植保無人機在水稻精準栽培及高效病蟲害防治中的創新應用

摘 要：水稻是玉林市主要的糧食作物，是廣西一個重要的糧食生產基地。但是，水稻日常生產過程中常常會面臨病蟲害、資源浪費以及環境污染等方面的挑戰，為了有效解決所面臨的問題，進一步提高作物生產效率、增加水稻產量、提升水稻質量，需要對更具智慧化和可持續的方式進行運用。基于社會科技高速發展的背景下，水稻實際種植中開始逐步對植保無人機進行利用。植保無人機通過對水稻生產全過程的實時監測、精準控制肥料施加量以及農藥噴水量，不僅有利于水稻產量的增加，還能夠控制農業生產成本，達到生態環境保護目的。基于此，本文重點探討了水稻栽培和病蟲害防治工作中植保無人機的有效運用策略，以此推進玉林市水稻種植產業實現持續、健康發展。

關鍵詞：植保無人機；水稻栽培；全過程；病蟲害；防治策略

最近幾年，玉林市將無人機精量直播形式運用到了水稻栽培生產中。即，利用無人機直接向稻田中播撒種子，使傳統人工播種、秧苗管理、插秧等工作環節得到了最大限度地縮減，進而達到了對人工費用控制的目的。此外，日常對水稻作物進行管理時，使用植保無人機，可以進一步提高管理工作效率。通過對田間土質和水稻生長情況的實時監測、施肥量的精準控制以及病蟲害的有效監控和防治，不僅推進了水稻生育進程，縮短了生育期，還使病蟲害給水稻帶來的侵害影響得到了最大程度控制。既推進了玉林市農業機械化生產步伐，又加快了玉林市農業生產現代化的速度[1]。根據統計可以知道，玉林市2021年利用植保無人機技術，實現了約436.50萬畝的播種面積，總產量高達約162.88萬噸。

1水稻栽培和病蟲害防治工作中植保無人機運用的意義

1.1有助于生產效率提升

水稻田內的實際情況可以通過植保無人機實現實時的監測，促使農業生產人員得以對農作物生長情況進行全面的了解和掌握。通過即時的反饋，可以為農民開展農業生產活動提供重要支持。如，結合所獲得的反饋數據，對施肥和灌溉量進行及時、科學地調整，從而使水稻生產的實際需要得到充分滿足。既達到水稻生產效率提升的目的，又進一步增加了水稻的實際產量，使本地區糧食生產需求得到滿足。

1.2有助于提高施肥作業的精準性

植保無人機可以同土壤以及農作物的實際需要相結合，精準開展施肥作業。此時，傳統過量施肥或施肥量不足的問題得到了最大限度地解決。既有利于肥料投入成本的節約，又使環境污染和土壤退化風險大幅度降低。通過實施精準的施肥作業，不僅可以進一步提升肥料使用率，還保障了農作物的養分需求。

1.3有助于及時防治病蟲害

因為植保無人機在實際使用的過程中，會對高分辨率傳感器進行利用，其可以實現對田間病蟲害的快速監測。當田間出現病蟲害問題時，植保無人機能夠馬上對農藥進行噴灑，進而降低病蟲害給水稻帶來的威脅影響。根據所獲取到的數據信息，對農藥施加量進行精準地計算，可以使以往存在的農藥殘留水平降低，極大程度保障了食品的安全性。

1.4有助于減少人力成本投入

以往進行水稻生產的過程中，常常需要大量的人員參與其中。而植保無人機的自動化生產種植，只需人員對其進行操作即可完成播種、施肥和噴施農藥的工作。通常情況下，利用植保無人機進行水稻播種工作，每公頃所用的時間約為10分鐘。由此可見，利用該技術不僅可以實現人力資源的節約，還能夠縮短生產時間，提高了實際生產效率，減少了成本的投入量。

