植保無人機(jī)技術(shù)在小麥病蟲害防治中的應(yīng)用

尤作將

（臨沂市羅莊區(qū)自然資源局，山東 臨沂 276000）

1 植保無人機(jī)作業(yè)流程

（1）確定植保任務(wù)。操作人員需要觀察麥田地形，由此判斷是否適合應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行病蟲害防治，這一過程中需要計(jì)算作業(yè)面積以及是否存在較多障礙物。此外，需要提前和農(nóng)民溝通，由此掌握當(dāng)前麥田主要病蟲害類型，同時(shí)要做好田間病蟲情況調(diào)查，對(duì)蟲口密度，病害程度掌握清楚，以確定用藥量。（2）確定隊(duì)伍成員。單臺(tái)植保無人機(jī)操作需要配備觀察員、操作手以及農(nóng)科專員，能夠解決相對(duì)惡劣條件下無人機(jī)作業(yè)中的突發(fā)問題，通常應(yīng)用植保無人機(jī)防治病蟲害過程中堅(jiān)持“二飛一備”原則。（3）物資準(zhǔn)備。通常在小麥病蟲害防治過程中選用電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)，要求配備5～10組動(dòng)力電池以及型號(hào)匹配的充電器，如果噴藥區(qū)域充電不便需要配備發(fā)電機(jī)。此外，操作人員需要準(zhǔn)備物資包括農(nóng)藥、水桶，還需要配備遮陽帽、眼鏡、口罩和工作服，由此加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)。（4）開始作業(yè)。首先需要操作人員讓無人機(jī)試飛，分析飛行線路是否存在障礙物，之后確定起降地點(diǎn)，然后配備農(nóng)藥，再次起飛之前需要進(jìn)行檢查，確定對(duì)講機(jī)頻率、藥量，然后操控?zé)o人機(jī)噴藥。需要說明的是，無人機(jī)和人員距離需要處于安全范圍內(nèi)，進(jìn)而避免飛行器造成人員受傷。（5）作業(yè)完畢。操作人員要準(zhǔn)確記錄作業(yè)位置，便于后續(xù)連續(xù)噴藥。當(dāng)天作業(yè)之后需要對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)檢查和清潔，還要重點(diǎn)檢查電池電量以及汽油消耗情況。此外，觀察人員需要對(duì)無人機(jī)飛行架次和作業(yè)面積詳細(xì)記錄，并且統(tǒng)計(jì)當(dāng)天用藥量，隨后幾日再派專人對(duì)施藥效果進(jìn)行核查評(píng)估。

2 植保無人機(jī)在小麥病蟲害防治工作中的明顯優(yōu)勢(shì)

（1）防治高效、安全。從防治效率上看，應(yīng)用植保無人機(jī)可搭載接近40 kg農(nóng)藥，并且噴藥效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人工噴藥方法。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)1畝麥田噴藥作業(yè)時(shí)無人機(jī)1 min即可完成，而人工作業(yè)至少需要50 min。從安全角度講，使用農(nóng)藥過程中對(duì)人體造成一定危害，即使作業(yè)人員配備防護(hù)設(shè)備依然可能對(duì)皮膚和呼吸系統(tǒng)造成影響。應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，大大提升了作業(yè)安全性。此外，可以在無人機(jī)上搭載視頻設(shè)備，由此可在噴藥過程中監(jiān)測(cè)病蟲害發(fā)生情況，進(jìn)一步采取防控措施。（2）節(jié)約防治成本。以往進(jìn)行大面積麥田噴藥作業(yè)需要投入較多人力和設(shè)備，而植保無人機(jī)的應(yīng)用顯著節(jié)約了人力成本。與此同時(shí)，傳統(tǒng)噴藥過程中難以把控藥量，存在嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象，也可能對(duì)部分作物造成損害?，F(xiàn)實(shí)中，傳統(tǒng)噴藥方法下產(chǎn)生藥效的藥物僅僅為15%，并且過量用藥會(huì)污染周邊環(huán)境。應(yīng)用無人機(jī)噴藥可以確保噴藥均勻性，大大提升噴藥效果，并且可節(jié)約藥劑成本接近35%，更避免了農(nóng)藥污染環(huán)境問題。（3）操作更便捷。無人機(jī)在當(dāng)前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，不過依舊需要人員操作，新時(shí)期的無人機(jī)不僅性能高，并且操作便捷，比如在小麥病蟲害防治過程中操控?zé)o人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴藥，減少農(nóng)藥漂移。此外，無人機(jī)具有體積小、重量輕、便于攜帶等特點(diǎn)，因此受到廣大農(nóng)業(yè)者的廣泛歡迎。

