新疆棉田農用無人飛機噴施農藥研究應用進展

馬曉龍 竇澤晨 李浩然 侯彤瑜 蒙艷華 韓小強

收稿日期：2023-10-12? ? ? ? ?第一作者簡介：馬曉龍，在讀碩士，1309397246@qq.com。 * 通信作者：韓小強，博士，教授，研究方向為新農藥創制與農藥高效利用，hanshz@shzu.edu.cn；蒙艷華，博士，主要研究方向為精準施藥技術，yanhua.meng@outlook.com

基金項目：新疆維吾爾自治區重大科技專項（2023A02009）；國家自然科學基金（31960566）；現代農業產業技術體系（CARS-15-22）

Research advances on pesticide spraying by unmanned aerial vehicles in cotton field

Ma Xiaolong， Dou Zechen， Li Haoran， Hou Tongyu， Meng Yanhua*， Han Xiaoqiang*

摘要：新疆是我國最大的商品棉生產基地，規模化的種植模式使得農用無人飛機施藥技術在新疆棉田得以迅速大面積的推廣。基于新疆棉田農用無人飛機研究使用現狀，概述農用無人飛機在棉田施藥等方面的典型成果，提出對未來相關研究與發展的建議，旨在為農用無人飛機在棉花生產中的科學應用提供理論指導。

關鍵詞：棉田；農用無人飛機；噴施農藥；病蟲害防治；施藥技術；使用現狀

新疆是我國最大的商品棉生產基地。國家統計局數據顯示，2023年新疆地區總體天氣晴好，熱量充足，降水適宜，棉花長勢較好，每666.7 m2 棉花皮棉產量為143.85 kg；棉花總產量511.2萬t，占全國棉花總產量的90.99%[1]。然而，棉花生長周期長，易遭到病蟲草害的危害，嚴重影響棉花的產量和纖維品質。噴施農藥是防治棉花病蟲草害最有效的方法。以拖拉機牽引的地面施藥器械具有作業效率高、霧化效果好、防治效果（防效）好的特點，極大地提升了新疆農業生產的效率。然而，地面施藥器械存在售價高、噴施作業用水量大和作物生長旺盛時機械難以進入田間的缺點。最為重要的是，地面施藥器械采用大水量的噴施方式，藥液流失嚴重，農藥利用率較低，且長期使用低濃度藥液導致有害生物抗藥性增強[2]。此外，地面施藥器械噴施作業時還易對作物產生拖拽、碾壓等機械損傷，降低作物存活率，導致減產、降低品質等損失。

農用無人飛機以輕小型農用無人飛機為載體，由飛行平臺、導航飛控和農藥噴霧設備三部分組成，并引入全球定位系統（global positioning system， GPS）、地理信息系統（geographic information system， GIS）和實時動態測量技術（real-time kinematic， RTK）技術，以“云服務、大數據”為技術背景，能夠實現精準化作業[3]。農用無人飛機施藥作業時，具有不受地形條件及作物長勢的制約、靈敏度高、用水量少和不損傷作物的特點，可以實現人機分離從而將農藥對操作人員的危害降至最小。農用無人飛機噴施農藥可有效提高農藥的利用率，實現農藥的減施增效，促進資源高效利用，有利于農產品安全和環境保護[3-4]。此外，農用無人飛機在肥料撒施、種子撒播、果實采摘、授粉等方面的研究與應用也越來越多，極大地拓展了其應用領域。據統計，2022年我國農用無人飛機保有量超過20萬臺，年作業面積超過1.2億公頃次，行業作業量整體增速大致為38%。我國已在農用無人飛機數量、作業面積和技術發展等方面處于世界領先地位[5]。本文基于新疆棉田農用無人飛機研究使用現狀，概述農用無人飛機在棉田施藥等方面的典型成果，提出對未來相關研究與發展的建議，旨在為農用無人飛機在棉花生產中的科學應用提供指導。

1 新疆棉田農用無人飛機的應用概況

新疆作為我國的農業生產大區，規模化的農業種植模式使得農用無人飛機在新疆得以迅速大面積的推廣，同時農用無人飛機的研究與應用發展迅速。2012年，深圳高科新農技術有限公司已經在新疆等地進行了大量的農用無人飛機（HY-B-15L）田間施藥試驗。2013年，廣州極飛科技股份有限公司（極飛公司）開始在新疆進行農作物市場調研，2014年在新疆多個試驗點進行棉花生長期全過程的農用無人飛機防治技術試驗驗證[6]。2015年7月，為了進行人才培訓、農用無人飛機組裝以及農用無人飛機航空技術推廣，廣州極飛科技股份有限公司在新疆尉犁縣建設了占地2萬余m2的極飛農業南疆服務基地，可為南疆農戶提供優質、經濟、安全的無人飛機植保服務。安陽全豐航空植保科技有限公司也成立專業飛防和植保技術服務團隊，于2014年開始在新疆石河子、阿克蘇、阿拉爾及周邊地區開展棉田無人飛機飛防技術的示范推廣與服務[6-7]。同時，新疆本地農用無人飛機企業和服務組織也逐步成立，如新疆天山羽人農業航空科技公司和新疆疆天航空科技有限公司等。隨著農用無人飛機的不斷推廣，加之新疆擁有非常多適合農用無人飛機作業的農場，不斷吸引農用無人飛機企業來新疆設立分公司，進一步推進農用無人飛機的發展[8]。這表明國內相關企業對新疆農用無人飛機發展的重視，有力地推動了新疆農用無人飛機發展和農業生產機械化水平提高。

