农业无人机在柑橘植保作业中的问题及对策探讨

2022-12-25黄海生李杨秀

农村科学实验 2022年20期

孙奇黄海生李杨秀

（广西农业职业技术大学，广西南宁 530007）

前言

随着科技的发展，农业的生产方式也在不断发生改变，农业机械化、化学化、温室技术、水肥一体化技术等都促进了农业的长足发展。在当前智能化时代，农业物联网、智能农机、无人机植保等逐渐发挥重要作用，其中无人机技术作为一门新兴技术受到了人们的关注，农业无人机已经充分在遥感监测、精准植保、种子撒播和授粉等多个方面进行了广泛的应用，将无人机与现代农业进行有效结合可以有效提高农业的生产效率，无人机目前在农业中最广泛的应用就是植保作业。笔者结合农业无人机在柑橘生产上应用的情况，对植保作业中的问题及策略进行探讨。

1.农业无人机应用的意义

农业无人机作为一种新的农业生产技术方式，不仅可以有效提高生产效率，更重要的是借助无人机作业的方式进行农田管理可以减少用药用水量，还可以提高生产环节中对农药以及化肥的利用率，减少农药化肥对环境造成的不良影响。另外，随着我国农村人口老龄化的问题越来越严重，借助农业无人机在农村的推广能够有效保障农村农田的种植率，对于保障我国的粮食安全有重要意义。

2.农业无人机在柑橘生产上的应用情况

2.1 无人机在柑橘病虫害防治上的应用

柑橘是广西水果产业的第一大水果，至2021年广西柑橘种植面积已达到53万hm2，产量也达到1100万吨，产业规模位居全国第一。

随着产业的快速发展，柑橘生产管理和病虫害防治体量增大，劳动强度增大，应用无人机进行柑橘病虫害防治成为柑橘生产上最常用的手段之一，并且具有良好的效果。红蜘蛛是柑橘上重要的害虫之一，具有发生量大、危害期长、抗药性强等特点，用无人机防治红蜘蛛是最常见的，试验结果表明应用在红蜘蛛防治上，防效达到89.13%;在柑橘园实施柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验中，无人机防控与人工喷雾作业相比，防治效果等同，但效率、总成本、施药量分别是人工喷雾的45倍、63.3%和10%；湖北省宜昌市夷陵区也使用无人机喷药进行柑桔大实蝇绿色防控。

2.2 无人机在柑橘病虫害预防上的应用

无人机结合遥感传感器技术、遥测遥控技术，一方面通过检测柑橘园动态捕捉到害虫的数量和迁移路径，形成监测数据反馈给操作人员，另一方面还可以使用无人机高光谱遥感监测排查柑橘黄龙病植株，结果表明这些方法可大大减少病害排查工作量和劳动力。无人机的这项应用可大大提高果园管理效率和政府防控病情力度，便于及时采用应对策略做好植保工作。

2.3 无人机在柑橘生长状况监测上的应用

无人机技术还能对柑橘的果实、根部、茎叶等进行颜色性状的观察监控，对种植区域杂草，土壤的湿润程度等进行智能计算分析，为农业生产活动提供依据。用无人机遥感技术进行柑橘高空场景分类、低空柑橘植株检测和近距离柑橘果实计数，智能识别柑橘果实，通过回归分析获得的纠正预测值方程和产量估算方程，能够对柑橘果实总量进行估算，克服了产量统计工作的局限性，可以实时获得种植地的预产值，帮助管理人员合理制定销售方案。

2.4 无人机在柑橘生产上的其他应用

柑橘的夏梢生长量过大会影响坐果与果实的发育，应用无人机喷洒适量控梢剂，做到梢不枯不焦，降低人工抹梢的成本，提高效率。柑橘大多数品种都具有多花多果的特点，通过疏花疏果可以保证果实稳产，提高质量。在盛花期应用无人机低空飞行，通过风力减少花量，解决疏花疏果工作量大的问题。同时，对于进行生态栽培或者有机栽培的柑橘园区，可以凭借无人机精准的导航和飞行控制系统，低空离地投放赤眼蜂作业进行虫害的防治，达到安全生产的要求。

