陳盛德， 蘭玉彬， 李繼宇， 周志艷， 劉愛民， 徐小杰

(1國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心/國際農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)聯(lián)合實驗室/華南農(nóng)業(yè)大學 工程學院，廣東 廣州 510642； 2 湖南隆平種業(yè)有限公司，湖南 長沙 410006)

航空噴施與人工噴施方式對水稻施藥效果比較

陳盛德1， 蘭玉彬1， 李繼宇1， 周志艷1， 劉愛民2， 徐小杰1

(1國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心/國際農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)聯(lián)合實驗室/華南農(nóng)業(yè)大學 工程學院，廣東 廣州 510642； 2 湖南隆平種業(yè)有限公司，湖南 長沙 410006)

【目的】找出小型無人直升機航空噴施霧滴在水稻植株的沉積分布規(guī)律，并比較農(nóng)用無人機航空噴施方式和人工噴施方式的不同?！痉椒ā客ㄟ^噴施試驗研究了市場上主流的2種不同型號無人機(油動單旋翼和電動單旋翼小型無人直升機)、不同作業(yè)參數(shù)對水稻冠層霧滴沉積分布結(jié)果的影響，并比較了不同農(nóng)用無人機航空噴施方式和人工噴施方式的效果和效率。【結(jié)果】航空噴施方式下的作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積量和穿透性均有著相同的影響趨勢，均表現(xiàn)出作業(yè)速度越慢，霧滴在植株間的沉積量越多，穿透性越好；作業(yè)高度越低，沉積量越多，但穿透性較差。但由于不同類型無人機旋翼風場強度的不同，油動單旋翼小型無人直升機噴施作業(yè)時作業(yè)高度對霧滴的沉積均勻性影響明顯，而電動單旋翼小型無人直升機噴施作業(yè)時作業(yè)速度對霧滴的沉積均勻性影響明顯。人工噴施作業(yè)的霧滴在水稻植株上、中、下3層的沉積均勻性最差,且霧滴在水稻植株間的穿透性也最差，為110.42%，人工噴施霧滴大部分都沉積在植株上層，只有3.27%的藥液量到達植株的底部，而航空噴施作業(yè)有10%～30%的藥液量能到達植株的底部?！窘Y(jié)論】從不同噴施作業(yè)方式的效果和效益來看，航空噴施霧滴沉積效果優(yōu)于人工噴施霧滴沉積效果，作業(yè)效率約為人工噴施方式的10倍，且成本低，效益高。

航空噴施； 人工噴施； 霧滴沉積； 農(nóng)用無人機； 水稻； 噴施效果； 對比試驗

水稻是我國主要的糧食作物之一，占全國糧食種植面積的30%以上[1]，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障糧食安全方面具有舉足輕重的地位。然而，我國每年因為病蟲害的爆發(fā)引起的糧食減產(chǎn)占總產(chǎn)量的15%～40%[2-3]，病蟲害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要災(zāi)害，是制約高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素之一[4]。據(jù)統(tǒng)計，我國水稻生產(chǎn)中病害有61種，蟲害有78種[5]，因此，在水稻生產(chǎn)中加強植物化學防治對確保糧食生產(chǎn)和豐產(chǎn)具有十分重要的意義。植?；瘜W防治作業(yè)在水稻生產(chǎn)過程中具有勞動周期長、勞動強度大且時效性要求高的特點[6]。目前，我國農(nóng)作物化學防治作業(yè)主要有人工噴施、地面動力機械噴施和航空噴施3種方式[7-8]，其中，傳統(tǒng)的人工噴施方式作業(yè)勞動強度大、效率低、耗時長，如遇到突發(fā)性和爆發(fā)性病蟲草害時，將不能滿足防治要求而導致?lián)p失嚴重，且施藥人員易發(fā)生中毒事件，地面大型機械噴施方式作業(yè)成本高、藥劑有效利用率低，且下田作業(yè)困難，易損傷農(nóng)作物及土壤物理結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)作物后期生長[9-10]，而航空噴施方式作業(yè)速度快、成本低，且可解決水稻生長過程中地面機械難以下田作業(yè)等問題[11-12]，已逐漸成為人們心中首選的噴施作業(yè)方式。