國內企業關注新疆農用無人飛機發展的同時，政府同樣重視農用無人飛機在新疆的發展。2016年1月，新疆生產建設兵團（簡稱為“兵團”）第八師128團利用冬季農機技術培訓課為該團各單位機務副連長講解與推廣M6A六旋翼農用無人飛機。2015年5月，新疆昌吉回族自治州應用農用無人飛機進行田間噴施農藥、肥料以及農情調查，大幅提高了農業生產效率、降低了生產成本，并顯著減少了用水量和農藥使用量，達到了增效、增收的目的。而在阿勒泰地區，由于蝗災襲擾對當地的農業、畜牧業帶來了嚴重的損失，當地政府與江蘇沃得農業機械股份有限公司簽訂了總計2萬hm2的農用無人飛機滅蝗合同。2020年6月，青河縣使用10架農用無人飛機進行了蝗蟲防治作業，作業面積達0.33萬hm2[9]。據統計，2022年底新疆農用無人飛機保有量超過8 000臺[10]。

2 農用無人飛機在棉田農藥噴施中的應用

依托于農用無人飛機噴施農藥的優勢，研究人員開展了大量的應用研究試驗，為推動農用無人飛機在棉田的規范化應用奠定了堅實的基礎。

2.1 噴施殺蟲劑（殺螨劑）

棉花在不同的生長過程中會同時受到多種害蟲的危害。棉花幼苗階段主要遭受蚜蟲、薊馬和葉螨等害蟲吸食棉汁液危害，會導致葉片卷曲、失綠等癥狀，從而影響棉苗的生長發育。隨著種植轉蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis， Bt）基因抗蟲棉面積的增加，在蕾鈴期常見的棉鈴蟲、紅鈴蟲等鱗翅目害蟲已經逐漸演變成為次要害蟲；而棉蚜、棉盲蝽、棉薊馬和棉葉螨逐漸轉變為主要害蟲，常年廣泛發生且危害嚴重，已成為我國棉區的常見害蟲。當前已有較多關于農用無人飛機防治棉花害蟲的研究。

2.1.1 噴施殺蟲劑防治棉花蚜蟲。在早期，使用無人飛機噴施殺蟲劑防治棉花蚜蟲的研究主要集中在與傳統施藥器械的對比方面。自2016年兵團農業技術推廣總站就開始研究噴霧助劑對農用無人飛機施藥防治棉花蚜蟲效果的影響。KT-10-II型四旋翼農用無人飛機噴施50%（質量分數，下同）氟啶蟲胺腈水分散粒劑時，加入占總藥液量1.5%（體積分數，下同）的飛防專用助劑邁飛，藥后1 d 對棉花蚜蟲的防效達到81.8%，7 d 防效達到97.5%，與背負式電動噴霧器噴霧效果相當[11]。此外，在保證防效的前提下，加入總藥液量1.5%的邁飛可降低30%殺蟲劑用量[12]。Lou 等[13]在兵團第八師北泉鎮開展了極飛P20農用無人飛機和噴桿式噴霧機對棉花蚜蟲防治的對比研究，發現無人飛機飛行高度為2 m時，霧滴均勻度、覆蓋率、沉降量較好，對棉蚜的防效為63.7%。王喆等[14]為探討采用無人飛機防治新疆南部地區棉蚜的可行性，研究了大疆MG-1S型無人飛機噴施不同的殺蟲劑+助劑對棉蚜的防效，并對無人飛機飛防的經濟效益進行了分析，結果表明采用無人飛機施藥后3 d和5 d的防效與機械+人工拖管施藥相比均無顯著性差異，但農用無人飛機田間作業可使施藥液量減少1/3，工作效率提高3倍，機械作業費減少60元·hm－2，可滿足現代農業高效、節藥和降低成本的需要。焦宇軒等[15]對比研究了噴桿噴霧機、噴槍、農用無人飛機對棉花蚜蟲防效的影響，發現農用無人飛機噴施的霧滴沉積分布整體好于其他2種植保機械，3 種植保機械施藥的霧滴沉積密度和覆蓋率均存在顯著性差異，藥后10? d對棉蚜的防效沒有顯著性差異，而農用無人飛機比其他2種植保機械更節約用水量，減少資源浪費。

隨著農用無人飛機施藥防治棉花蚜蟲的效果被種植戶認可，對其施藥參數的篩選研究逐漸成為熱點。沙帥帥等[16]在兵團第三師45團的研究結果表明，極飛P20農用無人飛機防治棉花蚜蟲作業的飛行速度為5 m·s－1、飛行高度為3 m時對棉蚜有較好的控制作用。白微微等[17]在庫爾勒市和什力克鄉的棉田重點研究了無人飛機飛行高度、飛行速度和噴頭型號等噴霧參數對棉蚜防效的影響，發現：最優參數組合為飛行高度2 m、飛行速度3 m·s－1、噴頭型號IDK120-01；添加助劑后，22% 氟啶蟲胺腈懸浮劑和21%噻蟲嗪懸浮劑對棉蚜的防效有不同程度的提高；藥后7 d，助劑ND-800、G2801、N380和倍達通對22%氟啶蟲胺腈懸浮劑均有增效減量作用，其中ND-800 的效果最好。

