邢植 王冀川 林熬 萬亞楠 李文君

摘要：植保無人機(jī)作業(yè)具有安全高效、節(jié)水節(jié)藥、適應(yīng)范圍廣、噴施效果好等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。從植保無人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀、種類與工作原理、作業(yè)范圍、應(yīng)用效果、存在問題及發(fā)展方向等方面進(jìn)行闡述，對(duì)植保無人機(jī)在作物上應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行歸納，提出我國植保無人機(jī)發(fā)展趨勢、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：植保無人機(jī);作物;生產(chǎn);研究

中圖分類號(hào)：S252;S494? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2022）03-0039-04

近年來，隨著我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，高效、智能、省力化生產(chǎn)已成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，植保無人機(jī)作為一種先進(jìn)的田間管理機(jī)械，逐漸凸顯優(yōu)勢。2018年國務(wù)院出臺(tái)《國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見》中明確指出，對(duì)農(nóng)用航空設(shè)備進(jìn)行大力發(fā)展并促進(jìn)植保無人機(jī)的推廣和應(yīng)用，同時(shí)也要對(duì)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)做出規(guī)范。

當(dāng)前，人們對(duì)農(nóng)田病蟲草害的防治仍然以噴灑化學(xué)農(nóng)藥為主，施藥效果受植保設(shè)備影響較大。在我國，廣大地區(qū)主要使用傳統(tǒng)農(nóng)藥施噴設(shè)備施藥，農(nóng)藥利用效率低下，且亂用和濫用農(nóng)藥現(xiàn)象較為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國單位面積農(nóng)藥使用量為世界平均水平的2.5倍，農(nóng)藥污染耕地高達(dá)0.1億 hm2?？梢?，只有提高施噴設(shè)備的安全性、可靠性和方便性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的低噴量、精噴灑、少污染、高功效、高防效，才能達(dá)到病蟲害防治作業(yè)的高效率、高質(zhì)量、少污染和低成本的目的。植保無人機(jī)作為精準(zhǔn)施噴的農(nóng)用設(shè)備，不僅提升了植保工作效率，減少因地形造成的作業(yè)限制，提高病蟲害防治效果，還較好地解決了我國目前植保機(jī)械落后、施藥困難的現(xiàn)狀。

1 植保無人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國外植保無人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)最早出現(xiàn)在國外，1911年德國人開始應(yīng)用飛機(jī)進(jìn)行森林害蟲的防控工作，美國人在1949年研制出專門的農(nóng)用飛機(jī)并改進(jìn)了航空噴霧技術(shù)，噴灑量由30 L/hm2以上減少到5～30 L/hm2，進(jìn)而發(fā)展到小于5 L/hm2的超低量噴灑。日本的農(nóng)用航空器經(jīng)過20多年的發(fā)展，逐漸成為世界上農(nóng)用無人機(jī)噴藥的第一大國，廣泛應(yīng)用于水稻、森林等病蟲害防治。目前，美國是農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)最成熟的國家之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國農(nóng)用航空器對(duì)農(nóng)業(yè)的直接貢獻(xiàn)率為15%以上，并且已形成較完善的農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)體系，技術(shù)裝備也較為成熟，在行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理方面也較為完善。當(dāng)前，在農(nóng)用航空器技術(shù)上較為先進(jìn)的國家主要有美國、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西、日本、韓國等，這些國家對(duì)植保無人機(jī)有嚴(yán)格的田間作業(yè)要求，在噴頭規(guī)格、噴施壓力等方面也有嚴(yán)格的規(guī)定，其施噴技術(shù)主要在以下方面領(lǐng)先：1） 低污染、低量噴霧技術(shù);2） 自動(dòng)對(duì)靶施藥技術(shù);3） 防飄移技術(shù);4） 精密施藥技術(shù);5） 自動(dòng)混藥技術(shù)。

