臨泉縣農用植保無人飛機應用現狀及發展前景

張 磊

（臨泉縣農業機械化發展中心，安徽 臨泉 236400）

植保無人機是指用于農林植物保護作業的無人駕駛飛機，主要通過地面遙控或定位系統實現噴灑藥劑等作業。無人機植保作業與傳統植保作業相比，具有精準、高效、環保、智能化、易操作等特點，作業過程中節省了大量物力和人力資源。植保無人機種類多樣，按照不同劃分依據，可分為多種類型；按機型結構劃分，可劃分為固定翼植保無人機、單旋翼植保無人機、多旋翼植保無人機等。

1 臨泉縣植保無人機的保有量和使用情況

截至2021 年底，臨泉縣擁有各類農用植保無人機834臺，其中2016 年投入使用12 臺、2017 年投入使用51 臺、2018年投入使用101臺、2019年投入使用158臺、2020年投入使用305臺。

1.1 專業合作社保有量

臨泉縣沃豐農機服務專業合作社，擁有大疆無人植保機80 臺，機型分別為大疆1P、T10、T20、T30；臨泉縣中博農機服務專業合作社，擁有極飛XP2020 機型30 臺、極飛P80 機型5臺、智遠ZY16機型50臺；臨泉縣正大生態果蔬種植專業合作社，擁有大疆T30、機飛P40機型146臺；臨泉縣宏旺農機服務農機合作社，擁有大疆無人機植保機260臺，機型分別為大疆T10、T20、T30；臨泉縣琪軍農機合作社，擁有大疆無人機23臺，機型分別為T20、T30；臨泉縣龍悅農機專業合作社，擁有漢和25、漢和30、大疆T20機型26臺，共計620臺。

1.2 農資經營企業保有量

臨泉縣瑞達種業有限公司2017 年購置了4 臺雨燕－10多旋翼植保無人機，2018 年購置大疆MG-1P 型植保無人機5架，2020 年購置了大疆T10、T20、T16 機型10 架；阜陽市嗨森智能科技有限公司，擁有大疆T10、T16 機型共25 架；安徽云豐農業科技有限公司，擁有極飛V40機型3臺。共計47臺。

1.3 種植大戶保有量

臨泉縣廟岔鎮葉文杰擁有大疆T20 機型4 臺；臨泉縣宋集鎮種糧大戶邱振業購買極飛V40 機型1 臺；其他個人購置使用的大戶，共計10臺。

1.4 作業作物和地形情況

臨泉縣采用植保無人飛機作業的作物種類主要有小麥、玉米、大豆、高粱、南瓜、生姜、果樹、芝麻、紅芋、中藥材等，特別是小麥、玉米的病蟲害防治作業使用情況比較普遍。臨泉屬于皖北平原地區，地形較為平坦，非常有利于植保無人機進行田間作業，但也有不少田塊存在著電線桿（電線桿拉線）、空中電（纜）線、農田周圍樹木等，對無人植保機進行飛防作業的安全性有一定影響。

2 臨泉縣植保無人機作業情況

2.1 植保無人機應用作業面積

植保無人機在臨泉縣的病蟲害防治作業中發揮越來越重要的作用，據不完全統計：2016 年植保無人機應用作業面積24 km2，占全年統防統治作業面積的3.43%，平均防治效果68%。2017年植保無人機應用作業面積102 km2，占全年統防統治作業面積的7.02%，平均防治效果72%。2018 年植保無人機應用作業面積202 km2，占全年統防統治作業面積的10.47%，平均防治效果75%。2019 年植保無人機應用面積280.67 km2，占當年統防統治作業面積的17.9%，平均防治效果75.4%。2020 年植保無人機應用作業面積823.33 km2，占當年統防統治作業面積的33.85%，平均防治效果80.1%。2021年植保無人機應用作業面積1 510 km2，占當年統防統治作業面積的50.12%，平均防治效果82.5%。2016 年—2021 年植保無人機作業面積情況見表1。

表1 2016年-2021年植保無人機作業面積情況調查表Tab.1 Survey of the working area of plant protection drones from 2016 to 2021

2.2 作業效率與成本

2016 年以前購買的多旋翼植保無人機。臨泉縣瑞達種業有限公司購買的雨燕—10多旋翼植保無人機，飛防效率較低，為14.44 hm2/d，且操作復雜，藥液噴灑不均勻，并且完全依靠人工進行操控，安全系數較低，噴防效果一般。

2016 年購買的單旋翼油動植保無人機。2016 年臨泉縣中博農機專業合作社購置的12 臺漢和1506—058 植保無人機，單旋翼，產生的風力較大，效率較高，為33.33～40.00 hm2/d，作業成本12～15元/667 m2，但噴防效果一般。

