熊新民　吳振江　楊茅難　朱模勇　伍琦

摘要：通過2016年應用國產大疆MG-1型八旋翼無人機在江西棉田進行飛防作業(yè)的實踐，與常規(guī)人工機器噴藥相比表明，一是由于無人機采用人機分離、藥劑在棉株上部1～1.5米高度噴灑，人不在棉田中行走，對棉花無損傷和人的勞動強度大幅減輕；二是無人機飛防具有速度快、效率高、噴藥及時等顯著特點；三是飛防噴藥操作人員比機防操作人員發(fā)生高溫中暑和噴藥中毒的概率低；四是棉花中后期采用飛防作業(yè)的效果好于前期。

關鍵詞：江西棉區(qū)；無人機；飛防作業(yè)；體會

中圖分類號：S252.3S494 文獻標識碼：A 文章編號：2095—3143（2016）06—0045—04

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.009

0引言

無人機噴藥就是將無人機機體與機載農藥噴灑裝置有效地結合，通過對無人機和噴藥系統(tǒng)的遠程控制，而實現(xiàn)對作物進行農藥噴灑，達到防治病蟲草害的目的。

近年來，我國農業(yè)先后解決了種植、收獲的機械化問題。隨著我國大農業(yè)體制的不斷發(fā)展，農業(yè)大戶在新農業(yè)生產中的不斷涌現(xiàn)，農業(yè)機械在農業(yè)生產上的地位和比重不斷上升。特別是在水稻種植方面，早已經擺脫了人工插秧、打谷脫粒等繁瑣事情，機械化插秧、水稻直播技術為稻農解決了水稻種植的第一關，自走式機械噴藥在水稻生產中的占比也在逐步提高，而應用最早及普遍的當屬水稻機械收割，機械化水平達到91%以上。

同水稻生產一樣，目前，我國棉花生產中，棉花綜合機械化水平為47.8%，其中機耕為76.8%，棉種機械點播為54.2%，機械收花在生產上也有局部應用，僅為2.8%。然而農業(yè)防蟲噴藥還是以人工為主，地面機械噴灑為輔，植保機械化還遠沒有形成氣候，人工噴藥在棉花小苗時期效果較好，但在棉花封行植株果枝拉伸長大后，人工田問行走打藥則速度慢，效果差。且現(xiàn)有的地面噴灑機械作業(yè)條件苛刻，未實現(xiàn)精準變量施藥，常導致農藥噴施不均勻，防治效果不理想，施藥成本高，農藥浪費現(xiàn)象嚴重。加之近年來農村勞動力的大量外出和留守人員的逐步老齡化，農村勞動力及后備勞動力的急劇減少，傳統(tǒng)、低效、艱苦的農作物病蟲害防治方法已經成為農業(yè)現(xiàn)代化進程中的薄弱環(huán)節(jié)，極大地影響了棉花生產整體機械化進程，棉花植保技術急需向規(guī)?；?、機械化轉變，提高植保機械化水平。無人機飛防技術以靈活、高效、安全等獨特的優(yōu)勢，符合我國現(xiàn)階段的基本國情，為棉田植保技術的發(fā)展開辟了一片新的天地。積極引進和推廣無人機飛防技術，必將大大提升我國棉花病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治的水平，增強農業(yè)機械和植?，F(xiàn)代化的發(fā)展，促進我國棉花增產增效、農民增收，保障棉花產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1無人機在農業(yè)上應用的現(xiàn)狀

無人機飛防是以高濃度低容量霧化噴藥防治農業(yè)害蟲，國內自2008年開始起步，在2012年有所發(fā)展，至2014年從單旋翼轉向多旋翼無人機型后，無人機噴藥技術在農業(yè)上的應用才逐漸為飛防公司及農戶所接受，因而在水稻等大農作物上的應用面積不斷提高。

1.1農業(yè)應用現(xiàn)狀

在當前我國農作物生產過程中，病蟲害防治仍然以人工噴灑農藥、半機械化防治作為主要方式。據相關資料顯示，中國目前使用的植保機械以手動和小型機（電）動噴霧機為主，其中手動施藥藥械、背負式機動藥械分別占國內植保機械保有量的93.07%和5.53%，拖拉機懸掛式植保機械約占0.57%。然而，農作物的病蟲害具有流行性、爆發(fā)性和遷飛性等特點，目前的防害形式明顯與其不相匹配，且我國目前已經進入規(guī)?；a，傳統(tǒng)的防治措施依舊與其不相匹配。最終帶來的結果就是導致監(jiān)測預警和統(tǒng)防統(tǒng)治相脫節(jié)，造成農作物大面積受害，導致嚴重的經濟損失，同時傳統(tǒng)的作業(yè)方式也導致對勞動力的需求過大，勞動強度過大，且施藥人員中毒事件時有發(fā)生。