3 影響植保無人機(jī)作業(yè)因素

（1）風(fēng)力因素。由于植保無人機(jī)在作業(yè)區(qū)以上較高位置飛行，所噴灑的藥物容易受風(fēng)力影響而飄散到空中，降低噴藥效果，所以說風(fēng)力因素會(huì)對(duì)飛防作業(yè)效果產(chǎn)生重要影響。風(fēng)力主要影響藥液沉積，通常2級(jí)風(fēng)影響較小，超過3級(jí)風(fēng)影響較大。因此，對(duì)小麥病蟲害飛防作業(yè)的風(fēng)力要求不得超過3級(jí)，再如噴施除草劑要求風(fēng)力不超過2級(jí)。從風(fēng)向因素角度講，作業(yè)人員不得在無人機(jī)下風(fēng)向操作，以避免藥物中毒；并且作業(yè)區(qū)域下風(fēng)方向出現(xiàn)敏感動(dòng)物或者種植植物時(shí)要停止作業(yè)，必要時(shí)要設(shè)置隔離區(qū)，以避免其他作物受到藥害[1]。（2）溫度和濕度因素。在小麥病蟲害防治過程中藥液效果與溫度因素關(guān)系密切，如果氣溫低于0℃會(huì)導(dǎo)致藥害加大，而溫度偏高情況下藥液過快蒸發(fā)，將導(dǎo)致用藥成本增加。因此，作業(yè)人員需要進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，平衡藥劑和溫度的關(guān)系，通常噴藥溫度為15～30℃之間。此外，在噴藥過程中空氣濕度較小會(huì)加快霧滴蒸發(fā)速度，因此要避免在高溫時(shí)段作業(yè)。（3）藥劑選擇與配置。從藥劑類型選擇上講，應(yīng)用植保無人機(jī)作業(yè)主要采取噴霧方法，考慮到噴霧粒徑較小，所以主要應(yīng)用乳油水劑以及水乳劑，如果選擇可濕性粉劑可能堵塞噴頭，并造成水泵使用壽命縮短。從藥劑毒性方面講，在大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的今天，進(jìn)行小麥病蟲害防治主要選用低毒藥物，并且根據(jù)相關(guān)規(guī)定稀釋藥劑。

4 植保無人機(jī)在小麥病蟲害防治中存在的問題

（1）經(jīng)營模式和實(shí)際情況相脫離。植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，不過當(dāng)前應(yīng)用中依舊存在問題，比如植保無人機(jī)的使用最佳條件是農(nóng)田連片，如果僅僅滿足于小面積農(nóng)田，投入產(chǎn)出難以達(dá)到良好效果，而當(dāng)前我國小麥種植規(guī)模較小的地塊居多，不利于植保無人機(jī)的大范圍應(yīng)用。（2）無人機(jī)穩(wěn)定性需要提升。盡管在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯，不過當(dāng)前植保無人機(jī)的應(yīng)用還處在初級(jí)階段，存在穩(wěn)定性不足問題，需要繼續(xù)優(yōu)化控制系統(tǒng)。此外，植保飛行系統(tǒng)在操作過程中依賴于人員操作，要想全面推廣植保無人機(jī)需要進(jìn)一步提升其智能化水平，進(jìn)而提升飛行軌跡精確性，有效避免重復(fù)噴灑以及漏藥等問題。（3）植保無人機(jī)使用成本偏高。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前農(nóng)用機(jī)械市場上的植保無人機(jī)單臺(tái)售價(jià)接近10萬元，并且在操作過程中還需要配備相關(guān)設(shè)施設(shè)備，尤其是無人機(jī)以鋰電池為動(dòng)力能源，在繁重作業(yè)任務(wù)下需要配備至少2塊鋰電池交替使用，這使得無人機(jī)使用成本進(jìn)一步加大。

