基于植保無人機用于水稻病蟲害防治的效益分析

病蟲害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵性因素，水稻種植中時常出現(xiàn)的病蟲害嚴(yán)重威脅到水稻的生長，植保無人機技術(shù)可防治水稻病蟲害，其效率高于常規(guī)傳統(tǒng)防治技術(shù)，分析植保無人機技術(shù)在水稻病蟲害防治中的作業(yè)優(yōu)勢以及效益，為植保無人機的推廣使用提供參考。

近年來，為了促進(jìn)新型農(nóng)業(yè)主體更好的向前發(fā)展，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)植保污染度，部分地區(qū)已經(jīng)在陸續(xù)使用植保無人機，通過植保無人機在空中噴灑農(nóng)藥，降低農(nóng)藥使用量，提前預(yù)防農(nóng)作物病蟲害，不僅能提高防治效益和農(nóng)藥利用率，實現(xiàn)農(nóng)藥使用量負(fù)增長、控制病蟲害、降低經(jīng)濟損失的目的，還能加快農(nóng)作物生產(chǎn)規(guī)模化經(jīng)營進(jìn)程，利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。讓農(nóng)民少跑腿，數(shù)據(jù)多跑路、無人機多起飛、農(nóng)民少下地，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的新需求。7-8月是水稻生長的關(guān)鍵期，也是水稻田間管理的重要時期，更是水稻病蟲害防治的非常時期，為保證水稻的高產(chǎn)量、高品質(zhì)，在專業(yè)化防治水稻病蟲害方面，植保無人機能夠適應(yīng)多種復(fù)雜的水稻種植地形環(huán)境，可利用無人機在田間對水稻病蟲害進(jìn)行“地毯式”統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)，防治效果事半功倍，推廣使用植保無人機防治水稻主要病蟲害，可以加快水稻種植的機械化與現(xiàn)代化，促進(jìn)水稻全程機械化生產(chǎn)，提升病蟲害的防治效果，提高水稻產(chǎn)量、質(zhì)量，實現(xiàn)蟲口奪糧，確保水稻種植的可持續(xù)性發(fā)展。

東港地區(qū)以水稻種植為主，由于水稻生長發(fā)育周期相對較長，整個發(fā)育階段會面臨著多種病蟲害危險，因而很容易出現(xiàn)病蟲害問題，傳統(tǒng)病蟲害防治工作基本上采取人工和自走式噴桿噴霧器噴灑藥物的方式進(jìn)行，存在效率低、藥劑使用量大、機械苗損嚴(yán)重等問題，防治病蟲害的成效并不理想，嚴(yán)重影響水稻病蟲害的防治效果和產(chǎn)量。無人機打藥與人工噴灑藥物的方式不同，能一鍵作業(yè)，不僅操作簡便，植保無人機作業(yè)時能實現(xiàn)定速、定高飛行和定量噴灑，最大噴灑直徑可達(dá)5m，噴灑效果非常好，藥液噴灑均勻且不留死角，防治效果更好，應(yīng)用植保無人機技術(shù)開展防治作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對水稻病蟲害集中防治、科學(xué)防治，有效解決傳統(tǒng)植保技術(shù)中存在的缺陷弊端，為水稻的生長創(chuàng)造出良好的環(huán)境優(yōu)勢。通過生產(chǎn)實踐也證明，植保無人機田間施藥對于水稻紋枯病、水稻二化螟以及稻縱卷葉螟等主要病蟲害防治有著令人滿意的效果，有統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)顯示，對稻稈潛蠅、稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病這幾個水稻田間常見病蟲害的防治效果分別達(dá)到89.47%、86.54%、78.62%、83.33%，因此，相比較傳統(tǒng)的植保技術(shù)，無人機植保技術(shù)在水稻植保作業(yè)中更具優(yōu)勢，值得大范圍推廣。