1.2國內的發(fā)展概況

我國的航空噴防技術在20世紀50年代正式開展以來，經過幾十年的發(fā)展，中國農業(yè)航空作業(yè)量不斷增加，主要以有人駕駛固定翼飛機和直升機為主，到2012年止，中國農業(yè)航空作業(yè)量約為31900 hm²。

2008年，我國才真正系統(tǒng)研究小型農業(yè)無人機噴灑技術。近年來，全國各地都積極開展了農用無人機噴藥技術的研發(fā)和應用，機型越來越多，應用范圍越來越廣泛，推廣速度越來越快，技術研究也越來越深入。作為一種新型的農藥噴灑技術，無人機噴藥正在成為農機行業(yè)的亮點和熱點。無人機噴藥技術的快速發(fā)展和應用普及，真正實現(xiàn)了高效、環(huán)保安全的植保要求。

2無人機低空施藥技術的特點

2.1無人機低空施藥技術特點

無人機低空施藥技術特點主要體現(xiàn)在以下5個方面。

2.1.1無人駕駛 無人機與有人駕駛飛機噴藥相比，無人機不需要專業(yè)飛行員操作，由飛控人員實行遠距離遙控作業(yè)，降低作業(yè)成本。無人機與傳統(tǒng)的噴藥相比，使農民和農藥的接觸降到最低，減少農藥對工作人員的化學傷害。

2.1.2作業(yè)效果好 無人機施藥為低空、超低空飛行，與受藥植物的高度相適應，噴出的藥液被很好地霧化，并均勻地附著在農作物莖葉的表面，若配有精確的導航系統(tǒng)可有效地減少重噴和漏噴。2.1.3作業(yè)效率高無人機的作業(yè)效率是普通機械和人工噴藥無法比擬的，如天鷹-3小型農用無人機的作業(yè)效率是7～10 hm²/d，是普通噴灑機械的3～4倍，是人工噴藥的30倍。

2.1.4作業(yè)范圍廣 無人機在空中飛行，不受作業(yè)對象和地域條件的影響，無論是農田還是樹林；是平原、丘陵、山地，還是沼澤地，都可以利用無人機來進行病蟲害防治作業(yè)。

2.1.5環(huán)境污染少 無人機施藥采用低空低量技術，提高了藥物利用率，既保證了施藥效果，又防止了藥物浪費，減少了藥物對環(huán)境的污染。

2.2無人機噴藥的優(yōu)點

小型無人機噴藥，具有地形適應性好、勞動強度低、噴灑效果好、施藥效率高、安全環(huán)保等優(yōu)點。具體表現(xiàn)在：一是操作簡單方便，操作人員只需在田間地頭對無人機作業(yè)進行遙控操作；二是施藥效率高，據統(tǒng)計，每架無人機每天可作業(yè)20～33.3 hm²；三是噴灑效果好，無人機噴藥噴灑均勻、霧化效果好、覆蓋密度高，防治效果好，特別是在旋翼的作用下，霧流向下穿透力強，霧滴更均勻，可以提高藥物利用率30%以上；四是成本低，無人機噴藥省水、省藥、省力，且設備易于維護，折舊率低，同時零部件更換方便；五是無人機噴藥可廣泛應用于水稻、棉花、大豆、小麥、玉米、甘蔗等作物和果樹、森林等大部分農林方面的病蟲草害防治。

2.3無人機施藥技術存在的不足

2.3.1載藥量少 載藥量是檢驗無人機施藥能力的主要指標，單次飛行的載藥量少勢必會影響施藥的效率，從而增加作業(yè)成本。

2.3.2集成化、智能化程度偏低 無人機的制造技術、微小型傳感器精度和智能化精準施藥等方面的技術目前還不太成熟，大面積廣泛應用還有待時日。

2.3.3生產成本較高 一是無人機的耐用性還有待檢驗，二是目前無人機的生產成本較高，這也是制約無人機施藥技術迅速發(fā)展的重要因素。

3江西棉區(qū)棉花病蟲草害的防治急需輕簡化的飛防作業(yè)