5 小麥常見病蟲害以及無人機(jī)的應(yīng)用

（1）小麥蚜蟲。蚜蟲是小麥生長過程中常見的蟲害，在蚜蟲刺激下會(huì)影響小麥光合作用，主要是對(duì)小麥穗部造成影響，由此造成產(chǎn)量下降。可以用植保無人機(jī)進(jìn)行藥物噴灑，作業(yè)過程中要控制好噴灑藥物的用量和次數(shù)，作業(yè)前要做好田間調(diào)查，切實(shí)掌握蚜蟲和天敵的比例，然后在穗期開展防治工作。每公頃使用的高效氯氟氰菊酯乳油25 g/L，配比為2 000倍液，然后噴霧防治。（2）小麥銹病。該病集中于小麥葉片和莖稈部位，發(fā)病原因主要在于葉銹病菌以及條銹病菌，之后造成小麥粒重下降，甚至出現(xiàn)干枯死亡，該病害影響范圍擴(kuò)大將進(jìn)一步造成小麥產(chǎn)量下降。在防控過程中主要應(yīng)用烯唑醇、戊唑醇，用藥前需要明確病害發(fā)生范圍，之后用植保無人機(jī)噴灑，如果發(fā)病范圍大不僅需要對(duì)病區(qū)植株用藥，還需要對(duì)周邊區(qū)域合理噴藥，以此避免病害蔓延。（3）小麥赤霉病。該病也被稱為爛穗病、麥秸枯，在小麥幼苗期直至抽穗期都可能發(fā)生，主要破壞幼苗莖稈、麥穗，之后導(dǎo)致幼苗莖稈出現(xiàn)不同程度腐爛，其中腐爛最為嚴(yán)重的表現(xiàn)為黃色，并且表面出現(xiàn)粉紅色粘狀物，小麥成熟之后會(huì)變成黑色小顆粒。應(yīng)用植保無人機(jī)防治的過程中主要使用藥物為苯磺隆可濕性粉劑，也可以和其他藥劑混合使用，為了避免產(chǎn)生副作用，需要嚴(yán)格控制氯磺隆、甲磺隆等藥劑使用。（4）小麥病蟲害綜合防治。由于小麥赤霉病、條銹病存在大范圍流行風(fēng)險(xiǎn)，加之近年來草地貪夜蛾活動(dòng)頻繁，所以需要遏制重大病蟲害暴發(fā)，確保流行性病蟲害不會(huì)造成大面積減產(chǎn)。在防控的過程中，小麥抽穗期、揚(yáng)花期和灌漿期為病蟲害高發(fā)階段，具體來說，4月末需要做好吸漿蟲防治，5月初需要在小麥揚(yáng)花期做好吸漿蟲防治病和防控赤霉病，5月上旬重點(diǎn)防治小麥蚜蟲葉枯病白粉病，以上3個(gè)時(shí)期重點(diǎn)防控小麥蚜蟲和吸漿蟲。

6 植保無人機(jī)應(yīng)用案例

近年來，山東省臨沂市小麥條銹病多發(fā)，為了確保小麥種植業(yè)良好發(fā)展，當(dāng)?shù)卣畬?shí)施了無人機(jī)噴藥。整體方案為，對(duì)冬小麥選種機(jī)械化種植施肥、田間除草、無人機(jī)噴藥以及機(jī)械化收獲，結(jié)合植保無人機(jī)在病蟲害防治中的效用與小麥生長情況對(duì)比分析，并充分考慮小麥不同生長階段出現(xiàn)的病蟲害類型選擇藥物防治方法。山東省臨沂市小麥返青后主要出現(xiàn)白粉病、紋枯病和小麥蚜蟲，而抽穗期多發(fā)生赤霉病，灌漿期小麥蚜蟲活動(dòng)頻繁。大量實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用植保無人機(jī)作業(yè)可以達(dá)到節(jié)水、節(jié)電效果，并且防治效果好，是保障農(nóng)民收益的重要途徑[2]。