1.5有助于農業實現環保和可持續性發展

利用植保無人機對施肥和農藥噴施量進行精準地控制，能夠避免傳統過度使用農藥和肥料的問題。既從根本上防范了土壤和水源的污染，又符合綠色可持續發展要求。在此過程中，農田的生態平衡得到有效維持。

2植保無人機在水稻精準栽培中的應用

2.1植保無人機在水稻播種中的精準運用

2.1.1智能播種方法及效率提升

利用植保無人機技術開展播種作業時，主要是在大田內直接對水稻種子進行播種，減少了傳統先培育，后移栽的環節。現階段，植保無人機所采取的播種方式主要為撒直播和條直播兩種。其中，撒直播所使用的播種部件有較小的體積，且具有簡單的結構，為此，是當前植保無人機中最常選用的一種方式。主要是利用植保無人機結合實際種植環境對飛行路線進行智能化的篩選，并根據實際對飛行的高度和播撒的速度進行自動的調節和控制。一般該播種的實際效率要遠遠高于人工撒播效率的18倍左右[2]。而條直播常常需要用到高質量和大體積的部件，在一定程度上會導致植保無人機原有的載重量降低，還極易會影響到無人機實際飛行作業的穩定性。但采取條直播的方式，能夠實現每5分鐘0.27hm2的播種面積，實際播種效率要遠遠高出人工播種效率的20倍，且投入的成本量，低于傳統育苗移栽方式50%左右。

2.1.2 機型選擇與飛行參數優化

一般在選擇植保無人機的機型時，需要同實際的播種面積、續航能力和操作難度等相結合，盡量對載重量高于10kg的直播無人機進行采用。而開展播種作業時，應確保無人機同地面之間的高度處在0.4～3.0m范圍內，且空中的飛行速度應控制到3.0～6.0m/s之間。若是采取撒播的方式，則應保證其作業的幅寬高于4.0cm。若是采取條播的方式，則應保證其作業的行距處在20.0～30.0cm范圍內，且行內的種子離散的最大距離應處在8.0cm以下。

2.1.3水稻品種的選擇和處理

通常選用植保無人機播種時，所選擇的品種需要滿足以下幾個條件：高發芽率、較快的出苗速度、合適的生長周期、高產、發達的根系、較強的抗倒伏、抗病蟲和抗逆性等。并且，為了能夠進一步提高植保無人機直播時的出苗率，在播種開始前，應對種子實施催芽處理。當所有種子露白以后，即可開展播種作業。需要注意的是，因為植保無人機播種的方式，會導致種子深度較淺，此時，會受到害蟲、鼠類以及鳥類等直接影響。所以，播種前還需要選用能夠預防病蟲害、鳥類以及鼠類的藥劑進行處理[3]。

2.2植保無人機在水稻灌溉管理中的應用

水稻生產階段內，最重要的一個環節就是灌溉管理。對于水稻來說，水分不僅是其實現生理生化反應的一個重要介質，還是水稻作物實現光合作用的基礎條件，對水稻最終的生產質量和產量起到了決定性的作用影響。而實際生產階段內，利用植保無人機技術開展灌溉管理工作時，主要是借助無人機的遙感技術。在此過程中，通過遙感技術可以獲得植物的可見光、近紅外以及短波紅外光譜等數據信息。此時，同上述數據信息的特點相結合，能夠精準地判斷出田間的水分情況。然后，將遙感技術獲取到的信息自動上傳到智能灌溉系統服務器內，即可實現種植人員遠程對田間灌溉數量的調節，保證了田間灌溉管理工作的科學性。

