臨泉縣農(nóng)用植保無人飛機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張 磊

（臨泉縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心，安徽 臨泉 236400）

植保無人機(jī)是指用于農(nóng)林植物保護(hù)作業(yè)的無人駕駛飛機(jī)，主要通過地面遙控或定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)噴灑藥劑等作業(yè)。無人機(jī)植保作業(yè)與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比，具有精準(zhǔn)、高效、環(huán)保、智能化、易操作等特點(diǎn)，作業(yè)過程中節(jié)省了大量物力和人力資源。植保無人機(jī)種類多樣，按照不同劃分依據(jù)，可分為多種類型；按機(jī)型結(jié)構(gòu)劃分，可劃分為固定翼植保無人機(jī)、單旋翼植保無人機(jī)、多旋翼植保無人機(jī)等。

1 臨泉縣植保無人機(jī)的保有量和使用情況

截至2021 年底，臨泉縣擁有各類農(nóng)用植保無人機(jī)834臺(tái)，其中2016 年投入使用12 臺(tái)、2017 年投入使用51 臺(tái)、2018年投入使用101臺(tái)、2019年投入使用158臺(tái)、2020年投入使用305臺(tái)。

1.1 專業(yè)合作社保有量

臨泉縣沃豐農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社，擁有大疆無人植保機(jī)80 臺(tái)，機(jī)型分別為大疆1P、T10、T20、T30；臨泉縣中博農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社，擁有極飛XP2020 機(jī)型30 臺(tái)、極飛P80 機(jī)型5臺(tái)、智遠(yuǎn)ZY16機(jī)型50臺(tái)；臨泉縣正大生態(tài)果蔬種植專業(yè)合作社，擁有大疆T30、機(jī)飛P40機(jī)型146臺(tái)；臨泉縣宏旺農(nóng)機(jī)服務(wù)農(nóng)機(jī)合作社，擁有大疆無人機(jī)植保機(jī)260臺(tái)，機(jī)型分別為大疆T10、T20、T30；臨泉縣琪軍農(nóng)機(jī)合作社，擁有大疆無人機(jī)23臺(tái)，機(jī)型分別為T20、T30；臨泉縣龍悅農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社，擁有漢和25、漢和30、大疆T20機(jī)型26臺(tái)，共計(jì)620臺(tái)。

1.2 農(nóng)資經(jīng)營企業(yè)保有量

臨泉縣瑞達(dá)種業(yè)有限公司2017 年購置了4 臺(tái)雨燕－10多旋翼植保無人機(jī)，2018 年購置大疆MG-1P 型植保無人機(jī)5架，2020 年購置了大疆T10、T20、T16 機(jī)型10 架；阜陽市嗨森智能科技有限公司，擁有大疆T10、T16 機(jī)型共25 架；安徽云豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，擁有極飛V40機(jī)型3臺(tái)。共計(jì)47臺(tái)。

1.3 種植大戶保有量

臨泉縣廟岔鎮(zhèn)葉文杰擁有大疆T20 機(jī)型4 臺(tái)；臨泉縣宋集鎮(zhèn)種糧大戶邱振業(yè)購買極飛V40 機(jī)型1 臺(tái)；其他個(gè)人購置使用的大戶，共計(jì)10臺(tái)。

1.4 作業(yè)作物和地形情況

臨泉縣采用植保無人飛機(jī)作業(yè)的作物種類主要有小麥、玉米、大豆、高粱、南瓜、生姜、果樹、芝麻、紅芋、中藥材等，特別是小麥、玉米的病蟲害防治作業(yè)使用情況比較普遍。臨泉屬于皖北平原地區(qū)，地形較為平坦，非常有利于植保無人機(jī)進(jìn)行田間作業(yè)，但也有不少田塊存在著電線桿（電線桿拉線）、空中電（纜）線、農(nóng)田周圍樹木等，對(duì)無人植保機(jī)進(jìn)行飛防作業(yè)的安全性有一定影響。

2 臨泉縣植保無人機(jī)作業(yè)情況

2.1 植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積

植保無人機(jī)在臨泉縣的病蟲害防治作業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：2016 年植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積24 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的3.43%，平均防治效果68%。2017年植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積102 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的7.02%，平均防治效果72%。2018 年植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積202 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的10.47%，平均防治效果75%。2019 年植保無人機(jī)應(yīng)用面積280.67 km2，占當(dāng)年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的17.9%，平均防治效果75.4%。2020 年植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積823.33 km2，占當(dāng)年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的33.85%，平均防治效果80.1%。2021年植保無人機(jī)應(yīng)用作業(yè)面積1 510 km2，占當(dāng)年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的50.12%，平均防治效果82.5%。2016 年—2021 年植保無人機(jī)作業(yè)面積情況見表1。