1.2 國內(nèi)植保無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國目前常用的植保機(jī)械主要以手動(dòng)噴霧器、背負(fù)式噴霧器和電動(dòng)噴霧器為主，由于價(jià)格低廉和結(jié)構(gòu)簡單，適合廣大農(nóng)民的購買力，使其占據(jù)了我國市場的主要份額。但隨著近年來無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，我國植保無人機(jī)的應(yīng)用和推廣也得到進(jìn)一步提升，但與國外相比還存在一些問題，首先我國在農(nóng)用航空器使用的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和推廣服務(wù)體系建設(shè)等方面工作滯后，例如相關(guān)部門尚不能明確統(tǒng)籌管理、行業(yè)管控效率低下、沒有明確的農(nóng)用航空器的法規(guī)政策等（只能沿用民用航空器的相關(guān)法規(guī)政策）;第二，核心及關(guān)鍵技術(shù)研究滯后，例如電池續(xù)航較短、飛控穩(wěn)定性及可靠性有待提升，關(guān)鍵的噴灑裝置在處理霧滴譜寬和霧化噴施效果不佳，遙感監(jiān)測技術(shù)相對(duì)滯后等;第三，專業(yè)化分工協(xié)作程度不高;第四，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)待優(yōu)化及配套規(guī)劃欠周全;第五，相關(guān)推廣服務(wù)未能有效開展。

2 植保無人機(jī)種類及工作原理

2.1 植保無人機(jī)種類

植保無人機(jī)品牌型號(hào)多，技術(shù)特點(diǎn)各異，但從總體結(jié)構(gòu)來看，其分為多旋翼、單旋翼和共軸直升機(jī)。按動(dòng)力混合機(jī)型方式劃分有：電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)、油動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)、油電混動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)、油動(dòng)變距植保無人機(jī)。共軸植保直升機(jī)一般只有油動(dòng)機(jī)型，目前還沒有在實(shí)際植保作業(yè)中應(yīng)用;單旋翼植保無人機(jī)又包括電動(dòng)單旋翼、油動(dòng)單旋翼等機(jī)型;多旋翼植保無人機(jī)又分為四旋翼、六旋翼、八旋翼等機(jī)型。單旋翼植保無人機(jī)有雙槳、三槳兩種型號(hào)且機(jī)型主要以燃油為主，也有少量電動(dòng)機(jī)型，多旋翼植保無人機(jī)均為電動(dòng)機(jī)型。根據(jù)市場和專業(yè)角度來看，多旋翼植保無人機(jī)多選用航空鋁材或更輕的碳纖維材料為機(jī)身主體，具有攜運(yùn)便捷、操作容易、動(dòng)力充足等特點(diǎn)，是未來發(fā)展的主流機(jī)型。

2.2 植保無人機(jī)的工作原理

植保無人機(jī)主要由五部分構(gòu)成，包括機(jī)身機(jī)構(gòu)、噴灑結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)、電源及機(jī)身輔助結(jié)構(gòu)等。飛行機(jī)構(gòu)包括無刷電機(jī)、槳葉兩大主要元件，噴灑機(jī)構(gòu)包括噴桿、噴頭、輸藥管路、噴藥泵、藥箱等，控制機(jī)構(gòu)包括GPS接收機(jī)、陀螺儀、速度及加速度傳感器、紅外測距、遙控接收裝置等。通過各個(gè)功能部件的配合，完成規(guī)定地域內(nèi)精準(zhǔn)、高效的施噴工作。

單旋翼植保無人機(jī)的行進(jìn)和轉(zhuǎn)向主要通過調(diào)整主槳的角度和尾部的尾槳來實(shí)現(xiàn)，兩者風(fēng)場干擾率極低，特點(diǎn)是風(fēng)場統(tǒng)一，風(fēng)場下壓力強(qiáng)。多旋翼植保無人機(jī)主要通過調(diào)整槳葉的轉(zhuǎn)速去實(shí)施各種動(dòng)作，由于相鄰槳葉間旋轉(zhuǎn)方向的不同，從而導(dǎo)致風(fēng)場的相互干擾并形成不穩(wěn)定風(fēng)場。

植保無人機(jī)的定位技術(shù)主要有兩種形式，分為傳統(tǒng)定位技術(shù)和GPS差分技術(shù)。傳統(tǒng)定位技術(shù)只能進(jìn)行無人機(jī)與衛(wèi)星的相互通信來實(shí)現(xiàn)定位，精準(zhǔn)度只能達(dá)到米級(jí)精度，不能在技術(shù)上充分支持無人機(jī)的飛行及精準(zhǔn)施噴。GPS差分技術(shù)則是在傳統(tǒng)的技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，利用地面基站的位置信息通過衛(wèi)星修正從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的定位，達(dá)到厘米級(jí)精度。運(yùn)用GPS差分技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)無人機(jī)按軌飛行、定點(diǎn)施噴、精準(zhǔn)施噴、自動(dòng)避障和自動(dòng)返航等要求。

