江西棉区小型无人机飞防作业的实践与体会

熊新民　吴振江　杨茅难　朱模勇　伍琦

摘要：通过2016年应用国产大疆MG-1型八旋翼无人机在江西棉田进行飞防作业的实践，与常规人工机器喷药相比表明，一是由于无人机采用人机分离、药剂在棉株上部1～1.5米高度喷洒，人不在棉田中行走，对棉花无损伤和人的劳动强度大幅减轻；二是无人机飞防具有速度快、效率高、喷药及时等显著特点；三是飞防喷药操作人员比机防操作人员发生高温中暑和喷药中毒的概率低；四是棉花中后期采用飞防作业的效果好于前期。

关键词：江西棉区；无人机；飞防作业；体会

中图分类号：S252.3S494 文献标识码：A 文章编号：2095—3143（2016）06—0045—04

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.009

0引言

无人机喷药就是将无人机机体与机载农药喷洒装置有效地结合，通过对无人机和喷药系统的远程控制，而實现对作物进行农药喷洒，达到防治病虫草害的目的。

近年来，我国农业先后解决了种植、收获的机械化问题。随着我国大农业体制的不断发展，农业大户在新农业生产中的不断涌现，农业机械在农业生产上的地位和比重不断上升。特别是在水稻种植方面，早已经摆脱了人工插秧、打谷脱粒等繁琐事情，机械化插秧、水稻直播技术为稻农解决了水稻种植的第一关，自走式机械喷药在水稻生产中的占比也在逐步提高，而应用最早及普遍的当属水稻机械收割，机械化水平达到91%以上。

同水稻生产一样，目前，我国棉花生产中，棉花综合机械化水平为47.8%，其中机耕为76.8%，棉种机械点播为54.2%，机械收花在生产上也有局部应用，仅为2.8%。然而农业防虫喷药还是以人工为主，地面机械喷洒为辅，植保机械化还远没有形成气候，人工喷药在棉花小苗时期效果较好，但在棉花封行植株果枝拉伸长大后，人工田问行走打药则速度慢，效果差。且现有的地面喷洒机械作业条件苛刻，未实现精准变量施药，常导致农药喷施不均匀，防治效果不理想，施药成本高，农药浪费现象严重。加之近年来农村劳动力的大量外出和留守人员的逐步老龄化，农村劳动力及后备劳动力的急剧减少，传统、低效、艰苦的农作物病虫害防治方法已经成为农业现代化进程中的薄弱环节，极大地影响了棉花生产整体机械化进程，棉花植保技术急需向规模化、机械化转变，提高植保机械化水平。无人机飞防技术以灵活、高效、安全等独特的优势，符合我国现阶段的基本国情，为棉田植保技术的发展开辟了一片新的天地。积极引进和推广无人机飞防技术，必将大大提升我国棉花病虫害统防统治的水平，增强农业机械和植保现代化的发展，促进我国棉花增产增效、农民增收，保障棉花产业可持续发展。

1无人机在农业上应用的现状

无人机飞防是以高浓度低容量雾化喷药防治农业害虫，国内自2008年开始起步，在2012年有所发展，至2014年从单旋翼转向多旋翼无人机型后，无人机喷药技术在农业上的应用才逐渐为飞防公司及农户所接受，因而在水稻等大农作物上的应用面积不断提高。

1.1农业应用现状

在当前我国农作物生产过程中，病虫害防治仍然以人工喷洒农药、半机械化防治作为主要方式。据相关资料显示，中国目前使用的植保机械以手动和小型机（电）动喷雾机为主，其中手动施药药械、背负式机动药械分别占国内植保机械保有量的93.07%和5.53%，拖拉机悬挂式植保机械约占0.57%。然而，农作物的病虫害具有流行性、爆发性和迁飞性等特点，目前的防害形式明显与其不相匹配，且我国目前已经进入规模化生产，传统的防治措施依旧与其不相匹配。最终带来的结果就是导致监测预警和统防统治相脱节，造成农作物大面积受害，导致严重的经济损失，同时传统的作业方式也导致对劳动力的需求过大，劳动强度过大，且施药人员中毒事件时有发生。

1.2国内的发展概况

我国的航空喷防技术在20世纪50年代正式开展以来，经过几十年的发展，中国农业航空作业量不断增加，主要以有人驾驶固定翼飞机和直升机为主，到2012年止，中国农业航空作业量约为31900 hm²。

2008年，我国才真正系统研究小型农业无人机喷洒技术。近年来，全国各地都积极开展了农用无人机喷药技术的研发和应用，机型越来越多，应用范围越来越广泛，推广速度越来越快，技术研究也越来越深入。作为一种新型的农药喷洒技术，无人机喷药正在成为农机行业的亮点和热点。无人机喷药技术的快速发展和应用普及，真正实现了高效、环保安全的植保要求。

2无人机低空施药技术的特点

2.1无人机低空施药技术特点

无人机低空施药技术特点主要体现在以下5个方面。

2.1.1无人驾驶 无人机与有人驾驶飞机喷药相比，无人机不需要专业飞行员操作，由飞控人员实行远距离遥控作业，降低作业成本。无人机与传统的喷药相比，使农民和农药的接触降到最低，减少农药对工作人员的化学伤害。

2.1.2作业效果好 无人机施药为低空、超低空飞行，与受药植物的高度相适应，喷出的药液被很好地雾化，并均匀地附着在农作物茎叶的表面，若配有精确的导航系统可有效地减少重喷和漏喷。2.1.3作业效率高无人机的作业效率是普通机械和人工喷药无法比拟的，如天鹰-3小型农用无人机的作业效率是7～10 hm²/d，是普通喷洒机械的3～4倍，是人工喷药的30倍。