3.农业无人机柑橘产业上应用的优势

3.1 柑橘病虫害防治作业效率越来越高

柑橘类果树由于枝叶繁多，易滋生病虫害，因此生产上病虫害预防种类多，防治的次数多，相对其他果树用药次数较多，同时多数柑橘种植在地形崎岖不平的山坡、丘陵地，这些都增加了病虫害防治的难度和工作量。农业无人机最突出的优势就是可以克服以上困难，同时较人工作业方式效率更高。农业无人机厂家针对南方等山地果园地区通过研发减少载重来增加无人机的续航，设置自动避障来增加无人机的机动性，农业无人机施药的效果和效益大大提高。

3.2 柑橘应用作业场景越来越丰富

我国农业无人机最早是在平地进行推广，无人机没有办法随着地势的高低改变自身的高度。随着农业无人机有了仿地功能，无人机开始能够适应坡地作业，极大地拓宽了无人机的应用场景，现在农业无人机又发展出了避障功能，这些改进极大地提高了无人机的作业效率，减少了无人机故障。如今在柑橘种植管理上，无人机不仅仅应用于病虫害的防治，也还应用在种植面积统计、产量预测、病害预测、自然灾害统计，目前科研人员又将无人机应用到花期授粉、疏花，坐果期疏果，虫期投放绿色生防昆虫等方面。

3.3 作业越来越生态环保

与崩塌灾害比较，防治滑坡灾害更复杂一些，需要在探明项目地质条件的前提下，对其稳固性与危害性深层研究，找出滑坡影响相互之间的关系以及相关原因，在综合思考中全面规划，才能对滑坡灾害实现针对性防治。做好滑坡问题的方式工作，必须坚持预防为主、防治结合的基本准则。首先全面细致地掌握好导致滑坡问题出现的因素，然后结合具体的问题所在针对性地制定有效的防治策略。主要通过下述两点举措强化防治。首先做好地表水以及地下水的控制工作，采取这样的策略使得水对土质坡体所带来的威胁有效减轻甚至消除。真正实现防止滑坡问题产生的目的，就一定要把水对于边坡土体带来的侵害作用完全消除掉，主要做法是有效控制滑坡区外围的地表水，防止地表水直接流入到滑坡区域内部，在边界修筑截水沟，达到对地表水有效截流的目的。此外，还可以在滑坡区内部做好排水沟的修筑工作，从而达到有效排除区域内的地表水，尽可能地减少对边坡所带来的威胁的目的。通过进一步增强土质环境的抗滑能力的举措来达到行之有效的防止滑坡的目的，其中边坡加固、削坡减载等等是当前比较常用且收效显著的技术策略。边坡加固方法在具体工程中应用广泛，基本方式为预应力锚固结、钢混抗滑桩挡土墙、边坡柔性防护技术、灌浆电化学加固法等等，当然实际应用过程中，具体哪种方法最为合适，还需要结合工程建设实际灵活选择，考虑土体情况做出综合判断。

3.4 地表变形的防治

地表变形的防治方法包括填堵法、灌浆法以及强夯法，具体方法同样结合工程实际来灵活选择，从而达到对岩土加固的目的，实现地表变形防治的目标。

4.农业无人机在柑橘作业中存在的问题

4.1 地势较为复杂作业难度较高

无人机作业的过程中为了保障作业效果，需要柑橘树的作业高度相对一致，广西、湖南、湖北、四川等南方省份是我国重要的柑橘种植区，但这些地方的柑橘种植区大都以山地为主，柑橘依山而种，高度随地势变化，极大地增高了无人机的作业难度。另外，部分地区由于柑橘种植年限不同，柑橘的长势也不同，这也给无人机进行作业时增加了难度。

4.2 病害较为复杂作业效果无法保障

柑橘类果树枝叶较为茂盛，而且常见的红蜘蛛、蚜虫等虫害大都在叶子背面，无人机作业时是通过上方给药，这种模式导致叶子背面的病虫没有办法得到有效地处置。再加上种植户对农药认识不充分，存在过量用药的情况，使得部分地区的病虫害出现了较强的抗药性，给防治工作带来了极大的困难。同时近几年才兴起的无人机植保行业缺乏全面的用药指导，部分农药在生产过程中只考虑到了传统的人工喷洒的情况缺乏对无人机施药的考量，使得无人机用药难以精准控制。根据传统的人工喷洒的配比进行作业，不仅无法发挥出无人机作业的优势，还影响到作业效果。

