多旋翼植保无人机施药防控草原毛虫技术研究

金丽华，王铁城

（内蒙古自治区通辽市科左中旗林业和草原工作站 内蒙古，通辽 029300）

1 引言

草原，是生态环境体系中不容分割的一个重要部分，草原的生长与发展影响着生物的多样性，同时也影响着牧民的生活质量。草原虫害问题的肆意滋生，极大程度上降低了草地的质量，降低了草地的载畜量，影响了草地的健康生长。如何科学合理的应对草原虫害问题，成为了我们需要重点探索的领域。在过去的很长一段时间当中，黑龙江省给予草原生态畜牧业的发展充足的重视，通过运用大型喷雾器以及背负式喷雾器相结合的形式意指草原虫害问题的出现，尽管已经取得了一定的成果，但与此同时，一系列新的问题也接踵而来，例如农药消耗量过大、人工作业压力过大、对地形地貌条件要求过高等。我们急需一种效率更高、安全性更强、绿色环保型更加突出的毛虫防控技术，为草原的生态平衡提供充足的保障。于是，植保无人机技术应运而生。多旋翼植保无人机与常规的人工喷洒药物相比，效率更高、形式更加便捷、农药的利用率更高，且无需受到地势环境的影响，更有助于提高草原虫害的防控水平。在下文中，我们就具体对于多旋翼植保无人机是要防控草原毛虫技术开展分析。

2 试验区域具体情况介绍

本次试验选定在内蒙古自治区开展，内蒙古自治区的草原覆盖面大，为当地畜牧业的发展创造了有利的条件，也为本次实验工作的开展提供了充足的支持。近年来，在经济发展水平飞速进步的大背景下，草原资源受损极为严重，当地在充分意识到草原植被已经遭受严重破坏情况下，实施了一系列草原保护条例，禁止在已经出现沙化和碱化的草地上放牧，并在给予牧民合理补偿的情况下，规定牧民在特定季节放牧，以便给予草原生态足够的恢复空间。试验区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。

3 试验的过程与方法

3.1 试验的过程

所需药剂为2%的苦参碱水剂和短稳杆菌。应用的器材为多旋翼植保无人机、小彩旗、卷尺、剪刀、白纸等。本次实验开展过程中运用的无人机标准载重量为10kg，最大有效起飞重量为23kg，配备多个鸭嘴式喷头，所产生的最大功耗为6400w，飞行速度约为7m/s，精度较高，能够灵活躲避障碍物，定位能力突出强。结合试验区域的规模以及无人机的蓄电能力，配备多台多旋翼植保无人机共同开展作业。

3.2 试验的方法

结合《草地毛虫生物防治技术规程》、《草地鼠虫害、毒鼠调查技术规程》、《草原虫害直升飞机防治技术规程》等落实草原毛虫的防治与防控工作，运用多旋翼无人机在实验区域内喷洒抑制毛虫生长的药物，观察药物的喷洒情况以及毛虫病害的控制情况。

4 研究的成果

4.1 多旋翼植保无人机的基本参数测定

为了确保本次试验工作能够得以顺利、有效的开展，在正式落实试验工作之前，试验人员特地对于本次试验所运用到的多旋翼植保无人机防控技术的作业参数进行了测试了解，其目的是为了更加精准、细致的把控多旋翼植保无人机在试验区域内防控草原毛虫的基本性能。在确定多旋翼植保无人机处在正常运行状态下时，分别开展了三次参数测定试验，试验当天天气为无风。多旋翼植保无人机的载药量为7kg，第一次测验，将多旋翼植保无人机的飞行高度控制在2m，飞行速度保持5m/s 不变，此时喷雾的宽度约为4.5m，雾滴约为34滴/cm；第二次测验，将多旋翼植保无人机的飞行高度控制在2.5m，飞行速度保持5m/s 不变，此时喷雾的宽度约为5.5m，雾滴约为30滴/cm；第三次测验，将多旋翼植保无人机的飞行高度控制在3m，飞行速度保持5m/s 不变，此时喷雾的宽度约为7.5m，雾滴约为50滴/cm。

4.2 多旋翼植保无人机的草原毛虫防控效果实验

在正式施药之前，技术人员特别对于实验区域内的防前密度开展的调查，分别在施药完成后的3d、5d、7d 获取防控效果数据，并对数据内容进行深层分析。本次测验所运用到的药品为短稳杆菌以及2%的苦参碱。在使用短稳感菌进行测验时，药剂为225mL/hm，防前平均虫口的密度为46/m，防后平均虫口的密度为5/m，平均防控效果为89.21%；药剂为300mL/hm，防前平均虫口密度为55/m，防后平均虫口的密度为4.33/m，平均防控效果为92.12%；药剂为375mL/hm，防前平均虫口密度为87/m，防后平均虫口密度为5.67/m，平均防控效果为93.46%。在使用2%的苦参碱进行测验时，药剂为150mL/hm，防前平均虫口的密度为87/m，防后平均虫口的密度为9/m，平均防控效果为89.69%；药剂为225mL/hm，防前平均虫口的密度为36/m，防后平均虫口的密度为2.67/m，平均防控效果为92.52%；药剂为300mL/hm，防前平均虫口的密度为49/m，防后平均虫口的密度为2.67/m，平均防控效果为94.51%。

