四川农业航空发展的对策研究*

陈进 郭鹏 王利 姚金霞 陈燕英

四川省农业机械研究设计院，四川成都

1 四川农业航空发展现状

由于四川的地形地貌以丘陵山地为主，而有人驾驶的农业航空器大多适宜于平原地区应用，因此，四川农业航空发展受到了相应限制。2017年，四川有涉农通用航空公司6家，涉农通用航空公司作业时间1 884 h。但随着无人机技术的发展，四川应用无人机进行农业生产的频率越来越高。

2018年，四川仅拥有有人驾驶农用飞机2架，农用无人机416架，其中，成都平原地区（涵盖成都市、德阳市、绵阳市、眉山市、乐山市，下同）拥有农用无人机260架，占全省总数的62.5%；雅安市、巴中市、资阳市、内江市、甘孜藏族自治州、凉山彝族自治州农用无人机拥有量小于5架；攀枝花市、阿坝藏族羌族自治州没有农用无人机。

四川省农业航空器应用主要以农用无人机作业为主，2018年，四川农用航空器总作业面积107 413.67 hm2，其中，农用无人机的作业面积103 249.67 hm2，占比达96.1%。但是，四川省机械植保面积3 033 315.40 hm2，农用无人机作业面积仅占机械植保面积的3.4%。成都平原地区农用无人机作业面积61 247.67 hm2，占全省农用无人机作业面积的59.3%。自贡市、内江市、巴中市、凉山彝族自治州农用无人机作业面积较少（均小于300.00 hm2），攀枝花市、阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州没有使用农用无人机进行农业作业。

2 存在的主要问题

2.1 农田地形地貌复杂以及农村基础设施滞后

虽然近年来四川加速推进了高标准农田建设，但由于地形地貌限制，加之，农田中布设的电线较多，农房建筑零星分布在田间，将农田切割成细碎小块，导致四川修建农用机场变得困难，影响了四川农业航空作业的安全性，阻碍了大规模的航化作业。尽管无人机在农业中的应用变得普及，但是从统计数据及问卷调查结果来看，四川农业的地形地貌以及农村基础设施建设是目前农用无人机应用发展的最大阻碍之一。无人机植保服务组织普遍反映，目前在四川山区使用农用无人机，存在的主要问题是山区地块小、零散，交通不便，这导致了农用无人机作业效率低、机手收益低。

2.2 应用农业航空器成本较高，缺乏相应的购置补贴机制

根据通用航空管理相关规定，要想从事经营性农业航空工作，如航空护林、航空喷洒（撒），应当取得通用航空经营许可丙类运营资质，而经营丙类通用航空项目的企业，注册资本不少于500万元[1]；如果开展非经营性农业航空，也要办理有关手续。总体说来，无论是经营性的还是非经营性的农业航空作业，使用有人驾驶航空器对于四川的农业经营主体来说成本过高[2]。目前市面上应用的农用无人机属于超轻型飞行器，不要求其具有国籍登记证和适航证，航空人员也无执照要求[3]，但农用无人机的销售价格并不低，1台几万元甚至十几万。农用无人机目前大多仅用于植保作业，作业时间短、使用效率过低，投资回报率低，农业经营主体认为使用农用无人机不经济。四川省目前因暂时没有将农用无人机纳入农机购置补贴范畴，导致四川农业经营主体购买农用无人机经济压力过大、购买积极性不高。2.3 农业航空社会化服务体系不健全

农业航空是通用航空应用的一个重要分支领域，相比其他通用航空领域，农业航空的产业链更长，由于农业航空在农业生产中的重要作用没有得到充分凸显，导致四川乃至全国大部分省（市、区）的农业航空行业无论是产业链、资金链、政策链，还是人才链和创新链，目前都还没有形成成熟的发展模式。而单个企业对上述农业航空服务产业链大部分环节所需的成本支出难以承受，因此，农业航空技术难以大面积推广，与农业航空产业相配套的多种形式的社会化服务组织也未能形成规模。2.4 农业航空行业相关人才缺乏

