植保無人機在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)場農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的適應(yīng)性探索與應(yīng)用

沈麗麗　陳芳芳　袁婷婷

摘要 ? ?本文比較了植保無人機與自走式藥水機對江蘇沿海地區(qū)農(nóng)場作物病蟲害的防治效果，介紹了植保無人機的優(yōu)缺點，闡述了目前農(nóng)場推廣植保無人機面臨的問題，以期為下一步植保無人機大面積推廣應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞 ? ?植保無人機;防治效果;施藥技術(shù);病蟲害;江蘇沿海地區(qū)

中圖分類號 ? ?S252 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）19-0131-03

在作物生長過程中，防治病蟲害是保證作物良好生長、促進增產(chǎn)增收的關(guān)鍵手段，同時直接影響糧食食品安全[1]。目前，我國受農(nóng)藥污染的耕地面積高達1 300萬～1 600萬hm2[2]。在植保領(lǐng)域，加快推進施藥裝備的機械化，提高施藥技術(shù)，加強病蟲害防治能力，是保障糧食安全、促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)的必然要求。精準(zhǔn)施藥技術(shù)是降低農(nóng)藥殘留的有效手段[3]。上海農(nóng)場地處全國第一個生態(tài)市——江蘇省鹽城市大豐區(qū)境內(nèi)，占地總面積達307 km2，其中耕地1.3萬hm2、林地0.3萬hm2、魚塘0.53萬hm2。近幾年，一直采用自走式藥水機施藥，雖能有效控制農(nóng)藥噴施量，但不能精準(zhǔn)控制藥液濃度，且對農(nóng)作物有一定的碾壓，影響農(nóng)作物正常生長，對產(chǎn)量也造成了一定的損失。植保無人機利用無人機搭載噴藥裝置，并通過控制系統(tǒng)和傳感器進行操控，對作物進行定量精準(zhǔn)噴藥，避免了地面植保機械（自走式藥水機）重噴、漏噴的現(xiàn)象，解決了對農(nóng)作物碾壓的難題。隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無人機已成為防治病蟲害的主要手段，其發(fā)展前景受到農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的高度重視。

1 ? ?上海農(nóng)場植保飛防的應(yīng)用情況

上海農(nóng)場位于江蘇大豐境內(nèi)，有耕地1.3萬hm2，土地平整，條田面積大，種植集中連片，便于植保無人機飛防作業(yè)。2016年上海農(nóng)場首次引進滑翔傘飛防代替自走式藥水機防治水稻病蟲害，全程飛防面積約66.7 hm2;2017年大型旋翼機全程飛防面積533.3 hm2;2018年大型旋翼機全程飛防1 333.3 hm2?；鑲泔w防和大型旋翼機飛防效率高，但可控性較差，防效不穩(wěn)定。2019年嘗試可控性較強的無人機飛防，采用極飛P30、單旋翼無人直升機飛防面積4 400公頃次，全面比較了無人機飛防與自走式藥水機在水稻、油菜、二麥病蟲草害上的防效。

2 ? ?植保無人機與自走式藥水機對病蟲草害防效比較

2.1 ? ?二麥

2.1.1 ? ?土壤封閉。2018年三秋期間分別在16隊和12隊用同藥劑、同劑量（50%瑞飛特乳油1 200 mL/hm2）比較植保無人機（用水量15 L/hm2）與自走式藥水機（用水量600 L/hm2）對雜草的封閉效果。根據(jù)田間觀察發(fā)現(xiàn)，無人機封閉的條田出草量（硬草為主）較自走式藥水機多，尤其田間縱向溝里的雜草明顯偏多（2018年三秋期間持續(xù)降雨，至開春3月降雨一直較常年多）。2019年秋播期間在上農(nóng)1隊再次進行小麥封閉示范（50%瑞飛特乳油1 200 mL/hm2）（表1）。2019年三秋期間至播后30 d無降雨。