目前，作為農(nóng)業(yè)航空的重要標志之一的航空噴施作業(yè)在近年來的迅速發(fā)展和應(yīng)用引起了人們廣泛的關(guān)注[13]。隨著航空噴施方式的應(yīng)用，針對航空噴施方式的作業(yè)參數(shù)和效果研究，國內(nèi)外學者均進行了一些探索[14-15]。張京等[16]通過試驗研究了WPH642型無人直升機不同噴霧參數(shù)對噴施霧滴在水稻冠層沉積效果的影響；張宋超等[17]通過模擬試驗研究了N-3型農(nóng)用無人機在不同飛行參數(shù)和不同等級側(cè)風的條件下，噴施霧滴在非靶標區(qū)域的藥液漂移情況；Fritz等[18]通過試驗評估了風場和噴嘴對航空噴施霧滴沉積和漂移分布效果的影響；Huang等[19]通過研究對霧滴沉積分布具有獨立影響的因素特性，預測并試圖選出控制和減少藥液霧滴漂移的最大影響因子。

國外的農(nóng)業(yè)航空技術(shù)及設(shè)備已經(jīng)處于成熟應(yīng)用階段，而我國的農(nóng)業(yè)航空技術(shù)還處于起步階段，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備還比較落后[20]，對農(nóng)用無人機航空噴施霧滴的沉積分布規(guī)律缺乏相應(yīng)研究，以及對新型的航空噴施方式的霧滴沉積效果和效率與傳統(tǒng)的人工噴施方式還缺乏客觀的比較和評判。因此，本文通過對市場上主流的2種不同類型的農(nóng)用無人機(油動單旋翼和電動單旋翼小型無人直升機)航空噴施作業(yè)和人工噴施作業(yè)進行研究，對比其霧滴沉積效果和效率，找出噴施作業(yè)霧滴沉積分布規(guī)律，并對農(nóng)用無人機航空噴施作業(yè)方式與人工噴施作業(yè)方式的效率和效益進行分析，以期為航空噴施作業(yè)方式的快速推廣和應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)備

噴霧試驗采用的噴霧設(shè)備分別是湖南大方植保有限公司提供的80-2型油動單旋翼無人直升機、深圳高科新農(nóng)技術(shù)有限公司提供的HY-B-15L型電動單旋翼無人直升機及植保器械市場上常用的3WBD-16型背負式電動噴霧器(圖1，表1)。

采用便攜式風速風向儀Kestrel 4500(美國NK公司)監(jiān)測和記錄試驗時環(huán)境的風速和風向，采用數(shù)字溫濕度表LS-204(中山市朗信電子有限公司)，測量試驗時環(huán)境的溫度及濕度。

北斗定位系統(tǒng)為航空用北斗系統(tǒng)UB351(上海司南衛(wèi)星導航技術(shù)股份有限公司)，具有RTK差分定位功能，平面精度達(10+5D×10-7) mm，高程精度達(20+D×10-6) mm，其中，D表示該系統(tǒng)實際測量的距離值，單位為km。無人機搭載該系統(tǒng)移動站給作業(yè)航線繪制軌跡、獲取無人機作業(yè)參數(shù)及給各個霧滴采樣點定位，并通過北斗系統(tǒng)繪制的作業(yè)軌跡觀察實際作業(yè)航線與各霧滴采集點之間的關(guān)系。

圖1 3種施藥方式的噴霧現(xiàn)場Fig.1 Testing fields of three spray methods

噴霧設(shè)備最大載藥量/L噴桿長度/mm噴頭類型噴頭數(shù)量/個噴施流量/(mL·min-1)噴施壓力/MPa有效噴幅/m80-2型單旋翼油動無人機161800離心霧噴頭424000.604～6HY-B-15L型單旋翼電動無人機151800扇形霧噴頭524000.604～63WBD-16型背負式電動噴霧器161200圓錐霧噴頭114000.15～0.40