一是缺乏农业航空操控人员。农业航空作为通用航空中的弱势领域，其人才培养较其他通用航空行业滞后。截至2016年底，我国持有民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证的人数仅10 255人，不到2030年所需农用无人机操控人员的10%，相较于当前中国农业航空无人机植保市场的巨大需求，供给难以满足实际生产的需要[4]。四川现有耕地面积673.07万hm2，在国内位居前列，从耕地植保的角度来看，市场需求非常巨大，存在缺乏农业航空操控人员的问题。二是缺乏农业航空的研发和维修人才。四川可以说是没有农业航空专业的研究技术人员；由于农业航空器属于农业装备中的高端、先进设备，要求售后维修人员需要具备全面的农业航空技术知识，但四川这方面相关人才十分缺乏，目前应用较多的农用无人机一旦出现问题，基本只能返厂维修。

2.5 农业航空监管部门不明确，扶持政策不完善

四川农业航空存在监管职能不明确的问题，四川通用航空器（包括无人机）的应用由民航相关部门监管。无人机在农业上的应用越来越多，然而农用无人机产品质量及其作业质量的监管等，四川并没有明确规定监管部门。此外，四川政府对农业航空行业也缺乏强有力的扶持政策。同时，四川对农业航空的生产、服务企业以及用户在金融、保险、税收等扶持政策方面还比较欠缺，虽然已有部分地区自行进行了一些探索，但未能在全省范围内形成健全的推进和保障体系，多数企业和用户面临经营成本高、融资能力差、低空作业申报手续复杂等困难。

2.6 标准规范建设滞后，缺乏行业准入机制

四川有关农用无人机产品及其配件的质量、检验等标准，农用无人机作业的技术、质量检测标准，以及农业喷洒作业、安全操作、药剂配方等标准均处于空白状态。由于缺乏完善、规范的产品生产、鉴定技术标准，以及作业规程，同时缺乏行业准入机制的约束，导致四川农业航空器特别是农用无人机行业的入门门槛低。同时，四川农业航空管理职能职责划分不明确，又致使农业航空无法进行规范化管理和筛选；而在作业过程中，更多地依靠服务组织自身的约束，随着无人机植保社会化服务市场竞争的日益激烈，农业航空作业安全隐患也日益凸显，这些都不利于四川农业航空行业的发展。

2.7 行业研发经费投入不足，市场同质化竞争严重

近年来，虽然农业航空特别是农用无人机领域受到了国家的重视，但国家对农业航空行业的投入仍然不足。四川也存在我国农业航空发展类似甚至更严重的问题——没有农业航空技术研发相关经费的投入。四川本土的农业航空相关研发企业数量很少，目前，仅有四川天鹰兄弟无人机科技有限公司和成都天麒科技有限公司两家，且两家公司的运营状况也不太乐观。加之，由于没有行业准入机制的约束，行业入门门槛很低，导致产品的同质化竞争不断加剧，低价恶性竞争现象严重，扰乱了农用无人机市场的有序竞争，损害了农业航空市场的信用环境。

2.8 共性核心关键技术研究滞后

由于对农业航空领域重点专项的关键技术投入不足，农业航空核心关键技术仍然存在不少问题，主要包括缺乏智能化喷施作业模型、农业航空喷施的专用剂型不足、缺乏稳定可靠的控制系统和遥感应用技术系统、缺乏高智能化高可靠性的航空作业关键部件、农业航空器作业项目单一、续航能力差等。

3 四川农业航空发展的建议

3.1 加快农村土地流转和农业基础设施建设

一要加大对土地流转和规模化经营方式的宣传和政策支持力度，激发农户流转土地的积极性；同时，应根据产业分布进行规模化种植，以利于统防统治作业的实施。二要在宜机化改造、高标准农田规划和建设时，将农业航空作业纳入农业生产作业范畴，最大限度地减少农房建筑、电缆电线、防风林等对农业航空作业的影响；同时，在配套设施设备中考虑农村通信网络建设，出台促进农村通信网络建设和使用的政策，为发展农业航空生产作业和监测监控奠定软硬件基础。三要对全省适宜开展有人驾驶农业航空器作业的地区进行实地考察，组建专家团队对这些地区进行农用机场建设可行性分析，对适宜修建农用机场的地区，由政府出资，修建农用机场、跑道，完善其他设施设备建设。