由表1可以看出，藥后20 d田間陸續(xù)出草，植保無人機封閉后硬草出草量較自走式藥水機封閉略偏多、繁縷出草量明顯較自走式藥水機封閉多;藥后30 d處于出草高峰期，植保無人機封閉后硬草、繁縷出草量比自走式藥水機明顯多。

在常年情況下，三秋期間雨水多，封閉化除效果好;雨水少，即使增加施藥的用水量和藥量的情況下，封閉化除效果也相對較差。由于植保無人機封閉時用水量只有15 L/hm2，在土壤表層較難形成藥膜，土壤墑情越干，越難形成藥膜，封閉效果會越差。在2018年降雨較多的情況下，無人機的封閉化除效果明顯較自走式藥水機差;在2019年幾乎無降雨的情況下，無人機對硬草的封閉化除效果較自走式藥水機差，對出草較晚的闊葉草的封閉效果更差。因此，植保無人機不推薦用于旱田（麥田、油菜、大豆）土壤封閉，對雜草的防效不甚理想。

2.1.2 ? ?莖葉處理。通過2018年年底用植保無人機防除油菜田硬草發(fā)現(xiàn)，無人機噴施藥液量少，在田間雜草基數(shù)偏大時，雜草接受藥液量偏少，導(dǎo)致雜草死亡不徹底，仍需2次莖葉處理;而自走式藥水機由于噴施的藥液量大，1次噴施就能達到防除要求。

2.1.3 ? ?病蟲防治。2019年田間紋枯病、白粉病發(fā)病均較往年偏輕，黏蟲中等發(fā)生、赤霉病中等偏重發(fā)生。上農(nóng)16隊二麥近266.7 hm2病蟲害防治均采用植保無人機飛防。

由表2可知，紋枯病、白粉病均未發(fā)現(xiàn)明顯發(fā)病中心;黏蟲殘蟲量較其他地區(qū)平均少0.57頭;赤霉病調(diào)查了揚23、揚輻麥101的發(fā)病情況，穗發(fā)病率均為0，全場赤霉病平均穗發(fā)病率為0.063%。由此可見，植保無人機飛防可以達到自走式藥水機防治二麥病蟲害的效果。

綜上所述，植保無人機在二麥上可以用于防治病蟲害，但不建議用于麥田土壤封閉及雜草基數(shù)大的條田的莖葉處理。

2.2 ? ?水稻

2.2.1 ? ?土壤封閉。2019年在上農(nóng)9隊直播稻田用植保無人機與自走式藥水機進行2次封閉后比較田間出草情況，分別調(diào)查了藥后10、16、28 d的田間草相及出草數(shù)量。

由表3可知，藥后10、16 d，無人機封閉與自走式封閉效果差異不大，均較自走式封閉效果略好;藥后28 d，田間雜草達到出草高峰期，植保無人機封閉的田塊出草量與自走式相比明顯偏少。由此可見，無人機封閉效果完全能夠達到自走式藥水機的封閉效果。

2.2.2 ? ?莖葉處理。在水稻雜草防除過程中，涉及除草劑種類4～5種，除草劑使用劑量大（750～3 000 mL/hm2）、植保無人機兌水量少（總噴施量15 L/hm2），施藥時濃度高，加之夏季室外溫度高、水稻秧苗?。?～7葉）等因素，水稻易出現(xiàn)僵苗、植株矮化或葉片有灼傷斑等藥害現(xiàn)象，影響水稻正常生長，且無人機飛防藥液飄移較重，除草劑對稻田四周的農(nóng)作物和樹苗有一定傷害。因此，在尚缺乏安全、可靠的除草劑情況下，不建議直播稻田莖葉處理采用植保無人機飛防。

