高寒牧区无人机施药防控草原虫害技术研究

金丽华，王亚楠，胡青云，高明华，艳 秀

（内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼中旗林业和草原工作站 内蒙古，通辽 029300）

1 引言

运用无人机喷洒药物一定程度上满足了现代农业、畜牧业发展的需求。从传统的人工地面防治转向无人机空中防治，不仅技术的安全性更加突出，且很大程度上缓解了劳动力压力，降低了不必要的成本消耗，提高了药物的利用率。近年来予以林业、畜牧业病虫害的防治工作足够的重视，并大规模的采用无人机低空喷洒药物的方式应对虫害问题，取得了较为突出的应用成果。在现代科技蓬勃发展的大背景下，无人机药物喷洒技术还会逐渐进步，了解该技术的应用优势，大力促进此类技术的推广应用是十分必要的。在下文中就具体对于高寒牧区无人机施药防控草原虫害技术开展研究。

2 试验的过程与方法

2.1 试验区情况简要介绍

本次试验选定在内蒙古自治区开展，当地推行了一系列的草原保护条例，禁止随意放牧，使草原生态能够尽快恢复。本次试验所在的区域属于大陆性半干旱半湿润气候带，海拔150-200m，三面环山，牧草丰富，降雨充沛，光照充足，土壤为淡黑钙土，属盐基饱和土壤，地形相对较为复杂。草场建群种主要为盐渍化羊草、有角碱蓬、多根葱、狗尾草、星星草、碱蒿等，属于草原毛虫的高发区。一旦草原毛虫问题爆发，毛虫啃食草体，轻则导致草体无法健康生长，重则导致草体枯黄死亡。

早在2017年就曾提出，应大力推广农业植保无人机，助力农业发展，逐步解决无人机质量无法满足应用要求、缺乏自己的核心技术、缺乏统一的技术标准、无人机的质量无法得到充分的保障、无人机当中重要零部件的可靠性有待提升、无人机的雾化效果无法得到保障、无人机的续航能力差和运载量小、无人机抵御风力天气的能力较差、缺乏专业的技术人员等一系列问题，而这样的发展观念同时也作用于草原生态维护。

2.2 试验的过程与方法

实验所需的器材为喷药无人机以及剪刀、镊子、用作记号的彩旗等辅助工具，使用的药剂为2%苦参碱水剂、0.5%蛇床子素水乳剂。实验工作的开展严格依照《草地毛虫生物防治技术规程》、《草地鼠虫害、毒草调查技术规程》等开展，其目的是为了了解草原毛虫病还情况，并有针对性的予以防控，从而掌握高寒牧区无人机施药防控草原虫害技术的应用效果。

本次研究共计花费了7d 时间，试验区域的总面积约为600hm，因区域内面积较广，本次研究共计调用了四台六轴无人机和两台八轴无人机。在试验开展的过程中，将试验区域划分为两个部分，每个部分的面积约为300hm，两个区域的自然条件、土壤状况等不存在明显的差异，这两个实验区域中分别使用2%，苦参碱100kg以及0.5%蛇床子素90kg。两台八轴的无人机每天作业30-40架次，四台六轴的无人机每天作业30-40架次。技术人员在实验过程中，通过观测作业的轨迹图、掌握作业的时间与面积等信息，了解防控情况。

3 试验的结果

在实验区域内，运用无人机是要钱以及是要后的第2d、3d、5d，派遣技术人员去往防治区域对于牧区的防控情况进行观测。其中，根据第5d 以后的记录，使用2%绿参碱的防治区域药剂用量为225mL/hm，防控前的。平均虫口密度为52.67，防后第2d 的平均虫口密度为11，平均防效达到了79.12%，防后第3d 的平均虫口密度为11，平均防效达到了85.44%，防后第5d的平均虫口密度为7，平均防效达到了86.71%；使用0.5%，蛇床子素的防治区域药剂用量为300mL/hm，防控前的。平均虫口密度为33.67，防后第2d 的平均虫口密度为7，平均防效达到了79.20%，防后第3d的平均虫口密度为6.67，平均防效达到了85.44%，防后第5d的平均虫口密度为5.67，平均防效达到了83.61%。且防治区域的牧草处于健康生长的状态，并未出现明显损伤，可以判定试验药剂并未对于牧草的生长造成不利影响，整体防治效果较优。

与此同时，为了充分了解无人机在高寒牧区防控虫害产生的效果，技术人员还对于无人局防控技术的作业参数进行了测定。其中，两台八轴无人机的作业平均高度约为4m，喷雾宽度约为5m，平均载药量约为7L，平均作业时间约为7min，续航时间约为7min，在晴朗、无风的天气中每天可以作业30-40架次；六轴无人机的平均作业高度为4m，喷雾宽度约为5m，平均载药量约为9L，作业时间约9min，在晴朗、无风的天气中每天可以作业28-35架次。

