從植保無(wú)人機(jī)經(jīng)驗(yàn)探析我國(guó)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑

邱小雷 張羽 張小虎 馬吉鋒

摘要：精確農(nóng)業(yè)是運(yùn)用信息技術(shù)和智能裝備技術(shù)管理、經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種理念，通過(guò)空間變異優(yōu)化投入而提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)降低成本、提高產(chǎn)量和改善環(huán)境的目的。在世界人口不斷膨脹、自然資源日益減少和生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的背景下，許多國(guó)家逐步達(dá)成發(fā)展精確農(nóng)業(yè)的共識(shí)，以期保障糧食安全和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。首先介紹國(guó)內(nèi)外精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀，分析我國(guó)發(fā)展精確農(nóng)業(yè)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，然后從近年植保無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展中借鑒經(jīng)驗(yàn)，探析我國(guó)精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展路徑，以期助力具有中國(guó)特色的精確農(nóng)業(yè)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：精確農(nóng)業(yè);植保無(wú)人機(jī);信息技術(shù);智能裝備技術(shù);發(fā)展路徑

中圖分類號(hào)： F323.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）16-0030-04

收稿日期：2019-02-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2017YFD0301203、2016YFD0300100）。

作者簡(jiǎn)介：邱小雷（1982—），男，河南焦作人，博士，助理研究員，主要從事信息農(nóng)業(yè)研究。

通信作者：馬吉鋒，碩士，副研究員，主要從事精確農(nóng)業(yè)研究。

化肥、農(nóng)藥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，為我國(guó)糧食和農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)，但是由于過(guò)量施用、盲目施用所導(dǎo)致的資源環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越突出。1980—2008年，我國(guó)單位耕地面積的化肥使用量增加了4.5倍左右，達(dá)到 430.43 kg/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家225 kg/hm2上限，1 kg化肥施用量的糧食產(chǎn)量從25.25 kg減少至10.09 kg，增產(chǎn)效應(yīng)不斷減小[1]，養(yǎng)分流失持續(xù)加大，環(huán)境污染嚴(yán)重，同時(shí)還造成了土壤板結(jié)和土壤次生鹽堿化等問(wèn)題[2]。在我國(guó)耕地面積減少、耕地質(zhì)量下降、水資源日益短缺、生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的背景下，為了滿足人口增長(zhǎng)對(duì)糧食的需求，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)學(xué)者借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)提出大力發(fā)展精確農(nóng)業(yè)[3-4]，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源的合理利用，降低生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)量和改善環(huán)境。但是由于精確農(nóng)業(yè)技術(shù)門檻高、規(guī)模效益不明確等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)近十幾年的研究、試驗(yàn)和示范推廣，在我國(guó)還沒有得到大規(guī)模廣泛應(yīng)用，而我國(guó)植保無(wú)人機(jī)隨著科技進(jìn)步和發(fā)展模式創(chuàng)新，短短幾年其技術(shù)成熟度和市場(chǎng)保有量即已國(guó)際領(lǐng)先，并逐步開始引領(lǐng)我國(guó)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展。本文從我國(guó)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中，總結(jié)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，然后借鑒植保無(wú)人機(jī)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，提出了我國(guó)發(fā)展精確農(nóng)業(yè)的建議。

1 精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1 精確農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

精確農(nóng)業(yè)的支持技術(shù)可以概括為數(shù)據(jù)采集、管理決策、變量投入、控制實(shí)施4個(gè)部分，主要包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、決策支持系統(tǒng)、變量投入技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息實(shí)時(shí)采集與傳感技術(shù)等，相關(guān)技術(shù)相互補(bǔ)充，共同構(gòu)建精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系。精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展可以概括為理論準(zhǔn)備、技術(shù)實(shí)踐和綜合應(yīng)用等階段：20世紀(jì)80年代初期，發(fā)達(dá)國(guó)家在面對(duì)環(huán)境污染、能源枯竭等問(wèn)題的同時(shí)還兼有大力提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的迫切需求，從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農(nóng)學(xué)家開展了大量科學(xué)研究，他們揭示了農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長(zhǎng)環(huán)境條件的顯著時(shí)空差異性，提出了對(duì)作物栽培管理實(shí)施定位、按需變量投入的理念，并開發(fā)了作物生長(zhǎng)模擬模型、栽培管理調(diào)控、測(cè)土配方施肥與植保等系列專家系統(tǒng)[3]，為精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的形成奠定了理論基礎(chǔ)。