3.2 明确农业航空管理部门

结合四川实际，鉴于四川目前农业航空应用主要以农用无人机为主，其作业场地主要为大田、果园，这些区域基本在民航禁飞区以外，而且，根据国家相关要求规定，农业植保无人机进行植保作业时，作业高度不应高于15 m，因此，对民航飞行不存在干扰和隐患。建议四川农用无人机的管理可参照日本的做法（在日本，农用无人机的中央级管理归属于农林水产省消费安全局，地方级管理归属于消费安全部管理），将四川省农业农村部门确定为农用无人机的业务主管部门。对于有人驾驶农业航空器，由于在四川的使用数量较少，且从长期发展来看，在四川的发展规模也不会太大，同时，有人驾驶农业航空器的安全性问题却又十分敏感，因此，建议有人驾驶农业航空器仍由民航部门进行管理。

3.3 完善农业航空社会化服务体系

政府应鼓励和扶持农业/农机专业合作社、农业/农机大户、家庭农场、农业企业等新型农业经营主体应用农业航空器，使他们成为农业航空技术的主要应用载体和推广载体，为一般农户或其他农业经营组织提供农业航空作业服务。政府相关部门要构建完善的农业航空技术宣传推广、技术指导、示范培训等公共服务体制机制；出台相关政策促进农业航空及其作业所配套的销售、维修、租赁、培训、保险、融资等社会化服务体系的完善，特别是对新型植保专业服务组织或农业航空作业服务组织，四川政府应在购买农业航空器、培训服务、经营税收、融资贷款、保险等方面提供便利和优惠政策（如购买农业航空器时，这类服务组织可以获得更高的累加补贴；对农业航空作业服务组织进行专门的农业航空技术培训）；同时，要加大政府购买农业航空统防统治服务的力度，严格监督农业航空作业质量，使农业航空作业相关服务组织能够高水平地发展壮大，使农民在政府购买农业航空作业服务中获益。

3.4 着力培养农业航空产业相关人才

首先是培养农业航空相关技术和操作人员。在四川高校设立农业工程、农业信息化、农业物联网、农业航空航天等相关专业或课程，同时，相关专业应设立专门课程教授农业航空相关知识并进行农用无人机的实际操控培训；着力于为研究制造农业航空器的科研单位、企业培养农业航空技术研发、制造、操控等相关专业人才。二是加强省内农业相关科研单位及企业人才队伍农业航空专业知识的培训。四川省政府应出台相关政策，促进省内农业相关科研单位及企业鼓励科研人员在职带薪或以奖励的方式学习、进修农业航空相关的课程或学历，此外，还应鼓励科研单位及企业加大农业航空相关人才的引进力度。三是农业管理部门要建立健全管理机制体制。四川省内各级农业农村部门要建设高素质农业航空管理队伍，结合实际情况加强管理人员的培训和继续教育，定期对管理人员开展农业航空相关专业技能和管理知识的培训，使他们既熟悉农业航空相关专业技能知识，又有丰富的管理知识和较强的管理能力；建立人才吸引与激励机制，引进农业航空相关专业人才和鼓励在职在岗人员参加相关专业的学历提升教育，以保证农业航空管理部门的“血液”能够持续健康更新。

同时，四川还应建立农用无人机操控人员的准入和培训制度，以提高农用无人机操控人员的作业水平、保证农业航空作业效果。借鉴拖拉机驾驶人员准入和培训制度，拟定《农用无人机操作培训管理办法》《农用无人机操作证申领和使用规定》，以保证农用无人机操作人员的操作水平；将农用无人机操控手的培训纳入农业机械推广、操作、安全技能培训的范畴，定期对操控手进行政策管理法规、安全使用、实际操控、维修保养以及农业技术等相关知识方面的培训。

