浅谈棉田农药随水滴施与植保无人机施药*

苏攀龙，杨德松*

（石河子大学农学院/新疆绿洲农业病虫害治理与植保资源利用重点实验室，新疆 石河子 832000）

棉花是新疆的主要经济作物，集约化的种植模式是新疆农作物种植的典型特征。新疆以其独特的地理位置，优越的自然环境——光照充足，无霜期长，土质偏碱性[1]，十分有利于棉花的生长。据2019 国家统计局最新数据，新疆棉花产量达500.2万t，占全国总产量的84.9%[2]。然而，棉花的生长也受到了杂草的威胁。棉田草害发生面积比例达56%，每年造成14%～16%的棉花产量损失[3]。杂草与棉花争地、争阳光和争养分，造成棉花减产的同时传播病虫害[4]，严重制约着棉花产业的发展。从传统农业转向机械化农业、集约化农业，农药的使用节省了人力[5]。农药随水滴施，水药一体化是一种借助压力灌溉系统使得农药随灌溉水一起按时、均匀、准确地输送到作物根际，以实现精准施药的方式[6]。因此，本文着重比较棉田施用农药的方式——随水施药与植保无人机喷施的区别，概述不同施药方式之间的差异，为棉田喷施农药方面提供可参考的科学方法。

1 随水施药特点

1.1 水药一体化实现节水用药

新疆棉田灌溉用水占一年中总用水的90%以上[7]。膜下滴灌条件下棉花的最大耗水时段在6 月18 日至8 月11 日，累积耗水量为307.7 mm，超过了全生育期耗水量（591.4 mm）的52%[8-9]。因此，在传统施药情况下，每年施用农药需耗费大量水资源。而随水施药是将农药溶于灌溉水中，利用棉田滴灌系统，直接送至棉花根部，在目前新疆棉花生产上减少了农机打药这个环节，减少了水量的使用，同时施药精准，减少了农药的使用，减少了劳作[10-11]。

1.2 水药一体化实现安全施药

棉田施用农药采用传统的施药方式，在施药过程中不可避免的存在药液飞溅的情况，施药者穿着的防护服简陋或者未穿，则会导致农药与人体直接接触，对人体可能造成危害，调查表明，施药者中有30%以上曾经发生过不同程度的接触性农药中毒[11-12]。而水药一体化直接让水作为药液的“施用者”大大减少了施药人员与药液的直接接触，从而实现安全用药。

1.3 水药一体化实现经济效益的提高

截止到2019年我国的农药利用率仅为39.8%[13]。针对棉田农药的喷施，主要有封闭型、茎叶喷雾型、浇灌型等不同方式，且在棉花不同生育期，农药的利用率也不同[14]，同时施药所用的农机种类也是影响因素，例如压缩式喷雾器、背负式手动喷雾器、担架式喷雾机、自走式喷杆喷雾机等[15]。而棉田随水施药与传统施药方式相比，各类总投入减少35.3%，产量能够增加10%以上[16]。降低成本的同时减少了对环境的污染。

1.4 水药一体化的缺点

在节水灌溉农业地区，农药随水滴施很多地方都凭经验，施药效果没有相关理论数据支撑，什么时间施药，每亩地用药量多少，以及哪种农药适合随水滴施，都需要开展科学研究，提供理论支撑。另外，随水施药过程中投入农药的成本，以及农药对土壤以及水体的污染情况都有待开展理论研究。还有很多农民对农药的性质及哪些农药可以随水滴施，哪些农药不可以随水滴施不是很清楚，所以现实生产中随水施药也出现了很多药害问题。

2 植保无人机施药现状

2010 年以来，无人机航空植保作业在我国迅猛发展。目前国内农用无人机主要分为电动和油动。载荷有5 L、8 L、10 L 至45 L，其中，70%的无人机载荷在10 L 左右；按机型结构划分，主要有单旋翼植保无人机、多旋翼植保无人机和固定翼植保无人机[17]。

2.1 植保无人机的缺陷及劣势

植保无人机喷施农药时雾化效果好，但是其药液挥发也比较严重，造成了药液浪费，同时药液飘逸严重也会对非靶标植物造成药害。植保无人机技术新颖而独特，本应把研发重点放在低空低量喷雾系统的研发上，然而目前大多数无人机生产厂家则关注于无人机喷雾系统的载体。我国目前缺乏适用于低空低量航空施药的专业雾化系统及其关键工作零件，喷雾系统的主要工作零件大多是借鉴地面现有零部件，没有专有的零部件，同时也没有稳压调压装置，无法实现均匀稳压喷雾和精准喷雾[18]；无人机静电施药技术有待突破，其最关键的电极荷电等基础理论研究相对落后，带电材料绝缘性能达不到要求，系统部件容易发生击穿漏电[19]；植保无人机价格昂贵，目前在销售方面并不理想，其施药效果也受到农户和专家的质疑。同时，由于植保无人机需要支付购买或租用无人机费用，以及飞防服务等费用，成本较高。

2.2 植保无人机的优势

植保无人机作为新兴的施药方式，具有以下优点：第一，将人力释放出来，节省人力，避免人和药液直接接触；第二，采用北斗导航或者GPS 定位系统，只要人工设定好，可全自主飞行作业，地毯式喷施药剂，信息化程度高，较传统施药方式更加先进；第三，易上手操作，可操作性强；第四，机身轻便，结实，可放心使用；第五，穿透力强，雾化强度高，施药效果显著，目前植保无人机已经在玉米、水稻、棉花上广泛应用，效果良好。

3 展望

随着科技的进步，农药的施用方式越来越智能化、高效化、便捷化，逐步走向取代传统施药方式的道路。我国对随水施药的研究较少，截至2013 年底，我国微灌面积已达385.7 万hm2，占世界微灌面积的35%[20]。新疆85%以上的农作物都采取滴灌栽培，为水药一体化研究提供了坚实基础。

农药随水滴施和无人机施药也面临着诸多挑战。农药的剂型有多种，可湿性粉剂、水剂、水乳剂等在水药一体化中存在着不稳定等情况[11]，很可能造成药效下降甚至无药效，还有的会堵塞滴灌带。农药在农田的残留也是一个令人担心的问题，随着对农药施用技术研究的不断深入，农药的施用会更科学、更精准、更安全和更高效。