临泉县农用植保无人飞机应用现状及发展前景

张 磊

（临泉县农业机械化发展中心，安徽 临泉 236400）

植保无人机是指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，主要通过地面遥控或定位系统实现喷洒药剂等作业。无人机植保作业与传统植保作业相比，具有精准、高效、环保、智能化、易操作等特点，作业过程中节省了大量物力和人力资源。植保无人机种类多样，按照不同划分依据，可分为多种类型；按机型结构划分，可划分为固定翼植保无人机、单旋翼植保无人机、多旋翼植保无人机等。

1 临泉县植保无人机的保有量和使用情况

截至2021 年底，临泉县拥有各类农用植保无人机834台，其中2016 年投入使用12 台、2017 年投入使用51 台、2018年投入使用101台、2019年投入使用158台、2020年投入使用305台。

1.1 专业合作社保有量

临泉县沃丰农机服务专业合作社，拥有大疆无人植保机80 台，机型分别为大疆1P、T10、T20、T30；临泉县中博农机服务专业合作社，拥有极飞XP2020 机型30 台、极飞P80 机型5台、智远ZY16机型50台；临泉县正大生态果蔬种植专业合作社，拥有大疆T30、机飞P40机型146台；临泉县宏旺农机服务农机合作社，拥有大疆无人机植保机260台，机型分别为大疆T10、T20、T30；临泉县琪军农机合作社，拥有大疆无人机23台，机型分别为T20、T30；临泉县龙悦农机专业合作社，拥有汉和25、汉和30、大疆T20机型26台，共计620台。

1.2 农资经营企业保有量

临泉县瑞达种业有限公司2017 年购置了4 台雨燕－10多旋翼植保无人机，2018 年购置大疆MG-1P 型植保无人机5架，2020 年购置了大疆T10、T20、T16 机型10 架；阜阳市嗨森智能科技有限公司，拥有大疆T10、T16 机型共25 架；安徽云丰农业科技有限公司，拥有极飞V40机型3台。共计47台。

1.3 种植大户保有量

临泉县庙岔镇叶文杰拥有大疆T20 机型4 台；临泉县宋集镇种粮大户邱振业购买极飞V40 机型1 台；其他个人购置使用的大户，共计10台。

1.4 作业作物和地形情况

临泉县采用植保无人飞机作业的作物种类主要有小麦、玉米、大豆、高粱、南瓜、生姜、果树、芝麻、红芋、中药材等，特别是小麦、玉米的病虫害防治作业使用情况比较普遍。临泉属于皖北平原地区，地形较为平坦，非常有利于植保无人机进行田间作业，但也有不少田块存在着电线杆（电线杆拉线）、空中电（缆）线、农田周围树木等，对无人植保机进行飞防作业的安全性有一定影响。

2 临泉县植保无人机作业情况

2.1 植保无人机应用作业面积

植保无人机在临泉县的病虫害防治作业中发挥越来越重要的作用，据不完全统计：2016 年植保无人机应用作业面积24 km2，占全年统防统治作业面积的3.43%，平均防治效果68%。2017年植保无人机应用作业面积102 km2，占全年统防统治作业面积的7.02%，平均防治效果72%。2018 年植保无人机应用作业面积202 km2，占全年统防统治作业面积的10.47%，平均防治效果75%。2019 年植保无人机应用面积280.67 km2，占当年统防统治作业面积的17.9%，平均防治效果75.4%。2020 年植保无人机应用作业面积823.33 km2，占当年统防统治作业面积的33.85%，平均防治效果80.1%。2021年植保无人机应用作业面积1 510 km2，占当年统防统治作业面积的50.12%，平均防治效果82.5%。2016 年—2021 年植保无人机作业面积情况见表1。

表1 2016年-2021年植保无人机作业面积情况调查表Tab.1 Survey of the working area of plant protection drones from 2016 to 2021

2.2 作业效率与成本

2016 年以前购买的多旋翼植保无人机。临泉县瑞达种业有限公司购买的雨燕—10多旋翼植保无人机，飞防效率较低，为14.44 hm2/d，且操作复杂，药液喷洒不均匀，并且完全依靠人工进行操控，安全系数较低，喷防效果一般。

2016 年购买的单旋翼油动植保无人机。2016 年临泉县中博农机专业合作社购置的12 台汉和1506—058 植保无人机，单旋翼，产生的风力较大，效率较高，为33.33～40.00 hm2/d，作业成本12～15元/667 m2，但喷防效果一般。

