无人机技术在农业生产中的应用

彭召东，张士超

（1.泗洪县金锁镇人民政府，江苏 泗洪 223900；2.泗洪县界集镇人民政府，江苏 泗洪 223900）

从无人机技术刚刚兴起时，江苏省宿迁地区的水稻种植户便陆续有人尝试使用植保无人机（简称无人机）喷洒农药并进行播种。到2017年，在少数大户和专业合作组织的带动下，能够熟练使用无人机在大田喷洒农药，自主设计作业方案。从2018年以来，无人机技术在粮食、水果和蔬菜上都得到广泛应用。目前，无人机的使用对本地种植户来讲已越来越熟练，其中洪泽农场无人机在农药喷洒方面的应用覆盖率为100%，一般大户也达到了75%，无人机以高效快捷、省水省药、对人体安全的优点，已经被很多种植大户接受。

1 无人机的主要优势

1.1 省工省水

无人机打药用水量非常少，与无人机载重量有关，是传统喷雾器的1/40，传统喷雾器打药每亩地用水约30～40 kg，无人机每亩用水量在1 kg左右，从而大大节省了农业用水的使用量。无人机每天喷洒300～400亩，人工只能10～20亩，打药速度提高了20倍，显著节省人工。为了更好地了解无人机的使用情况，对种植大户进行了调查，同时对无人机的使用情况进行深入了解，整理结果可以看出：（1）农业无人机使用频繁，2020年1～9月，共使用49次，每5天就使用一次；使用范围越来越广泛，以前无人机主要在喷洒农药时使用，现在从喷洒农药扩展到撒种施肥，其他方面目前还在探索中。（2）与人工打药施肥相比，显著节省成本，还可以替其他大户打药施肥，赚取一点租金，几乎可以做到一年回本。（3）操作简便、使用速度快，一个人就能使用，作业速度快，是人工的20倍以上，克服了农忙季节雇工难的难题。

1.2 省药省种

在种植户实际使用过程中，无人机喷洒农药均匀无重复，没有农药浪费现象，同时在保证防治效果的前提下，对一般病虫害的农药使用量节省30%左右，降低农药使用成本，减少了农药对环境的污染。泗洪县刚刚试验无人机撒种，传统耕作中，直播水稻田用种量为每亩10～15 kg，而扬州大学水稻产业工程技术研究院在泗洪县石集乡采用无人机进行水稻催芽水直播，每亩仅仅使用稻种5 kg，节省用种量50%以上，用种成本下降一半以上，每亩节省种子成本费用50元以上。同时经过无人机撒种的大田，水稻秧苗发苗整齐，速度快，秧苗强壮，为水稻高产打下良好的基础。2021年9月15日，经专家预测，大田试验平均产量每亩达到750 kg，每亩比一般当地种植增产120 kg稻谷，水稻产量增加了16%，增产效果十分显著。

1.3 省钱节本

首先是无人机对外出租的费用，承租植保无人机的平均费用按大田6元/亩计算，每天打药300亩，雇无人机所需费用1 800元，而传统人工打药，雇工费用10元/亩，300亩需要3 000元费用，与人工相比，节省近一半费用，自己购买无人机替大户进行植保服务，也是不错的选择。泗洪县出现一批专门服务于种植大户的植保专业合作社，特别是在洪泽农场，病虫害防治专业化程度高，所有水稻病虫害防治全面对外承包，由专业植保合作社承担，进行统防统治，防治效果高于普通农户自行防治。同时通过在实践中不断摸索，使用技术越来越成熟，目前洪泽农场无人机防治实现全覆盖。普通种植大户也有不少购买无人机，在用于自己农业生产的同时，也适当地出租搞服务，也是一项不少的收入。其次通过无人机喷洒农药，可以更好地控制飞行高度，以便更好地适应地形，降低农作物生产劳动成本。同时，无人机折旧率低，容易使用和方便维修，用电量低、电池使用寿命长，降低了农业生产成本。