2.3植保無人機在水稻施肥管理中的創新實踐

植保無人機所搭載的多光譜探頭，能夠實現對田間作物長勢的實時監測。且當田間有缺肥情況時，可以快速精準地確定缺肥區域，明確需肥量。

2.3.1肥料選擇與無人機施肥技術

一般選用植保無人機進行田間施肥作業時，所選用的肥料應為顆粒肥或液體肥。其中，顆粒肥料應保證其直徑處在0.5～3.0mm范圍內，并有高于90%的顆粒度。此外，還應確保顆粒肥吸濕性能較差，不存在任何的結塊問題，且有高于50N的硬度；而液體肥料則需要對能夠被葉片完全吸收的全水溶性肥料，同時，只需要加水稀釋或直接注入無人機內即可實現噴施工作。

2.3.2施肥過程智能化控制

施肥前，應結合無人機所獲取的數據信息，對肥料和施加量進行科學地確定。然后，在無人機裝載桶內加入配置好的肥料。無人機起飛前，應對其運行狀態進行檢查，保證其工作狀態無任何異常。然后，同施肥區域的地形地勢、面積、需求等相結合，明確飛行路線。之后，對飛行速度、作業高度以及起降點等進行設置，促使無人機施肥過程中能夠依據提前設置的參數，完成全自動飛行作業。

3植保無人機在水稻高效病蟲害防治中的應用

3.1基于圖像識別的水稻病蟲害智能診斷

通常植保無人機在搭載了圖像識別以及人工智能算法以后，能夠精準、快速地確定稻田中作物病蟲害的實際發生情況以及發生特點，進而為種植人員制定科學的病蟲害防治工作方案提供參考。第一，無人機搭載高分辨率的相機以后，能夠全面細致地對稻田內實際畫面進行拍攝。此時，種植人員可以借此獲取到各個生長階段內水稻作物葉片、莖稈、穗等位置的數據信息，為后期精準識別病蟲害問題提供可靠的數據參考。第二，對深度學習等先進的算法進行利用，能夠智能分析和探究所獲取的相關數據信息，進而判斷出是否有病斑、蟲害等異常問題存在于水稻作物的葉片、莖稈等處。不僅如此，水稻存在的多樣性病蟲害問題，能夠借助相關智能化系統得到有效地分類，保證了后續病蟲害防治方案制定的針對性。此外，結合所傳回的數據信息內容，智能系統可以向種植人員反饋相應的結果，并給予一定的處理意見。此時，種植人員能夠依據系統意見，對農藥噴施量進行科學地調整。既保證了病蟲害防治工作的及時性，阻礙了其大規模蔓延和擴散，又使水稻的最終產量和品質得到極大程度地保障。

3.2確定植保無人機操作控制要求

種植人員在水稻病蟲害防治工作中對植保無人機進行利用時，需要對植保無人機安全使用農藥、操作規范、施藥安全、防治條件、植保無人機服務供應商、操作人員、安全使用農藥要求以及保護環境等方面的要求進行全面地了解和掌握。自動控制模式、手動控制模式是當前植保無人機常見的兩種類型。實際運用階段，種植人員需要與植保無人機質量技術評價規范充分結合，對安裝有飛行軌跡流量實時監測數據傳輸功能的植保無人機進行科學地選用[4]。實際開展生產工作時，應重視對相關人員的培訓，確保其能夠精準利用植保無人機了解和掌握病蟲害的發生情況，并提高其用藥安全技能水平。

3.3氣象條件要求

利用植保無人機開展病蟲害防治工作之前，種植人員需要對本地區溫度、濕度、風向、風速等氣象條件進行及時的了解，避開大風、雷雨等惡劣的天氣條件。特別是種植人員需要提高對風力的關注，當外界風力超過3級時，應嚴禁開展植保無人機病蟲害防治工作。主要是因為植保無人機噴灑藥物的質量會受到風力的直接影響，不僅會影響藥物的實際效果，還會增加人員中毒風險。