2.2.3 ? ?病蟲防治。2019年在稻飛虱、紋枯病、稻瘟病、稻縱卷葉螟的防治上均用無人機進行試驗、示范比較，飛防面積達0.29萬公頃次。本示范在19隊三排6、9號條田進行，施藥時灰飛虱2～3齡、稻縱卷葉螟初孵～2齡，藥后3 d調(diào)查防效。由表4可知，無人直升機防治飛虱防效略高，達62.35%，自走式防效為46.15%;從稻縱卷葉螟殘蟲量來看，無人直升機防效略高，達42.42%，自走式藥水機防效為36.00%。由此可見，無人直升機防治飛虱、稻縱卷葉螟的效果均略優(yōu)于自走式藥水機。

2019年水稻稻瘟病大流行，是近3年發(fā)生最重的一年。2019年在水稻破口、齊穗期遇連續(xù)陰雨（8月23日至9月11日，雨日10 d，降雨量94.7 mm），極有利于水稻穗頸瘟、枝梗瘟的發(fā)生，但不同品種間感病情況有差異，南粳9108較感穗瘟、淮5不易感穗瘟。由表5可知，植保無人機與自走式藥水機防治水稻穗期病害防效相差不大，自走式藥水機防治效果略高。無人機在2019年稻瘟病重大發(fā)生的情況下，在感病品種上能達到這樣的防治效果，則在常規(guī)年份也能夠有效地控制稻瘟病的發(fā)生。

由表6可知，植保無人機防治水稻紋枯病的效果與自走式差異不大，在生產(chǎn)上能夠達到自走式藥水機的防治效果。根據(jù)田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水稻紋枯病發(fā)生情況與田間小氣候有密切的關(guān)系，在適宜的溫度條件下，相對濕度越高，持續(xù)時間越長，發(fā)病越重[4];合理密植、通風(fēng)透光性好、水層管理適宜的發(fā)病輕?？梢?，要做好水稻紋枯病的防治工作除注重防治質(zhì)量、防治藥劑外，更應(yīng)該注重田間小氣候環(huán)境。

綜上所述，用植保無人機防治水稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病時，土壤封閉均能達到自走式藥水機的防治效果;稻瘟病在重發(fā)生年份，用植保無人機防治感病品種防治效果略低于自走式，但通過2018年晚莊地區(qū)全程飛防情況看，植保無人機在常規(guī)年份能夠有效控制水稻穗期病害的發(fā)生。目前市場上用于飛防的除草劑種類較少，安全性差。因此，植保無人機用于莖葉處理仍需謹(jǐn)慎。

3 ? ?無人機與自走式藥水機優(yōu)缺點比較

3.1 ? ?作業(yè)價格

近幾年，植保無人機的作業(yè)價格在逐年下調(diào)，由最開始的150元/hm2降至82.5元/hm2;而傳統(tǒng)自走式藥水機的作業(yè)價格為37.5元/hm2。

3.2 ? ?防治效果

通過2018年、2019年的試驗示范比較，無人機的防治效果能夠達到自走式藥水機的防治效果，但不推薦施用莖葉處理的除草劑，因為夏季溫度高，無人機兌水量少，極易形成藥害。

3.3 ? ?施藥濃度

無人機雖然兌水量少，但能精準(zhǔn)控制藥液濃度;自走式藥水機兌水量大但比較粗放，很難準(zhǔn)確控制單位面積施藥濃度，易出現(xiàn)藥害或防治不徹底現(xiàn)象。

3.4 ? ?噴灑效果

無人機施藥噴灑均勻，提高了藥物附著率，降低了農(nóng)藥對環(huán)境的污染[5]，可以避免重噴、漏噴的現(xiàn)象;自走式藥水機施藥時常因田頭停留時間過久產(chǎn)生藥害或因田頭行駛動力不足噴藥量少導(dǎo)致防效差，在施藥過程中由于接幅問題也常出現(xiàn)重噴、漏噴的現(xiàn)象。

3.5 ? ?作物損傷程度

無人機在施藥過程中不會對農(nóng)作物造成碾壓，不破壞土壤物理結(jié)構(gòu)，不影響作物后期生長;自走式藥水機在稻、麥田間行駛過程中碾壓稻麥，影響農(nóng)作物生長。