3 植保無人機(jī)的作業(yè)范圍

植保無人機(jī)具有作業(yè)地域范圍廣、施噴液量低、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，是其快速發(fā)展的主要原因。由于植保無人機(jī)在空中作業(yè)時(shí)自身速度、飛行高度與氣流相互作用，更容易產(chǎn)生有效噴幅的不穩(wěn)定、液滴漂移等情況，因此如何穩(wěn)定植保無人機(jī)的有效噴幅范圍和保證霧滴沉積的有效分布一直是近年來的研究重點(diǎn)。于麗娟等10人研究表明，植保無人機(jī)有效噴幅和霧滴均勻沉降度主要受飛機(jī)旋翼下風(fēng)場與外界風(fēng)場的共同作用?，F(xiàn)階段植保無人機(jī)有油動(dòng)與電動(dòng)、單旋翼與多旋翼之分，不同的動(dòng)力和不同的旋翼數(shù)所產(chǎn)生的風(fēng)場效果、有效噴幅范圍及霧滴的均勻沉積度都不盡相同。

高度對(duì)無人機(jī)的有效噴幅及沉積均勻性的影響較大，以單旋翼無人機(jī)為例，其下方無側(cè)風(fēng)時(shí)，隨飛行高度增加有效噴幅在出現(xiàn)峰值后逐漸下降，中間分布狀態(tài)呈較平緩的趨勢，霧滴分布情況會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值呈M形分布狀態(tài)。在高度不變但有來自不同方向的側(cè)風(fēng)時(shí)，隨側(cè)風(fēng)角度由正向風(fēng)逐步變?yōu)?0°風(fēng)時(shí)，無人機(jī)的有效噴幅趨勢整體呈現(xiàn)出逐步變小的狀態(tài);在高度不變、出現(xiàn)同一方向的側(cè)風(fēng)時(shí)，側(cè)風(fēng)方向?yàn)檎蝻L(fēng)30 °側(cè)風(fēng)及60 °側(cè)風(fēng)時(shí)，有效噴幅寬度范圍更穩(wěn)定。當(dāng)出現(xiàn)側(cè)風(fēng)但角度一定時(shí)，有效噴幅隨無人機(jī)高度的升高呈先增加再減少的趨勢;當(dāng)無人機(jī)在一定高度時(shí)，有效噴幅隨側(cè)風(fēng)角度的增大而減小。

4 植保無人機(jī)的應(yīng)用效果

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、安全、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)則顯得更加重要。2015年農(nóng)業(yè)部提出，到2020年農(nóng)藥使用量實(shí)現(xiàn)零增長，而提高農(nóng)藥利用率是農(nóng)藥減量增效的重要措施之一。目前，隨著土地流轉(zhuǎn)速度的不斷加快，作物生產(chǎn)也逐步呈規(guī)?；?、集群化發(fā)展，植保無人機(jī)作為一種高效的施噴設(shè)備，在及時(shí)抓住病蟲害防治的窗口期實(shí)現(xiàn)高效防控、應(yīng)對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)力減退及勞動(dòng)力成本過高等方面都顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。植保無人機(jī)噴施具有精準(zhǔn)高效、節(jié)水節(jié)藥、安全環(huán)保、復(fù)雜地形作業(yè)、不損傷作物等特點(diǎn)，在小麥、棉花、水稻、玉米等主要農(nóng)作物病蟲草害防治及果樹飛噴授粉等方面的應(yīng)用越來越廣泛。