2.1.4作业范围广 无人机在空中飞行，不受作业对象和地域条件的影响，无论是农田还是树林；是平原、丘陵、山地，还是沼泽地，都可以利用无人机来进行病虫害防治作业。

2.1.5环境污染少 无人机施药采用低空低量技术，提高了药物利用率，既保证了施药效果，又防止了药物浪费，减少了药物对环境的污染。

2.2无人机喷药的优点

小型无人机喷药，具有地形适应性好、劳动强度低、喷洒效果好、施药效率高、安全环保等优点。具体表现在：一是操作简单方便，操作人员只需在田间地头对无人机作业进行遥控操作；二是施药效率高，据统计，每架无人机每天可作业20～33.3 hm²；三是喷洒效果好，无人机喷药喷洒均匀、雾化效果好、覆盖密度高，防治效果好，特别是在旋翼的作用下，雾流向下穿透力强，雾滴更均匀，可以提高药物利用率30%以上；四是成本低，无人机喷药省水、省药、省力，且设备易于维护，折旧率低，同时零部件更换方便；五是无人机喷药可广泛应用于水稻、棉花、大豆、小麦、玉米、甘蔗等作物和果树、森林等大部分农林方面的病虫草害防治。

2.3无人机施药技术存在的不足

2.3.1载药量少 载药量是检验无人机施药能力的主要指标，单次飞行的载药量少势必会影响施药的效率，从而增加作业成本。

2.3.2集成化、智能化程度偏低 无人机的制造技术、微小型传感器精度和智能化精准施药等方面的技术目前还不太成熟，大面积广泛应用还有待时日。

2.3.3生产成本较高 一是无人机的耐用性还有待检验，二是目前无人机的生产成本较高，这也是制约无人机施药技术迅速发展的重要因素。

3江西棉区棉花病虫草害的防治急需轻简化的飞防作业

江西棉花常年种植面积在80000 hm²左右，近两年虽有所下降，但也稳定在年50000 hm²左右，棉花病虫草害防治是实现其高产、优质、低成本的主要措施之一。加之近年来农村劳动力的大量外出和留守人员的逐步老龄化，农村劳动力及后备劳动力的急剧减少，使得农作物病虫害防治作业缺乏劳力。同时建立统防统治的防治体系是提高整体防治效果和农业植保发展的主要方向。从这三个方面考究，说明无人机的飞防作业在江西棉区具有较大的发展空间。

4江西省棉花病虫害防治无人机飞防作业的实践

2016年江西棉花病虫害防治在江西省植保局及九江县农业局支持下，由九江良鑫飞防专业合作社牵头，在大面积水稻病虫害防治成功技术基础上，在全省率先应用无人机棉花病虫害统防统治模式，防治区域覆盖鄱阳、都昌、湖口、彭泽及江西省棉花研究所棉花科研基地，防治面积达667 hm²以上。

4.1机型选择

选用江西昌九公司在九江代理的最新型大疆MG-1型农用无人植保机，机身净重8 kg，满载药液量为10kg。折叠状态下直径小于1 m，飞行时机翼翅展直径约4 m。

4.2作业方法

4.2.1载药量 因为大疆MG-1型无人机满载为10 kg容量，但是棉田防虫因棉花植株较高，封行后果枝缠结，叶片大且密集，药液雾化附着单位面积大，所以在喷雾时，要求飞行速度相对较慢，单位出药量相对较多，技术上每架次按0.5hm²计算农药原液用量，兑水至10 kg进行喷洒。

4.2.2原药配制顺序田间作业时，常备好两个水桶，一个装原药，一个装清水。根据常规防虫用药方案，先配大瓶水剂，再配油剂，最后配小瓶药剂或袋装粉剂。实践中为减轻田间作业劳动强度，提高功效，减少配药时的浪费，尽量用大瓶装药剂，少用或不用小瓶或小袋粉剂。如遇温度较高或风较大时，还应掺入沉降剂（抗飘逸、降低蒸发）增强药效。同时注意先往喷完的空药箱内倒入约1～1.5 kg清水，再将农药原液倒入药箱，最后补充清水至箱满，盖紧药箱盖。

4.2.3喷洒作业 装药前换好电池，调整机身方向，校准信号源。药液装好后，排净出水管中空气，再准备起飞。采取手动或智能化控制飞行，飞行速度为5～6m/s，出药量20 ml/s，喷洒幅宽3～4 m，飞行高度超出棉株顶端1.5 m。喷洒时要求飞行速度均匀，不漏喷重喷，雾滴均匀。

4.3喷洒作业时间

喷洒时间宜选择晴天或阴天为好，并确保喷后4小时内无降雨。当气温超过35℃时，宜在7：00～10：00、16：00～19：00两个阶段进行。中午高温和风力超过4级以上时不可作业。

4结语

随着科技的不断进步，我国农业发展逐渐趋于集约化、精准化和智能化，应用无人机进行飞防作业具有相当大的经济和社会价值。无人机因工作效率高、劳动力投入成本低等特点，在农情监测、信息采集和植保作业等方面具有突出的优势，为农业现代化的推进提供了强大的助力。

无人机喷药技术在我国虽然取得很大进步，推广的速度也越来越快，但仍然面临一些问题。一是载药量太少，续航能力不足，添加药液频繁，在一定程度上影响作业效率；二是作业精准度相对较差，操作无人机的技术人员少和还有待于培训；三是无人机售后服务和购机补贴政策欠缺。随着无人机喷药技术推广，相关部门应该制定对农民购买无人机享有补贴的相关政策。同时还要完善售后服务和相关配套服务，维修、保险也应该更加完善。

综上所述，无人机喷药技术必将加速病虫害防治的進程，促进农业现代化实现，为农业的可持续发展做出贡献。