3.4農藥類型選擇與無人機噴灑技術

與傳統人工病蟲害防治的農藥選擇相比，植保無人機對于農藥要求較高。為此，實際開展飛行防治工作前，應結合病蟲害的發生情況，科學地選擇針對性和合理性的化學藥物以及農藥類型，從而提高防治質量，降低給噴頭帶來的堵塞影響。通常情況下，水稻生產的病蟲害防治工作中使用植保無人機噴灑藥物時，盡量對懸浮劑、水乳劑、乳油、水劑以及微乳劑等水基化劑型水乳劑的農藥類型進行選用。主要是因為，傳統病蟲害防治工作中所選用的可濕性粉劑、可溶性粉劑等農藥類型，不僅會縮減水泵的實際使用壽命，還會增加無人機噴頭的堵塞風險。為此，應嚴禁對粉劑類的化學農藥進行選用。另外，植保無人機在噴施藥物時，通常有較快的飛行速度，且實際噴施的化學藥劑量較之傳統用量低。因此，盡量選用具有內吸性的化學藥劑。主要是因為，農作物生長的過程中，能夠更好地吸收該類型的化學藥劑。既提高了防治效果，又使藥劑的實際病蟲害防治時間得到進一步延長。

3.5飛行作業參數優化

植保無人機的飛行高度、飛行速度以及噴灑等都對實際的病蟲害防治質量和效果產生了直接影響，其不僅能夠提高藥物用量的精準性，還能夠使重復性噴藥或漏噴的情況得到有效避免。通常情況下，防治病蟲害的工作中，為進一步提高防治效果，無人機的飛行高度需要控制到2～2.5m范圍內，飛行速度通常為3～4.5m/s，并結合外界風力的大小情況進行科學合理的調整。

3.6植保無人機在病蟲害防治工作中的具體操作流程

通常情況下，選擇植保無人機進行病蟲害防治時，需要將空曠區域或人員極少經過的區域作為無人機飛行的起飛地點和降落地點。開始防治工作前，還需要針對防治的區域，對警戒線或警告牌進行設置，確保附近區域內沒有任何人員。與此同時，應對無人機飛行的路線以及飛行參數進行提前設置，確保后續飛行過程中，始終依據所設置的路線和參數，嚴禁對其進行隨便的更改，且保證飛行的距離處在操作人員可觀察的范圍內[5]。實際飛防作業中，操作人員應密切注視無人機的實際運行狀況，并在無人機每一次起飛和降落前，檢查飛機的各個部件情況。如使用旋翼無人機時，應對其旋翼的運轉情況進行檢查；對電池的電量進行檢查，保證電池更換的及時性，使因無人機電池電量過低而無法飛防作業的情況得到有效避免。需要注意的是，如果無人機在飛行的過程中，受到了撞擊、摔落、信號干擾等情況影響，應及時對無人機的損壞情況進行檢查，并及時開展維修工作，避免給病蟲害防治工作帶來嚴重影響。

4結束語

農業是玉林市一項重要的經濟產業，且其所生產的水稻對本地區糧食安全具有重要作用和意義。但是，傳統水稻生產階段依舊存在一定的補助支出，在一定程度上影響了水稻的實際種植經濟效益。所以，為進一步增加玉林市水稻栽培規模，提高玉林市農業經濟效益。將植保無人機技術運用到日常水稻栽培工作中，不僅滿足了傳統水稻生產階段無法滿足的特殊要求，還推動了玉林市農業產業現代化的進程。

參考文獻：

[1]余道明.農用植保無人機在水稻主要病蟲害防治中的有效應用[J].河北農業，2024，（2）：68-69.

[2]閔強兵.植保無人機在水稻栽培及病蟲害防治中的應用[J].農業工程技術，2024，44（2）：58-59.

[3]朱詠萍.農用植保無人機在水稻病蟲害防治中的應用[J].農業工程技術，2023，43（20）：61-62.

[4]余國民，郭芬，江濱，等.植保無人機在益陽南縣水稻病蟲害防治中的應用[J].農村實用技術，2023，（7）：100-101.

[5]楊錫仕.植保無人機技術在水稻病蟲害防治中的有效應用[J].農業工程技術，2023，43（17）：41-42.