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 試驗場地 該試驗于湖南省武岡市隆平種業(yè)公司雜交水稻制種基地進行，作物生育期為開花結(jié)實期，水稻平均高度120～140 cm，水稻采用機械插秧，植株之間的行列間距為17.0 cm×14.5 cm。

1.2.2 采樣點布置 如圖2所示，根據(jù)無人機有效噴幅，選取長×寬約為60 m×12 m的試驗田進行噴霧試驗，在采集區(qū)每隔1 m設(shè)置一處霧滴采集點(圖3)，每處采集點分別在水稻上部、中部、下部的位置布置霧滴采集卡以收集霧滴。

圖2 噴幅方案Fig.2 Projected spray range

圖3 霧滴采集布點Fig.3 Droplet collecting spot

1.2.3 作業(yè)方式設(shè)計 農(nóng)用無人機噴施作業(yè)方式選定較低和較高2種飛行高度、較慢和較快2種飛行速度進行噴施試驗，人工噴施方式按照普通的噴施方式進行。其3種噴施方式如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

為了能夠提高農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的推廣工作，必須要結(jié)合現(xiàn)代社會的發(fā)展趨勢，進行綠色農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，從而保證改變傳統(tǒng)機械設(shè)備的生產(chǎn)效率不高的問題。例如，在進行除草機械設(shè)備的推廣上，長期的使用農(nóng)藥進行除草，不僅對自然環(huán)境造成嚴重的破壞，并且使得土地資源出現(xiàn)嚴重的藥物殘留。而加強對除草機械設(shè)備的創(chuàng)新研究，不僅能夠降低工人的勞動量，還能夠提高除草的效率，最主要的還是環(huán)保。因此，在進行農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的推廣過程中，必須要加強對機械設(shè)備環(huán)保方面的宣傳，通過將機械設(shè)備與傳統(tǒng)的農(nóng)藝進行結(jié)合，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供保障，真正的使我國農(nóng)業(yè)發(fā)展得到有效的提升，保障社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

1.3.1 作業(yè)參數(shù)及軌跡處理 表2為通過飛機搭載北斗定位系統(tǒng)UB351獲取的每次無人機噴施作業(yè)的飛行參數(shù)。

表2 噴施作業(yè)參數(shù)Tab.2 The parameters of spray tests

圖4a由北斗定位系統(tǒng)UB351對布置的10個采集點進行定位獲取地理數(shù)據(jù)后繪制所得，圖4b示飛機飛行時搭載北斗定位系統(tǒng)UB351而獲取的無人機噴施作業(yè)的飛行軌跡。

1.3.2 數(shù)據(jù)采集與處理 每次試驗完畢，待采集卡上的霧滴干燥后，收集，密封，帶回實驗室進行數(shù)據(jù)處理。

圖4 霧滴采樣點分布及作業(yè)軌跡Fig.4 Distribution of droplet collection spots and flight trajectory

將收集的霧滴采集卡逐一用HP Scanjet 200掃描儀(惠普公司)掃描，掃描后的圖像通過圖像處理軟件DepositScan(V1.2)進行處理分析，得出在不同的航空噴施作業(yè)參數(shù)下的霧滴覆蓋率、覆蓋密度及單位面積上的沉積量。

為了表征試驗中各采集點之間的霧滴沉積均勻性和沉積穿透性，本文以飛機有效噴幅區(qū)內(nèi)每層不同采集點上霧滴沉積量的變異系數(shù)(CV)來衡量3組試驗中霧滴的沉積均勻性，以飛機有效噴幅區(qū)內(nèi)每個采集點上、中、下層霧滴沉積量的變異系數(shù)(CV)來衡量霧滴沉積穿透性，變異系數(shù)越小表示霧滴沉積越均勻。

(1)

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴沉積量分析

噴施試驗霧滴在水稻植株上、中、下3層的平均霧滴沉積量見表3。結(jié)合表2的噴施作業(yè)參數(shù)與表4的霧滴沉積結(jié)果，可以看出以下3方面的影響。