4 试验的结论

首先，无人机是要技术作为一种现代化的畜牧业和农业发展技术，有着突出的应用优势。运用无人机防控高寒牧区的病害问题，可以不再受到牧区地势条件的影响，起飞和降落更加灵活，不会对于草原环境造成明显破坏，能够去往自然条件较为复杂的牧区当中。技术人员通过科学合理的调控无人机的施药范围，能够避开居民点、河流等所在区域，从根本上降低了对于环境造成的破坏。相对于传统的完全依赖于人工的背负式喷雾药物防治技术，无人机施药技术的作用范围更广、药物喷洒更加均匀、海拔和经纬度更加精准、雾化程度也更优。在运用无人机喷洒药物的过程中，相关技术人员可以远程操控无人机，操作的过程更加轻松便捷，操作人员无需直接接触农药，更大程度上达到了对于技术人员的安全保障作用。不仅如此，多旋翼植保无人机能够达到下旋式雾化药物和喷施药物的要求，相对于人工喷洒药物的形式而言，能够减少喷射死角，提高药物喷施的均匀性。随着技术水平的逐渐进步，如今的无人机已经能够灵活躲避障碍物，在遇到障碍物时，不仅能够即使暂停，甚至能够绕过障碍物飞行。

与此同时，我们也应当充分认识到运用无人机防控技术预防草原病虫害问题的不足。黑龙江省的许多草原地势条件十分复杂，高低起伏，而无人机在坡度超过50°的区域作业时，毕竟效率会有所降低，相对而言更适宜在地势平坦的区域作业。另外，如果使用无人机喷洒药物，应当尽可能的选择晴天进行，这是因为如果风力超过了三级，无人机飞行的平稳性会受到很大影响，药物的喷洒方位也会因此而不受控制。黑龙江地区的草原面积较大，针对这类大面积的草原进行虫害防控，往往需要采取大机群作业的形式，而无人机的运行往往需要获得蓄电池的支持，无人机当中的蓄电池储电量相对匮乏，如果长期运行需要多次更换蓄电池，而电池的充电效率又普遍较慢，即便配备高负荷的充电器仍然无法达到较高的蓄电效率。加之，无人机的操作对于技术人员的专业素养要求较高，许多畜牧业的管理人员并未接受过专业培训，在面对大面积牧区的施药防控时，不知如何运用无人机技术，极大程度上降低了防控的效率。

纵观过去的很长一段时间，内蒙古自治区针对高寒牧区草原虫害的防治普遍采取的是人工喷洒药物的方式，喷洒效率较低，药物浪费率较高，人工背负式喷雾机械极大程度上加剧了技术人员的工作压力，技术人员长期与农药接触，不利于其身体健康。加之草原面积较广，完全依赖于人工喷洒药物还会消耗大量的人力资源。运用无人机施药技术相对于常规的人工施药效率更高、资源节约性更强、喷洒更加均匀，有关调查显示，无人机药物喷洒的效率已经远超人工喷洒的五倍，因节约了人力资源，施药的成本也大幅度降低，作业的进度更强，在合理操控的情况下基本不会出现重复喷洒或漏喷的现象。

5 发展前景及相关建议

总体来说，在高寒牧区，运用无人机施药防控草原虫害能够取得更加突出的防控效果。在未来的发展过程中，需要更加灵活的掌握无人机防控技术，灵活的运用器远距离操控和飞控导航功能，在已勘察的方式，充分了解地形情况的前提下，明确不同地块的喷洒坐标点，科学合理的规划无人机的操控航线，并将操控航线录入到地面控制系统当中，及时高效的完成喷洒作业。除了将无人机施药技术用于草原防控领域当中之外，还可以应用于农业种植领域中。

其次，多旋翼植保无人机借助其对称结构以及多个旋翼运动所产生的风力满足飞行需求，技术应用的便捷性更强，且无人机的售价较低，操作较为灵活，能够一定程度上满足施药防控的需求。应当摒弃落后的、完全依赖于人工的药物喷施形式，从提高药物喷施效率、提高药物利用率保障技术人员的生命财产安全的角度上出发，大力推广无人机施药防控技术，提高草原虫害防控的精准性和便捷性。相关技术人员应当积极主动的进行专业技能培训，确保自己能够灵活操控无人机，合理使用无人机，政府及相关部门应当给予一定的技术支持，及时更新无人机设备，为无人机是要防控技术的应用奠定坚实的技术基础。在条件允许的情况下形成更加完备培训制度，由专业人员负责推进无人机施药工作。值得注意的是在必要时可以将无人机与大型喷雾器等现代技术设备进行联合应用，提高药物喷施的效率，降低草原虫害防治消耗的成本。

相关组织和技术人员应当加大研发投入，逐步解决无人机蓄电能力差、充电效率慢、要无核，载量低等一系列问题。很多时候完全依赖于单一技术人员的创新研究是远远不够的，还应当更多地借助企业方面的支持，国家和政府可以考虑将无人机技术的推广与研究纳入到科学技术发展领域当中，利用企业的资源，促进技术水平的进步。政府和企业则应当联合推广无人机技术，鼓励人们运用无人机技术进行牧区、农区虫害的方孔，大力支持和引导无人机是要防控技术的发展。

最后，为了合理规范和引导无人机是要防控技术的开展，国家及相关管理部门应当合理规范行业发展标准，为技术的应用提供安全保障。同时，结合当地发展的实际情况，建立起施药技术标准，更大程度上体现无人机技术的应用优势，守护绿色草原。