3.5 建立地方农业航空政策法规

一要加大政策的引导和扶持力度。四川省政府要参照现有的农机行业、航空行业发展战略，研究制定支持四川农业航空产业发展的政策措施，鼓励社会资本进入航空领域，给予税收减免、技术改造贴息或半贴息贷款，设立农业航空研究基金开发农业航空新技术等等，多层面降低农业航空器制造成本，从而促进农业航空器制造企业研发生产出更多价格低廉、性能优良的产品，使农业航空器使用者能购买到性价比更高的产品。建议将农业航空器及其配套设施设备纳入《四川省农业机械购置补贴目录》；出台农业航空器燃油使用、电池购买的补贴政策；对农业航空作业专业化服务组织、企业进行作业补贴，对购买农业航空器的组织、企业进行累加补贴、贷款贴息、减免税收等扶持。

二要建立相关监管机制。应建立农业航空装备制造业以及农业航空作业市场准入制度，禁止未达标的农业航空器及相关配套设施设备在市场上进行销售，或没有相关资质的农业航空器操控人员、组织进行农业航空作业，以避免造成安全事故或环境污染；同时，建议由相关监管单位（如四川省农业机械监理总站）建立与农业航空作业数据同步的监管平台，做到农业航空器作业轨迹、喷施药物剂量和范围等数据实时可查。

三是建立完善的农业航空专用剂型登记管理办法。日本的农业航空专用剂型登记管理需要进行一系列试验，包括田间药效试验、农药残留试验、农作物安全性试验以及邻近农作物试验，这些试验主要由日本的农业航空协会（JAAA）完成[5]，并且在农业航空专用剂型产品包装上标注农业航空使用，在使用说明书中标注稀释的倍数以及其他注意事项。建议四川参照日本农业航空专用剂型登记管理办法，委托具有资质的协会、机构或者科研单位对农业航空专用药剂进行田间药效、农药残留、农作物安全性、临近作物安全性、周边环境安全性等试验，并建立完善农业航空专用剂型登记管理、销售和使用制度，引导农业航空专用剂型的规范化生产、销售和使用。

3.6 加快农业航空行业地方标准规范建设

考虑到目前四川乃至整个中国的农业航空标准规范建设都较为滞后，尚未形成完善的标准化体系，四川农业航空主管部门应当以政府购买服务的形式，将农业航空器及其配套机具的制造标准、鉴定标准、质量检测认证标准，以及农业航空作业的流程、规范及评价标准的制订等工作委托相关的专家委员会，根据标准体系框架，结合四川实际需求，完善四川地方的农业航空器制造、鉴定、认证制度和检测体系，形成地方作业规范、作业质量评价标准，逐步形成四川农业航空行业特别是农用无人机行业的准入门槛，保障四川农业航空行业健康发展。

3.7 加大研发投入，加强协同创新

建议四川支持省内航空领域相关高校、科研院所和企业加强通用航空特别是无人机共性问题以及农业航空共性问题的研究。但是，鉴于农业航空器的特殊性，由高校、科研院所或企业单独进行研发，无论从科研人员队伍组建还是经费支撑上难度都较大。因此，四川要坚持“自主研发、适当引进”的原则，引进先进、高质、高效、经济的新型农业航空器；加大财政对农业航空技术研发的投资，吸引社会资本投入农业航空技术研发，支持相关科研单位、社会力量提高自主创新能力，集中力量对农业航空新技术、新产品进行研发，重视设计与配套工作，提高航空器整体设计与规划，实现零部件的集成和模块化，以推动四川农业航空技术的发展。同时，应联合四川行业内的高校、科研院所和企业建立四川农业航空协同创新联盟，设立诸如四川农业航空科技协会等，使承担技术研发的科研院校、负责生产的企业和农业航空器用户之间能够有一个紧密联系的平台，以进一步加强农业航空研发和应用技术的交流，共同研发解决农业航空产业的前瞻性和战略性技术，更好地促进四川农业航空产业健康、有序、高速发展。