一、植保無人機

無人機是社會經(jīng)濟高速發(fā)展下的新興高科技產(chǎn)業(yè)，目前已涉及的應(yīng)用領(lǐng)域多達(dá)40多個，包括環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)植保、氣象探測、災(zāi)害救援、地圖測繪、海上監(jiān)視、國土監(jiān)察、交通監(jiān)管、城市規(guī)劃與管理以及影視航拍、快件速遞等，并且發(fā)揮著越來越大的作用。無人機噴施農(nóng)藥是近幾年里興起的一種植保技術(shù)，也稱飛防，可以噴灑玉米、大豆、水稻、小麥、花生等作物，也適用于果樹、林木。無人機對操作技術(shù)要求較高，尤其是在農(nóng)藥噴施環(huán)節(jié)，農(nóng)藥噴施的目的是防治病蟲害，為了保證作業(yè)效果，無人機作業(yè)前必須詳細(xì)的規(guī)劃和計算具體的飛行高度、航線等環(huán)節(jié);為了保證噴施質(zhì)量，還要掌握好用藥量以及具體配比濃度。市面上較為常見的植保無人機機型兩種：電動單旋翼植保無人機和電動多旋翼植保無人機。通過具體試驗結(jié)果可以看出，當(dāng)無人機作業(yè)高度為1.5m，農(nóng)藥噴灑量為1000ml/hm2，病蟲害防治效果好，說明機型對農(nóng)藥噴施的影響較低，但電動多旋翼植保無人機的整體效果更好，目前市場上比較火的無人機品牌有大疆、極飛等，機器故障少，維修快，好維護，大品牌的無人機廠家對飛手也會有專業(yè)系統(tǒng)的培訓(xùn)，這非常有利于無人機作業(yè)。

二、植保無人機田間作業(yè)的優(yōu)勢

1、操作簡單，方便

植保無人機是單人操作，可無線電手動遙控，也可自動駕駛，是手動與自動模式相結(jié)合，無論哪一種操作，操作都是簡單方便，安全又可靠，這也是植保無人機設(shè)計的要點。

2、適應(yīng)性強

植保無人機在植保中使用較多的是噴灑農(nóng)藥，但它不僅可用于水稻等農(nóng)作物的植保作業(yè)、低空農(nóng)情監(jiān)測，還可以用于釋放天敵昆蟲、作物制種、噴施葉面肥、輔助授粉等;無人機體積小、重量輕，飛行不受高度限制，既適用低稈作物，也適用于高稈作物和林果帶，無論丘陵、平原、山區(qū)都能較快實現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)移作業(yè)，易于推廣。

3、適合各種地形噴灑作業(yè)

地形是阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化進(jìn)程的主要問題，因為機械作業(yè)只適用平原地區(qū)，難以有效適應(yīng)各種地形，崎嶇地形、丘陵、山區(qū)都會影響機械工作效率。但地形不會影響植保無人機作業(yè)進(jìn)程，植保無人機以在空中完成噴灑作業(yè)為主，既適用平原地區(qū)，也適用丘陵山區(qū)，可輕松避免地形阻礙，只要是周圍沒有樹木或者電線桿等這些影響無人機飛行的障礙物，無人機都能以最快的速度完成所有的打藥作業(yè)，而且，植保無人機體型并不大，田間空地、閑置道路只要有5m2左右的空地，就能夠成為植保無人機升降的平臺，并不需要專門搭建一個升降平臺。

4、確保施藥作業(yè)人員人身安全

農(nóng)藥對人體傷害較大，夏季高溫人工打藥作業(yè)人員藥物中毒、中暑風(fēng)險更大，我國是農(nóng)業(yè)大國，每年需要大量的人員從事農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，而每年因農(nóng)藥中毒的人更不在少數(shù)，植保無人機打藥對施藥人員更為安全，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的遙控，空中噴灑完成打藥作業(yè)，實現(xiàn)人機分離、人藥分離，有效避免了農(nóng)藥和作業(yè)人員的接觸，最大限度的減少了工作人員接觸農(nóng)藥的時間，大大確保了施工作業(yè)人員人身安全，保障了噴灑作業(yè)的安全。同時，由于農(nóng)藥對人體傷害較大，加之農(nóng)村青壯年勞動力逐漸稀缺，年輕人不愿意進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，造成人力成本日益增加，植保無人機的應(yīng)用很好地解決了農(nóng)村部分勞動力缺失的問題。