4.1 植保無人機(jī)在小麥上的應(yīng)用

赤霉病是小麥生產(chǎn)中最主要的病害之一，其病原物即禾谷鐮刀菌侵染麥穗時(shí)產(chǎn)生粉紅色膠質(zhì)霉層，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量及品質(zhì)，禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的真菌毒素嚴(yán)重危害人畜健康。針對(duì)赤霉病的防治，嚴(yán)格把握有效防控期并及時(shí)噴防是關(guān)鍵，采用植保無人機(jī)是防治赤霉病較為有效的措施，并適合大面積連續(xù)作業(yè)。師立娟等研究發(fā)現(xiàn)，植保無人機(jī)防治小麥赤霉病時(shí)，其病穗率以及病指防效為76.8%以及83.3%，有效降低了小麥赤霉病的發(fā)病概率并極大提高了作業(yè)效率和農(nóng)藥利用率，但是不同類型的植保無人機(jī)對(duì)農(nóng)藥的利用率不盡相同，單旋翼植保無人機(jī)噴霧的農(nóng)藥利用率為33.1%，多旋翼植保無人機(jī)噴霧時(shí)為36.4%。運(yùn)用植保無人機(jī)施藥進(jìn)行機(jī)械化全程防控，對(duì)麥田早期重要雜草的防效為91.2%，對(duì)灌漿期麥蚜防效為99.58%，白粉病防效為71.79%，在施藥安全的同時(shí)防治效果明顯高于電動(dòng)噴霧器作業(yè)。另外，植保無人機(jī)采用超低量噴霧，其用量較常規(guī)噴霧降低20%，每公頃藥液量僅15 kg，較電動(dòng)噴霧器節(jié)水90%以上，對(duì)于缺水地區(qū)來說具有一定的生態(tài)效益。在霧滴沉積方面，植保無人機(jī)在噴霧時(shí)植株中上部霧滴沉積分布較多，對(duì)小麥穗部病蟲害防治非常有利。

4.2 植保無人機(jī)在棉花上應(yīng)用

棉花是應(yīng)用植保機(jī)械作業(yè)次數(shù)較多的作物，除了病蟲草害的防控，還包括化調(diào)、封頂、脫葉等作業(yè)，這些工作采用常規(guī)植保機(jī)械作業(yè)勢必造成工作效率低下、成本提升，棉花中后期植被茂密也會(huì)造成田間作業(yè)困難，影響植保質(zhì)量。近年來，植保無人機(jī)逐漸應(yīng)用到棉田中，其工作效率得到充分發(fā)揮，植棉全程機(jī)械化進(jìn)一步得到完善，大大提升了棉花種植的現(xiàn)代化管理水平。

4.2.1 植保無人機(jī)飛噴對(duì)棉花生長的調(diào)控效應(yīng) 機(jī)采棉進(jìn)行化學(xué)催熟脫葉是高質(zhì)量采收的重要環(huán)節(jié)，其脫葉、吐絮率大小直接影響機(jī)械采收進(jìn)度和質(zhì)量，由于常用脫葉劑-噻苯隆無內(nèi)吸傳導(dǎo)作用，且對(duì)溫度敏感，因此及時(shí)施藥，保證葉片著藥量及霧滴穿透力是判定噴施效果的主要指標(biāo)。張強(qiáng)等研究表明，植保無人機(jī)脫葉劑噴施作業(yè)效果與帶頂噴+吊噴+高壓螺旋風(fēng)包的大型自走式噴桿噴霧機(jī)作業(yè)效果相當(dāng)，優(yōu)于只帶頂噴的大型自走式噴桿噴霧機(jī);胡紅巖等對(duì)無人機(jī)噴施下不同冠層霧滴沉積率的調(diào)查結(jié)果表明，植保無人機(jī)噴施棉花脫葉劑霧滴沉積率遠(yuǎn)小于大型自走式施藥機(jī)械，但植保無人機(jī)的霧化效果更好，霧滴粒徑較小（42 ～464 μm）且均勻，附著性好，而地面大型施藥機(jī)械的霧滴粒徑較大（240～3 026 μm），在葉片表面較難附著，易造成藥液流失。在新疆，棉花種植的密度較大，植保無人機(jī)施噴不利于藥液在作物群體內(nèi)部沉降，需要二次施藥，但相較于大型自走式藥械產(chǎn)生的損傷、損失及人工的成本，植保無人機(jī)成本仍相對(duì)較低。