1.4 无人机喷洒农药高效快捷、易操作

无人机适合于各种地形，根据地形可以灵活调整飞行路线、飞行速度和喷洒高度，尤其是在地形复杂的地方，只要把地图航线规划好，输入到地面站的内部控制系统中，飞机就可以载着喷洒装置自主地完成喷洒作业，同时使用无人机喷洒农药，还可以更好地提高农药喷洒均匀度，避免喷洒农药不均匀。在飞机进行喷洒作业的同时，还可通过手持地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况，便于整体掌控。水稻直播撒种，在本地一般还是靠播种机和人工撒播，人工速度慢，每日每人只能播撒20亩，劳动强度大，不容易撒均匀；播种机每天可以播撒50亩左右，虽然比人工快，但播种质量难以保证，会出现断垄断行和重复播种现象；而通过无人机撒种，不但撒种速度快，每天可以撒种200亩以上，同时可以完全避免撒种不均匀现象，秧苗生长强壮易获高产，与人工和播种机相比存在较大的优势。

2 使用无人机时的缺陷和注意事项

（1）由于用水量小，一般情况下使用无人机对虫害和病害进行防治的效果还是可以的，但是在病虫害严重发生后再去防治时，防治效果不尽如人意。特别是在虫害的防治中，像稻飞虱类的小型害虫，主要集中在农作物根部，需要用大量的足够的水才能有很好的防治效果，同时像常见的水稻稻瘟病、水稻纹枯病等病害的防治时用水量也要加大。

（2）无人机用水量低药液浓度过大，高温高湿环境下容易造成药害风险:由于使用无人机喷药时，每亩用水1 kg，而农药按1亩地使用量加入，浓度过高，在高温高湿条件下极有可能会造成药害，造成叶片萎缩、卷曲、发蔫，严重影响农作物产量。所以，无人机打药对药剂的选择要求非常高，通过不断摸索，提高用药安全性。尤其在打除草剂的时候，喷洒雾体容易飘移，雾体细小，飘移距离远，不同类的农作物，很容易引起药害。2021年，泗洪县金锁镇沈庄村农民就因为水稻田无人机喷洒除草剂引起豆类作物药害，涉及20多户农民。所以，无人机在喷洒除草剂作业中要慎重，200 m范围内不能有对除草剂敏感的作物。

（3）无人机难以小面积防治病虫害，由于雾体细小，无风情况下飘移距离远达200 m，很难针对性地对个别、小面积地块进行针对性的药剂使用，在种植的过程中，有些病虫害如果短时间内没有得到有效清除，容易爆发，势必会对农作物带来较大的影响。同时地形复杂的田块也难以防治，如田块不规则、大田内有树木、电线杆等障碍物，容易造成机械损伤。2020年，泗洪县金锁镇农民王运武在进行植保防治作业时，操控无人机躲避电线杆不及导致撞机，使无人机损坏。

（4）药剂漂移的后果。在大田作物上出现过药剂漂移到隔壁邻居的田地，给邻居带来重大损失的情况，特别是除草剂损失更大。同时药剂漂移可能导致部分区域不能打到，穿透力有限，容易被吹散，对农作物基部病虫害防效效果不佳。2021年夏季，泗洪县金锁镇沈庄村农户在水稻田喷洒除草剂时，由于飘移，造成水稻大田外面200 m范围内大豆、花生等农作物受到药害，影响了产量，严重的甚至引起农作物死亡，这些方面要特别注意。一般情况下，无人机喷洒除草剂时，若周边有怕受除草剂影响的农作物，就不建议使用除草剂，以免造成不必要的纠纷。

（5）使用无人机施肥时，对于肥料有一定的要求。由于无人机载重有一定限额，在选择肥料方面：首先肥料营养含量不能过低，养分过低肥料要增加使用量，耗时费能，一般选择养分含量高的肥料，增加其工作效率；其次肥料不能有结块现象，肥料结块会影响无人机的使用速度、使用效果，同时增加了工时，相应增加了使用成本。