表1 2016年-2021年植保無人機(jī)作業(yè)面積情況調(diào)查表Tab.1 Survey of the working area of plant protection drones from 2016 to 2021

2.2 作業(yè)效率與成本

2016 年以前購買的多旋翼植保無人機(jī)。臨泉縣瑞達(dá)種業(yè)有限公司購買的雨燕—10多旋翼植保無人機(jī)，飛防效率較低，為14.44 hm2/d，且操作復(fù)雜，藥液噴灑不均勻，并且完全依靠人工進(jìn)行操控，安全系數(shù)較低，噴防效果一般。

2016 年購買的單旋翼油動(dòng)植保無人機(jī)。2016 年臨泉縣中博農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社購置的12 臺(tái)漢和1506—058 植保無人機(jī)，單旋翼，產(chǎn)生的風(fēng)力較大，效率較高，為33.33～40.00 hm2/d，作業(yè)成本12～15元/667 m2，但噴防效果一般。

2017 年－2019 年購買的多旋翼智能植保無人機(jī)。如大疆MG-1S 型、MG-1P 型、T16 型無人機(jī)，極飛3W-XA-P20-10型、3WWDZ-15A 型無人機(jī)，以及高科新農(nóng)M23-E 無人機(jī)。這些機(jī)型都具有自動(dòng)避障、定高、自動(dòng)記憶功能，噴灑速度隨著飛行速度的快慢自動(dòng)調(diào)整，作業(yè)效率較高，平均每臺(tái)可作業(yè)20～33.33 hm2/d，噴防效果較好。

2020 年以來購買的植保無人機(jī)。如大疆T20、T30，極飛P40、P80、V40 等，集噴灑、播撒、測(cè)繪多功能于一體，人工智能飛控，操作便捷。此類機(jī)型具有完全感知避障、一鍵測(cè)繪功能，可以根據(jù)地塊、電池和藥量規(guī)劃最佳航線，智能程度較高、安全性能可靠、作業(yè)效果較好，作業(yè)效率53.33～66.67 hm2/d。

綜合分析作業(yè)成本。植保無人機(jī)的藥箱容量，從2016年的每5～10 L/箱，增加到2021 年的20～30 L/箱，個(gè)別機(jī)型甚至達(dá)到了40 L/箱以上。隨著藥箱容量的增大，噴防效率顯著提高，防治成本明顯降低，作業(yè)成本從2016 年的12～15元/667 m2，降至2021年的4～8元/667 m2。

從目前調(diào)查情況來看，臨泉縣植保無人機(jī)作業(yè)成本主要包括機(jī)手勞務(wù)費(fèi)、電池?fù)p耗、機(jī)械損耗與折舊、器械運(yùn)輸費(fèi)及藥劑混配人員務(wù)工費(fèi)等，成本約3～6 元/667 m2。作業(yè)價(jià)格在4～10元/667 m2間浮動(dòng)，如作業(yè)面積較大且連片的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為4～6 元/667 m2；噴灑玉米、高粱等高稈作物或者倒伏的玉米、芝麻等作物，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為6～8 元/667 m2；面積小且零散地塊，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為8～10 元/667 m2。通過對(duì)比作業(yè)成本與收費(fèi)情況來看，目前臨泉縣植保無人機(jī)作業(yè)效益在1～4 元/667 m2。2016年－2021年植保無人機(jī)作業(yè)成本見表2。

表2 2016年-2021年植保無人機(jī)作業(yè)成本調(diào)查表Tab.2 Operational cost survey of plant protection UAV from 2016 to 2021

2.3 植保無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)