（1）小麥病蟲害田間防效觀察。本次試驗(yàn)選擇山東省臨沂市某試驗(yàn)田，選用藥劑為苯甲－丙環(huán)唑水乳劑（50%），主要用于小麥銹病防治，之后選用吡蟲啉水分散粒劑（70%），主要用于小麥蚜蟲防治，分別采取人工噴藥、無人機(jī)噴藥方法，本次病蟲害防治應(yīng)用植保無人機(jī)，操作人員嚴(yán)格控制飛行線路和用藥次數(shù)，設(shè)定飛行速度為4 m/s，飛行高度為麥田以上2 m，無人機(jī)安裝2個(gè)噴頭間距100 cm，噴幅達(dá)到4 m。（2）試驗(yàn)防治對(duì)象。臨沂市某小麥種植區(qū)多發(fā)小麥銹病，影響當(dāng)?shù)胤N植效益，由于每年4月末至5月初降水偏多，使得小麥蚜蟲活動(dòng)頻繁，所以本次試驗(yàn)將小麥蚜蟲以及小麥銹病作為重點(diǎn)防治對(duì)象，為了達(dá)到一噴多防效果，操作人員嚴(yán)格遵循使用說明。經(jīng)操作人員控制達(dá)到噴藥覆蓋率90%，最終證實(shí)綜合防控效果接近86%。本次試驗(yàn)堅(jiān)持分區(qū)防治和分類指導(dǎo)原則，綜合應(yīng)用化學(xué)防治、生物防治和農(nóng)業(yè)防治措施，把控好防治重要區(qū)域和時(shí)段，全力保障小麥產(chǎn)量。（3）比較試驗(yàn)處理。通過對(duì)2塊小麥種植區(qū)情況分析，發(fā)現(xiàn)第1塊麥田當(dāng)中無人機(jī)攜帶15 g苯甲－丙環(huán)唑水乳劑（50%），30 g吡蟲啉水分散粒劑（70%），防控面積達(dá)到3.3 hm2；第2塊麥田采取人工噴藥方式，每畝使用15 g苯甲－丙環(huán)唑水乳劑（50%），3 g吡蟲啉水分散粒劑（70%），防控面積為1.33 hm2。（4）調(diào)查時(shí)間和次數(shù)。在觀察蚜蟲防治效果的過程中選擇5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)取20穗小麥，噴藥當(dāng)天、噴藥后1 d、3 d、7 d觀察麥穗上蚜蟲數(shù)量并加以記錄，由此分析防治效果。在病害防治過程中噴藥18 d后小麥開始穩(wěn)定生長，之后選擇5個(gè)取樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)隨機(jī)選取20穗小麥調(diào)查對(duì)比，發(fā)現(xiàn)病株數(shù)量明顯減少。（5）防控效果對(duì)比。相較于傳統(tǒng)的人工背負(fù)式，機(jī)動(dòng)噴藥方法應(yīng)用植保無人機(jī)具有噴藥效率高、噴藥均勻和節(jié)約水源的優(yōu)勢(shì)。研究證實(shí)，噴藥之后一周蚜蟲蟲口基數(shù)和銹病病情指數(shù)不同程度下降，其中第1塊麥田病情指數(shù)由13.8%下降到8.7%，蟲口基數(shù)從78頭下降至56頭；第2塊麥田病情指數(shù)由13.8%下降至10.7%，蟲口基數(shù)由79頭下降至77頭，證實(shí)無人機(jī)防治小麥病蟲害效果顯著。此外，通過作業(yè)效率對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)無人機(jī)每次起降可噴灑約15畝，單臺(tái)無人機(jī)每天作業(yè)10 h，以完成9 000畝麥田病蟲害防治任務(wù)為例，所需時(shí)間為60 h，如果3臺(tái)無人機(jī)同時(shí)作業(yè)，20 h即可完成，效率比常規(guī)噴灑至少高出100倍，防治效率大大提升。在后續(xù)的應(yīng)用研究中，單臺(tái)無人機(jī)每天可完成20～33 hm2病蟲害防治作業(yè)，并且采用噴霧噴灑方式節(jié)約農(nóng)藥使用量50%、水用量接近90%，霧化式高壓噴頭讓農(nóng)藥以霧滴形式均勻覆蓋在植株表面，農(nóng)藥有效利用率達(dá)到了85%以上，減少了農(nóng)藥殘留，達(dá)到高效環(huán)保的目標(biāo)。

7 植保無人機(jī)在小麥病蟲害防治中的發(fā)展趨勢(shì)

2020年，臨沂市多天出現(xiàn)陰雨天氣，誘發(fā)多種小麥病蟲害，為此當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村局以及農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站專家來到種植區(qū)進(jìn)行指導(dǎo)，還在小麥種植區(qū)建立了病蟲害防控試點(diǎn)、蟲害觀測(cè)點(diǎn)，綜合應(yīng)用農(nóng)業(yè)技術(shù)、生物技術(shù)和物理技術(shù)，擴(kuò)大統(tǒng)防統(tǒng)治覆蓋率。今后，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)科研單位要加強(qiáng)植保無人機(jī)的研發(fā)，建立數(shù)字種植結(jié)合、網(wǎng)約農(nóng)服的農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)，為廣大農(nóng)民提供生態(tài)科學(xué)高產(chǎn)的種植服務(wù)，由此達(dá)到農(nóng)業(yè)植保增效目標(biāo)。在開展病蟲害專項(xiàng)防治工作的過程中要加強(qiáng)智能化植保無人機(jī)推廣，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物病蟲害防治向著規(guī)?；?、機(jī)械化方向發(fā)展，全面提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)水平，為地區(qū)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展保駕護(hù)航。此外，隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)有效融合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。在探究植保無人機(jī)防治小麥病蟲害的過程中，為了提升防治的時(shí)效性和科學(xué)性、促進(jìn)小麥種植的現(xiàn)代化發(fā)展，需要加強(qiáng)現(xiàn)代化信息技術(shù)應(yīng)用，積極發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建立植保無人機(jī)數(shù)據(jù)庫，讓先進(jìn)的應(yīng)用程序用于無人機(jī)當(dāng)中，為數(shù)據(jù)分析整合提供基礎(chǔ)，比如通過優(yōu)化算法分析收集的數(shù)據(jù)為下一步方案制定提供幫助。

8 結(jié)束語

綜上所述，在小麥病蟲害防控過程中應(yīng)用植保無人機(jī)優(yōu)勢(shì)顯著，今后需要繼續(xù)加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和人工智能等技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，然后積極應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，使無人機(jī)操作更加便捷，由此進(jìn)一步提升小麥病蟲害防控效果，帶動(dòng)地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。