20世紀(jì)90年代，精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究與實(shí)踐已成為一種具有現(xiàn)代意義的技術(shù)創(chuàng)新，GPS技術(shù)的民用化使得它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲得迅速發(fā)展，尤其是1995年美國(guó)在聯(lián)合收割機(jī)上裝備GPS，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化作物收割應(yīng)用，標(biāo)志著精確農(nóng)業(yè)技術(shù)開始規(guī)?；瘜?shí)踐階段。

21世紀(jì)以來(lái)，基于信息技術(shù)支持的農(nóng)藝學(xué)、土壤學(xué)、植物科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)和智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù)等，在3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)的支持下組裝集成起來(lái)，形成了一個(gè)新的技術(shù)體系[5];同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)的前沿成果不斷被精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系所吸收，例如傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)正在精確農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，精確農(nóng)業(yè)也迎來(lái)綜合應(yīng)用發(fā)展階段。

1.2 國(guó)外精確農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀

以美國(guó)為代表的世界精確農(nóng)業(yè)經(jīng)過(guò)20多年的快速發(fā)展，應(yīng)用已涉及精確播種、施肥、噴藥、灌溉和收獲等方向，并且其技術(shù)思想已由小麥、玉米、大豆等大田作物生產(chǎn)，向林業(yè)、園藝、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)擴(kuò)展，精確農(nóng)業(yè)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家合理利用農(nóng)業(yè)資源、改善生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)前沿領(lǐng)域。從“數(shù)字地球”到“智慧地球”，現(xiàn)代化的信息技術(shù)變革有力帶動(dòng)了精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)以及效益難評(píng)估等多方面因素，迄今精確農(nóng)業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家也還處于發(fā)展和推廣普及階段。美國(guó)玉米生產(chǎn)中，半數(shù)的農(nóng)場(chǎng)安裝了GPS測(cè)產(chǎn)裝置，25%的農(nóng)場(chǎng)使用產(chǎn)量監(jiān)測(cè)圖指導(dǎo)生產(chǎn)，近20%的農(nóng)場(chǎng)使用變量投入裝備，帶來(lái)凈利潤(rùn)增長(zhǎng)約1.1%，規(guī)模低于600 hm2的農(nóng)場(chǎng)有12%使用了精確農(nóng)業(yè)技術(shù)[6]。德國(guó)精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的采用率10%左右[7]，在種植大麥的農(nóng)場(chǎng)中，規(guī)模大于500 hm2的農(nóng)場(chǎng)會(huì)積極考慮精確農(nóng)業(yè)技術(shù)[8]。日本由于農(nóng)田面積小，精確農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用成本高等因素，導(dǎo)致精確農(nóng)業(yè)技術(shù)難以發(fā)揮真正作用，因此近年來(lái)在探索精確農(nóng)業(yè)共同體模式，組建農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)團(tuán)體，構(gòu)建技術(shù)平臺(tái)，開發(fā)較歐美小型化的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，并加大投入農(nóng)田信息收集與管理，逐步推廣精確農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用[9]。

