□文/馮 濤 林建德 官 坤

（福建工程學(xué)院 福建·福州）

［提要］本文以中國知網(wǎng)收錄的2011～2021年發(fā)表的植保無人機(jī)主題論文為研究對象，采用Citespace V軟件進(jìn)行可視化分析，繪制植保無人機(jī)知識圖譜，分析我國植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前沿?zé)狳c(diǎn)。在此基礎(chǔ)上指出植保無人機(jī)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)、財政補(bǔ)貼不完善、施藥技術(shù)不規(guī)范和科研機(jī)構(gòu)多而不強(qiáng)等問題，并結(jié)合實(shí)際從科研機(jī)構(gòu)跨地域整合、財政補(bǔ)貼因城施策、因作物施策和政策引導(dǎo)企業(yè)定向研發(fā)及藥企參與飛防等方面給出對策建議。

對病蟲草害的防治是保障農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。然而，隨著城鎮(zhèn)化并疊加人口老齡化，農(nóng)村地區(qū)普遍面臨勞動力不足問題。而植保無人機(jī)的高效率施藥及應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的快速作業(yè)能力能夠很好地彌補(bǔ)勞動力短缺。隨著國內(nèi)植保無人機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，取得了一定成就，但是在快速發(fā)展的同時，很多制約發(fā)展的問題也相繼暴露出來。本文借助Citespace軟件，對大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元化動態(tài)分析，并結(jié)合實(shí)際提出對策建議。

一、數(shù)據(jù)采集與研究方法

以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，以“植保無人機(jī)”、“飛防”為檢索詞，文獻(xiàn)類型排除“資訊”。逐條閱讀檢索記錄，刪除不相關(guān)條目，篩選出469篇中文文獻(xiàn)，導(dǎo)入CiteSpace V軟件處理。

二、我國植保無人機(jī)研究結(jié)果計量分析

（一）我國植保無人機(jī)發(fā)展歷程。對2011～2021年植保無人機(jī)主題文獻(xiàn)發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計。結(jié)果表明，我國植保無人機(jī)研究發(fā)文量整體呈增長趨勢，植保無人機(jī)研究發(fā)展歷程可分為以下兩個階段：

緩慢增長期：我國植保無人機(jī)發(fā)展歷程較慢，20世紀(jì)50年代我國就開始了對航空植保的研究，但一直未得到推廣，直至2013年農(nóng)業(yè)航空的作業(yè)量一直維持在較低水平。

快速發(fā)展期：2015年，我國開始在電動植保無人機(jī)上發(fā)力，此后進(jìn)入高速成長期。隨著我國大疆和極飛等一批優(yōu)秀的企業(yè)開始發(fā)力，我國植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)由努力追趕發(fā)達(dá)國家到現(xiàn)在站在第一梯隊。（圖1）

圖1 2011～2021年中國植保無人機(jī)相關(guān)研究發(fā)文量統(tǒng)計圖

（二）研究機(jī)構(gòu)。通常研究機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)實(shí)力越強(qiáng)，其發(fā)文量越多。從文獻(xiàn)統(tǒng)計來看，我國植保無人機(jī)研究發(fā)文量排名前10位的機(jī)構(gòu)共發(fā)表論文78篇，占機(jī)構(gòu)總量的8.69%，發(fā)文量占總量的16.63%?？梢?，未形成頭部效應(yīng)，發(fā)文量第一的杭州電子科技大學(xué)也不到15篇，與其余機(jī)構(gòu)并未拉開差距。除去發(fā)文量大的高校和機(jī)構(gòu)，其余皆為一些地方農(nóng)機(jī)站和技術(shù)推廣服務(wù)中心，這些機(jī)構(gòu)共發(fā)文157篇，占總量的33.47%，但這些機(jī)構(gòu)的數(shù)量卻占總機(jī)構(gòu)數(shù)量的84.67%。由此可見，我國植保無人機(jī)研究機(jī)構(gòu)多而不強(qiáng)，未形成具有絕對學(xué)科優(yōu)勢的科研機(jī)構(gòu)。大多數(shù)機(jī)構(gòu)僅以數(shù)據(jù)觀測和提供建議為主，科研能力較弱。（表1）

表1 植保無人機(jī)研究領(lǐng)域主要科研機(jī)構(gòu)一覽表

圖2 是除去頭部科研機(jī)構(gòu)及其他零星科研機(jī)構(gòu)之后的各地方農(nóng)機(jī)站分布圖，從圖中可看出我國植保無人機(jī)數(shù)據(jù)觀測分布廣泛，但在以下省市較為集中：河北、新疆、山東、浙江和云南。其中，浙江省的地方機(jī)構(gòu)之間合作較為密切，其他省市地方站以自主調(diào)研為主。（圖2）