2.1.1 無人機飛行速度參數(shù)對霧滴沉積量的影響 對于油動單旋翼小型無人直升機的試驗組，作業(yè)高度為1.21 m、作業(yè)速度為2.46 m·s-1的試驗1在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量達到最大。其中，試驗1在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量分別高于作業(yè)高度為1.29 m、作業(yè)速度為4.24 m·s-1的試驗2的63.78%、157.24%、119.05%，作業(yè)高度為2.86 m、作業(yè)速度為2.58 m·s-1的試驗3在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積總量高于作業(yè)高度為2.84 m、作業(yè)速度為3.78 m·s-1的試驗4的6.01%。

表3 霧滴沉積結(jié)果分析1)Tab.3 Analysis of the droplet deposition results

1)作業(yè)環(huán)境參數(shù)：平均風速0.8 m·s-1，平均溫度30.2 ℃，平均相對濕度71.4%。

對于電動單旋翼小型無人直升機的試驗組，作業(yè)高度為1.34 m、作業(yè)速度為2.21 m·s-1的試驗5在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量達到最大，作業(yè)高度為4.08 m、作業(yè)速度為3.89 m·s-1的試驗8霧滴沉積量最小，且航空噴施作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積分布的影響趨勢與油動單旋翼小型無人直升機相同。試驗 5在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量分別高于作業(yè)高度為1.49 m、作業(yè)速度為3.61 m·s-1的試驗6的156.23%、274.04%、142.95%，作業(yè)高度為3.75 m、作業(yè)速度為1.68 m·s-1的試驗 7在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量分別高于試驗8的337.81%、547.85%、480.09%。說明航空噴施霧滴在水稻植株上的沉積量受無人機作業(yè)速度參數(shù)的影響，作業(yè)速度越慢，霧滴在植株間的沉積量越多。

2.1.2 無人機飛行高度參數(shù)對霧滴沉積量的影響 對于油動單旋翼小型無人直升機的試驗組來說，試驗1在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量達到最大。其中，試驗1在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量高于試驗3的40.71%、84.20%、62.44%；而試驗4在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量與試驗2相比，除了作業(yè)高度不同，作業(yè)速度也存在不同，導致航空噴施霧滴在水稻植株中、下層的沉積量有較大的差異。

對于電動單旋翼小型無人直升機的試驗組來說，試驗5在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積量達到最大，試驗8的霧滴沉積量最小，且航空噴施作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積分布的影響趨勢與油動單旋翼小型無人直升機相同。試驗5在水稻植株上、中層的霧滴沉積量分別高于試驗7的71.51%、89.42%，下層低于試驗7的18.09%，試驗6在水稻植株上、中、層3層的霧滴沉積量分別高于試驗8的193.06%、228.09%、95.57%，說明航空噴施霧滴在水稻植株上的沉積量亦受到無人機作業(yè)高度的影響，作業(yè)高度越低，霧滴在植株間的沉積量越多。

2.1.3 人工施藥方式下霧滴沉積量的分析 對于人工施藥，沉積在水稻植株上層的霧滴沉積量遠高于中、下層的霧滴沉積量，說明人工噴施作業(yè)的藥液霧滴大部分都沉積在植株冠層，只有3.27%的藥液量到達植株的底部，而航空噴施作業(yè)有10%～30%的藥液量能到達植株的底部，高于人工噴施作業(yè)方式。