此后，無人飛機獨特的施藥方式對棉花蚜蟲天敵的影響、適用藥劑篩選成為研究的重點。張亞林等[18]研究發現農用無人飛機噴施70%吡蟲啉水分散粒劑后7 d對棉蚜防效最好，22%氟啶蟲胺腈懸浮劑和22%氟啶蟲胺腈+礦物油對瓢蟲的安全性較高，但其余藥劑對瓢蟲影響都較大。而針對農用無人飛機噴施作業防治棉花蚜蟲藥劑的篩選研究較多，得到的結果也較為復雜。吳金龍等[19]篩選研究認為22%氟啶蟲胺腈懸浮劑和70%吡蟲啉水分散粒劑對棉蚜防效最佳，且添加助劑后減量10%～20%對棉蚜的防效與常規藥量相比無顯著性差異。Nahiyoon[20]通過采用霧滴測試卡對小型無人飛機和potter噴霧塔藥液霧滴密度和霧滴效能進行測試，結果表明，助劑可使potter噴霧塔的體積中值直徑（Dv0.5）從43 μm±2 μm增加到49 μm±2 μm，使無人飛機的Dv0.5從185 μm±5 μm增加到195 μm±5 μm，均達到顯著差異，添加助劑均可降低殺蟲劑的致死中濃度，增大藥液的殺傷半徑，從而提高其對棉蚜的防效。

2.1.2 噴施殺螨劑防治棉花葉螨。張新華等[21]在阿克蘇地區采用TY-787農用無人飛機首次進行了棉葉螨防治試驗，施藥后7 d對棉葉螨的防效達到89.83%，與地面噴霧器械防效無顯著差異。但是，由于當前取得農業農村部登記的防治棉葉螨的殺螨劑均無任何內吸活性，加之棉葉螨寄生于棉花葉背，農用無人飛機施藥在棉花葉背的著藥量很低，所以使用無人飛機防治棉葉螨的田間實際效果并不佳。潘海洋等[22]研究表明，無人飛機在飛行高度2.0 m和飛行速度6 m·s－1條件下，噴施12%阿維·乙螨唑懸浮劑防治棉葉螨后7 d，使用離心噴頭（7 500 r·min－1）噴霧的防效（92.9%）優于使用扇形噴頭ST-110-03的（70.81%）。

2.1.3 噴施殺蟲劑防治棉薊馬。新疆棉田薊馬近年來發生面積逐年上升，從次要害蟲逐漸演變為僅次于棉蚜的主要害蟲。2017年4月，兵團第三師45團4連采用極飛P20無人飛機噴施10%吡蟲啉懸浮劑＋YC-03助劑，首次進行了棉田薊馬防治試驗，發現無人飛機噴施處理的薊馬防效低于噴桿噴霧機，認為是由于無人飛機噴施過程中產生的風場驚擾了薊馬，導致薊馬四處飛散，藥液無法接觸到薊馬[23]。方治豪等[24]研究認為，飛防助劑和施藥液量對無人飛機噴施的霧滴沉積和薊馬防效均有顯著影響；增加施藥液量可顯著增加霧滴在棉花冠層的沉積密度與覆蓋率，添加飛防助劑對霧滴密度的提升效果顯著；隨著施藥液量增加，藥后1 d、3 d、7 d對棉薊馬的防效也顯著提升；在相同施藥液量下，相較于飛防助劑功倍和邁絲，25%噻蟲嗪水分散粒劑藥液中添加倍達通和杰效豐對棉薊馬具有更高的防效。相較于噴桿噴霧機拖噴方式，在棉花花鈴期無人飛機施藥可以優先保證藥液進入上部冠層花內，防止花朵閉合降低藥效，且藥液濃度較高，對棉薊馬有更強的觸殺效果；因此，推薦使用無人飛機施藥防治花鈴期棉薊馬。

2.2 噴施棉花生長調節劑

2.2.1 棉花化學調控。棉花自苗期開始，需要多次施用植物生長調節劑，以提高抗逆性和塑造良好株型。由于植物生長調節劑主要作用于棉花頂部，農用無人飛機垂直向下的噴霧方式和風場對棉田噴施生長調節劑具有明顯的優勢。趙靜等[25]研究了多旋翼農用無人飛機與噴桿噴霧機在棉花蕾期噴施縮節胺調控棉花生長的效應，發現JT-30農用無人飛機噴施縮節胺后5 d、10 d、14 d對棉花株高的抑制率分別為7.26%、15.81%和21.17%，與噴桿噴霧機噴施作業后對應的抑制率（8.55%、16.81%和22.80%）相當。趙紅軍等[26]報道新疆阿克蘇地區利用農用無人飛機進行棉花化學封頂，要求每666.7 m2施藥液量不少于1.5 L，飛行高度2.0～2.5 m，飛行速度5 m·s－1，噴幅4.5 m。然而，王士領等[27]發現在棉花打頂期前后利用農用無人飛機噴施縮節胺后，棉花株高和果枝數增加，單株結鈴數和鈴重下降，棉花吐絮期推遲2～3 d，對棉花產量和纖維品質造成較大影響，與噴桿噴霧機施藥相比，其每666.7 m2效益減少了128.8元。這可能是由于棉花生長期長，栽培管理環節較多，對管理水平有較高的要求，影響產量和品質的因素較多。棉花打頂是棉花種植和管理的關鍵步驟，適時打頂可使棉花由營養生長及時轉入生殖生長，增加成鈴數和鈴重。Dou等[28]研究結果顯示：大疆T30農用無人飛機噴施打頂劑縮節胺（250 g·L－1）對棉花的農藝性狀和產量有顯著的有益效果；在噴施后40 d時，對新陸早52株高的抑制率為26.14%，高于噴桿施藥的抑制率（23.69%），且新陸早52的單株結鈴數比噴桿施藥增加0.55。