1.3 我國(guó)精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀

我國(guó)政府一直高度重視精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展，科技部從2001年開始，持續(xù)在“十五”“十一五”“十二五”和“十三五”中支持精確農(nóng)業(yè)創(chuàng)新研究，設(shè)立重大專項(xiàng)，并在制定的“國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）”中，把農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化明確作為農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的優(yōu)先主題[4]。國(guó)內(nèi)相繼成立了一批研究機(jī)構(gòu)，圍繞信息采集、決策分析、變量投入和控制實(shí)施等方面開展了大量研究工作。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)“精細(xì)農(nóng)業(yè)研究中心”開展了精確農(nóng)業(yè)所需的各項(xiàng)機(jī)械技術(shù)研究，并取得了一定的研究成果;國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心在農(nóng)業(yè)智能決策、數(shù)字農(nóng)業(yè)測(cè)控技術(shù)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備等方面取得了一批重要?jiǎng)?chuàng)新成果，建立了北京小湯山國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地，成果在新疆、黑龍江、河北等全國(guó)30個(gè)省市得到示范應(yīng)用;南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心研發(fā)了作物精確栽培技術(shù)，在江蘇、安徽、河南、河北、江西等多個(gè)省份應(yīng)用示范過(guò)程中取得了良好的節(jié)本增收和生態(tài)環(huán)保效應(yīng)。與此同時(shí)，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開始為中國(guó)及周邊區(qū)域提供免費(fèi)的無(wú)源定位服務(wù)，其信號(hào)覆蓋能力好、定位精度高、具有短報(bào)文通信能力的特點(diǎn)為我國(guó)精確農(nóng)業(yè)快速發(fā)展提供了有力保障。在國(guó)家的大力支持下，精確農(nóng)業(yè)相關(guān)科研工作進(jìn)展迅速，呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，技術(shù)在應(yīng)用示范過(guò)程中，取得了階段性成果。但是由于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，以及精確農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用門檻高，而效益又不總是十分明確，尤其在大田生產(chǎn)中難以形成迫切需求，相關(guān)技術(shù)還沒有得到大規(guī)模廣泛應(yīng)用。

2 我國(guó)精確農(nóng)業(yè)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

2.1 技術(shù)要求高，超出了農(nóng)民的認(rèn)知

精確農(nóng)業(yè)較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的先進(jìn)之處是在拖拉機(jī)、收割機(jī)等機(jī)械裝備上引入定位裝置，確定其田間作業(yè)的空間位置，獲取作業(yè)信息，并在決策支持系統(tǒng)支持下，根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律與土壤或作物田間長(zhǎng)勢(shì)差異，定時(shí)、定量、定位實(shí)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。精確農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果裝備起來(lái)的一種新型高度集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，涉及農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、植保學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科，相關(guān)技術(shù)包括3S技術(shù)、決策支持技術(shù)、變量投入技術(shù)和智能機(jī)械裝備技術(shù)等，應(yīng)用技術(shù)不但多，且跨學(xué)科、跨領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)用者的門檻要求較高。發(fā)達(dá)國(guó)家選用精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的農(nóng)場(chǎng)主，通常具有較高學(xué)歷，年輕且富有創(chuàng)新精神，而我國(guó)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力，文化素質(zhì)普遍偏低，年齡偏大，精確農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了他們的認(rèn)知水平，普通農(nóng)民根本無(wú)法自主去探究精確農(nóng)業(yè)技術(shù)。

2.2 投入費(fèi)用大，效益難評(píng)估

實(shí)施精確農(nóng)業(yè)是基于管理單元內(nèi)農(nóng)田空間差異，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的生產(chǎn)措施，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效目標(biāo)。農(nóng)田的空間差異首先表現(xiàn)在產(chǎn)量上，產(chǎn)量的差異可能是由于土壤墑情、土壤肥力、病蟲草害分布等因素差異造成的，根據(jù)作物產(chǎn)量空間差異與相關(guān)因素空間差異的關(guān)系，利用決策支持系統(tǒng)分析功能，尋找解決這些差異的最優(yōu)途徑，實(shí)現(xiàn)精確管理的目標(biāo)。但是，要獲取產(chǎn)量差異需要在收割機(jī)上安裝定位與測(cè)產(chǎn)裝置，要獲取土壤空間差異需要取土樣進(jìn)行理化分析，要獲取病蟲草害分布需要高分辨率遙感影像，還不包括作業(yè)環(huán)節(jié)僅信息獲取就要很大費(fèi)用的投入。如果農(nóng)田空間差異不顯著，實(shí)施精確農(nóng)業(yè)是不會(huì)獲得收益的，前期的投入無(wú)產(chǎn)出;如果空間差異顯著，必須農(nóng)田面積達(dá)到一定規(guī)模且生產(chǎn)各環(huán)節(jié)順利實(shí)施，才能獲得收益，由于技術(shù)實(shí)施環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)還受氣象、病蟲害等不可控因素影響，精確農(nóng)業(yè)帶來(lái)的效益并不總是十分明確。