棉田噴施縮節(jié)胺是控制株型、抑制營養(yǎng)生長、促進(jìn)蕾鈴生長、增強(qiáng)抗性的一種有效措施，是新疆棉田“矮密早”種植策略下防止棉株旺長、平衡群個(gè)體生長矛盾的關(guān)鍵技術(shù)?？s節(jié)胺化調(diào)一般進(jìn)行3～8次，人工或地面機(jī)械噴施效率低、成本高，且易造成棉株機(jī)械損傷和蕾鈴碰落現(xiàn)象，采用無人機(jī)作業(yè)能顯著提高工作效率，作業(yè)質(zhì)量也能得到較好保證。趙靜等人研究證明，植保無人機(jī)噴施縮節(jié)胺5天、10天、14天后能夠有效抑制棉花的株高，抑制率分別為7.26%、15.81%和21.17%，且使用高濃度縮節(jié)胺未發(fā)現(xiàn)棉花生長異常、葉片黃化、葉片穿孔、落花落鈴等藥害現(xiàn)象，在成鈴率和產(chǎn)量上相較常規(guī)噴霧均有顯著提高。但也有人研究發(fā)現(xiàn)，打頂前后用無人機(jī)噴施縮節(jié)胺化調(diào)對(duì)棉花生殖生長的促進(jìn)能力較機(jī)車稍弱，吐絮期推遲，籽棉下降2.9%，部分品質(zhì)指標(biāo)有所降低，但其差異均未達(dá)顯著水平。使用無人機(jī)化調(diào)可以提高工作效率，植棉效益較機(jī)車化調(diào)減少9.8%。

4.2.2 植保無人機(jī)飛噴對(duì)棉花病蟲害的防治效果 紅蜘蛛、蚜蟲、棉鈴蟲和棉盲蝽及枯萎病、黃萎病等是棉田常發(fā)病蟲害，采取田間藥劑噴霧是較有效的防治方法。開展植保無人機(jī)飛防作業(yè)，只要保證霧滴沉積的均勻性和控制有效噴幅范圍內(nèi)的霧滴飄移，即可達(dá)到較好的噴霧效果。趙冰梅等試驗(yàn)表明，采用多旋翼無人機(jī)低空噴灑50%的氟啶蟲胺腈水分散粒劑對(duì)棉蚜具有較好的防治效果，無人機(jī)在飛行過程中，螺旋槳產(chǎn)生的下壓氣流有助于噴施的藥液穿透棉花中部、下部且翻轉(zhuǎn)棉花葉片，使棉花不同冠層的大部分葉片都能著藥。王果等、焦雨軒等對(duì)比噴桿噴霧機(jī)、噴槍、植保無人機(jī)噴霧防治蚜蟲的效果發(fā)現(xiàn)，植保無人飛機(jī)在水敏紙上的霧滴沉積分布整體好于其它兩種植保機(jī)械，各植保機(jī)械施藥后第10天對(duì)棉蚜的防效沒有顯著性差異，而植保無人飛機(jī)比其它兩種植保機(jī)械節(jié)省60倍的水量和藥液 。

4.3 植保無人機(jī)在水稻上的應(yīng)用

水稻病蟲害種類較多，防治不利將嚴(yán)重影響產(chǎn)量與品質(zhì)，由于稻田多數(shù)時(shí)間處于淹灌狀態(tài)，不利于地面人工和機(jī)械噴藥作業(yè)，因此采用植保無人機(jī)施藥成為當(dāng)前著力推廣的先進(jìn)植保技術(shù)。關(guān)于植保無人機(jī)稻田飛噴的防治效果人們做了較多研究，唐中興等發(fā)現(xiàn)，植保無人機(jī)在防治水稻二化螟、稻飛虱等蟲害時(shí)比人工噴霧處理具有更好的防治效果。蒲頗等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植保無人機(jī)飛防處理對(duì)水稻二化螟和水稻紋枯病的防治效果分別為85.8%～93.1%、89.7%～94.7%，與傳統(tǒng)地面施藥防效差別不大，但其用藥量減少、作業(yè)效率提高，是較可靠的防治方式。植保無人機(jī)不僅對(duì)水稻病蟲害防治有較為明顯的效果，在田間雜草防除效果也較為突出。張顧旭等研究表明，用40%氰氟草酯OD防治稻田禾本科雜草，植保無人機(jī)施藥1.8 L/hm2的防效與使用擔(dān)架式噴霧機(jī)用藥2.25～3.0 L/hm2的防效相當(dāng)，且植保無人機(jī)較常規(guī)施藥機(jī)械減少用水量96.7%，可見，植保無人機(jī)施藥具有明顯的減藥、節(jié)水、高效的特點(diǎn)。