2.2 霧滴沉積均勻性分析

如表3所示，通過對每次試驗結(jié)果分析，得出噴施霧滴沉積在水稻上、中、下3層的霧滴沉積均勻性，用變異系數(shù)表示，變異系數(shù)值越小，霧滴沉積分布均勻性越好。結(jié)合表2的噴施作業(yè)參數(shù)與表3的霧滴沉積均勻性結(jié)果，其中，對于油動單旋翼小型無人直升機的試驗組來說，試驗4在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積均勻性最好，分別為56.67%、34.67%、41.43%，且試驗3和試驗4在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積均勻性均優(yōu)于試驗1和試驗2的霧滴沉積均勻性，說明當航空噴施作業(yè)高度較高時，霧滴的沉積均勻性優(yōu)于作業(yè)高度較低時的霧滴沉積均勻性，而在同一作業(yè)高度下，作業(yè)速度的不同導致的霧滴沉積均勻性差異并不明顯。對于電動單旋翼小型無人直升機的試驗組來說，試驗6在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積均勻性最好，分別為64.83%、42.81%、47.97%，且試驗6和試驗 8在水稻植株上、中、下3層的霧滴沉積均勻性均優(yōu)于試驗5和試驗7的霧滴沉積均勻性，說明當航空噴施作業(yè)速度較快時的霧滴沉積均勻性優(yōu)于作業(yè)高度較低時的霧滴沉積均勻性，而在作業(yè)速度接近的情況下，作業(yè)高度的不同導致的霧滴沉積均勻性差異并不明顯。

結(jié)合2種不同機型無人機的噴施作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積均勻性的影響，油動單旋翼小型無人直升機噴施作業(yè)時作業(yè)高度因素對霧滴的沉積均勻性影響明顯，而電動單旋翼小型無人直升機噴施作業(yè)時作業(yè)速度因素對霧滴的沉積均勻性影響明顯。推斷出現(xiàn)這一差別的原因是油動單旋翼小型無人直升機產(chǎn)生的旋翼風場強于電動單旋翼小型無人直升機的旋翼風場，當油動單旋翼小型無人直升機飛行高度過低時，其產(chǎn)生的旋翼風場太強而出現(xiàn)紊流，導致下方的霧滴沉積不均勻。

對于人工施藥，人工噴施霧滴在水稻植株上、中、下3層的沉積均勻性最差，分別為89.42%、151.18%、129.95%，說明在人工噴施作業(yè)方式下，霧滴沉積均勻性在很大程度上主要是由作業(yè)人員的施藥路線來決定的，而人工作業(yè)很難保證作業(yè)路線的一致性，因而容易導致人工噴施作業(yè)的霧滴沉積均勻性比航空噴施作業(yè)的霧滴沉積均勻性差。

2.3 霧滴沉積穿透性分析

通過對沉積在水稻植株上、中、下3層的平均霧滴沉積量分析，可以得出霧滴在水稻植株間的穿透性，用變異系數(shù)表示，變異系數(shù)值越小，霧滴沉積穿透性越好。表3結(jié)果表明：對于油動小型無人直升機來說，試驗 4在水稻植株間的穿透性較好，達到34.71%，而電動小型無人直升機的試驗7在水稻植株間的穿透性最好，達到17.95%。

結(jié)合2種不同機型的無人機噴施霧滴沉積結(jié)果及噴施作業(yè)參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，無人機噴施作業(yè)參數(shù)對霧滴在植株間的沉積穿透性有著相同的影響趨勢。無人機航空噴施作業(yè)高度較高時的霧滴穿透性優(yōu)于作業(yè)高度較低時的霧滴穿透性，說明作業(yè)速度因素影響霧滴在植株間的沉積穿透性。因為當作業(yè)高度較低時，單旋翼無人直升機的垂直下旋氣流較大，造成水稻植株出現(xiàn)倒伏，導致水稻植株的中下層不能很好地沉積霧滴，使其霧滴在植株間的穿透性較差。另外，無人機航空噴施作業(yè)速度較慢時的霧滴穿透性優(yōu)于作業(yè)速度較快時的霧滴穿透性，說明作業(yè)速度也影響霧滴在植株間的沉積穿透性。因為當作業(yè)速度較快時，藥液經(jīng)過噴頭霧化后成為微小霧滴，在水平方向上的氣流作用下，主要都以飄落的形式沉積分布在水稻植株的冠層，而當作業(yè)速度較慢時，微小霧滴在無人機旋翼下旋氣流的作用下，會使部分霧滴沉積到水稻植株的中下層。

對于人工施藥，霧滴在水稻植株間的沉積穿透性最差，為110.42%。因為人工施藥方式與農(nóng)用無人機施藥方式相比，藥液霧滴在沒有飛機旋翼下旋氣流的作用下很難到達水稻植株的中下層，造成藥液大部分都沉積在農(nóng)作物的冠層。