2.2.2 棉花脫葉催熟劑。棉花脫葉催熟技術是實現棉花機械采收的先決條件，脫葉催熟劑的合理施用，不僅能夠解決棉花后期貪青晚熟或成熟度不一致的問題，而且能加快收獲前棉花葉片的脫落，提高采棉機的采凈率和作業效率，降低機采籽棉含雜率[3]。早在2008年，兵團第八師121團農機站就探討了使用無人飛機噴施540 g·L－1噻苯隆·敵草隆懸浮劑（拜耳股份有限公司）和40%乙烯利水劑進行棉花脫葉的問題，指出需要根據棉花品種、成熟度、種植密度和天氣情況確定噴施劑量，還要考慮霧滴飄移對鄰近農田加工辣椒、加工番茄的安全性。此后，農用無人飛機發展迅速，應用場景不斷豐富。2014年，兵團農機裝備產業技術創新戰略聯盟、兵團生產力促進中心等多個單位在新疆石河子市聯合舉辦了“2014年兵團農用無人飛機噴施棉花脫葉劑現場會暨農用無人飛機應用研討會”。此次會議期間，對國內現有各種單旋翼、多旋翼以及固定翼無人飛機噴施棉花脫葉劑進行了現場演示，展示了農用無人飛機在農業生產中的應用前景，為兵團超低量、精準施藥探索了新的技術。2016 年，國家航空植保科技創新聯盟組織多家農用無人飛機企業、脫葉催熟劑企業、助劑企業和科研院所在新疆石河子市聯合開展了農用無人飛機噴施棉花脫葉催熟劑示范研究。2017年極飛公司為推進新疆農用無人飛機大規模作業的應用，在新疆組織了“百團大戰”大型棉花脫葉劑噴施項目，作業面積達13.33萬hm2[29]。農用無人飛機噴施脫葉催熟劑表現出了節水、高效、不碾壓棉花和脫葉吐絮效果優良的特點，使得農用無人飛機成為新疆植棉農戶噴施脫葉催熟劑的首選方式[3，30]。據統計，2020年新疆參與棉花脫葉催熟劑噴灑的農用無人飛機超過 1.1 萬架，噴灑面積超過 500 萬公頃次。

無人飛機噴施棉花脫葉催熟劑時的脫葉催熟劑劑量、施藥液量和飛行參數對脫葉催熟效果影響較大。Xin等[31]研究了農用無人飛機噴施棉花脫葉劑劑量和藥液量對脫葉效果的影響，根據試驗結果，結合棉花脫葉、吐絮、纖維品質以及棉花葉片中噻苯隆和敵草隆的殘留情況，建議農民第1次施用80%噻苯隆時采用300 g·hm－2的劑量和17.6 L·hm－2的藥液量。而蒙艷華等[32]在新疆昌吉回族自治州呼圖壁縣棉田的研究結果表明，脫葉率隨無人飛機施藥液量的提高而上升，施藥液量為22.5 L·hm－2時脫葉效果佳。Meng等[33]2016年和2017年的驗證試驗表明，當農用無人飛機噴霧量為22.5 L·hm－2、飛行速度為4 m·s－1時，噴施棉花脫葉劑的效果最好，并且對皮棉產量和纖維品質均無不利影響。Liao等[34]測定了農用無人飛機在不同作業參數下的棉花脫葉劑噴施效果，結果表明各處理的棉花脫葉率和結鈴率均能滿足棉花機械化收獲的要求。馬輝等[35]利用變異系數權重的逼近理想解排序法（Technique for order preference by similarity to an ideal solution， TOPSIS法）分析了農用無人飛機噴施各配方脫葉劑的效果，結果表明農用無人飛機噴施脫吐隆和乙烯利混配2次的條件下，棉花各性狀綜合表現最好。王國賓等[36]研究發現農用無人飛機噴施棉花脫葉催熟劑的霧滴粒徑為 100 μm時，具有最大的霧滴密度；霧滴粒徑為 150 μm和 200 μm時，具有最大的霧滴覆蓋度、沉積量和更高的棉花脫葉率、吐絮率。Chen等[37]分析了噴霧量、霧滴粒徑、飛行高度等參數對霧滴穿透和分布的影響，認為降低無人飛機飛行高度，增加噴霧量和霧滴粒徑，可以改善棉花底部冠層霧滴分布。