總體來看，自2016 年以來，臨泉縣植保無人機(jī)數(shù)量逐年增加，噴防面積逐年擴(kuò)大，防治效果逐年提高。植保無人機(jī)與一般植保機(jī)械相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是噴防效果好。從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看臨泉縣的植保無人機(jī)機(jī)型逐漸趨于智能化、自動(dòng)化。目前技術(shù)相對(duì)成熟穩(wěn)定，噴灑均勻，霧化好，對(duì)農(nóng)作物病蟲害的噴防效果較好。二是防治效果顯著。植保無人機(jī)具有作業(yè)高度低、飄移少、可空中懸停等特點(diǎn)，噴灑農(nóng)藥時(shí)旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加物流對(duì)農(nóng)作物的穿透性，防治效果好。三是高效安全，對(duì)農(nóng)作物的踩踏傷害較小。植保無人機(jī)飛行速度快，規(guī)模作業(yè)能達(dá)到每小時(shí)8～10 km2/h，其效率比常規(guī)噴灑高出100倍以上。植保無人機(jī)通過地面遙控或GPS 飛控操作，噴灑作業(yè)人員遠(yuǎn)距離操作避免暴露于農(nóng)藥下的危險(xiǎn)，提高了噴灑作業(yè)的安全性，同時(shí)避免了人工或其他機(jī)械在田間噴灑對(duì)農(nóng)作物的來回踩踏，實(shí)現(xiàn)了人藥分離。四是解決了農(nóng)作物防治作業(yè)難的問題。對(duì)玉米、高粱、生姜、大豆、芝麻等作物，田間比較密閉加上高溫炎熱的天氣，人工背負(fù)式和自走式植保機(jī)械很難進(jìn)入田間噴防，但植保無人機(jī)可以利用自身體積小的優(yōu)勢(shì)，有效解決了這一難題。五是降低資源成本。植保無人機(jī)噴灑技術(shù)采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量。六是價(jià)格低易操作。植保無人機(jī)整體尺寸小、質(zhì)量輕、折舊率低、易保養(yǎng)、單位作業(yè)人工成本低。操作便捷，操作人員一般經(jīng)過30 d左右的訓(xùn)練即可掌握要領(lǐng)并執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。

3 平臺(tái)監(jiān)管情況

為強(qiáng)化全縣植保無人機(jī)作業(yè)情況的監(jiān)督管理，根據(jù)安徽省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳要求，臨泉縣率先在小麥赤霉病統(tǒng)防統(tǒng)治工作中實(shí)施平臺(tái)監(jiān)管。規(guī)定凡是2021 年在臨泉縣小麥赤霉病防控工作中參與實(shí)施統(tǒng)防統(tǒng)治的合作社、植保機(jī)械和機(jī)手，都必須在省監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行注冊(cè)登記，提供后臺(tái)數(shù)據(jù)，并在作業(yè)時(shí)上傳相關(guān)參數(shù)。

臨泉縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局通過議標(biāo)方式，確定一家第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)，委托監(jiān)管全縣的赤霉病統(tǒng)防統(tǒng)治工作。監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)植保無人機(jī)的作業(yè)時(shí)間、地點(diǎn)、作業(yè)軌跡、作業(yè)面積、飛行高度、飛行速度、噴幅或橫移間距、單位施藥液量及總施藥液量等施藥作業(yè)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督管理。2021年全縣共使用植保無人機(jī)等現(xiàn)代植保機(jī)械1 267 臺(tái)（套），投入統(tǒng)防統(tǒng)治組織82 個(gè)，開展統(tǒng)防統(tǒng)治面積1 370 km2，最大限度地減輕了赤霉病和其他病蟲的發(fā)生程度和可能造成的損失。

4 存在問題

4.1 機(jī)具調(diào)度沒有形成有效機(jī)制且使用率不高

在集中作業(yè)時(shí)期，小麥赤霉病、玉米草地貪夜蛾等重大病蟲害防控時(shí)間緊，窗口期短，尤其是赤霉病防控時(shí)間緊、任務(wù)重。臨泉縣本地的植保無人機(jī)不能滿足飛防的需要，需要從外地調(diào)來大量的植保無人機(jī)，存在飛手缺乏而導(dǎo)致植保無人機(jī)空置率高。目前臨泉縣土地規(guī)?；潭容^低小，地塊分散，農(nóng)作物種植品種摻雜，顯著增加植保無人機(jī)飛防作業(yè)成本，無形中降低了植保無人機(jī)的使用范圍，制約了臨泉縣植保無人機(jī)的大面積應(yīng)用。

4.2 植保無人機(jī)電池及藥劑適用技術(shù)有待升級(jí)

臨泉縣植保無人機(jī)電池大多價(jià)格高、使用壽命短、耗電快、續(xù)航能力差，頻繁裝藥和來回更換電池比較麻煩。植保無人機(jī)使用的藥劑有一定的要求。傳統(tǒng)制劑用水量較大，進(jìn)行稀釋后仍存在一些較大顆粒，易造成堵塞噴頭的，不適合于植保無人機(jī)作業(yè)。且植保無人機(jī)使用的藥劑受溫度和風(fēng)力、風(fēng)向的影響，大多數(shù)藥劑只能在正常溫度下使用，當(dāng)氣溫＜6℃不能正常工作。植保無人機(jī)在大風(fēng)的天氣下難以保證噴霧均勻，會(huì)出現(xiàn)霧粒嚴(yán)重分布不均勻、重噴漏噴情況。

