无人机在农作物植保中的应用

王宏勋

本文通过对无人机在玉米、小麦、棉花等作物植保中的应用，介绍了许多应用无人机对植物的病虫害和杂草进行勘测，并通过计算机对勘测的数据的处理，对作物的病虫害和杂草做出的评估，以获得最佳的防治策略，无人机根据计算机数据，自动进行喷药，施行智能化的植保作业。

一、无人机在玉米中的应用

我国玉米产区遍布全国，玉米种植的优势区域主要分布在东北以及经黄淮海向西南延伸的广阔地区，据有关部门统计，玉米已成为我国第一大粮食作物。由于气候改变等原因，玉米病虫害高发。此外玉米生长环境特殊，高大密植，空气不流通，施药条件差，加之近年来销售价格不理想，农民对防治玉米病虫害的积极性下降。使用无人机可以对玉米的病虫害及自然灾害进行有效的监测，此外无人机施药还解决了玉米田施药难的问题，具有较广阔的发展前景。

2012年，山东省高圆圆等利用AF-811小型单旋翼无人直升机施药防治玉米螟，测定不同飞行参数下雾滴的沉积分布规律以及对玉米螟的防效。研究结果发现，在飞行高度2.5m，使用10%毒死蜱超低容量液剂的防治效果最好，其穗部雾滴数达到15.6个/cm2，防效高达80.7%；当使用42%毒死蜱乳油进行处理时仅有69.1%的防效，添加蒸发抑制剂后防效提高到75.8%；與自走式高杆喷雾机相比，无人机具有省时、省工、省水的优点，但从防效来看，各项参数还有待进一步优化。杨帅等使用TXC-8-5-0-1八旋翼无人机喷洒3%苯氧威乳油防治穗期玉米螟，对比了不同的飞行高度、施药液量以及加入蒸发抑制剂对雾滴沉积分布和玉米螟防效的影响。结果表明，飞行高度在2.0 m范围内，局度对无人机喷巾幅无影响，最佳飞行局度为距玉米冠层1 m，最佳防治施药液量为12 L/hm2，此条件下雾滴在穗部的沉积密度为20.4个/cm2，防效为79.6%。 此外，添加蒸腾抑制剂能够有效提高雾滴沉积数和防效。航空植保施药很好地解决了玉米田施药问题，玉米受病虫害影响显著降低，成为保证玉米优质、高产、稳产 最直接有效的方法之一。

二、无人机在小麦上的应用

我国小麦产量和消费量约占全国粮食总量的25%， 随着人口的增加和消费水平的提高，预计小麦消费量将会继续增加。据估计，我国要保障2020年14.5亿人口的粮食安全，小麦产量需在现有基础上增加28%。近半个世纪以来，小麦在育种、繁种、推广、生产等方面发展较快，但面对集约化种植，劳动力资源匮乏的变化趋势下，病虫害防治方面就显得不尽人意，严重影响小麦的产量和品质。

在小麦生长和病虫害监测上，无人机起了关键作用。和玉米、水稻相似，无人机能够根据小麦生长状况判断小麦氮素的供求状况，对氮素缺乏的区域可进行精准施肥，以降低资源的浪费和对环境的污染。无人机遥感技术还可以用于获取小麦的育种信息，杨贵军等开发了一套以多载荷无人机遥感为平台的小麦育种信息获取系统，该系统集成多光谱仪、高清数码相机、热像仪等多种传感器，建立无地面控制点条件下的无人机遥感数据几何校正模型，实现多载荷遥感数据的几何校正。该系统能够准确获取叶面积指数、作物倒伏面积、产量及冠层温度等育种关键表型参量，为研究小麦育种表型与基因型关联规律提供辅助支持。此外，在小麦病害的调查中也有无人机的应用，乔红波等使用无人机数字图像与高光谱数据融合技术调查了小麦全蚀病的发病情况，并对其进行分级；冷伟锋等使用无人机遥感技术对小麦条锈病进行监测，发现利用无人机遥感对小麦条锈病监测是可行的，并具有一定的发展潜力。

三、无人机在棉花中的应用

棉花是关系到我国国计民生的重要战略物资，也是棉纺织工业的重要工业原料，在国民经济中占有重要地位。我国是全球棉花生产和消费大国，但近年来棉花生产面临着诸多的问题，棉花生产依赖人工，机械化水平低，大型植保器械伤害棉株和果实，病虫害防治效果差，植保技术落后。而无人机施药效率高，低空灵活作业，精准喷防，大大减少劳动强度，为棉花生产机械化开辟了新的道路。

在棉花生产中也少不了对生长状况和病虫害的监测以及对病虫害的防治。利用无人机影像光谱分辨率高的特点，田明璐等提取27个光谱参数，构建棉花叶片叶绿素相对含量的反演模型，并制作棉花叶片叶绿素相对含量分布图。结果表明，使用模型可得到理想预测效果，可以作为棉花叶片叶绿素相对含量遥感监测的技术手段。田明璐等还通过无人机成像光谱仪影像技术测定 棉花的叶面积指数，通过低空无人机遥感平台，使用新型成像光谱仪获取的农田高光谱影像数据对棉花叶面积指数进行反演，建立叶面积指数遥感估算模型，为农 作物叶面积指数遥感监测提供了新的技术手段。

棉花上使用无人机施药主要集中在蚜虫防治和喷洒生长调节剂。赵冰梅等使用KT-10-II型四旋翼植保无人机低空喷洒50%氟啶虫胺腈水分散粒剂防治棉蚜，实验结果表明，无人机飞防对棉蚜有较好的防治效果，继续添加喷雾助剂可以进一步降低用药量。王元桃等于2017年使用大疆MG-1型植保无人机低空低容量喷雾与常规喷雾进行对比，结果表明，相对常规喷雾，植保无人机的工作效率高，防治费用成本低，防治效果好、省工、省力、节约用水量。杲先民等用大疆植保无人机喷 施棉花脱叶剂，试验表明植保无人机一次施药达到了与机车二次施药相同的脱叶效果。总的来说，植保无人机对棉花施药具有良好的应用前景。

四、结论

人为的控制无人机飞行与施药已不能满足当前农业的发展，随着精准施药的推行，人为控制的大面积喷洒逐渐显现出其弊端，开发先进的控制技术势在必行。近年来随着信息技术的发展，越来越多的新技术与无人机联系起来，如遥感技术、GPS导航技术、GIS系统、DSS系 统等新技术的加入，促进航空无人机作物植保的进一步发展。