4.4 植保無人機(jī)在玉米上的應(yīng)用

玉米螟、黏蟲、蚜蟲、大小葉斑病、銹病等是玉米常見的病蟲害。研究發(fā)現(xiàn)，植保無人機(jī)用于玉米苗期和灌漿期的病蟲害防治均能達(dá)到理想的效果，苗期害蟲防效可達(dá)85%，灌漿期害蟲防效達(dá)65%，均與常規(guī)機(jī)械施藥效果相當(dāng)，并可提高玉米產(chǎn)量9.04%。玉米中后期個(gè)體高大，地面機(jī)械作業(yè)不便，若遇雨后田間泥濘，大型植保機(jī)械也無法作業(yè)，而植保無人機(jī)可彌補(bǔ)這一情況，發(fā)揮其優(yōu)勢，及時(shí)進(jìn)行作業(yè)。玉米螟是玉米主要害蟲，在喇叭口期危害較重，此時(shí)玉米群體長勢強(qiáng)、覆蓋度大，不適合地面行走施藥，運(yùn)用植保無人機(jī)噴霧可成為較好選擇，藥后蟲口減退率為77.8%～89.5%，防治效果達(dá)85.8%～93.3%，并且無人機(jī)飛行高度在距離冠層頂部1.0 m時(shí)，蟲口減退率、噴霧穿透性、防治效果均顯著高于人工噴霧。植保無人機(jī)在操作便捷的同時(shí)可以精準(zhǔn)施藥，在飛行過程中產(chǎn)生的向下氣流，可以將藥物均勻噴灑在葉片的正反面，促進(jìn)藥物穿透性的增強(qiáng)，達(dá)到理想的防治效果。植保無人機(jī)對(duì)玉米田間化學(xué)除草也有較好的效果，劉光芳等研究發(fā)現(xiàn)無人機(jī)羽翼旋轉(zhuǎn)形成的氣流能夠使藥物增加穿透力，提高附著力并且加大附著面積，利于藥劑吸收，其防治效果較傳統(tǒng)方法提高了15%～25%。馬唐、牛筋草和馬齒莧為玉米田間常見雜草，植保無人機(jī)在施藥3天后，雜草出現(xiàn)顯著的藥害現(xiàn)象，28天后田間雜草防治效果達(dá)到最大。

4.5 植保無人機(jī)在果樹授粉上的應(yīng)用

香梨是南疆重要的果樹，其開花一般集中在4月上旬至中旬，此期若授粉不及時(shí)或授粉不佳，將嚴(yán)重影響香梨的產(chǎn)量和品質(zhì)，傳統(tǒng)生產(chǎn)中常以合理配置授粉樹、花期通過自然授粉來實(shí)現(xiàn)有效坐果，但香梨花期常遭遇沙塵暴、蜜蜂授粉加重病蟲害的傳播、自然授粉效果不理想，在花期人工抖動(dòng)授粉會(huì)面臨勞動(dòng)力短缺、作業(yè)效率低等問題，采用無人機(jī)授粉不僅能夠節(jié)約勞動(dòng)力，提高授粉效率，還能有效減少病蟲害的發(fā)生，是香梨產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中必不可少的技術(shù)之一。羊堅(jiān)等研究表明，植保無人機(jī)從樹冠上方噴灑的花粉液可以均勻沉降到整棵樹的花序上，既解決人力授粉不均勻的問題，還顯著提高花序的坐果率，花序坐果率達(dá)到80%左右，遠(yuǎn)高于人工蘸粉、人工抖粉的40%左右。另外，無人機(jī)授粉工作幾乎不受地形和樹體高度的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定地塊不同部位（樹葉、樹枝、樹干等）的精準(zhǔn)作業(yè)，適合大面積推廣應(yīng)用。