不同種類、不同品牌施藥器械之間的效果差異同樣受到研究人員的關注。張強等[38]研究了不同植保施藥機械噴施棉花脫葉劑的效果，得出結論：蜂巢3WW-10B農用無人飛機的噴施效果優于自走式噴桿噴霧機、極飛P30及大疆T16農用無人飛機。杲先民等[39]的研究結果顯示，大疆農用無人飛機施藥1次的效果與機車施藥2次的相同。在瑪納斯縣，文純杰等[40]進行了農用無人飛機與機車噴施脫葉劑的對比試驗，認為農用無人飛機是較好的選擇。在兵團第二師29團，王映山等[41]的研究結果表明，農用無人飛機與懸掛式機車噴施脫葉劑的脫葉效果都較好，但懸掛式機車對棉花衣分、纖維長度的影響比農用無人飛機小。馬艷等[42]評價了4種農用無人飛機在新疆棉田噴施脫葉劑的效果，結果表明4種無人飛機均有較好的脫葉效果，并且按照每666.7 m2施藥液量1.5 L噴施時，脫葉效果優良。

脫葉催熟劑的種類、劑型及施藥方式是影響農用無人飛機作業效果的重要因素。Liu等[43]制備了1種不需稀釋即可直接使用的噻苯隆·敵草隆超低容量劑，結果表明，與市售的懸浮劑相比，超低容量劑噴霧具有更好的潤濕性，能迅速濕潤棉花葉片，并能充分鋪展，揮發率較低，霧滴分布更均勻。王喆等[44]和Han等[45]研究了農用無人飛機噴施不同棉花脫葉催熟劑的田間效果，發現噴施540 g·L－1噻苯隆·敵草隆懸浮劑（拜耳股份有限公司）對棉花的脫葉吐絮效果最優。胡紅巖等[46]研究發現農用無人飛機噴施540 g·L－1噻苯隆·敵草隆懸浮劑[中棉小康生物科技有限公司（安陽）]時，混配較高劑量的40%乙烯利水劑（1 200 g·hm－2）和280 g·L－1烷基乙基磺酸鹽可溶液劑（900 g·hm－2）效果最好。宋興虎等[47]研究發現施藥后 14 d，50%噻苯隆可濕性粉劑（四川國光農化股份有限公司）和40%乙烯利水劑混用的脫葉效果較好，不同劑量和配比之間差異不大；催熟效果相對較差，對棉花產量和纖維品質影響不大。胡紅巖等[48]對比分析發現，農用無人飛機噴施棉花脫葉催熟劑藥后 5 d的效果顯著低于同等劑量的人工噴霧處理，但施藥后 10～20 d，農用無人飛機噴霧處理的藥效逐步提高，直至與人工噴霧無顯著差異。王林等[49]研究了農用無人飛機和噴桿噴霧機噴施棉花脫葉催熟劑的作業效果，發現藥后22 d，農用無人飛機2次施藥的棉花脫葉率為82.2%～92.1%，吐絮率為85.8%～100.0%，脫葉效果顯著好于地面噴桿噴霧機1次頂噴施藥，催熟效果差異不大。然而，以上研究主要關注農用無人飛機噴施棉花脫葉催熟劑的可行性、相關作業參數優化等方面，缺少對于適配農用無人飛機的脫葉劑劑型及脫葉催熟劑藥液體系方面的研究。

無人飛機噴施棉花脫葉劑時添加助劑可顯著提升脫葉催熟效果。Xiao等[50]研究了航空噴霧助劑高分子聚合物類助劑農健飛、Star Guar X，植物油類助劑邁飛、倍達通和有機硅類助劑Y-20079對農用無人飛機噴施棉花脫葉劑霧滴沉積和棉花脫葉效果的影響，結果表明添加航空噴霧助劑可顯著增加脫葉劑霧滴沉積量，進而提高棉花的脫葉吐絮效果，且助劑對棉花鈴重、衣分及纖維品質主要指標無不利影響。其中植物油類助劑（倍達通）能顯著提高棉花葉片的霧滴覆蓋率和持留率。張煜等[51]研究了d-檸檬烯助劑對棉花脫葉催熟劑的增效作用，研究結果表明該助劑能夠顯著提高棉花上中部葉片上霧滴覆蓋率，并且對纖維品質無顯著影響。烷基乙基磺酸鹽是大部分市售脫葉劑附帶的桶混助劑，能有效提升脫葉催熟劑藥液在棉花葉片的展著效果。

2.3 噴施除草劑

播前土壤封閉處理是新疆棉田雜草防除的主要措施，當前土壤封閉除草劑的噴施器械主要是噴桿噴霧機，存在施藥者接觸農藥概率高、影響整地質量等問題。張東海等[52]研究發現：無人飛機噴施棉田土壤處理除草劑二甲戊靈時，在與噴桿噴霧機施藥劑量（制劑用量3 450 mL·hm－2）相同時，對雜草的株防效超過94%，且對棉花出苗基本無影響；但無人飛機噴施高劑量二甲戊靈（制劑用量4 650 mL·hm－2）時，對棉花出苗率影響較大。該研究為大面積推廣無人飛機噴施棉田土壤封閉除草劑提供了科學依據和技術支撐。但是，與之對應的除草劑飄移問題需要進一步評估。與此同時，相關施藥的技術規程，特別是除草劑使用劑量、助劑使用和施藥后無人飛機藥箱的清洗等問題還需要深入的研究。