2017 年－2019 年购买的多旋翼智能植保无人机。如大疆MG-1S 型、MG-1P 型、T16 型无人机，极飞3W-XA-P20-10型、3WWDZ-15A 型无人机，以及高科新农M23-E 无人机。这些机型都具有自动避障、定高、自动记忆功能，喷洒速度随着飞行速度的快慢自动调整，作业效率较高，平均每台可作业20～33.33 hm2/d，喷防效果较好。

2020 年以来购买的植保无人机。如大疆T20、T30，极飞P40、P80、V40 等，集喷洒、播撒、测绘多功能于一体，人工智能飞控，操作便捷。此类机型具有完全感知避障、一键测绘功能，可以根据地块、电池和药量规划最佳航线，智能程度较高、安全性能可靠、作业效果较好，作业效率53.33～66.67 hm2/d。

综合分析作业成本。植保无人机的药箱容量，从2016年的每5～10 L/箱，增加到2021 年的20～30 L/箱，个别机型甚至达到了40 L/箱以上。随着药箱容量的增大，喷防效率显著提高，防治成本明显降低，作业成本从2016 年的12～15元/667 m2，降至2021年的4～8元/667 m2。

从目前调查情况来看，临泉县植保无人机作业成本主要包括机手劳务费、电池损耗、机械损耗与折旧、器械运输费及药剂混配人员务工费等，成本约3～6 元/667 m2。作业价格在4～10元/667 m2间浮动，如作业面积较大且连片的收费标准为4～6 元/667 m2；喷洒玉米、高粱等高秆作物或者倒伏的玉米、芝麻等作物，收费标准为6～8 元/667 m2；面积小且零散地块，收费标准为8～10 元/667 m2。通过对比作业成本与收费情况来看，目前临泉县植保无人机作业效益在1～4 元/667 m2。2016年－2021年植保无人机作业成本见表2。

表2 2016年-2021年植保无人机作业成本调查表Tab.2 Operational cost survey of plant protection UAV from 2016 to 2021

2.3 植保无人机的优势

总体来看，自2016 年以来，临泉县植保无人机数量逐年增加，喷防面积逐年扩大，防治效果逐年提高。植保无人机与一般植保机械相比有以下几点优势：一是喷防效果好。从数据分析结果来看临泉县的植保无人机机型逐渐趋于智能化、自动化。目前技术相对成熟稳定，喷洒均匀，雾化好，对农作物病虫害的喷防效果较好。二是防治效果显著。植保无人机具有作业高度低、飘移少、可空中悬停等特点，喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性，防治效果好。三是高效安全，对农作物的踩踏伤害较小。植保无人机飞行速度快，规模作业能达到每小时8～10 km2/h，其效率比常规喷洒高出100倍以上。植保无人机通过地面遥控或GPS 飞控操作，喷洒作业人员远距离操作避免暴露于农药下的危险，提高了喷洒作业的安全性，同时避免了人工或其他机械在田间喷洒对农作物的来回踩踏，实现了人药分离。四是解决了农作物防治作业难的问题。对玉米、高粱、生姜、大豆、芝麻等作物，田间比较密闭加上高温炎热的天气，人工背负式和自走式植保机械很难进入田间喷防，但植保无人机可以利用自身体积小的优势，有效解决了这一难题。五是降低资源成本。植保无人机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量，节约90%的用水量。六是价格低易操作。植保无人机整体尺寸小、质量轻、折旧率低、易保养、单位作业人工成本低。操作便捷，操作人员一般经过30 d左右的训练即可掌握要领并执行作业任务。

3 平台监管情况

为强化全县植保无人机作业情况的监督管理，根据安徽省农业农村厅要求，临泉县率先在小麦赤霉病统防统治工作中实施平台监管。规定凡是2021 年在临泉县小麦赤霉病防控工作中参与实施统防统治的合作社、植保机械和机手，都必须在省监管平台进行注册登记，提供后台数据，并在作业时上传相关参数。

临泉县农业农村局通过议标方式，确定一家第三方监管机构，委托监管全县的赤霉病统防统治工作。监管机构通过监控网络平台对植保无人机的作业时间、地点、作业轨迹、作业面积、飞行高度、飞行速度、喷幅或横移间距、单位施药液量及总施药液量等施药作业相关参数进行监督管理。2021年全县共使用植保无人机等现代植保机械1 267 台（套），投入统防统治组织82 个，开展统防统治面积1 370 km2，最大限度地减轻了赤霉病和其他病虫的发生程度和可能造成的损失。