5 植保無人機(jī)在應(yīng)用中存在的問題及今后發(fā)展方向

隨著農(nóng)村人口不斷老齡化，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力逐漸短缺，規(guī)?；?、智能化、機(jī)械化勢必成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，植保無人機(jī)作為高效自動(dòng)化、低人工勞動(dòng)力、安全性能高、節(jié)省資源、集約且智能化等優(yōu)點(diǎn)集于一身的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施，在實(shí)際生產(chǎn)中逐步得到應(yīng)用。另外，植保無人機(jī)在農(nóng)情監(jiān)測、信息采集等方面具有較突出的優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)信息診斷、智能決策與智慧管理等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值，但植保無人機(jī)畢竟發(fā)展時(shí)間短，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在較多問題。第一，植保無人機(jī)品牌種類繁多，價(jià)格相對(duì)昂貴，并且缺少相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)督;第二，植保無人機(jī)在使用過程中，對(duì)使用人的操作水平有較高的要求，以便完成對(duì)農(nóng)田精準(zhǔn)施噴、信息監(jiān)測等工作;第三，植保無人機(jī)的長時(shí)間連續(xù)作業(yè)受到電池續(xù)航能力的制約;第四，現(xiàn)階段我國仍有很多地區(qū)GPS基站建設(shè)密度不夠，進(jìn)而導(dǎo)致GPS差分技術(shù)的實(shí)施出現(xiàn)較大的誤差，從而直接影響農(nóng)田作業(yè)質(zhì)量;第五，目前我國植保無人機(jī)在噴頭霧化技術(shù)上仍與歐美國家有較大差距，需進(jìn)一步改進(jìn)。

當(dāng)前，我國正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必將取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而逐漸進(jìn)入到現(xiàn)代化、精準(zhǔn)化和智能化的發(fā)展時(shí)代，對(duì)無人機(jī)的性能要求會(huì)越來越高，因此在充分利用和發(fā)展無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)解決以下問題：第一，進(jìn)一步優(yōu)化噴施裝置設(shè)計(jì);第二，解決植保無人機(jī)在航路規(guī)劃、續(xù)航能力、無人機(jī)簡化操作方式等問題;第三，完善與農(nóng)用航空器相關(guān)的法律法規(guī)、農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼政策等;第四，進(jìn)一步研發(fā)適于植保無人機(jī)噴施的農(nóng)藥、助劑及信息采集設(shè)備，擴(kuò)大無人機(jī)應(yīng)用范圍。植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)作業(yè)中具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和潛在應(yīng)用價(jià)值，我們應(yīng)借助國外成功的經(jīng)驗(yàn)，并且經(jīng)過我國科研人員不斷創(chuàng)新和改良，才能促進(jìn)植保無人機(jī)廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)、環(huán)保、智能化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘭玉彬，王國賓.中國植保無人機(jī)的行業(yè)發(fā)展概況和發(fā)展前景[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2018，38（9）：17-27.

[2] 劉豐樂，張曉輝，馬偉偉，等.國外大型植保機(jī)械及施藥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32（3）：246-248+252.

[3] CHEN S D， LAN Y ， ZHOU Z Y， et al. Effect of droplet size parameters on droplet deposition and drift of aerial spraying by using plant protection UAV[J]. Journal of Agronomy， 2020， （10）：195-211.

[4] 郭永旺，袁會(huì)珠，何雄奎，等.我國農(nóng)業(yè)航空植保發(fā)展概況與前景分析[J].中國植保導(dǎo)刊，2014，34（10）：78-82.

[5] 王術(shù)波，陳建，彭兵忠.我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，23（3）：131-139.

Research Progress of Plant Protection UAV in Crop Production

XING Zhi， WANG Jichuan*， LIN Ao， WAN Ya'nan， LI Wenjun

（College of agriculture， Tarim University， Alar Xinjiang， 843300，China）

Abstract： Plant protection UAV operation has the characteristics of safety and efficiency， water and medicine saving， wide adaptability and good spraying effect. It has been widely used in agricultural production. This paper expounds the application status， types and working principle， operation scope， application effect， existing problems and development direction of plant protection UAV， summarizes the research progress of plant protection UAV in crop application， and puts forward the development trend， advantages and disadvantages and application prospect of plant protection UAV in China， so as to provide help for further research and development of plant protection UAV related products and expanding its application scope.

Key words： plant protection UAV; crop; production; research progress