洪湖莲藕产业无人机施肥技术现状及发展前景

黄 思 张永芳 史智英 匡 晶 李 峰 黄国华

（1 湖南农业大学植物保护学院，湖南长沙 410128；2 湖南农业大学植物病虫害生物学与防控湖南省重点实验室，湖南长沙 410128；3 武汉市农业科学院，湖北武汉 430207）

莲（Gaertn.）是我国水生蔬菜中栽培面积最大的作物之一，主要集中于长江流域及其以南地区，其中湖北省种植面积位列全国第一（李峰 等，2020）。洪湖市莲藕种植历史悠久，是湖北省最大的主产地，2019 年藕莲种植面积达8 000 hm、子莲3 000 hm、藕带3 000 hm，总产量达32.5 万t（藕莲30 万t、子莲0.5 万t、藕带2万t）（张献忠 等，2020）。

莲喜肥，传统施肥一般由人工完成，需要消耗大量人力、物力、财力，同时还存在施肥不均匀、配比不科学等问题。莲藕施肥困难与莲藕产业发展之间的矛盾愈发明显，实现莲藕施肥、施药等环节的机械化，是促进莲藕产业标准化发展的根本所在（李旭 等，2021），是提高生产效率、降低生产成本的必由之路（姚森 等，2021）。杨冬艳等（2021）发现，将蔬菜生产机械化率从29.0%提高至67.8%，可使每667 m人工成本减少2 500 元以上。如何实现莲藕施肥环节机械化，加快推广无人机施肥技术，已成为洪湖莲藕产业发展的首要难题。本文通过问卷调查、实地考察等方式，选取湖北省洪湖市具有代表性的乡镇展开调查，了解洪湖市莲藕施肥方式、追肥设备等，对比分析人工施肥和无人机施肥的成本和效益，旨在高效推进我国水生蔬菜机械化施肥技术的发展与应用。

1 调研基本情况

1.1 调研方法

2021 年9 月5—9 日，采用实地考察和代填式访问问卷调查相结合的方式，选择水网密集、莲藕种植广泛，莲藕产业发展较成熟的洪湖市6 个乡镇，随机抽取其中16 个村的103 户种植户作为调查对象，调查2020 年度洪湖地区莲藕施肥情况及方式，获得有效问卷103 份。其中，大沙湖管理区（以下称大沙湖）14 户、汊河镇16 户、黄家口镇10 户、峰口镇20 户、万全镇17 户、乌林镇26 户。

1.2 调研内容

莲藕种植基本情况：品种、面积、种植模式、单产、田头批发价等。

施肥技术：基肥施用种类、时期、方式、施用量，追肥施用种类、时期、方式（人工或无人机施肥）、施用量。

成本和效益：基肥和追肥施用成本，种植大户（种植面积6.67 hm以上）与小规模种植户（种植面积6.67 hm以下）无人机施肥与人工施肥的经济效益。

1.3 数据分析及评价指标

无人机施肥和人工施肥的经济效益通过调查每667 m藕田平均产值、肥料成本、农药成本、人工/无人机施肥成本（不含产品采收成本）及其他成本得出。其他成本包含租地费用、电费、种苗成本、莲藕采收成本、日常管理成本等。

人工/无人机施肥纯收益=产值-肥料成本-农药成本-人工/无人机施肥成本-其他成本

2 调研结果

2.1 莲藕种植基本情况

洪湖市种植的莲藕（藕莲）主要为鄂莲5 号、鄂莲6 号等鄂莲系列品种，少部分为沔城藕等传统品种，均采用露地栽培，87%的种植户选择在莲田套养小龙虾和鱼类。

在调研的103 户莲藕种植户中，种植大户占30.10%，小规模种植户占69.90%，表明小规模的个体种植经营模式仍然占主要部分。种植大户主要集中在大沙湖和万全镇，平均每户种植面积远远高于峰口镇、黄家口镇、汊河镇和乌林镇；商品藕平均单产大沙湖最高，其次是万全镇（表1）。

表1 洪湖市莲藕种植户的种植面积及商品藕单产情况

2.2 莲藕田施肥情况

在莲藕种植前，一般每667 m需施磷肥40～50 kg、颗粒碳酸氢铵20～30 kg 作基肥。整个莲藕生长期一般追肥2～3 次，追肥种类主要为复合肥（N-P-K 为15-15-15，下同）和尿素（总氮46%，下同），但不同地区追肥种类、时期和施用量有差异（表2），如追施3.5%的堆肥（N-P-K 为0.5-0.3-2.7）、1.2%的谷灰（N-P-K 为15-15-15）等，塘藕追肥次数少于田藕追肥次数。

表2 洪湖市莲藕追肥情况 （以667 m2 计）

根据基肥和追肥的种类和数量，各乡镇藕田施肥氮磷钾元素配比如图1 所示。万全镇肥料配比中氮含量占比为46.67%，为最高水平，其次是峰口镇，为46.38%；黄家口镇肥料配比中钾元素含量最高，占比为33.96%，其次为乌林镇；磷元素含量各地差异不大。

图1 洪湖市莲藕施肥N、P、K 配比

2.3 莲藕田施肥方式

采用无人机追肥不仅能够提高追肥效率、提升施肥精度，也避免了因施肥不均匀而造成烧苗的损失（廖剑 等，2019）。随着无人机技术的不断发展，越来越多的种植户开始尝试使用无人机追肥。无人机种类多样，如大疆无人机、极飞无人机、蜂巢无人机等。洪湖地区无人机施肥已有专业化的公司定期下乡提供专业性服务，当地农业农村局植保站人员也会组织小范围飞防示范推广。