3 新疆棉田農用無人飛機噴施農藥應用中存在的問題

農用無人飛機經過多年的發展，在操控系統的穩定性方面有顯著的提升。但農用無人飛機噴施農藥后，高濃度藥液通過飄移、蒸發等途徑流失到土壤、大氣及地表水等環境中的安全性評價尚未得到充分關注。當前我國還沒有任何一款農藥登記為農用無人飛機專用制劑。而農用無人飛機施藥具有用水量少、藥液濃度高的特點，且高濃度藥液的理化性質對有效成分的穩定性和霧滴行為的影響與常規低濃度藥液顯著不同。因此，高濃度藥液的科學配制成為藥效發揮的關鍵。近年來，農用無人飛機在載荷上不斷提升，這就使得其風場較之以前發生了較為顯著的變化。不同風場條件下，其應用對棉田害蟲等防治的影響需要深入研究。

3.1 農用無人飛機安全與性能問題

第一，農用無人飛機的設計存在缺陷，可能會導致爆機的情況發生，經過長時間的發展，這種危險仍然未能徹底排除。第二，農用無人飛機電池容量遠遠不能滿足實際生產需要，而現階段使用車載發電機為無人飛機供電的策略不符合農用無人飛機方便、快捷的設計理念。第三，農用無人飛機智能化程度較低，在實際生產中，需要人為遠程遙控，當無人飛機超出一定范圍后，操作人員無法清楚得知現場情況，可能會導致重噴、漏噴等情況出現，會損害作物生長或不能達到預期施藥效果。第四，農用無人飛機噴頭設計存在缺陷，壽命短、易堵塞、難維修，所產生的霧滴譜較寬，農藥利用率不高，施藥效果參差不齊。第五，因為不同的作物具有不同的生長特性，農用無人飛機的性能無法滿足對各類作物進行作業的需求，適應性較低。

3.2 農用無人飛機持有量仍然不足

在農用無人飛機使用旺季，新疆無人飛機持有量仍然不能滿足當地的農業生產需求，需要外地企業、飛防組織進行支援，這就導致當農用無人飛機供不應求時，無人飛機飛手盲目提高速度而忽視作業效果，形成惡性競爭。另外，國家對農用無人飛機購機補貼的現行政策規定只允許補貼給植保公司、作業組織或從事無人飛機植保作業的專業合作社，尚沒有對個人購買農用無人飛機從事飛防作業的專業飛手的補貼政策，間接對農用無人飛機的發展產生了一定影響。因此，應考慮將個人飛手購機納入補貼政策，并使補貼政策更加科學、全面。

3.3 飛手專業水平不足，農用無人飛機棉田施藥標準不健全

隨著農業生產對無人飛機的需求呈井噴式增長，從事飛手這一職業的人越來越多。但整個行業的準入門檻極低，飛手付出的學習成本極低，專業知識極其匱乏，造成飛手不能針對靶標科學選擇農藥、施藥時機掌握不準、藥液配制不科學等。這會導致無人飛機施藥的防效不盡如人意，甚至帶來農產品產量和品質的損失，影響行業的可持續發展。此外，在技術方面缺乏與不同地區棉花種植模式及管理相配套的施藥標準，不能有效指導農用無人飛機在棉田的施藥。

4 新疆農用無人飛機的發展建議

4.1 開發安全、高效的農用無人飛機

農用無人飛機本身仍然有非常大的發展空間。在軟件方面，其操作系統要向更智能、更簡便的“傻瓜式”、“一鍵式”操作發展，將規范操作融入到飛機的控制系統中，從而減少人為操作的不規范性。在無人飛機硬件方面，應盡量減少設計缺陷，增設應急安全保護、故障自檢、無人飛機狀態實時監測以及預警功能，以提升無人飛機的穩定性與安全性。此外，應加強無人飛機利用傳感器接收光譜信息進行作物長勢監測、作物產量預估、農作物營養狀況診斷和病蟲害監控等技術的推廣[53]。

4.2 明確管理部門，制定行業標準

首先，根據新疆農業實際生產情況，建立下屬管理部門或者成立行業規范性組織，根據實際情況制定地方標準，明確政府為負責人，將國家制定的標準、措施落實，監督行業的發展。其次，對新疆各個農用無人飛機企業、無人飛機飛手進行登記、管理，嚴格控制無人飛機服務價格，消除惡性競爭，比如可以根據不同的受眾劃分不同的價格體系，確保農用無人飛機施藥價格的穩定。再次，建立合適的獎懲機制，對操作規范的飛手進行獎勵，對違規操作的飛手根據其惡劣程度給予相應的處罰。最后，要將整個無人飛機行業置于監管之下，并根據生產情況對制度進行實時調整，確保制度與實際情況相適應。

4.3 加快發展新型植保經營主體和社會化服務

農業社會化服務是實現小規模農戶和現代農業發展有機銜接的途徑，是農業現代化的標志。近年來，新疆農業社會化服務組織，特別是植保相關的社會化服務組織發展緩慢。針對這一問題，可借鑒其他省份經驗，政府出臺農林作物植保社會化服務組織管理辦法，安排專項資金，推動新疆植保社會化服務組織快速成長，促進植保社會化服務水平提升。

5 展望

農用無人飛機施藥作為新疆農業生產的重要組成部分之一，推動著新疆現代化農業建設的發展。在國內科研單位、企業及政府的支持下，我國農用無人飛機產業正朝著規范、穩定的方向發展，農用無人飛機產品的穩定性在不斷提升，智能化程度將越來越高，配套設備以及核心技術將不斷強化，從而帶動農藥噴施技術逐漸提高。將來，農用無人飛機必定會為棉花產業的高質量發展做出重要貢獻。

參考文獻：

[1] 國家統計局. 國家統計局關于2023年棉花產量的公告[EB/OL]. （2023-12-25）[2024-01-02]. https：//www.stats.gov.

cn/sj/zxfb/202312/t20231225_1945745.html.