5、利于農(nóng)情監(jiān)測

植保無人機本質(zhì)上是會飛的傳感器，采集數(shù)據(jù)是它的一個重要功能，可用于低空農(nóng)情監(jiān)測。植保無人機采用遠(yuǎn)距離遙控操作和飛控導(dǎo)航自主作業(yè)功能，在飛行高度內(nèi)可以多次飛行進(jìn)行農(nóng)田巡查，通過前期的測繪監(jiān)測以及打藥過程中的田間數(shù)據(jù)采集，將農(nóng)田里農(nóng)作物的GPS信息采集到，用于噴藥可以將數(shù)據(jù)輸入到地面站的內(nèi)部控制系統(tǒng)中，規(guī)劃好航線，植保無人機采用的GPS測速，通過控制噴頭農(nóng)藥噴量和開關(guān)的速度以實現(xiàn)農(nóng)藥自動定量，精準(zhǔn)控制噴灑作業(yè)，防治病蟲害;用于農(nóng)情監(jiān)測，幫助農(nóng)戶更精準(zhǔn)地了解掌握水稻等農(nóng)作物實時生長情況，分析出作物缺乏什么元素，有針對性的進(jìn)行施肥，這是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念體現(xiàn)。

三、 經(jīng)濟效益

1、省水省藥

①省水

無人機飛防技術(shù)的應(yīng)用，大大節(jié)省了農(nóng)業(yè)用水的使用量，傳統(tǒng)噴霧器在大田上打藥用水量約40L/667m2，無人機打藥用水量約是傳統(tǒng)噴霧器的1/40，可節(jié)約用水量90%。

②省藥

植保無人機自動化程度高，不受地形和高度限制，飛防藥效高，農(nóng)藥肥料利用率高，能斷點續(xù)噴，減少漏噴、重噴，有效減少農(nóng)藥浪費和農(nóng)藥殘留，符合國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出的農(nóng)藥肥料減量增效的要求，防治效果與常規(guī)機械防治效果相仿，比人工防治效果好，不會出現(xiàn)重噴、漏噴現(xiàn)象，畝均病蟲防治次數(shù)比常規(guī)防治減少2次，無人機上裝有過濾器，可以霧化農(nóng)藥，螺旋槳產(chǎn)生的向下氣流加速形成氣霧流，攪動水稻植株葉片，增強了藥液霧滴對農(nóng)作物的穿透性，藥液更容易滲入葉片，減輕了農(nóng)藥的飄移程度，在保證防治效果的前提下，農(nóng)藥使用量減少20%-30%， 667m2只需噴0.8kg左右的藥液，667m2施藥液量比常規(guī)減少了90%，農(nóng)藥有效利用率提高15%以上，若要增加農(nóng)藥在秧葉面上的附著率，可在農(nóng)藥中加入一定比例的飛防專用增效劑，增強藥效和防治效果，植保無人機技術(shù)為農(nóng)藥使用零增長探索了新路子。