3.6 ? ?工作效率

無人機飛防屬高濃度低容量噴霧，對環(huán)境要求較高，藥液易受高溫蒸發(fā)、風(fēng)力飄移等因素影響[6]，施藥需避開大風(fēng)和夏季中午高溫時段，每天作業(yè)量26.7～33.3 hm2。自走式藥水機每天作業(yè)量約為66.7 hm2。但目前市場上已有廠家推出載重量30 L的無人機機型，可大幅提高工作效率。

4 ? ?農(nóng)場推廣植保無人機需面臨的問題

4.1 ? ?受田埂林帶限制

在田埂上種植的楊樹生長旺盛，枝繁葉茂，伸長的分枝易使無人機撞落損壞，產(chǎn)生高額維修費用。若飛行時避開田埂附近，則邊上的農(nóng)作物只能人工補治，難度大、成本高、效果差。因此，需對田埂上的楊樹進行修枝，修剪高度在4.5 m左右。

4.2 ? ?作業(yè)成本增加

傳統(tǒng)自走式藥水機作業(yè)費為37.5元/hm2，目前飛防作業(yè)費為82.5元/hm2，單次作業(yè)成本上升45元/hm2。若水稻每季病蟲防治按6次計，機械作業(yè)費將上升270元/hm2，這也是阻礙無人機在農(nóng)場推廣應(yīng)用的最主要原因。

4.3 ? ?作業(yè)效率低

目前，植保無人機普遍存在的不足就是承載量小，一般為10～15 kg;航時較短，一般為15 min。多次起降或加藥易增加無人機的耗能和出現(xiàn)故障的可能性，同時也不利于植保作業(yè)效率的提升[7]。農(nóng)場種植面積大，需要高載藥量、長航時的無人機來提高植保作業(yè)效率。

5 ? ?結(jié)語

通過無人機與自走式藥水機對病蟲草害防治效果的比較，總體上可以看出無人機用于防治水稻、二麥病蟲害及水稻封閉均可以達到自走式藥水機的效果，但不建議用于二麥封閉及稻、麥莖葉處理。隨著無人機低空施藥技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無人機已成為防治病蟲害的主要手段，使用越來越普及，作業(yè)價格也在逐年下降。對農(nóng)場而言，高效率、高載藥量、長航時的無人機需求度已體現(xiàn)，提高無人機的作業(yè)效率是關(guān)鍵。為了加速推進植保無人機的推廣應(yīng)用，現(xiàn)階段需對飛防作業(yè)區(qū)田埂上的樹枝統(tǒng)一修剪，確保其高度不得低于4.5 m。為解決飛防過程中藥液的飄移、蒸發(fā)、在農(nóng)作物上的附著力不足等問題，來年還需對飛防專用助劑的使用開展一系列的試驗、示范。綜合來看，植保無人機的應(yīng)用與推廣有利于加速推進農(nóng)場邁向智慧農(nóng)場的步伐。

6 ? ?參考文獻

[1] 吳小偉，茹煜，周宏平.無人機噴灑技術(shù)的研究[J].農(nóng)機化研究，2010，32（7）：224-228.

[2] 李麗，李恒，何雄奎，等.紅外靶標(biāo)自動探測器的研制及試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（12）：159-163.

[3] 傅澤田，祁力鈞，王俊紅.精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究進展與對策[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2007，38（1）：189-192.

[4] 刁春友，朱葉芹，于淦軍，等.農(nóng)作物主要病蟲害預(yù)測預(yù)報與防治[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[5] 喻威振.植保無人機應(yīng)用存在的問題及對策[J].鄉(xiāng)村科技，2018（23）：127-128.

[6] 寧國云，許琴芳，柏超.植保無人機施藥防治水稻病蟲害試驗[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，59（5）：765-766.

[7] 李俐娜.淺談植保無人機在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點[J].農(nóng)民致富之友，2019（5）：111.