2017 年－2019 年購買的多旋翼智能植保無人機。如大疆MG-1S 型、MG-1P 型、T16 型無人機，極飛3W-XA-P20-10型、3WWDZ-15A 型無人機，以及高科新農M23-E 無人機。這些機型都具有自動避障、定高、自動記憶功能，噴灑速度隨著飛行速度的快慢自動調整，作業效率較高，平均每臺可作業20～33.33 hm2/d，噴防效果較好。

2020 年以來購買的植保無人機。如大疆T20、T30，極飛P40、P80、V40 等，集噴灑、播撒、測繪多功能于一體，人工智能飛控，操作便捷。此類機型具有完全感知避障、一鍵測繪功能，可以根據地塊、電池和藥量規劃最佳航線，智能程度較高、安全性能可靠、作業效果較好，作業效率53.33～66.67 hm2/d。

綜合分析作業成本。植保無人機的藥箱容量，從2016年的每5～10 L/箱，增加到2021 年的20～30 L/箱，個別機型甚至達到了40 L/箱以上。隨著藥箱容量的增大，噴防效率顯著提高，防治成本明顯降低，作業成本從2016 年的12～15元/667 m2，降至2021年的4～8元/667 m2。

從目前調查情況來看，臨泉縣植保無人機作業成本主要包括機手勞務費、電池損耗、機械損耗與折舊、器械運輸費及藥劑混配人員務工費等，成本約3～6 元/667 m2。作業價格在4～10元/667 m2間浮動，如作業面積較大且連片的收費標準為4～6 元/667 m2；噴灑玉米、高粱等高稈作物或者倒伏的玉米、芝麻等作物，收費標準為6～8 元/667 m2；面積小且零散地塊，收費標準為8～10 元/667 m2。通過對比作業成本與收費情況來看，目前臨泉縣植保無人機作業效益在1～4 元/667 m2。2016年－2021年植保無人機作業成本見表2。

表2 2016年-2021年植保無人機作業成本調查表Tab.2 Operational cost survey of plant protection UAV from 2016 to 2021

2.3 植保無人機的優勢

總體來看，自2016 年以來，臨泉縣植保無人機數量逐年增加，噴防面積逐年擴大，防治效果逐年提高。植保無人機與一般植保機械相比有以下幾點優勢：一是噴防效果好。從數據分析結果來看臨泉縣的植保無人機機型逐漸趨于智能化、自動化。目前技術相對成熟穩定，噴灑均勻，霧化好，對農作物病蟲害的噴防效果較好。二是防治效果顯著。植保無人機具有作業高度低、飄移少、可空中懸停等特點，噴灑農藥時旋翼產生的向下氣流有助于增加物流對農作物的穿透性，防治效果好。三是高效安全，對農作物的踩踏傷害較小。植保無人機飛行速度快，規模作業能達到每小時8～10 km2/h，其效率比常規噴灑高出100倍以上。植保無人機通過地面遙控或GPS 飛控操作，噴灑作業人員遠距離操作避免暴露于農藥下的危險，提高了噴灑作業的安全性，同時避免了人工或其他機械在田間噴灑對農作物的來回踩踏，實現了人藥分離。四是解決了農作物防治作業難的問題。對玉米、高粱、生姜、大豆、芝麻等作物，田間比較密閉加上高溫炎熱的天氣，人工背負式和自走式植保機械很難進入田間噴防，但植保無人機可以利用自身體積小的優勢，有效解決了這一難題。五是降低資源成本。植保無人機噴灑技術采用噴霧噴灑方式至少可以節約50%的農藥使用量，節約90%的用水量。六是價格低易操作。植保無人機整體尺寸小、質量輕、折舊率低、易保養、單位作業人工成本低。操作便捷，操作人員一般經過30 d左右的訓練即可掌握要領并執行作業任務。

3 平臺監管情況

為強化全縣植保無人機作業情況的監督管理，根據安徽省農業農村廳要求，臨泉縣率先在小麥赤霉病統防統治工作中實施平臺監管。規定凡是2021 年在臨泉縣小麥赤霉病防控工作中參與實施統防統治的合作社、植保機械和機手，都必須在省監管平臺進行注冊登記，提供后臺數據，并在作業時上傳相關參數。

臨泉縣農業農村局通過議標方式，確定一家第三方監管機構，委托監管全縣的赤霉病統防統治工作。監管機構通過監控網絡平臺對植保無人機的作業時間、地點、作業軌跡、作業面積、飛行高度、飛行速度、噴幅或橫移間距、單位施藥液量及總施藥液量等施藥作業相關參數進行監督管理。2021年全縣共使用植保無人機等現代植保機械1 267 臺（套），投入統防統治組織82 個，開展統防統治面積1 370 km2，最大限度地減輕了赤霉病和其他病蟲的發生程度和可能造成的損失。