圖2 科研機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜

（三）關(guān)鍵詞分析。植保無人機(jī)研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次由多到少依次是植保無人機(jī)、無人機(jī)、防治效果、植保機(jī)械、棉花、霧滴沉積、植保、水稻、棉蚜、作業(yè)參數(shù)等。從關(guān)鍵詞中心性可以分析得出，2015年之前，植保無人機(jī)的研究聚焦與無人機(jī)本身及在水稻上的應(yīng)用，對其防治效果處于討論階段，因?yàn)榇藭r植保無人機(jī)在我國處于起步階段，對國外進(jìn)行技術(shù)模仿。2015年之后開始對防治效果進(jìn)行細(xì)化，研究具體的滴霧沉積和作業(yè)參數(shù)等，研究內(nèi)容也逐漸與國外研究相接軌。（表2）

表2 植保無人機(jī)研究主要關(guān)鍵詞一覽表

對所選文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，關(guān)鍵詞頻次大于等于三，得到植保無人機(jī)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，如圖3所示，在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜上節(jié)點(diǎn)有329個，連線有524條，節(jié)點(diǎn)大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，即字體越大，關(guān)鍵詞頻次越多。（圖3）

圖3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

1、植保無人機(jī)研究內(nèi)容豐富。植保無人機(jī)作業(yè)類型豐富，因此要結(jié)合不同的農(nóng)作物進(jìn)行區(qū)別研究。在棉花上的運(yùn)用和研究主要集中于可行性的論證和參數(shù)的優(yōu)選。在水稻上的研究處于參數(shù)優(yōu)選時期。如，對電動單旋翼和多旋翼植保無人機(jī)在水稻田的作業(yè)進(jìn)行分析，以及高度和速度對植保無人機(jī)在稻田噴施作業(yè)的影響。以上研究顯示，對于相同作物使用無人機(jī)的研究，大多集中于不同器械的施藥對比，相同器械大多集中器械的參數(shù)優(yōu)選或者是對藥劑和助劑等的用量篩選。

2、防治效果是植保無人機(jī)需要回答的關(guān)鍵問題。我國植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過了野蠻生長之后，開始向更高品質(zhì)的方向發(fā)展，對作業(yè)質(zhì)量和防治效果也提出了更高要求。植保無人機(jī)噴灑容量低且需以一定高度飛行，這就使其藥液易飄移、易蒸發(fā)。同時，要配合專用航農(nóng)藥液才能發(fā)揮最佳效果。除此之外，操作人員水平參差不齊也會影響防治效果。

3、植保無人機(jī)在水稻和棉花等作物上應(yīng)用最為廣泛。中國土地遼闊，地形復(fù)雜，南方和北方，沿海和內(nèi)陸各省份土地集中程度不同。全國以東北黑龍江、西北新疆和沿海省份江蘇飛防應(yīng)用比例最高。黑龍江和江蘇等地普遍種植水稻，而新疆地區(qū)的棉花產(chǎn)量占我國棉花總產(chǎn)量的80%，此三地土地集中度很高，且多為平整地塊，這就給大型無人機(jī)作業(yè)提供便利，對相應(yīng)作物的防治研究也就相應(yīng)增多。

（四）關(guān)鍵詞聚類分析。對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，并以時間線視圖聚類進(jìn)行展示。對聚類的標(biāo)簽與內(nèi)涵進(jìn)行分析，將植保無人機(jī)研究分為三個方面：植保機(jī)械及操控的研究、航空植保產(chǎn)業(yè)的研究和航空專用藥劑及其系統(tǒng)的研究。（圖4）

圖4 植保無人機(jī)研究關(guān)鍵詞聚類圖譜

由圖4可知，植保機(jī)械及操控的研究包括聚類0（植保機(jī)械）、1（植保無人機(jī)）、4（單（多）旋翼）、6（模糊pid），從2012年開始出現(xiàn)，2014年后發(fā)文量快速增長。從2015年之后，中國的植保產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，國家也開始重視對這一行業(yè)的規(guī)范化與制度化管理。航空植保產(chǎn)業(yè)的研究包括聚類7（專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治）、11（航空植保），這一期間，植保無人機(jī)公司也開始出現(xiàn)頭部聚集。2016年，國內(nèi)市場擁有大小規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)200多家，5年之后，多數(shù)已消失或轉(zhuǎn)型，且排名前兩位的企業(yè)已經(jīng)占據(jù)了80%的市場份額。從2017年之后，航空專用藥劑及其系統(tǒng)的研究包括聚類5（噴霧助劑）、8（擴(kuò)張狀態(tài)觀測器）、9（均勻性），植保無人機(jī)的性能已經(jīng)能夠適應(yīng)我國大部分地形和眾多農(nóng)作物的植保作業(yè)，但是在專用藥物研發(fā)上仍然滯后。

