无人机施肥植保一体化技术的研究与探索

吴雄杰

（上海市农业机械鉴定推广站，上海市 201601）

0 引言

施肥和植保是水稻田间管理中两个重要的作业环节，上海水稻施肥和植保时间主要集中在每年的6～9月份，高温天气居多。水稻种植后通常需要施肥3～4次，植保4～5次。目前，水稻机械施肥、植保技术模式比较单一，高性能农机装备还不够多，技术含量不高，机械施肥和植保作业效率低、用工量大、劳动强度高等现象仍存在。因此，亟须探索新型机械施肥植保技术，助推本市农机装备提档升级，加快农业高质量发展。

1 目前全市水稻机械施肥和植保技术与装备现状

1.1 背负式喷粉喷雾机施肥技术

近几年，小规模种植农户施肥使用的是背负式喷粉喷雾机，人工背负行走，喷雾机以汽油机为动力，半人工半机械施肥。肥箱30 L左右，作业效率一般在0.33 hm2/h，作业效率低，劳动强度大，施肥量波动大，属于粗放型作业。优势是施肥灵活，适用于水稻小规模种植面积。

1.2 人工担架式喷雾机植保技术

人工担架式喷雾机主要是由水泵和药箱构成，固定在移动车上。由4～6人牵引水管在水稻田间前行，另外4～6人持水枪喷头喷洒农药，属于半人工半机械植保。作业效率一般在1.2 hm2/h。相较其他植保机械，作业效率偏低，劳动强度大，人工成本高，随着农业劳动人口不断老龄化，该模式的劣势越来越明显。

1.3 高地隙自走式植保车施肥与植保技术

该技术模式在原有高地隙自走式喷杆喷雾机上，加装或改装前置或后置小型离心式撒肥机，可实现机械施肥和植保作业，较其他技术模式有一定的作业优势。但自2016年引进与试验以来，并未实现广泛应用推广。

主要原因：一是高地隙自走式植保车在水稻田间驾驶操作复杂，同时在机具上连续添加肥料劳动强度大。二是高地隙自走式植保车通常作业会压出20 cm/次左右的泥沟，通常施肥作业3～4次/年，后续植保作业也会进行4～5次。这样高频率的作业，造成很多犁底层逐渐另深，机械在田间无法连续作业。同时，许多农户对作业期间出现的压苗、伤苗现象有一定担忧和顾忌。因此，全程使用高地隙自走式植保车进行施肥和植保作业技术应用推广难度大。

1.4 无人机施肥植保技术

无人机施肥植保是近两年兴起的一项新型智能化技术，是利用无人机的播撒系统和喷洒系统实现一机多用，进行施肥和植保作业。随着无人机技术不断迭代升级，无人机的性能更加可靠和稳定，作业效率高、劳动强度轻等优势越来越明显，应用范围也越来越广。

2 无人机施肥植保一体化技术的试验研究

2.1 基本情况

为进一步掌握无人机施肥植保一体化技术的生产适应性情况，2022年7～9月份，本市以主流无人机机型大疆T40无人机施肥植保一体化技术为试验对象，进行实测试验研究。无人机施肥植保一体化技术的试验基本情况见表1。

表1 无人机施肥植保一体化技术的试验基本情况

2.2 作业效率

经实测计算，在预设施肥量25 kg/667m2的情况下，大疆T40无人机施肥作业效率为2.26 hm2/h。而常规背负式喷粉喷雾机在施肥量15 kg/667m2情况下作业效率为0.33 hm2/h，前者作业效率是后者的6.85倍，同时无人机施肥的单位时间内施肥量可折算为847.25 kg/h，是常规背负式喷粉喷雾机单位时间内施肥量75 kg/h的11.3倍。大疆T40无人机植保作业效率高达7.34 hm2/h，是人工担架式喷雾机（10人模式）作业效率1.2 hm2/h的6.08倍，具体数据见表2。

表2 无人机施肥作业效率测算表

2.3 作业精准程度

无人机施肥和植保作业期间飞行路径均为自动规划。每次起始位置会自动识别，无漏施、重施，无漏喷、重喷，飞行速度稳定，施肥作业均匀性好，总体作业精准度高。经测算，称重区总用肥量为887.5 kg，作业面积为2.28 hm2，实际平均施肥量为25.95 kg/667m2，与作业前设置的25 kg/667m2，仅存在3.8%的正偏差。测量药剂用量区，总配制药剂220 L，实际使用215.5 L，作业面积8.87 hm2，实际平均用水量为1.62 L/667m2，与作业前设置的1.65 L/667m2，仅存在1.3%的正偏差。

2.4 不同施肥植保机械作业特点对比

在无人机施肥和植保作业过程中，对比其他不同施肥植保机械的作业特点可发现，无人机植保操作人员只需2人，比人工担架式喷雾机10人用工量显著下降。劳动强度明显降低，作业条件适应面广，不受水稻株高、田块泥土情况限制，作业效率成倍提高。同时，无人机施肥具备无人机植保上述特点之外，相比背负式喷粉喷雾机，作业效率更高，劳动强度和用工量明显下降，总体作业精准程度高，相关跟踪情况见表3。

表3 不同施肥植保机械作业特点对比

3 结语

以大疆T40无人机为代表的无人机施肥植保一体化技术是一项智能化程度高、一机多用、功能强大的新型农机技术。相较常规施肥、植保技术模式，具有作业效率高、用工量、劳动强度低、作业精准度高等巨大优势，同时低空飞行作业，不受水稻长势、田间地势等客观条件影响，具有较大的适用范围。其有望成为缓解水稻田间管理中施肥和植保作业中用工量和劳动强度大等问题的重要农机智能化产品。

随着无人机产品不断迭代升级，无人机性能大幅提升。近两年，无人机施肥和植保技术日趋成熟，无人机施肥植保一体化技术在本市的应用推广趋势强劲。这有利于加速本市农机装备的提档升级，向智能化、自动化、无人化等更高层次发展。