3.8 关键技术研发思路

3.8.1 扩展农业航空应用领域

1）农田信息监测。无人机搭载光谱遥感技术具有覆盖面积大、分辨率高、重访周期短的特点，可实现对农田精准化施肥、施药和灌溉的管理，并能实现对农田作物长势、病虫害和土壤水分等信息的监测。项目组调研走访北京天航华创科技股份有限公司，该公司已将该技术实际应用于一些项目中。2018年5月，北京天航华创科技股份有限公司与中科院植物所、锡盟草原站合作，利用固定监测站收集的环境气象、土壤因素数据，无人机在灾害典型区域采集的植被光谱数据，建立了草原蝗虫、鼠害预警模型。2018年8月，该公司与国家林业局调查规划设计院配合，通过安装全自动生态监测站原位调查结合无人机动态调查，为内蒙古正蓝旗国家沙化土地封禁保护区成效评估提供数据支持。

2）作物授粉。梓潼县农业农村局（原梓潼县农业局）从2012年起在县委县政府的支持下，联合西南科技大学、无人机研制单位和水稻制种企业，组建了“水稻制种机械化授粉技术攻关”小组，率先开展了水稻无人机授粉技术研究。2014年，该项研究取得初步成效，无人机授粉实现作业效率提高20倍以上，平均公顷增产81 kg，并在2015年，于梓潼县东石乡柴坝村二社的制种田中，进行了多旋翼无人机授粉田间试验，但之后并无其他后续推进工作。建议四川继续进行农业航空器辅助授粉的试验示范。

此外，农业航空器还可以应用于施肥、农村土地确权、农村电力巡检、农村规划等，应扩展航空器特别是无人机在农业农村的应用领域，从而提高农业航空器的使用效率。

3.8.2 无人机软件和硬件的优化

软件方面，要提高无人机超低空飞行作业时的稳定性、可靠性和安全性，就必须提高无人机的可操控、自主飞控性能以及飞行控制精度。因此，要对高精度飞行姿态控制技术、超低空飞行高稳定性自动驾驶控制技术进行研究，以提高无人机飞行控制的稳定性。硬件方面，对导航定位、RTK、融合激光及声纳测距等传感器以及控制电路等进行进一步开发，以消减人为操作和地面效应的影响，提高无人机的飞行控制精度。

3.8.3 加快航空植保技术发展

1）加快农业航空专用剂型的研发。一是在目前已有的地面机械植保剂型中筛选可用于航空植保的农药剂型，研究该剂型适合航空植保的药液性质，如防治效果最好的药液浓度，雾滴沉降、铺展、黏附的规律，雾滴的蒸发量、飘移损失，促进农药雾滴黏附与铺展的航空植保喷雾助剂，减少雾滴蒸发和飘移的喷施方式方法。二是在现有农药剂型的基础上，优化农药成分配比，研发蒸发量低、飘移损失小、铺展精准的农业航空专用剂型，以及针对现有农药剂型，研发能够提高药剂效果的助剂。

2）对航空喷施作业技术参数进行优化。根据现有农业航空器机型和农药剂型，对同机型、不同药剂以及不同作物在不同环境条件下分别进行喷施试验，分析航空喷施作业时在不同机型、不同药剂、不同作物在不同作业条件下（包括喷雾作业不同压力、不同高度、不同时间段，以及不同温度、湿度、风力条件等），农药雾滴在空中的沉降情况、蒸发量和飘移量；总结出各种不同条件下各种药剂雾滴的沉降、蒸发和飘移规律，以及影响因素；优化航空喷施作业的参数，制定不同条件航空喷施作业的技术标准。

3）航空喷施装备关键部件的研发。植保航空装备的最关键部件就是喷施部件，其质量和参数直接影响着喷施的效果，因此，要加强喷施部件的研发力度。如开发雾滴铺展精准、低飘移、喷量可控、运转平稳、质量轻、强度高、耐腐蚀的喷施部件和方便安装、空气阻力小的药箱；研究静电施药技术以提高药液在靶标的附着率。