種植區(qū)域周圍的氣象條件進(jìn)行綜合分析，基于對風(fēng)速、風(fēng)向以及溫度等指標(biāo)的檢測和分析，合理規(guī)劃具體的病蟲害防治作業(yè)時間。例如，為保證植保無人機(jī)的應(yīng)用效果，實(shí)際的飛行作業(yè)環(huán)境中風(fēng)力等級應(yīng)在4級以下，避免風(fēng)力過大影響植保無人機(jī)的航向和風(fēng)向。操作人員應(yīng)能夠基于對植保無人機(jī)飛行狀態(tài)的關(guān)注，及時調(diào)整藥劑的噴灑計量和無人機(jī)的飛行姿態(tài)，選擇15℃—30℃適宜的溫度環(huán)境開展作業(yè)，避免高溫天氣導(dǎo)致藥劑蒸發(fā)，影響藥劑在防治水稻病蟲害中的作用效果。

在此基礎(chǔ)上，也應(yīng)考慮風(fēng)速以及風(fēng)向變化對無人機(jī)航行過程中的阻力影響。對必須在惡劣環(huán)境下進(jìn)行種植或搶收作業(yè)的情況，應(yīng)合理規(guī)劃無人機(jī)的具體航行路線和高度，以此來保證植保無人機(jī)的飛行安全。而為達(dá)到這一目標(biāo)，可以充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)水平以及管理控制系統(tǒng)的作用，在結(jié)合數(shù)據(jù)庫中記錄的以往植保無人機(jī)作業(yè)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采取積極有效的優(yōu)化措施來克服和應(yīng)對惡劣天氣情況對植保作業(yè)產(chǎn)生的影響。

3.3選擇合適的藥劑種類

在應(yīng)用植保無人機(jī)防治水稻病蟲害時，還應(yīng)基于不同病蟲害的種類、水稻植株患病的程度和表現(xiàn)狀態(tài)，明確噴灑的藥劑種類。考慮以植保無人機(jī)的方式來噴灑藥劑，對部分粉劑在噴灑過程中容易導(dǎo)致無人機(jī)噴頭堵塞的情況，應(yīng)做好對藥劑藥品的二次稀釋，提高藥劑配置的精準(zhǔn)度。對藥劑種類的選擇，應(yīng)盡可能避免噴灑范圍內(nèi)存在對農(nóng)藥敏感的植物，在保證合理施藥的同時，也能夠避免其他作物的生長狀態(tài)受到影響。

3.4無人機(jī)作業(yè)參數(shù)的科學(xué)設(shè)置

從本質(zhì)上來說，植保無人機(jī)是現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的主要成果之一，將其應(yīng)用到實(shí)際的農(nóng)作物生產(chǎn)中，是推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和規(guī)?；l(fā)展的必然趨勢。在這一背景下，考慮植保無人機(jī)在水稻病蟲害防治中能夠應(yīng)用的實(shí)際效果，需要基于水稻植株患病的程度和表現(xiàn)情況，對植保無人機(jī)實(shí)際作業(yè)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。例如，在通常情況下，為保障植保無人機(jī)的應(yīng)用效果，需要將植保無人機(jī)的飛行高度控制在1.8—2.5m之間，飛行速度在3—6m/s的范圍之內(nèi)，才能夠讓藥劑均勻噴灑在水稻的種植區(qū)域，從而獲得良好的病蟲害防治效果。

4植保無人機(jī)的推廣應(yīng)用策略

在充分考慮植保無人機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢的前提下，在水稻種植中推廣應(yīng)用植保無人機(jī)，應(yīng)采取以下幾個方面的措施：首先，相關(guān)部門應(yīng)加大對操作植保無人機(jī)人員的培訓(xùn)力度，基于適當(dāng)?shù)恼吖膭顏硖嵘脖o人機(jī)的操作熟練度，為植保無人機(jī)的推廣應(yīng)用奠定人才方面的基礎(chǔ)。其次，在推廣應(yīng)用植保無人機(jī)的過程中，也應(yīng)加強(qiáng)對無人機(jī)的規(guī)范管理，在派遣專業(yè)人員指導(dǎo)植保無人機(jī)的操作基礎(chǔ)上，也應(yīng)加強(qiáng)對植保無人機(jī)應(yīng)用效果的監(jiān)測和關(guān)注，重點(diǎn)從植保無人機(jī)的斷點(diǎn)巡航、精確定位等方面功能入手，為植保無人機(jī)的優(yōu)化設(shè)計提供更為科學(xué)合理的建議，提升植保作業(yè)的實(shí)際效率和質(zhì)量。再次，相關(guān)部門和主體也應(yīng)適當(dāng)加大植保無人機(jī)宣傳補(bǔ)貼和推廣的力度，嘗試以推行補(bǔ)貼機(jī)制的方式來鼓勵農(nóng)戶購置和租賃無人機(jī)，達(dá)到大規(guī)模推廣植保無人機(jī)的目的。

綜上所述，植保無人機(jī)能夠在水稻病蟲害防治工作中發(fā)揮重要的作用。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)營發(fā)展的背景下，越來越多的先進(jìn)技術(shù)和種植理念被應(yīng)用到農(nóng)作物的種植當(dāng)中。在明確植保無人機(jī)的作用價值和功能后，通過實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證植保無人機(jī)在提升水稻病蟲害防治效果中的作用，不僅有利于降低水稻種植和病蟲害防治的實(shí)際成本，也有利于提升水稻種植的整體經(jīng)濟(jì)水平。

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