4.3 无人机飞手水平层次不齐

随着我国农业无人机的广泛应用，越来越多的人开始加入到农业无人机行业当中，尤其是很多传统的农业从业人员开始加入了无人机飞手的行列，这个过程出现了部分无人机飞手培训不到位的情况。部分无人机飞手培训时间不长，缺乏飞控设备安装、调试、保养和维修经验，也缺乏足够的安全意识，而农业无人机载重大动力强，一旦发生事故就有可能危害到飞手以及作业区域内人员的安全。

4.4 部分无人机售后体系不完善

农业无人机工作环境较为复杂，而且无人机中有很多精密仪器，这使得其在作业过程中极易出现故障。在柑橘作业过程中，无人机距离地面较高，一旦出现故障就有可能导致无人机多部位损坏，而大部分从事农业无人机的人员都缺乏相应的维修能力，这使得农业无人机的售后成为了影响其发展的一个重要因素。柑橘种植管理季节性较强，如果在使用无人机过程中需要耗费大量的时间用于设备的维修，一旦错过季节就会直接影响到柑橘的产量。

5.农业无人机应用于柑橘作业的有效策略

5.1 提高无人机对柑橘作业场景的适应性能

柑橘种植区大都地形复杂，而且部分种植区由于柑橘种植时间不同，出现柑橘成长参差不齐的情况，有的柑橘种植区有大量的电线杆、斜拉线等干扰因素，给无人机在柑橘种植区的作业带来了极大的困难。针对柑橘种植区地势复杂的情况，可以通过提高无人机的仿地能力来更好地适应柑橘种植区的地势变化；针对柑橘长势参差不齐的问题，可以调节无人机到每一株柑橘的高度定点作业，提高作业效果；针对柑橘病虫害存在叶子背面的情况，可以通过控制无人机作业过程中的下压风场，来实现作业过程中对柑橘叶子的翻转，以有效提高作业效果。近年来避障雷达技术也开始在无人机上进行应用，通过试验表明其对电线杆等较大障碍物有很好的识别效果，能有效提高无人机在复杂区域的作业能力。

5.2 制定更加完善的飞手培训规范

针对飞手水平参差不齐的问题，要加强对无人机飞手培训相关内容的规定，通过行业规范来引导各大公司对无人机飞手的培训工作。还可以提高无人机性能，对飞控以及控制系统的优化，降低无人机的操作难度，这种方式不仅可以有效提高无人机飞行的安全性还可以有效提高对无人机的推广工作。目前在农业无人机公司提出的智能飞行的方案下，用户可以通过手机App直接规划无人机作业路径，实现对无人机的有效控制，不仅提高了无人机工作效率，还降低了无人机的使用门槛。当下我国农业无人机行业处于发展过程中，很多规范都有待完善，很多方案也值得一试，研发完善的自主飞行方案能够帮助飞手更好地开展柑橘的作业。

5.3 结合柑橘的特点制定有针对性的治理方案

对柑橘无人机作业过程中，农药的选择在很大程度上会影响到作业效果，因此为了提高无人机的作业效果，需要结合柑橘的特点推出专业性的飞防药剂。在这个过程中农药企业要积极与无人机企业以及柑橘种植大户进行沟通，通过全面的试验来推出自己的飞防产品。无人机作业过程中，单纯地提高农药的浓度以增加农药在作物表面附着性有一定的安全风险，新的研究方向是在减少用药量的前提下提高用药效果，解决飞防添加剂成本较高的问题，也是目前解决成本和防治效果相对优秀的解决方案。

5.4 加强对农业无人机行业的监管

当下国内较大的农业无人机厂家都推出了自己的售后解决方案，其售后方案为两种模式，一种是由企业自身承担售后工作，这种模式成本较高，但可以有效保障售后质量，而且通过售后可以有效收集用户需求，帮助企业更好地改善产品；另一种是由企业委托给第三方进行售后，这种模式可以极大地减少企业在售后的投入，但售后的质量无法得到保障。目前我国的农业无人机还处于发展阶段，督促各无人机企业完善自主的售后模式体系，能够更好地帮助企业提高产品的性能，缩短产品的售后时间，提高农业无人机的生产效率。