4.3 多旋翼植保无人机防控草原虫害示范区的构建

本次研究共计花费两个星期的时间，由于试验区域草场面积较大，由当地某生态治理公司派遣六台多旋翼植保无人机实施施药防控。所使用到的防控药物为2%的苦参碱705kg 以及短稳杆菌60kg，施药当天天气晴朗，无风无雨，每台多旋翼植保无人机作业时间为8 分钟左右，每天作业48-58架次，每架次防治约0.5hm，每天每台多旋翼植保无人机防控面积约为25km以上，每天可以防治草原毛虫约25km。但如果施药时恰逢大风天气，无人机的稳定性明显降低，稳药性能也会有所削弱，药液的分散缺乏均匀性，不适宜进行施药处理。针对多旋翼植保无人机的载药量，当储药量控制在7kg 以下时，无人机能够保持稳定飞行状态，药液喷洒也十分均匀，但当储药量达到了7kg 以上时，无人机在起飞阶段十分困难，运行的稳定性也明显降低。无人机处在平面运行状态时飞行状态最优，同时也能够满足30°以下的坡度的药液喷洒，如果坡度超过了30°，则需要采取人工辅助作业的形式，保障药物喷洒的稳定性，此时无人机的精度有所降低，防治的效果也自然而然的会受到一定的影响。建议可以结合草场环境、施药当天的气候条件、药物喷洒的需求等，合理运用无人机。

在药物喷洒后的一个星期内，对防控效果进行了三次监测，2%的苦参碱以及短稳杆菌对草原毛虫产生的防控效果已经达到了90%以上，且草场的生长环境并未受到破坏，草场仍然能够始终保持正常生长状态，总体来说，防控效果较好。根据多旋翼植保无人机施药过程中生成的作业轨迹图、作业的时间和面积以及海拔高度等信息，判定多旋翼植保无人机的防控区域十分精准，值得推广应用。

5 研究结论及展望

在运用多旋翼植保无人机施药防控草原毛虫的过程中，无人机的运行始终采取智能操控的方式加以管控，无人机的控制者只需要在地面使用遥控器加以操控即可。无人机的旋翼处在运行状态下时，能够产生强大的气流，药液在较短的时间内就可以穿透到植被群中，覆盖面更广，防治效率更高，以往大范围施药产生的作业死角被清除。从技术人员的角度上来看，无人机的喷药效率远远超过人工操作，能够有效降低技术人员承担的工作压力，技术人员无需在直接与农药接触，其自身的安全性更能得到保障。同时，因无人机能够判定防控的海拔高度、经度和纬度，定位的精准性较强，能够有效提高药物的利用率，避免重复喷洒或因遗漏而未喷洒的情况。尤其应当注意的是，无人机具备避障的能力，运行十分灵活，在感知到障碍物的存在后能够自动躲避或停止。

但与此同时，我们也发现了许多关于多旋翼植保无人机的问题。首先，无人机电池使用的持久性较差，及时处在电力充足的状态下，也只能运行短短一段时间。如果更换续航能力较为持久的电池，而无人机能够带动的自身重量是有限的，如果电池重力增加，其储药量必然会有所降低。同时，无人机蓄电池充电时间为半小时左右，相对于耗电速度而言，充电速度相对较慢，这也在很大程度上降低了无人机的使用优势。其次，无人机的运行会对于地势条件产生一定的要求，如果草原地势十分陡峭，高低不平，坡度较大，则不适宜使用多旋翼植保无人机进行毛虫防控。如果当天恰巧为风天，无人机的作业效率将明显降低，如果风力较强，无人机的运行稳定性无法得到保障，会直接影响施药的效果。除此之外，不同于常规的人工喷洒药物，无人机喷药对于技术人员的专业能力有着较高的要求，无人机前期购入的成本较高，通常需要由有能力、有资质的专业人员、组织或企业负责，技术推广空间较大。

多旋翼植保无人机作为现代化农牧设备的代表，如今已经被越来越广泛的应用于农牧领域当中，且发挥着越来越重要的作用。以多旋翼植保无人机防控草原毛虫问题，可以有效避免技术人员直接接触农业药物，对保障人体安全更加有利，喷洒效率较高，极大程度上节约了人力成本，提高了农药的利用率和喷洒效率。以往我们较为常用的直升飞机防控设备，虽然也有着突出的应用价值，但体积较大，携带的便捷性较差。科学合理的运用多旋翼植保无人机进行施药处理，能够满足智能防控、灵活防控、绿色防控草原毛虫的需求。在今后发展的过程中，首先，应当加大对于多旋翼植保无人机等现代化技术设备的推广应用，让更多人能够认识到利用智能化设备的优势，从而主动的汲取技术养分。其次，相关组织和企业应当主动承担起技术推广的职责，一方面为自身的发展开拓有利的空间，另一方面为带动畜牧领域的稳定发展提供适宜条件。最后，我们应当予以草原管理工作足够的重视，结合现实情况，有针对性的选择防控技术，促进生态领域的可持续发展。