三、我國植保無人機(jī)研究現(xiàn)狀

我國農(nóng)業(yè)航空植保起步較早，但是直到2010年之后，我國農(nóng)業(yè)航空才得到較快發(fā)展。之后隨著大疆和極飛等一批優(yōu)秀的企業(yè)崛起和國家政策的支持，植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車道，相應(yīng)研究隨之增多。然而，相較發(fā)達(dá)國家我國在無人機(jī)航空施藥技術(shù)和無人機(jī)航空施藥多技術(shù)融合與部件開發(fā)方面的研究還處于初級水平。我國科研機(jī)構(gòu)也已開始逐漸重視這個問題，做出探索性研究，相關(guān)發(fā)文量逐步上升，但仍過多注重?zé)o人機(jī)控制及導(dǎo)航技術(shù)的研發(fā)，而施藥參數(shù)及技術(shù)規(guī)范研究較少。

四、存在的問題

（一）關(guān)鍵技術(shù)有待解決。我國植保無人機(jī)施藥技術(shù)還不成熟，主要技術(shù)問題包括藥液漂移、負(fù)載過小、航行時間短和飛控系等問題以及這些問題導(dǎo)致的漏噴、錯噴、重噴等現(xiàn)象。

（二）國家財政補(bǔ)貼不完善。植保無人機(jī)價格頗高，還需專業(yè)操作人員，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不完善，導(dǎo)致該產(chǎn)業(yè)對補(bǔ)貼依賴度較高，難以市場化發(fā)展。

（三）相關(guān)施藥技術(shù)規(guī)范和操控人員培訓(xùn)較少。無人機(jī)施藥存在施藥效果不穩(wěn)定和操控相對困難的問題，需要進(jìn)一步思考如何降低機(jī)械的故障率和價格以及培養(yǎng)在操控技術(shù)和農(nóng)業(yè)知識方面皆達(dá)標(biāo)的操控人員。

（四）科研機(jī)構(gòu)數(shù)量多而不強(qiáng)，且機(jī)構(gòu)之間合作較少，研究相對分散。大多數(shù)機(jī)構(gòu)以數(shù)據(jù)觀測為主，科研實(shí)力較弱。

五、我國植保無人機(jī)發(fā)展建議

綜上，我國植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)需要在以下方面進(jìn)行提升：

（一）對科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合，打破機(jī)構(gòu)間地域限制，按照研究作物類型進(jìn)行整合，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)觀測與技術(shù)設(shè)備研發(fā)要緊密結(jié)合。做到研發(fā)機(jī)構(gòu)聚焦具體農(nóng)作物，相同農(nóng)作物的科研機(jī)構(gòu)緊密合作，相同作物地區(qū)的不同農(nóng)機(jī)站機(jī)構(gòu)觀測數(shù)據(jù)互通有無，與相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及時交流反饋。

（二）國家財政補(bǔ)貼要因地施策、因作物施策。在無人機(jī)植保市場已經(jīng)發(fā)展成熟的地區(qū)，如新疆、黑龍江和江蘇等地區(qū)，要逐步減少補(bǔ)貼，使其進(jìn)行充分的市場化競爭。而對這些地區(qū)的飛防滲透率低的其他作物（如玉米、大豆）要針對性補(bǔ)貼，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在技術(shù)上進(jìn)行針對性研發(fā)。

（三）政策補(bǔ)貼進(jìn)行相應(yīng)傾斜，引導(dǎo)鼓勵企業(yè)和機(jī)構(gòu)對果樹植保進(jìn)行研發(fā)。果樹作業(yè)利潤空間較大且技術(shù)更復(fù)雜，此舉不但可以引導(dǎo)企業(yè)在關(guān)鍵領(lǐng)域和核心技術(shù)上進(jìn)行突破，果樹植保較高的利潤也能夠使得企業(yè)有資金投入后續(xù)研發(fā)，避免同質(zhì)化競爭。

（四）鼓勵農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)在地方銷售網(wǎng)點(diǎn)組建植保作業(yè)隊伍。植保作業(yè)人員可以從本地文化程度較高的農(nóng)戶中選。一是能夠帶動就業(yè)；二是能夠鼓勵藥企主動研發(fā)更適應(yīng)于飛防的藥劑，藥企可以通過這種方式提升競爭力和提升用戶黏性。