2.4 不同噴施方式效益分析

表4為農(nóng)用無人機航空噴施作業(yè)方式與人工噴施作業(yè)方式的噴藥效率及效益對比結(jié)果。在實際噴施作業(yè)中，農(nóng)用無人機噴施藥液為高濃度的藥液，用藥量為15～18 kg·hm-2，人工費用為135元·hm-2；而人工噴施藥液的用藥量和用水量分別為0.30～0.45和375～450 kg·hm-2，人工費用為180～225元·hm-2。通過對無人機噴施方式與人工噴施方式的效率及效益對比可以看出，一般無人機航空噴施方式的工作效率約為人工噴施方式的10倍左右，而且成本低，效益高。

表4 噴藥效率及成本1)Tab.4 Spraying efficiency and cost

1)無人機有效噴幅均以4 m計算; 2)前期； 3)后期。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

農(nóng)業(yè)航空作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要組成部分和反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一，目前在中國的應(yīng)用尚處于起步階段，潛力巨大。本文通過應(yīng)用油動單旋翼植保無人機和電動單旋翼植保無人機與人工噴施方式對雜交水稻進行噴施試驗初步證實了航空噴施霧滴沉積效果和作業(yè)效益均優(yōu)于人工噴施霧滴沉積效果，航空噴施作業(yè)方式具有作業(yè)效率高，霧滴沉積效果好，成本低等優(yōu)點，正逐漸成為人們首選的植保作業(yè)方式。

根據(jù)前人的研究工作可知[8,14,16,21]，對于植保無人機航空噴施的研究重點主要在于不同作業(yè)參數(shù)對霧滴在作物冠層的沉積量和沉積均勻性上，而忽略了植保無人機與其他作業(yè)方式相比最獨特的優(yōu)點之一——旋翼風場對霧滴沉積穿透性的影響。目前，植保無人機航空噴施對霧滴在作物植株間的穿透作用的研究鮮見報道。在前人的研究基礎(chǔ)上，本文對霧滴沉積量和沉積均勻性進行了分析，還探討了植保無人機航空噴施參數(shù)對霧滴在水稻植株間的穿透性影響。對比本文中不同類型植保無人機的霧滴沉積結(jié)果可以看出，無人機旋翼下方風場可增加霧滴在作物植株間的穿透，同時也會造成航線兩側(cè)的農(nóng)作物出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象從而減少霧滴在農(nóng)作物中下層的有效沉積，無人機旋翼下方不同強度的風場對霧滴在作物植株上的沉積有著不同程度的影響；因此，航空噴霧霧滴沉積規(guī)律的探尋需要從其根本上研究無人機旋翼下方風場對航空噴施霧滴沉積的影響機理，其影響機理應(yīng)是未來農(nóng)業(yè)航空噴施基礎(chǔ)領(lǐng)域研究的重點。由于我國存在農(nóng)用無人機機型多樣、作業(yè)對象(農(nóng)作物)品種繁多、作物倒伏程度不一、作業(yè)環(huán)境復雜多變，植保無人機航空噴施霧滴沉積分布機理研究在未來將會有巨大的研究潛力；同時，為保證霧滴在作物植株不同位置上的有效沉積，我們應(yīng)該合理地選擇較好的作業(yè)參數(shù)(飛行高度、飛行速度)來提高噴施作業(yè)的效率和效益。

3.2 結(jié)論

本試驗應(yīng)用不同類型的農(nóng)用無人機(油動單旋翼和電動單旋翼小型無人直升機)航空噴施方式和人工噴施方式對雜交水稻進行噴施試驗，通過不同噴施方式及不同噴施作業(yè)參數(shù)下的霧滴沉積結(jié)果分析和對比其噴施作業(yè)效果、效率及效益，得出如下結(jié)果：