[2] Rinco V J，Sanchez H J，Paez F，et al. Assessment of the influence of working pressure and application rate on pesticide spray application with a hand-held spray gun on greenhouse pepper crops[J]. Crop Protection，2017，96：7-13.

[3] 周婷婷，肖慶剛，杜睿，等. 我國棉花脫葉催熟技術研究進展[J]. 棉花學報，2020，32（1）： 170-184.

[4] Qin W C，Qiu B J，Xue X Y，et al. Droplet deposition and control effect of insecticides sprayed with an unmanned aerial vehicle against plant hoppers[J]. Crop Protection，2016，85：79-88.

[5] 安小康，李富根，閆曉靜，等. 植保無人飛機施用農藥應用研究進展及管理現狀[J]. 農藥學學報，2023，25（2）：282-

294.

[6] 馬小艷，王志國，姜偉麗，等. 無人機飛防技術現狀及在我國棉田應用前景分析[J]. 中國棉花，2016，43（6）：7-11.

[7] 姜偉. 多旋翼無人機棉田施藥技術研究與效果評價[D]. 烏魯木齊：新疆農業大學，2017.

[8] Lan Y B，Chen S D. Current status and trends of plant protection UAV and its spraying technology in China[J]. International Journal of Precision Agricultural Aviation，2018，1（1）：1-9.

[9] 朱培林，曹雪君，楊東明. 淺談新疆阿勒泰地區植保無人機推廣應用現狀[J]. 新疆農機化，2020，201（6）：40-41.

[10] 新疆維吾爾自治區農業農村機械化發展中心 . 2022年新疆農業機械化工作取得顯著成效[EB/OL]. （2023-03-

27）[2023-05-20]. http：//www.amic.agri.cn/secondLevelPage/info/30/153910#.

[11] 安楠. 植保無人機飛防棉花蚜蟲試驗初報[J]. 新疆農業科技，2017（4）：49-50.

[12] 趙冰梅，張強，朱玉永，等. 多旋翼植保無人機在棉蚜防治中的應用效果[J]. 中國植保導刊，2017，37（2）：61-63.

[13] Lou Z X，Xin F，Han X Q，et al. Effect of unmanned aerial vehicle flight height on droplet distribution，drift and control of cotton aphids and spider mites[J]. Agronomy，2018，8（9）：187.

[14] 王喆，馮宏祖，馬小艷，等. 無人機施藥對棉蚜的防治效果及經濟效益分析[J]. 農藥學學報，2019，21（3）：366-

371.

[15] 焦雨軒，薛新宇，丁素明，等. 不同植保機械施藥對棉蚜防效的影響[J]. 農機化研究，2022，44（3）：159-164，170.

[16] 沙帥帥，王喆，肖海兵，等. P20植保無人機作業參數優化及其施藥對棉蚜防效評價[J]. 中國棉花，2018，45（1）：6-8.

[17] 白微微，陳曉，丁瑞豐，等. 植保無人飛機噴霧參數及助劑類型對殺蟲劑防治棉蚜的增效作用[J]. 農藥學學報，2020，22（2）：333-339.

[18] 張亞林，周吉輝，王蘭，等. 無人機和滴灌施藥對棉蚜及其天敵的影響[J]. 中國棉花，2018，45（9）：26-29.

[19] 吳金龍，馮宏祖，馬小艷，等. 棉田棉蚜飛防藥劑篩選及農藥減量增效藥效分析[J]. 新疆農業科學，2020，57（1）：167-172.

[20] Nahiyoon S A. 助劑對殺蟲劑霧滴殺傷半徑及棉蚜防效的影響[D]. 北京：中國農業科學院，2019.

[21] 張新華，雷春軍，張新浩，等. 植保無人機防治棉田葉螨試驗[J]. 農村科技，2017（12）：34-35.

[22] 潘海洋，安尼瓦爾·庫爾班，王芳芳. 沙雅縣植保無人機不同作業參數對棉葉螨防效的影響[J]. 新疆農墾科技，2023，46（1）：36-38.

[23] 沙帥帥. 麥蓋提墾區棉田害蟲發生規律及無人機作業效果評價[D]. 阿拉爾：塔里木大學，2019.

[24] 方治豪，竇澤晨，韓小強，等.飛防助劑和施藥液量對植保無人飛機噴施霧滴沉積和棉花薊馬防效的影響[J]. 植物保護，2023，49（2）：143-151.

[25] 趙靜，辛芳，周月婷，等. 多旋翼植保無人機與常規噴施縮節胺對棉花生長調控效應比較[J]. 新疆農業科學，2018，55（11）：2096-2104.

[26] 趙紅軍，馬輝，戴路，等. 新疆阿克蘇地區陸地棉化學封頂配套栽培技術[J]. 中國棉花，2021，48（9）：37-38.

[27] 王士領，陳兵，陳勇，等. 棉花打頂期無人機和機車噴施縮節胺化調對比試驗[J]. 新疆農墾科技，2021，44（2）：35-36.