调研结果表明，对于洪湖地区莲藕种植的不同追肥方式，人工施肥的占比达48.54%，使用无人机施肥的占比为51.46%。从图2 可以看出，黄家口镇、汊河镇莲藕以人工施肥为主；大沙湖、万全镇、峰口镇、乌林镇以无人机施肥为主，占比分别为71.43%、58.82%、70.00%和57.69%。其中乌林镇莲藕种植户平均种植面积较小，但无人机施肥占比较高，其原因是乌林镇无人机使用成本普遍比其他乡镇低，当地李家桥村入选“湖北省2017 年度美丽乡村建设典型示范村”名单，2019 年被评为“湖北省美丽乡村典型示范村”，该村因受政策扶持，常有农机技术人员和无人机公司员工推广宣传，且家中男性大多外出务工，因此无人机使用较为普遍。

图2 洪湖市莲藕追肥方式占比

2.4 小规模种植户人工施肥与无人机施肥经济效益对比

峰口镇、黄家口镇、汊河镇、乌林镇莲藕种植以小规模种植户为主，如表3 所示，除乌林镇外，其余3 个镇的人工施肥成本均略小于无人机施肥成本，但每667 m最多相差17 元；而且，4 个镇人工施肥与无人机施肥的纯收益差异均不明显。为何在小规模种植户中无人机施肥不普及？分析原因，可能是小规模种植户的藕田地块分散，无人机公司难以集中推广管理，使得种植小户对无人机施肥还不太了解。

表3 小规模种植户人工施肥和无人机施肥的投入与产出 元·（667 m2）-1

2.5 种植大户人工施肥与无人机施肥经济效益对比

通过对大沙湖、万全镇的大型莲藕合作社进行实地调研，发现大多数种植大户开始尝试藕田管理部分机械化，采用人工、机械相结合的方式进行田间管理。在荷叶长满前人工喷药，荷叶长满之后使用无人机喷药施肥，方便快捷，操作安全，省时省力。如表4 所示，种植大户由于需要花费地租费用的成本，其他成本每667 m会比小规模种植户多1 000 元左右，而无人机施肥成本略低于人工施肥成本，收益也略有上升。总体来看，人工施肥成本和无人机施肥成本对莲藕种植大户纯收益影响较小。

表4 种植大户人工施肥和无人机施肥的投入与产出 元·（667 m2）-1

种植大户的藕田面积大，规模化水平较高，同时追肥时期多在炎热晴朗天气，更多种植大户开始倾向于选择专业化水平较高、省时省力的无人机施肥。

3 调研结论

调研结果表明，当前洪湖地区藕田施肥常态还是以人工和传统机械为主，人工施肥和无人机施肥对莲藕种植的纯收益影响不太明显，但洪湖地区无人机施肥使用并不普及。究其原因：首先，无人机在大面积作业时优势更明显，而洪湖市藕田地块较分散，主要以家庭为单位的小规模种植为主，土地流转和规模化程度低，使得无人机公司难以集中化管理运营，需要分派更多技术人员，利润效益较低；其次，种植户对无人机的认识度和接受度普遍较低，对新事物持观望和怀疑态度，还需要无人机公司和农业植保服务站组织相关示范活动；第三，无人机施肥行业还在发展初期阶段，无人机技术尚未发展成熟，相关行业标准尚未完善，无人机公司的产品售后保障也不够健全，目前市场费用也较高，小部分种植户会因为某些工作人员操作不专业而产生排斥心理，对其推广产生极大阻碍，只有减少目标用户的顾虑，无人机施肥普及度才能真正提高。

4 建议

目前湖北省洪湖市莲藕产业普遍存在设备条件较落后，政府帮扶力度不够，莲藕作业机械化程度较低等问题，种植户对经济实惠、高效省力的机械化产品，以及科学施肥技术需求迫切。针对设备租赁缺乏可靠稳定的渠道、规模化程度不高、施肥技术不科学等现象，有必要全方位推进相关工作的落实。应从机械化体系、服务化引导、规模化水平等方面着手，以科学技术储备为基础，以政策引导及资金投入为导向，以规模化生产为目标，实现农业农村现代化的美好愿景（王永 等，2021）。

4.1 强化科技研发力度，构建机械化体系

合理利用洪湖地区的地理优势、气候条件等要素，研发符合当地需求的莲藕作业机型，降低无人机成本。加强关键环节机械化技术的研究，减少人力消耗、减轻劳动强度。根据莲藕种植品种选用配套的技术集成，最大限度发挥品种的增产增量潜力，实现莲藕全程生产自动化。联合相关科研院所和科技公司，提高种植品种和相关机械的质量，使各环节的作业效果达到最佳状态，推动农业科技成果的普及和突破。

4.2 加大政府扶持力度，加强服务化引导

目前莲藕生产机械化还处于初级阶段，相关机械设备还比较单一，应用范围不广，全程机械化生产仍需深入研究。需要政府充分发挥农业推广部门的作用，做好新技术、新模式的引进推广工作。定期组织农业技术人员下乡指导，向种植户开展科普宣传讲座，满足种植户对新型技术的需求。出台无人机、自动化装备购置租赁等补贴政策，降低种植户成本。加强与相关企业的合作交流，组织莲藕种植大户、种植合作社、小规模种植户深度参观学习标准化生产技术。

4.3 鼓励莲藕企业发展，提高规模化水平

吸引外地农业公司或莲藕食品生产公司在当地投资建厂，从而引入新技术、新设备、新人才。鼓励引导龙头企业组建莲藕生产、加工、销售一体化的商业模式，优化市场产业化布局，进行规模化生产加工，建立“大型企业+合作社+种植户”盈利模式。合作社联结小规模种植户合作种植，企业提供新品种、新技术和销售统筹，农产品收获后由公司统一收购分红，形成现代化莲藕生产格局。