4 存在問題

4.1 機具調度沒有形成有效機制且使用率不高

在集中作業時期，小麥赤霉病、玉米草地貪夜蛾等重大病蟲害防控時間緊，窗口期短，尤其是赤霉病防控時間緊、任務重。臨泉縣本地的植保無人機不能滿足飛防的需要，需要從外地調來大量的植保無人機，存在飛手缺乏而導致植保無人機空置率高。目前臨泉縣土地規?；潭容^低小，地塊分散，農作物種植品種摻雜，顯著增加植保無人機飛防作業成本，無形中降低了植保無人機的使用范圍，制約了臨泉縣植保無人機的大面積應用。

4.2 植保無人機電池及藥劑適用技術有待升級

臨泉縣植保無人機電池大多價格高、使用壽命短、耗電快、續航能力差，頻繁裝藥和來回更換電池比較麻煩。植保無人機使用的藥劑有一定的要求。傳統制劑用水量較大，進行稀釋后仍存在一些較大顆粒，易造成堵塞噴頭的，不適合于植保無人機作業。且植保無人機使用的藥劑受溫度和風力、風向的影響，大多數藥劑只能在正常溫度下使用，當氣溫＜6℃不能正常工作。植保無人機在大風的天氣下難以保證噴霧均勻，會出現霧粒嚴重分布不均勻、重噴漏噴情況。

4.3 植保無人機機型適配度低

由于使用的植保無人機機型多而雜，參數高低不平，給飛防作業操作帶來較大的困難。同時植保無人機不能實現一機多用，不同農作物使用機械也不盡相同，需要購買不同型號的機械，增加了經濟成本。

4.4 植保無人機飛手技術水平低且嚴重缺乏

植保無人機作業對飛手的操作技術和業務素質要求很高。職業飛手不僅要會操作植保無人機，還要懂得維修和保養知識、懂得配置藥劑。但實際情況是，臨泉縣的不少飛手并沒有經過系統專門的培訓就直接上去操作了，容易出現較大的失誤，造成不可估量的損失。

4.5 植保無人機售后服務滯后

植保無人機技術含量高、使用門檻高，普及性差，用戶自己無法精準維修，也很難找到維修公司維修，導致無人機企業的售后壓力極大，售后服務滯后。

4.6 作業市場混亂。

相關部門沒有制定統一標準。各有關經營者為達到競爭目的，作業標準、收費標準不統一，作業質量難以得到保障。

4.7 植保無人機的購買價格較高

購置植保無人機費用較高，加上使用、維護、維修的費用，對農戶、農機服務組織來說是一筆不小的負擔，制約了植保無人機在臨泉縣的發展。

5 臨泉縣做好農用植保無人飛機應用的建議

5.1 無人植保機及相關技術需加強革新

協調生產企業生產出多變箱無人植保機，根據臨泉縣小麥、玉米等農作物的需要，作業時隨時進行更換，實現農作物大面積播撒、噴藥、施肥等。另外，多旋翼植保無人機采用模塊化設計，整機體積小、質量輕，效率高，噴幅寬度和飛行高度可以自由調整，能實現厘米級的定位，降落時能夠避開野外地面常見的小石子、樹枝等障礙物，受到用戶青睞，建議大力推廣。建議在現有功能的基礎上，再生產更多升級版植保無人機，延長電池使用時間，提升電池的充電速度，減少充電時間。要爭取財政資金投入，加快飛防專用藥型的研制。超低容量液劑的濃度較高，噴霧量較低，用水量較低，提高了植保無人機飛防作業的效率、節約了成本，同時加快研制合適的藥劑。

5.2 加強飛手培訓和企業售后服務

通過舉辦飛手培訓會、組織到外地學習進行觀摩學習等形式對植保無人機操作手進行專業培訓，不斷提高飛手的操作技能。督促經銷企業重視售后服務，多增加售后服務點。

5.3 提高植保無人機利用率

針對植保無人機空置率高的問題，建議由政府出面進行組織協調，有序組織無人機利用南北植保作業期時間差，參與跨省、跨區域作業，最大限度延伸植保無人機的作業期，增加購機者的作業收益。通過土地流轉、托管等方式，整合地塊，有利于無人植保機械進行統一作業，減少農民的費用支出。

5.4 繼續開展對植保無人機機型的農機購置補貼

貫徹國家農機購置補貼政策，安徽省決定繼續在全省范圍內開展植保無人駕駛航空器補貼試點工作。將載藥量在10～20 L 及15 L 以上的電動多旋翼植保無人飛機納入試點補貼范圍，補貼標準分別為6 000 元/架、9 000 元/架、12 000 元/架不等。這一政策的出臺和實施，降低了農業生產經營組織的負擔，有利于推動臨泉縣植保無人機的迅猛發展。