4 存在问题

4.1 机具调度没有形成有效机制且使用率不高

在集中作业时期，小麦赤霉病、玉米草地贪夜蛾等重大病虫害防控时间紧，窗口期短，尤其是赤霉病防控时间紧、任务重。临泉县本地的植保无人机不能满足飞防的需要，需要从外地调来大量的植保无人机，存在飞手缺乏而导致植保无人机空置率高。目前临泉县土地规模化程度较低小，地块分散，农作物种植品种掺杂，显著增加植保无人机飞防作业成本，无形中降低了植保无人机的使用范围，制约了临泉县植保无人机的大面积应用。

4.2 植保无人机电池及药剂适用技术有待升级

临泉县植保无人机电池大多价格高、使用寿命短、耗电快、续航能力差，频繁装药和来回更换电池比较麻烦。植保无人机使用的药剂有一定的要求。传统制剂用水量较大，进行稀释后仍存在一些较大颗粒，易造成堵塞喷头的，不适合于植保无人机作业。且植保无人机使用的药剂受温度和风力、风向的影响，大多数药剂只能在正常温度下使用，当气温＜6℃不能正常工作。植保无人机在大风的天气下难以保证喷雾均匀，会出现雾粒严重分布不均匀、重喷漏喷情况。

4.3 植保无人机机型适配度低

由于使用的植保无人机机型多而杂，参数高低不平，给飞防作业操作带来较大的困难。同时植保无人机不能实现一机多用，不同农作物使用机械也不尽相同，需要购买不同型号的机械，增加了经济成本。

4.4 植保无人机飞手技术水平低且严重缺乏

植保无人机作业对飞手的操作技术和业务素质要求很高。职业飞手不仅要会操作植保无人机，还要懂得维修和保养知识、懂得配置药剂。但实际情况是，临泉县的不少飞手并没有经过系统专门的培训就直接上去操作了，容易出现较大的失误，造成不可估量的损失。

4.5 植保无人机售后服务滞后

植保无人机技术含量高、使用门槛高，普及性差，用户自己无法精准维修，也很难找到维修公司维修，导致无人机企业的售后压力极大，售后服务滞后。

4.6 作业市场混乱。

相关部门没有制定统一标准。各有关经营者为达到竞争目的，作业标准、收费标准不统一，作业质量难以得到保障。

4.7 植保无人机的购买价格较高

购置植保无人机费用较高，加上使用、维护、维修的费用，对农户、农机服务组织来说是一笔不小的负担，制约了植保无人机在临泉县的发展。

5 临泉县做好农用植保无人飞机应用的建议

5.1 无人植保机及相关技术需加强革新

协调生产企业生产出多变箱无人植保机，根据临泉县小麦、玉米等农作物的需要，作业时随时进行更换，实现农作物大面积播撒、喷药、施肥等。另外，多旋翼植保无人机采用模块化设计，整机体积小、质量轻，效率高，喷幅宽度和飞行高度可以自由调整，能实现厘米级的定位，降落时能够避开野外地面常见的小石子、树枝等障碍物，受到用户青睐，建议大力推广。建议在现有功能的基础上，再生产更多升级版植保无人机，延长电池使用时间，提升电池的充电速度，减少充电时间。要争取财政资金投入，加快飞防专用药型的研制。超低容量液剂的浓度较高，喷雾量较低，用水量较低，提高了植保无人机飞防作业的效率、节约了成本，同时加快研制合适的药剂。

5.2 加强飞手培训和企业售后服务

通过举办飞手培训会、组织到外地学习进行观摩学习等形式对植保无人机操作手进行专业培训，不断提高飞手的操作技能。督促经销企业重视售后服务，多增加售后服务点。

5.3 提高植保无人机利用率

针对植保无人机空置率高的问题，建议由政府出面进行组织协调，有序组织无人机利用南北植保作业期时间差，参与跨省、跨区域作业，最大限度延伸植保无人机的作业期，增加购机者的作业收益。通过土地流转、托管等方式，整合地块，有利于无人植保机械进行统一作业，减少农民的费用支出。

5.4 继续开展对植保无人机机型的农机购置补贴

贯彻国家农机购置补贴政策，安徽省决定继续在全省范围内开展植保无人驾驶航空器补贴试点工作。将载药量在10～20 L 及15 L 以上的电动多旋翼植保无人飞机纳入试点补贴范围，补贴标准分别为6 000 元/架、9 000 元/架、12 000 元/架不等。这一政策的出台和实施，降低了农业生产经营组织的负担，有利于推动临泉县植保无人机的迅猛发展。