[28] Dou Z C，Fang Z H，Han X Q，et al. Comparison of the effects of chemical topping agent sprayed by a UAV and a boom sprayer on cotton growth[J]. Agronomy，2022，12：1625.

[29] 蔡銀杰，孫娟，丁曉輝，等. 我國植保無人機發展現狀與展望[J]. 世界農藥，2018，40（6）：15-18.

[30] Yi L L，Lan Y B，Hui K，et al. Exploring the potential of UAV imagery for variable rate spraying in cotton defoliation application[J]. International Journal of Precision Agricultural Aviation，2019，2（1）：42-45.

[31] Xin F，Zhao J，Zhou Y T，et al. Effects of dosage and spraying volume on cotton defoliants efficacy： a case study based on application of unmanned aerial vehicles[J]. Agronomy，2018，8（6）：85.

[32] 蒙艷華，蘭玉彬，梁自靜，等. 無人機施藥液量對棉花脫葉效果的影響[J]. 中國棉花，2019，46（6）：10-15.

[33] Meng Y H，Song J L，Lan Y B，et al. Harvest aids efficacy applied by unmanned aerial vehicles on cotton crop[J]. Industrial Crops and Products，2019，140：111645.

[34] Liao J，Zang Y，Luo X W，et al. Optimization of variables for maximizing efficacy and efficiency in aerial spray application to cotton using unmanned aerial systems[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering，2019，12（2）：10-17.

[35] 馬輝，戴路，田立文，等. 基于TOPSIS法評價無人機噴施脫葉催熟劑的效果[J]. 中國棉花，2021，48（2）：24-28，

35.

[36] 王國賓，王十周，陳鵬超，等. 植保無人機噴施不同霧滴粒徑藥劑對其在棉花冠層沉積、穿透及脫葉催熟效果的影響[J]. 植物保護學報，2021，48（3）：493-500.

[37] Chen P C，Ouyang F，Wang G B，et al. Droplet distributions in cotton harvest aid applications vary with the interactions among the unmanned aerial vehicle spraying parameters[J]. Industrial Crops and Products，2021，163：113324.

[38] 張強，趙冰梅，朱玉永，等. 不同植保施藥機械噴施棉花脫葉劑效果評價[J]. 新疆農墾科技，2020，43（7）：29-32.

[39] 杲先民，任燕成，劉濤榮. 大疆植保無人機噴施棉花脫葉劑試驗[J]. 農村科技，2017（5）：28-29.

[40] 文純杰，楊炬仁，韓軍，等. 植保無人機與機動車噴施棉花脫葉劑效果對比[J]. 農村科技，2018（3）：26-27.

[41] 王映山，肖攀. 無人機噴施棉花脫葉劑效果試驗[J]. 農村科技，2018（2）：24-25.

[42] 馬艷，任相亮，蒙艷華，等. 無人植保機在新疆棉田噴施脫葉劑測試結果評述[J]. 中國棉花，2016，43（12）：16-20.

[43] Liu Q，Wei K，Yang L Y. Preparation and application of a thidiazuron·diuron ultra-low-volume spray suitable for plant protection unmanned aerial vehicles[J]. Scientific Reports，2021，11：4998.

[44] 王喆，馮宏祖，王蘭，等. MG-1S型無人機噴施不同棉花脫葉劑的田間效果對比[J]. 中國棉花，2018，45（1）：27-

28.

[45] Han X，Yu J Y，Lan Y B，et al. Determination of application parameters for cotton defoliants in the Yellow River Basin[J]. International Journal of Precision Agricultural Aviation，2019，2（1）：51-55.

[46] 胡紅巖，任相亮，馬小艷，等. 無人機噴施噻苯隆·敵草隆對棉花的脫葉催熟效果[J]. 中國棉花，2018，45（6）：21-23.

[47] 宋興虎，徐東永，孫璐，等. 在不同棉區噻苯隆和乙烯利用量及配比對脫葉催熟效果影響[J]. 棉花學報，2020，32（3）：247-257.

[48] 胡紅巖，任相亮，馬小艷，等. 無人機噴施與人工噴施棉花脫葉劑效果對比[J]. 中國棉花，2018，45（7）：13-15.

[49] 王林，張強，馬江鋒，等. 新疆棉區植保無人機噴施棉花脫葉催熟劑效果研究[J]. 棉花學報，2021，33（3）：200-

208.

[50] Xiao Q G，Xin F，Lou Z X，et al. Effect of aviation spray adjuvants on defoliant droplet deposition and cotton defoliation efficacy sprayed by unmanned aerial vehicles[J]. Agronomy，2019，9：217.

[51] 張煜，杜睿，肖慶剛，等. d-檸檬烯助劑對棉花脫葉催熟劑的增效作用[J]. 石河子大學學報（自然科學版），2020，38（5）：560-566.

[52] 張東海，魏俊梅，陳兵，等. 無人機播前噴施除草劑防除棉田雜草效果評價[J]. 新疆農業科學，2022，59（12）：3022-3029.

[53] Battude M，Al Bitar A，Morin D，et al. Estimating maize biomass and yield over large areas using high spatial and temporal resolution Sentinel-2 like remote sensing data[J]. Remote Sensing of Environment，2016，184：668-681.

（責任編輯：楊子山 責任校對：秦凡）? ? ●