2、作業(yè)效率高

以往水稻生產(chǎn)中病蟲害防治多以人工防治措施為主，作業(yè)效率不高，還會消耗大量的人力資源、物力資源，而大型機械化植保機防治病蟲害過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)陷泥情況，一定程度上影響農(nóng)藥噴灑效果與進(jìn)度，植保無人機在空中完成噴灑作業(yè)，規(guī)避了機械植保無人機陷泥的情況，植保無人機打藥效率超高，提高了水稻機械化生產(chǎn)作業(yè)效率。傳統(tǒng)的人工作業(yè)，每人每天施藥最多能完成0.6hm2（約10畝）;植保無人機作業(yè)相對于傳統(tǒng)的人工作業(yè)，效率更高，無人機噴灑飛行速度為2×667m2/s，噴灑裝置寬度為3-4m，作業(yè)寬度為4-8m，噴施667m2僅需2㏕左右，單機3人機組作業(yè)（飛行操作員、地勤配藥員、安全指示員），每天作業(yè)面積可達(dá)16.67hm2以上（約200-300畝），均70多畝/人/天，是人工噴藥效率的30倍左右，比常規(guī)噴灑效率至少高出100倍，在地形較好的情況下，效率可達(dá)到人工的60倍，有利于提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。如果水稻生長期突然爆發(fā)大面積病蟲害，農(nóng)作物病蟲害防治時間又比較集中，利用植保無人機飛防作業(yè)，不僅節(jié)約時間，還會在最佳防治時期充分發(fā)揮藥效，達(dá)到最佳防治效果，避免給水稻生產(chǎn)造成較大損失，實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。此外，無人機作業(yè)的軌跡、影像、圖片和作業(yè)面積都能自動生成，精確度達(dá)99%以上，隨著無人機技術(shù)的不斷升級，未來效率仍有較大提升空間。

3、降低成本

植保無人機噴灑作業(yè)在節(jié)省農(nóng)藥、節(jié)約用水、節(jié)省用工等方面發(fā)揮了重要作用，很大程度的降低了資源成本。植保無人機旋翼會產(chǎn)生較強的向下氣流，讓藥液充分霧化，而在噴灑農(nóng)藥中融入抑制蒸騰的藥劑、防飄逸的助劑以及滲透劑等等，噴霧比常規(guī)噴霧霧滴分布更均勻、效果更佳，噴灑量達(dá)到1500mL/667m2左右，農(nóng)藥使用量減少20%-30%，節(jié)約用水量90%，減少了農(nóng)民經(jīng)濟投入;植保無人機單位作業(yè)人工成本不高，節(jié)省人工90%以上，667m2可節(jié)省勞動力成本90元以上，并且節(jié)省下來的人工去從事其他兼職工作，還能增加收入;植保無人機屬于小型器械，油量消耗小，易于維修。

4、增產(chǎn)增效

植保無人機飛防作業(yè)不受田間環(huán)境條件制約，施藥均勻，能夠減少霧滴漂移，藥液霧化效果好，并且藥液霧滴對水稻等農(nóng)作物的穿透性強、藥液沉積量多、藥液覆蓋密度高，讓農(nóng)藥快速沉積到稻株的中下部，因而防治病蟲害效果優(yōu)于常規(guī)噴霧，植保無人機能夠與農(nóng)作物的距離保持在1-2m的固定高度，根據(jù)試驗結(jié)果顯示，當(dāng)兩種植保無人機（電動單旋翼植保無人機和電動多旋翼植保無人機）處于1.5m的作業(yè)高度時，霧滴沉積量和沉積均勻性都明顯優(yōu)于2.5m作業(yè)高度，其噴灑的農(nóng)藥對水稻病蟲害的防治效果最佳，防蟲防病效果顯著。相比人工施藥防治水稻病蟲害，除水稻葉枯病、細(xì)菌性條斑病等細(xì)菌性病害治愈率基本持平外，其他病蟲害如稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病等病蟲害防治成功率分別達(dá)到87%、79%、83.3%等，防治率都提高2%以上，水稻生長正常，比人工施藥增產(chǎn)4%以上。

5、為農(nóng)戶提供完整植保方案

植保無人機的使用轉(zhuǎn)變了植保企業(yè)為農(nóng)戶提供服務(wù)的方式，使植保企業(yè)更正規(guī)化、現(xiàn)代化，服務(wù)團隊更專業(yè)化，植保企業(yè)不只是單純的提供飛防服務(wù)，操作人員除具備扎實的專業(yè)知識外，還會提供給農(nóng)戶防治水稻主要病蟲害的全面植保施工方案，使飛防效果有了合理、有效的依據(jù)，通過有針對性、有目的進(jìn)行飛防作業(yè)，對水稻種植中出現(xiàn)的病蟲害進(jìn)行及時處理，有效防控，幫助農(nóng)戶加強農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)量，確保了水稻種植的整體效益。