2.3 生產(chǎn)規(guī)模小，栽培模式多樣

根據(jù)費(fèi)用-利益分析，適于小麥精確農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)的最小面積約為85.6 hm2[5]，除了少數(shù)大型農(nóng)場(chǎng)，我國(guó)大部分農(nóng)戶都沒有達(dá)到這一規(guī)模。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)還是會(huì)以農(nóng)戶分散經(jīng)營(yíng)、小塊耕作規(guī)模為主，與精確農(nóng)業(yè)大規(guī)模經(jīng)營(yíng)和大型農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的特點(diǎn)差距較大。另外，我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，氣候多樣，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和管理者，根據(jù)地域特點(diǎn)，結(jié)合主推作物品種的特性，逐步探索了多種類型的栽培管理模式，包括農(nóng)民習(xí)慣栽培模式、超高產(chǎn)栽培模式和高產(chǎn)高效栽培模式等。已有模式各有特點(diǎn)，不同層面解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，為糧食生產(chǎn)提供了有力保障，而精確農(nóng)業(yè)要在我國(guó)大范圍推廣落地，只有突出優(yōu)勢(shì)，將差異化管理理念融入到現(xiàn)有栽培實(shí)踐中，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者帶來(lái)更大效益，但是面對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，要有效與地區(qū)不同栽培模式融合，挑戰(zhàn)較大。

2.4 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈短，組織化程度不高

農(nóng)業(yè)不同發(fā)展階段呈現(xiàn)出的差異不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)量和效率，還反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)性質(zhì)和產(chǎn)業(yè)組織上的區(qū)別，由此決定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)與生產(chǎn)力水平[10]。我國(guó)農(nóng)業(yè)處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過(guò)渡階段，產(chǎn)業(yè)鏈短而且細(xì)，農(nóng)業(yè)綜合體系還不夠成熟，組織化程度不高，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)過(guò)程、技術(shù)水平、組織管理及效率與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)差距仍較大，短期內(nèi)分散農(nóng)戶還難以形成區(qū)域生產(chǎn)規(guī)?；?，這些因素都制約了精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)由于農(nóng)戶分散生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，管理措施、技術(shù)水平差異大，選用品種不一，年際變化頻繁，造成不同管理單元間產(chǎn)量差異的影響因素更多樣，不僅包括土壤、病蟲害，還包括了品種和人為因素，為精確農(nóng)業(yè)在不同尺度上制定差異化管理方案，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置提出了挑戰(zhàn)。

3 植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

3.1 植保無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

世界上第一臺(tái)植保無(wú)人機(jī)1987年出現(xiàn)在日本，是由Yamaha公司生產(chǎn)的20 kg級(jí)噴藥無(wú)人機(jī)“R-50”，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，目前日本已是無(wú)人機(jī)飛防最成熟的國(guó)家，水稻病蟲害采用無(wú)人機(jī)噴藥的面積占45%左右[11]，獲取飛行執(zhí)照的人數(shù)14 000多人，Yamaha已經(jīng)成為全球植保無(wú)人機(jī)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。美國(guó)航空植保作業(yè)已有100多年的發(fā)展歷史[12]，服務(wù)組織體系完善，技術(shù)裝備先進(jìn)、齊全，施藥作業(yè)規(guī)范、高效，但是由于美國(guó)法律法規(guī)約束，商業(yè)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)被限制，航空植保作業(yè)還是以有人駕駛為主。我國(guó)植保無(wú)人機(jī)的起步、發(fā)展較晚，于2008年由國(guó)家支持，才開始相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)研制工作[13]，但在市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下，2010年后科研院所、無(wú)人機(jī)企業(yè)、農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)紛紛開始大力推進(jìn)植保無(wú)人機(jī)的研制與應(yīng)用，植保無(wú)人機(jī)開始在我國(guó)飛速發(fā)展。經(jīng)過(guò)不到10年，我國(guó)植保無(wú)人機(jī)市場(chǎng)保有量已位居世界第一，專業(yè)植保無(wú)人機(jī)及相關(guān)配套企業(yè)達(dá)200多家，尤其以深圳大疆、廣州極飛、安陽(yáng)全豐、無(wú)錫漢和等為代表的一批領(lǐng)軍企業(yè)，經(jīng)過(guò)多年關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、服務(wù)模式探索，占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)植保大半市場(chǎng)，引領(lǐng)了我國(guó)植保無(wú)人機(jī)的快速前進(jìn)。