3 无人机防治病虫害的影响因素

3.1 药液和助剂的添加

无人机喷洒药剂需要一定的知识，要经过专门培训和长期实践。不能影响药剂结构的稳定性，同时不要造成结晶、沉底絮状等现象。助剂能够解决的是：增加附着能力，同时可以防漂移、促沉降、抗挥发和增药效等。无人机作业特点：喷头细小，喷洒均匀、雾化效果好，可渗透到作物下部，喷洒出来的雾滴直径细小，易飘移，雾体直径约为100 μm。在农作物上方，无人机正常飞行高度为1.5～2 m，可根据风力适当调整，风力越大，飞行高度越低，在雾滴从喷头到叶片的这段距离，要克服外界的不利因素。

3.2 人员的操作

无人机喷洒农药，防治效果受技术人员作业水平的影响较大，要求作业人员必须经过培训，持证上岗。无人机喷洒农药时，不同的作物需要设定不同的参数，尤其在飞行速度、飞行高度等方面，还有就是常用的打点以及绘制飞行地图等，若采用估计的方式，往往出现较大的偏差。所以要求操作人员要仔细，有一定责任心，按照一定的操作规程作业。另外，无人机在防治农作物病虫害时，夏季环境多是高温、多雨、高湿、闷热的情况，一些操作人员以赚钱为目的，其在作业时，省事图快、不按照规定操作程序执行，从而造成多种问题，致使无人机防治病虫害效果不好。

3.3 气候条件和地形的影响

无人机喷洒一般在无风或者微风的情况下进行，风力大雾滴飘移远，防治不均匀，造成防治效果不好。风力高于2级，一般不建议采用无人机喷洒农药的方式。在地形上，平原的防治效果好，其次为丘陵，山体较高的，由于偏风影响，防治效果不理想。

在使用无人机进行农作物病虫害防治时，有着明显的优点：省水、省药、省工省钱和防治速度快，已经被广大种植户接受。同时也有着明显的不足:常用的飞行路线准确性低、高浓度农药的药害风险大、飘移距离过远、高浓度的药剂稳定性差等。操作人员根据需要和自身的实际情况，来选择是否使用植保无人机进行病虫害防治。如果使用，应当尽量避免因飞行路线、药剂和风力等不利因素对防治效果造成不良影响。

4 农用无人机的应用展望

无人机除了在病虫害防治方面的应用，同时还应用在农业上的其他方面，如监督作物长势，根据实际进行田间管理；精量播种，扬州大学农学院在泗洪县石集乡直播水稻试验田内，采用无人机撒种技术，水稻苗匀、个体壮、长势好，预测水稻平均产量每亩750 kg，比普通直播水稻亩增产100 kg，增产效果十分显著。泗洪县农业农村局已组织多次观摩，供技术人员和种植大户学习。在无人机施肥方面，种植大户已经广泛运用，在不久的将来技术会越来越成熟，同时无人机在产量预测、病虫害监测等方面都得到了应用。

5 结束语

在农业生产中，通过对无人机的使用，可以发现无人机在农业生产中的应用越来越广泛，在病虫害防治、撒种、施肥和动态监测等方面都得到应用，但也存在制约因素，如使用技术、气候影响等。同时，其在农业其他领域应用比较少，特别是农业科研、农产品质量安全等方面有待进一步研究。相信在不久的将来，无人机农业应用会越来越广泛，势必会向农业深层次应用方向延伸，为农业现代化提供了更为有力的技术支撑。所以，要根据发展需要，加强对农业无人机的管理和研究、普及和推广，是无人机使用过程中需要迫切解决的问题。要积极探索无人机在农业领域各方面应用，不断推进农业装备更新，促进现代农业的快速发展。