植保无人机在林业有害生物防治上的应用

赵 强，章武英

（1.甘肃省天水市麦积区林业和草原局，甘肃 天水 741020；2.甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020）

植保无人机，又名无人飞行器，是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，通常由飞行平台（固定翼、直升机、多轴飞行器）、导航飞控、喷洒组件3部分组成。

1 飞行平台（固定翼、直升机、多旋翼飞行器）

1.1 固定翼无人机

固定翼无人机是军用和多数民用无人机的主流平台，最大特点是飞行速度快、飞行高度高、飞行距离远，巡航面积大；缺点是起降限制多、不能悬停、操作难度大、航线设置不够灵活、降落失事率高。

1.2 无人直升机

无人直升机是灵活性最强的无人机平台。优点是体积小、造价低、可垂直起降、可朝任意方向飞行、可空中悬停；缺点是载荷量小、抗风性差、续航能力弱。

1.3 多旋翼（多轴）无人机

多旋翼（多轴）无人机是消费级和部分民用用途的首选平台。优点是体积小、重量轻、噪声小、隐蔽性好、多空间使用，可悬停、可侧飞、倒飞，可以垂直起降，具有很强的机动性，结构简单、成本低、螺旋桨小、拆卸方便、易于维护、适合多平台；缺点是飞行高度低、飞行速度慢、飞行距离较短、续航能力效率低。

2 导航飞控

导航飞控系统是无人机的关键核心系统，分为导航子系统和飞控子系统两部分。导航子系统向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机沿指定航线安全、准时、准确的飞行，相当于“领航员”。飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等整个飞行过程的核心系统，相当于“驾驶员”。

3 喷洒组件

植保无人机喷洒组件是由药桶、软管、电磁排气阀、液泵、通道电磁流量计、喷杆、喷嘴等部件组成。

林业有害生物分布遍布全国。近年来，甘肃地区每年发生的森林有害生物主要以杨树腐烂病、松落针病、云杉叶锈病、云杉落针病等病害；落叶松球蚜、落叶松叶蜂、侧柏枯叶病、杨树蛀干天牛、刺槐尺蠖、松材线虫病等虫害为主。

自20世纪80年代以来，随着甘肃造林绿化事业的迅速发展，人工林比例逐年加大，而且大多数是单一树种的纯林，结构简单、面积大、栽植密度高，林地光照不足、通风透气不足，导致森林生态系统对有害生物的抵抗力和免疫力越来越脆弱。益鸟、天敌昆虫种群基数小，混交林普遍存在混交比例不恰当，为本土有害生物的生存提供了有力的条件。比如,封山育林的实施，林草面积逐渐增加，鼠兔生存环境改善，食物增多，繁殖能力逐渐增强，促进了鼠兔的生存能力。其次，气候因素也是影响林业有害生物种群数量发生变化的重要原因，这些主客观条件给甘肃林业生态建设带来了较大的危害。

4 植保无人机在林业有害生物防治上的应用

4.1 植保无人机在防治方案制定中的应用

林业有害生物防治点多面宽、有害生物种类多，在飞防前期我们可以根据有害生物的侵袭程度、侵害范围利用无人机数字化技术进行森林病害生物的正射影像获取。同时根据多光谱无人机所拍摄的高精度红外图像等数据，就可以监测和评估病虫害发生的情况，对其进行识别、判读和分析建立规律性的森林林种病虫害发生三维模型，实时动态监测森林病害发生的黄金期。在森林有害生物发生关键期做好预防工作。避免病虫害的进一步扩散、蔓延。植保无人机等高新设备和技术的应用，在我省森林有害生物防治的科技化水平中起到了举足轻重的作用。

在林业有害生物防治中，对林业一线防治工作人员而言，尤其是人工造林林种单一的纯林。无人机飞防是目前应用最为广泛、成本低廉而且还可以减少作业时间和防治资源的消耗，是防治效果最佳的防治方式。植保无人机飞防森林有害生物根据病害发生的类型，分为病害防治和虫害防治两类。森林害鼠兔防治，常用的化学药物有杀鼠灵、氯化苦、敌鼠钠盐等。此类化学药物毒性大，在防治害鼠兔的同时，会杀死耕地内的家畜、野生动物。甚至还会减少害鼠兔的天敌数量。目前在飞防上我们使用毒性小，对家畜、野生动物安全系数高的生物鼠类抗生育药剂。以此来减少害鼠兔的繁育频率和出生数量。

4.2 森林病虫害防治

甘肃省病虫害主要是侧柏枯叶病、松材线虫病、松针锈病、刺槐尺蠖等由于气候变暖引起的外来生物的入侵造成的。飞防选用药剂采用噻虫嗪、吡虫啉、三唑酮乳油、丙环唑乳油等通过一定比例混合加入植保机药箱。利用液泵和喷嘴产生的喷雾雾化效果喷洒防治。

利用植保无人机开展病虫害防治，可以弥补人工防治的不足，能够快速和准确的扩大林业病虫害防治面积，时效性强且经济效益更高。现已成为林业病虫害监测的重要手段。

5 植保无人机应用于林业有害生物防治的优势

5.1 高效安全

由于地形、地貌、技术水平、人工栽植模式的差异导致我国许多地区有害生物频繁暴发，我国森林面积受到了严重威胁。植保无人机技术的出现代替了采取人工清除和人工喷洒药剂综合喷雾作业的传统防治，依靠植保机可远距离遥感操控作业，提高了化学防治作业安全性，也提高了有害生物防治效率，更加安全可靠。以人工难以比拟的优势越来越受到林业行业的青睐。

5.2 降低用药成本

植保无人机技术改变传统人工背负式喷雾器喷洒农药的形式，以旋翼产生向下气流，采用雾滴的形式扰动作物叶片，药液渗入均匀穿透性强且用药更少，喷药效果最佳，防治效果更加显著。避免传统人工作业模式时药物的大量浪费。

5.3 操作便捷

植保无人机在实际工作中具有作业高度低、飘移少、可空中悬停、无需专用起降机场、所占体积小、重量轻、起飞操作简单，便于技术人员学习和上手，尤其是在地形、地貌复杂地区植保无人机能够根据地理地形不断调整飞行高度并自主识别、躲避障碍物。可以充分发挥其优势替代人工操作，极大提高工作效率，同时节省大量人力和物力，控制林业有害生物灾害保证森林的可持续经营和发展。

5.4 防治效果好

植保无人机的工作面积广，工作范围大，作业高度低，覆盖密度高。能够通过旋翼下方气流所形成的气雾流来将防治林业有害生物的药液进一步渗透到林木叶面群中，附着面大，工作效率相比于传统的人工操作模式来说可以提高40%左右。同时新研究出的装载超声波、雷达以及先进喷洒系统的低空作业植保无人机对于林业有害生物较为严重的地区进行着重喷洒，其效果更优。

6 结语

植保无人机在森林有害生物防治中作为现代化、科技化的必然产物，对大面积、突发性林业有害生物疫情扩散的统防统治中具有不可替代性。提高了有害生物防治的有效性、科学性和专业化程度，有效减少了对林业生产和生态环境的破坏，很大程度上降低了林业有害生物的防治成本，产生了很好的生态和经济效益，具有广阔发展空间和应用前景。