3.2 我國(guó)植保無(wú)人機(jī)發(fā)展特點(diǎn)

第一，國(guó)家政策扶持，發(fā)展速度快。國(guó)家持續(xù)對(duì)農(nóng)業(yè)的大力支持及擴(kuò)大低空空域開放的政策，極大推動(dòng)了農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展，無(wú)論中央一號(hào)文件還是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，都對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)研發(fā)與應(yīng)用提供了支撐，多省份陸續(xù)將農(nóng)用無(wú)人機(jī)納入財(cái)政補(bǔ)貼，有效促進(jìn)了植保無(wú)人機(jī)的商業(yè)化進(jìn)程和發(fā)展速度。

第二，服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迫切需求，市場(chǎng)空間巨大。我國(guó)農(nóng)作物病蟲草鼠害年均發(fā)生面積達(dá)70億畝次以上，糧食直接損失近1.2億t[14]。國(guó)土面積過(guò)半又為山地丘陵地區(qū)以及廣大的水稻種植區(qū)，地面植保機(jī)械移動(dòng)不便，傳統(tǒng)人工方式勞動(dòng)強(qiáng)度大成本高，且施藥效率低，施藥人員易中毒，而農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)作業(yè)范圍基本不受地形地貌影響，作業(yè)對(duì)象幾乎覆蓋了全部農(nóng)作物，作業(yè)方式安全高效，隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)進(jìn)程加速，農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營(yíng)主體大量涌現(xiàn)，以規(guī)?；?、集約化為特征的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的依賴性將更加迫切，植保無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)空間巨大。

第三，缺少標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，技術(shù)產(chǎn)品良莠不齊。由于植保無(wú)人機(jī)的監(jiān)管部門尚不明確，國(guó)家沒有統(tǒng)一的植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)、作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，也沒有建立質(zhì)量管理體系和認(rèn)證機(jī)制，各企業(yè)單位依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)自行約束，一方面促進(jìn)了植保無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展和擴(kuò)張，另一方面行業(yè)內(nèi)魚龍混雜，部分無(wú)標(biāo)生產(chǎn)、無(wú)序使用的企業(yè)擾亂了市場(chǎng)秩序，不但作業(yè)效果無(wú)法保證，還危及農(nóng)作物及操作人員安全。

3.3 我國(guó)植保無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

首先，以技術(shù)驅(qū)動(dòng)價(jià)值，助力精確作業(yè)。植保無(wú)人機(jī)的價(jià)值不僅僅是一個(gè)航空噴藥箱，隨著其施藥裝備、控制平臺(tái)、遙感技術(shù)的不斷完善，可搭載低空遙感平臺(tái)監(jiān)測(cè)農(nóng)田信息，并實(shí)時(shí)制定管理處方，再由無(wú)人機(jī)變量噴藥，實(shí)現(xiàn)精確作業(yè)，節(jié)本增效，減少污染。