四、社會效益

1、促進(jìn)就業(yè)

為農(nóng)民特別是青年人搭建了廣闊的就業(yè)平臺。植保無人機服務(wù)產(chǎn)業(yè)需要飛手，更需要“持證上崗”的屬地飛防隊伍，這對植保無人機的操作的專業(yè)性提出了更高的要求，就目前已知的專業(yè)飛手多為35歲以下的年輕人，且占比超過70%，植保無人機服務(wù)產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)帶動了一批懂知識、有文化、愛好飛防事業(yè)的年輕工作者加入進(jìn)來，成為“新農(nóng)人”，專業(yè)型、技術(shù)型、創(chuàng)新型人才的引進(jìn)，擴大了新型農(nóng)村人才隊伍，即為現(xiàn)代農(nóng)機化發(fā)展提供了人才支持，促進(jìn)了再就業(yè)，又解決了農(nóng)業(yè)植保現(xiàn)代化需求的矛盾。

2、加速土地流轉(zhuǎn)

耕地面積少導(dǎo)致小農(nóng)戶種植熱情下降，使得規(guī)模化生產(chǎn)的種糧大戶成為糧食種植主力，田塊分散不利于無人機飛防作業(yè)， 效率低下，植保無人機打藥非常適用于土地集中的大面積田塊作業(yè)，它的高效率成功的帶動了一些土地少和外出務(wù)工的農(nóng)戶將土地流轉(zhuǎn)出去，促進(jìn)土地成片種植，使水稻種植耕、種、管、收及其加工等各個環(huán)節(jié)全程實施機械化作業(yè)更加完善。植保無人機的發(fā)展技術(shù)越來越成熟，加快了土地流轉(zhuǎn)速度，符合國家對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)土地流轉(zhuǎn)加速的現(xiàn)實需求，對土地流轉(zhuǎn)成片種植的大型農(nóng)戶來說是一種福音，更是一種可以增加收益的工具。

3、推動藥械聯(lián)動

植保無人機應(yīng)用的深入推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一方面推動了農(nóng)藥企業(yè)改革創(chuàng)新，加大研發(fā)、創(chuàng)新等方面投入，更注重微量高效藥劑研制生產(chǎn)，促進(jìn)了高效、低毒、環(huán)保型藥劑的發(fā)展;另一方面推動了無人機智能化更進(jìn)一步研發(fā)，通過挖掘農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源作為接入口，整合產(chǎn)業(yè)鏈，加快信息化平臺體系建設(shè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的高效運營模式。

五、生態(tài)效益

應(yīng)用植保無人機防治病蟲害可以達(dá)到環(huán)保要求，安全效益明顯。植保無人機空中噴灑作業(yè)實現(xiàn)了人機分離、人藥分離，杜絕人員中毒，減少施藥原液，節(jié)約農(nóng)藥量30%，還能控制農(nóng)業(yè)面源污染;無人機是螺旋機翼，作業(yè)高度比較低，旋翼產(chǎn)生的向下氣流減少了農(nóng)藥飄失程度，防止在水層與田間土壤中殘留藥劑，有效減少了農(nóng)藥對農(nóng)田土壤與水質(zhì)的污染，達(dá)到令人滿意的環(huán)境保護效果，促進(jìn)環(huán)保型經(jīng)濟的發(fā)展;植保無人機噴灑作業(yè)不會在田間留下轍印和損傷水稻作物，不破壞土壤物理結(jié)構(gòu)，不影響作物后期生長，提高作物品質(zhì)。

總而言之，應(yīng)結(jié)合東港地區(qū)水稻病蟲害發(fā)生特點和規(guī)律，制定適合本地區(qū)的植保無人機飛防作業(yè)規(guī)范，形成一套適合本地區(qū)的應(yīng)用技術(shù)方案。

（作者單位：118304 遼寧省東港市長山鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心）