4.3 植保無人機(jī)機(jī)型適配度低

由于使用的植保無人機(jī)機(jī)型多而雜，參數(shù)高低不平，給飛防作業(yè)操作帶來較大的困難。同時(shí)植保無人機(jī)不能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，不同農(nóng)作物使用機(jī)械也不盡相同，需要購買不同型號(hào)的機(jī)械，增加了經(jīng)濟(jì)成本。

4.4 植保無人機(jī)飛手技術(shù)水平低且嚴(yán)重缺乏

植保無人機(jī)作業(yè)對(duì)飛手的操作技術(shù)和業(yè)務(wù)素質(zhì)要求很高。職業(yè)飛手不僅要會(huì)操作植保無人機(jī)，還要懂得維修和保養(yǎng)知識(shí)、懂得配置藥劑。但實(shí)際情況是，臨泉縣的不少飛手并沒有經(jīng)過系統(tǒng)專門的培訓(xùn)就直接上去操作了，容易出現(xiàn)較大的失誤，造成不可估量的損失。

4.5 植保無人機(jī)售后服務(wù)滯后

植保無人機(jī)技術(shù)含量高、使用門檻高，普及性差，用戶自己無法精準(zhǔn)維修，也很難找到維修公司維修，導(dǎo)致無人機(jī)企業(yè)的售后壓力極大，售后服務(wù)滯后。

4.6 作業(yè)市場(chǎng)混亂。

相關(guān)部門沒有制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各有關(guān)經(jīng)營者為達(dá)到競(jìng)爭目的，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，作業(yè)質(zhì)量難以得到保障。

4.7 植保無人機(jī)的購買價(jià)格較高

購置植保無人機(jī)費(fèi)用較高，加上使用、維護(hù)、維修的費(fèi)用，對(duì)農(nóng)戶、農(nóng)機(jī)服務(wù)組織來說是一筆不小的負(fù)擔(dān)，制約了植保無人機(jī)在臨泉縣的發(fā)展。

5 臨泉縣做好農(nóng)用植保無人飛機(jī)應(yīng)用的建議

5.1 無人植保機(jī)及相關(guān)技術(shù)需加強(qiáng)革新

協(xié)調(diào)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出多變箱無人植保機(jī)，根據(jù)臨泉縣小麥、玉米等農(nóng)作物的需要，作業(yè)時(shí)隨時(shí)進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物大面積播撒、噴藥、施肥等。另外，多旋翼植保無人機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，整機(jī)體積小、質(zhì)量輕，效率高，噴幅寬度和飛行高度可以自由調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位，降落時(shí)能夠避開野外地面常見的小石子、樹枝等障礙物，受到用戶青睞，建議大力推廣。建議在現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上，再生產(chǎn)更多升級(jí)版植保無人機(jī)，延長電池使用時(shí)間，提升電池的充電速度，減少充電時(shí)間。要爭取財(cái)政資金投入，加快飛防專用藥型的研制。超低容量液劑的濃度較高，噴霧量較低，用水量較低，提高了植保無人機(jī)飛防作業(yè)的效率、節(jié)約了成本，同時(shí)加快研制合適的藥劑。

5.2 加強(qiáng)飛手培訓(xùn)和企業(yè)售后服務(wù)

通過舉辦飛手培訓(xùn)會(huì)、組織到外地學(xué)習(xí)進(jìn)行觀摩學(xué)習(xí)等形式對(duì)植保無人機(jī)操作手進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，不斷提高飛手的操作技能。督促經(jīng)銷企業(yè)重視售后服務(wù)，多增加售后服務(wù)點(diǎn)。

5.3 提高植保無人機(jī)利用率

針對(duì)植保無人機(jī)空置率高的問題，建議由政府出面進(jìn)行組織協(xié)調(diào)，有序組織無人機(jī)利用南北植保作業(yè)期時(shí)間差，參與跨省、跨區(qū)域作業(yè)，最大限度延伸植保無人機(jī)的作業(yè)期，增加購機(jī)者的作業(yè)收益。通過土地流轉(zhuǎn)、托管等方式，整合地塊，有利于無人植保機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)一作業(yè)，減少農(nóng)民的費(fèi)用支出。

5.4 繼續(xù)開展對(duì)植保無人機(jī)機(jī)型的農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼

貫徹國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策，安徽省決定繼續(xù)在全省范圍內(nèi)開展植保無人駕駛航空器補(bǔ)貼試點(diǎn)工作。將載藥量在10～20 L 及15 L 以上的電動(dòng)多旋翼植保無人飛機(jī)納入試點(diǎn)補(bǔ)貼范圍，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)分別為6 000 元/架、9 000 元/架、12 000 元/架不等。這一政策的出臺(tái)和實(shí)施，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營組織的負(fù)擔(dān)，有利于推動(dòng)臨泉縣植保無人機(jī)的迅猛發(fā)展。