其次，更便捷高效的技術(shù)服務(wù)體系。植保無(wú)人機(jī)市場(chǎng)逐步形成以農(nóng)業(yè)植保服務(wù)公司提供有償服務(wù)的共享經(jīng)濟(jì)模式，由專業(yè)團(tuán)隊(duì)為農(nóng)戶提供技術(shù)和一體化服務(wù)，農(nóng)戶僅需支付較低的費(fèi)用就可以享受到無(wú)人機(jī)植保。植保服務(wù)公司一方面培育規(guī)?；袌?chǎng)需求，另一方面與無(wú)人機(jī)供應(yīng)商和農(nóng)資服務(wù)商緊密合作，形成更便捷高效的技術(shù)服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)多方共贏。

4 我國(guó)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑探析

4.1 迎合生產(chǎn)問(wèn)題，打造可靠產(chǎn)品

植保無(wú)人機(jī)正是迎合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切問(wèn)題，依靠靈活、高效的技術(shù)產(chǎn)品，釋放了勞動(dòng)力還提高了植保效率，得到市場(chǎng)認(rèn)可。精確農(nóng)業(yè)技術(shù)是在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家大規(guī)模經(jīng)營(yíng)和機(jī)械化操作條件下發(fā)展起來(lái)的，適合應(yīng)用于大地塊和平原地區(qū)，通過(guò)差異化管理能有效提高單位人均產(chǎn)出，而我國(guó)農(nóng)田類型多樣且以小規(guī)模田塊為主，農(nóng)戶的需求和生產(chǎn)中的問(wèn)題與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家具有明顯區(qū)別。我國(guó)發(fā)展精確農(nóng)業(yè)必須從實(shí)際國(guó)情出發(fā)，以用戶為中心，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，研發(fā)可靠穩(wěn)定的軟硬件產(chǎn)品，才能保障精確農(nóng)業(yè)順利實(shí)施。例如，農(nóng)田信息獲取方面，著力突破土壤肥力信息、農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)等獲取技術(shù);決策支持環(huán)節(jié)重點(diǎn)解決農(nóng)業(yè)模型參數(shù)復(fù)雜、農(nóng)田管理分區(qū)不易操作等問(wèn)題;智能裝備方面研發(fā)中小型精確作業(yè)機(jī)械和變量傳感器，適于復(fù)雜地形及小地塊，同時(shí)保障作業(yè)安全可靠。

4.2 提升用戶體驗(yàn)，降低應(yīng)用門檻

用戶體驗(yàn)是一種主觀感受，是在用戶接觸產(chǎn)品、技術(shù)或服務(wù)的整個(gè)過(guò)程中形成的綜合體驗(yàn)，提升用戶體驗(yàn)不全是靠產(chǎn)品好、功能強(qiáng)，而首先是要讓用戶切實(shí)感受到、可觸及它的存在。植保無(wú)人機(jī)近年能在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展，也得益于消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的普及，飛行穩(wěn)定性和操控體驗(yàn)都有了很大提高，越來(lái)越多的用戶接觸到無(wú)人機(jī)，受眾面越來(lái)越廣，大大降低了其行業(yè)應(yīng)用門檻。而精確農(nóng)業(yè)的支持技術(shù)多，操作環(huán)節(jié)復(fù)雜，對(duì)使用者的要求又高，較大程度上影響了用戶體驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，還須從用戶角度簡(jiǎn)化技術(shù)及產(chǎn)品，做到簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單，提升用戶體驗(yàn)，降低技術(shù)應(yīng)用門檻，使不同層次的操作者能用、會(huì)用、想用。

4.3 發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因地制宜創(chuàng)新

精確農(nóng)業(yè)技術(shù)是一套體系，可以單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，也可以多項(xiàng)技術(shù)組合推廣，而我國(guó)農(nóng)業(yè)自古就有精耕細(xì)作思想，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)期致力于單位土地面積產(chǎn)出，并逐步形成不同栽培管理模式，個(gè)性化需求非常突出，精確農(nóng)業(yè)技術(shù)要在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用，需要突出其各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)生產(chǎn)需求因地制宜融合創(chuàng)新。例如在植保無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，為了解決傳統(tǒng)GPS定位米級(jí)偏差，農(nóng)藥噴灑易偏離目標(biāo)的問(wèn)題，生產(chǎn)企業(yè)充分利用最新RTK定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)植保作業(yè)的精確定位導(dǎo)航，達(dá)到厘米級(jí)偏差的航線飛行，保障了其無(wú)人機(jī)作業(yè)的可靠性與精確化、智能化。