江西棉花常年種植面積在80000 hm²左右，近兩年雖有所下降，但也穩(wěn)定在年50000 hm²左右，棉花病蟲草害防治是實現(xiàn)其高產、優(yōu)質、低成本的主要措施之一。加之近年來農村勞動力的大量外出和留守人員的逐步老齡化，農村勞動力及后備勞動力的急劇減少，使得農作物病蟲害防治作業(yè)缺乏勞力。同時建立統(tǒng)防統(tǒng)治的防治體系是提高整體防治效果和農業(yè)植保發(fā)展的主要方向。從這三個方面考究，說明無人機的飛防作業(yè)在江西棉區(qū)具有較大的發(fā)展空間。

4江西省棉花病蟲害防治無人機飛防作業(yè)的實踐

2016年江西棉花病蟲害防治在江西省植保局及九江縣農業(yè)局支持下，由九江良鑫飛防專業(yè)合作社牽頭，在大面積水稻病蟲害防治成功技術基礎上，在全省率先應用無人機棉花病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治模式，防治區(qū)域覆蓋鄱陽、都昌、湖口、彭澤及江西省棉花研究所棉花科研基地，防治面積達667 hm²以上。

4.1機型選擇

選用江西昌九公司在九江代理的最新型大疆MG-1型農用無人植保機，機身凈重8 kg，滿載藥液量為10kg。折疊狀態(tài)下直徑小于1 m，飛行時機翼翅展直徑約4 m。

4.2作業(yè)方法

4.2.1載藥量 因為大疆MG-1型無人機滿載為10 kg容量，但是棉田防蟲因棉花植株較高，封行后果枝纏結，葉片大且密集，藥液霧化附著單位面積大，所以在噴霧時，要求飛行速度相對較慢，單位出藥量相對較多，技術上每架次按0.5hm²計算農藥原液用量，兌水至10 kg進行噴灑。

4.2.2原藥配制順序田間作業(yè)時，常備好兩個水桶，一個裝原藥，一個裝清水。根據常規(guī)防蟲用藥方案，先配大瓶水劑，再配油劑，最后配小瓶藥劑或袋裝粉劑。實踐中為減輕田間作業(yè)勞動強度，提高功效，減少配藥時的浪費，盡量用大瓶裝藥劑，少用或不用小瓶或小袋粉劑。如遇溫度較高或風較大時，還應摻入沉降劑（抗飄逸、降低蒸發(fā)）增強藥效。同時注意先往噴完的空藥箱內倒入約1～1.5 kg清水，再將農藥原液倒入藥箱，最后補充清水至箱滿，蓋緊藥箱蓋。

4.2.3噴灑作業(yè) 裝藥前換好電池，調整機身方向，校準信號源。藥液裝好后，排凈出水管中空氣，再準備起飛。采取手動或智能化控制飛行，飛行速度為5～6m/s，出藥量20 ml/s，噴灑幅寬3～4 m，飛行高度超出棉株頂端1.5 m。噴灑時要求飛行速度均勻，不漏噴重噴，霧滴均勻。

4.3噴灑作業(yè)時間

噴灑時間宜選擇晴天或陰天為好，并確保噴后4小時內無降雨。當氣溫超過35℃時，宜在7：00～10：00、16：00～19：00兩個階段進行。中午高溫和風力超過4級以上時不可作業(yè)。

4結語

隨著科技的不斷進步，我國農業(yè)發(fā)展逐漸趨于集約化、精準化和智能化，應用無人機進行飛防作業(yè)具有相當大的經濟和社會價值。無人機因工作效率高、勞動力投入成本低等特點，在農情監(jiān)測、信息采集和植保作業(yè)等方面具有突出的優(yōu)勢，為農業(yè)現(xiàn)代化的推進提供了強大的助力。

無人機噴藥技術在我國雖然取得很大進步，推廣的速度也越來越快，但仍然面臨一些問題。一是載藥量太少，續(xù)航能力不足，添加藥液頻繁，在一定程度上影響作業(yè)效率；二是作業(yè)精準度相對較差，操作無人機的技術人員少和還有待于培訓；三是無人機售后服務和購機補貼政策欠缺。隨著無人機噴藥技術推廣，相關部門應該制定對農民購買無人機享有補貼的相關政策。同時還要完善售后服務和相關配套服務，維修、保險也應該更加完善。

綜上所述，無人機噴藥技術必將加速病蟲害防治的進程，促進農業(yè)現(xiàn)代化實現(xiàn)，為農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。