(1)根據(jù)霧滴沉積結(jié)果，航空噴施方式下的作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積量和穿透性均有相同的影響趨勢，均表現(xiàn)為作業(yè)速度越慢，霧滴在植株間的沉積量越多，穿透性越好；作業(yè)高度越低，沉積量越多，但穿透性較差。

(2)由于不同類型無人機旋翼風場強度的不同，作業(yè)參數(shù)對霧滴沉積均勻性有不同的影響。油動單旋翼小型無人機噴施作業(yè)時作業(yè)高度對霧滴的沉積均勻性影響明顯，而電動單旋翼小型無人機噴施作業(yè)時作業(yè)速度對霧滴的沉積均勻性影響明顯。

(3)對于人工施藥來說，霧滴在水稻植株每層的沉積均勻性及在水稻植株間的穿透性都很差，霧滴大部分都沉積在植株上層，只有3.27%的藥液量到達植株的底部，而航空噴施作業(yè)有10%～30%的藥液量能到達植株的底部。

(4)從不同噴施作業(yè)方式的效果和效益來看，航空噴施霧滴沉積效果優(yōu)于人工噴施霧滴沉積效果，作業(yè)效率約為人工噴施方式的10倍，且成本低，效益高。

致謝：在本文所述試驗的開展過程中，得到了袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司、深圳高科新農(nóng)技術(shù)有限公司、大方植保有限公司相關(guān)技術(shù)人員及華南農(nóng)業(yè)大學王建偉、黃聰、姚偉祥等的大力支持和幫助，在此表示深深的謝意！

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【責任編輯 李曉卉】

Comparison of the pesticide effects of aerial and artificial spray applications for rice

CHEN Shengde1, LAN Yubin1, LI Jiyu1, ZHOU Zhiyan1, LIU Aimin2, XU Xiaojie1

(1 National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticides Spraying Technology/International Laboratory of Agricultural Aviation Pesticide Spraying Technology/College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2 Hunan Longping Seed Industry Co.Ltd., Changsha 410006, China)

【Objective】 To find out the deposition and distribution patterns of droplets sprayed by small unmanned helicopters in rice field, and compare the differences between agricultural UAV and artificial spray. 【Method】 Spraying tests were performed to compare the influence of two leading UAVs in the market(oil-driven small single rotor UAV and electric-driven small single rotor UAV) . The effects of different operating parameters on droplet deposition and distribution in rice canopy were studied. The spraying outcomes and efficiencies of aerial and artificial spray methods were compared. 【Result】The operating parameters of aerial spray had the same influential trend on both droplets deposition amount and penetrability. Slower operating speed led to more depositing droplets in plants and higher penetrability. Lower operating height led to more depositing droplets but lower penetrability. For oil-driven small single rotor UAV, operating height had an obvious effect on the depositing uniformity of droplets, and for electric-driven small single rotor UAV, operating speed had an obvious effect on the depositing uniformity of droplets because of different wind field strengths of rotors in different types of UAV. Artificial spray resulted in the worst depositing uniformity of droplets in upper, middle and lower rice plants and the lowest penetrability(110.42%) of droplets in rice plants. The droplets for artificial spray mainly deposited on upper plants and only 3.27% medicinal liquid reached the bottom of plants, while 10%-30% reached the bottom for aerial spray.【Conclusion】From the perspectives of spraying outcomes and efficiencies, aerial spray has better depositing effect and ten times higher efficiency compared to artificial spray. Aerial spray costs low and brings high benefit.

aerial spray; artificial spray; droplet deposition; agricultural UAV; rice; spraying effect; comparison test

2016- 11- 21 優(yōu)先出版時間：2017- 06-22

陳盛德(1989—)，男，博士研究生，E-mail:1163145190@qq.com；通信作者：蘭玉彬(1961—)，男，教授，博士，E-mail: ylan@scau.edu.cn

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0200700)；廣東省自然科學基金自由申請項目(2015A030313420)

S25

A

1001- 411X(2017)04- 0103- 07

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20170622.1010.010.html

陳盛德， 蘭玉彬， 李繼宇， 等.航空噴施與人工噴施方式對水稻施藥效果比較[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2017,38(4):103- 109.