4.4 加大政策扶持，建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

植保無(wú)人機(jī)在國(guó)家政策引導(dǎo)及資金扶持下得到了極大推動(dòng)，但又由于缺少標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，市場(chǎng)上的技術(shù)產(chǎn)品良莠不齊，精確農(nóng)業(yè)發(fā)展中既要借鑒其經(jīng)驗(yàn)還需吸取其教訓(xùn)。按需投入變量實(shí)施的管理策略可顯著提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)效益與社會(huì)效益，引領(lǐng)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，但是由于精確農(nóng)業(yè)支持技術(shù)多，且受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和環(huán)境條件限制，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益并不總是十分明確，所以更需國(guó)家不同管理部門加大政策、資金支持力度，保障技術(shù)研制、試驗(yàn)示范、推廣培訓(xùn)等工作順利進(jìn)行，同時(shí)還需推動(dòng)精確農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)程的建立，促進(jìn)軟硬件產(chǎn)品規(guī)格兼容統(tǒng)一、作業(yè)實(shí)施規(guī)范、市場(chǎng)健康有序。

4.5 積極培養(yǎng)人才，優(yōu)化服務(wù)體系

精確農(nóng)業(yè)是一種經(jīng)營(yíng)管理策略和與之相適應(yīng)的支持技術(shù)體系，涉及生物技術(shù)、信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠全面掌握相關(guān)技能的人才比較匱乏，需求矛盾集中在懂農(nóng)業(yè)的不懂信息技術(shù)，懂信息技術(shù)的不懂農(nóng)業(yè)，兩者都懂的又不一定熟悉農(nóng)機(jī)裝備。植保無(wú)人機(jī)也是高新技術(shù)產(chǎn)品，為了解決應(yīng)用人才的問(wèn)題，許多生產(chǎn)企業(yè)積極建立飛行培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)化飛防服務(wù)平臺(tái)，吸引優(yōu)秀年輕人參與，并積極培養(yǎng)人才，有效推進(jìn)了服務(wù)體系建立。我國(guó)發(fā)展精確農(nóng)業(yè)必須重視農(nóng)業(yè)科技人才培養(yǎng)，一方面農(nóng)業(yè)高校應(yīng)發(fā)揮專業(yè)與人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)一批懂技術(shù)、會(huì)管理、能經(jīng)營(yíng)、擅服務(wù)的創(chuàng)新人才，引領(lǐng)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展;另一方面加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技推廣隊(duì)伍建設(shè)，優(yōu)化服務(wù)體系，努力提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者整體素質(zhì)，為精確農(nóng)業(yè)落地提供保障。

4.6 推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”，創(chuàng)新發(fā)展模式

“互聯(lián)網(wǎng)+”代表著以人為本、人人受益的普惠經(jīng)濟(jì)，局部、碎片、個(gè)體的價(jià)值和活力將得到前所未有的重視?！?”不僅能連接一切，突破時(shí)空限制，而且能重塑行業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)新的發(fā)展方向，打造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[15]。植保無(wú)人機(jī)市場(chǎng)也正是充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”，依靠共享經(jīng)濟(jì)模式，逐步形成規(guī)模效應(yīng)，“互聯(lián)網(wǎng)+”可有效帶動(dòng)農(nóng)業(yè)共享經(jīng)濟(jì)模式形成，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)共享、農(nóng)技共享、人力共享、土地共享、物流共享、融資共享等發(fā)展模式[16]，滿足農(nóng)戶多樣化需求，提高資源的利用效率和組織化程度。在“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的背景下，發(fā)展精確農(nóng)業(yè)須順應(yīng)時(shí)代潮流，將“互聯(lián)網(wǎng)+”思維及其關(guān)鍵技術(shù)融入到精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中，技術(shù)與經(jīng)營(yíng)兩手抓，打造具有中國(guó)特色的精確農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。

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