无人机技术与传统小麦病虫害防治的融合应用

宋以星

（延津县农业农村局，河南 新乡 453200）

小麦是我国重要的粮食作物之一，然而，小麦病虫害一直是影响小麦产量和质量的主要因素之一。传统的病虫害防治方法主要依赖于人工巡查和喷洒农药，存在工作量大、效率低、成本高以及对环境和人体健康有影响等问题。近年来，随着无人机技术飞速发展，将无人机技术与传统小麦病虫害防治相结合正逐渐引起人们的关注。

1 小麦病虫害防治中的问题

1.1 难以把控病虫害防治时间

在小麦病虫害防治中，种植者面临着许多问题，其中之一是难以把控病虫害防治的时间。病虫害的发生和发展与气候、环境条件以及害虫、病原体的生物学特性密切相关。然而，这些因素往往是不稳定的，导致种植者很难准确预测和掌握病虫害发生的时间。

1)气候变化对病虫害的影响是不可忽视的。随着全球气候变暖，降水、温度、湿度等气候要素变化可能导致害虫和病原体的种群数量和分布发生变化。这意味着病虫害发生的时间可能提前或延迟，使种植者很难准确选择最佳的防治时机。

2)环境条件对病虫害传播和暴发也有影响。小麦种植区域地土壤、水源、周围植被等因素都会对病虫害的发展产生影响。例如，土壤湿度过高可能导致某些病原体滋生，而过度灌溉或不合理施用农药可能造成环境污染，进一步加剧病虫害的发生。因此，种植者需要密切监测和了解种植环境的变化，以便及时采取相应的防治措施。

3)害虫和病原体的生物学特性增加了病虫害防治时间的不确定性。不同病虫害在不同的季节、阶段活动，并且病虫害的生命周期、繁殖方式也各不相同。种植者需要根据不同的病虫害特点制订相应的防治策略，但这需要对害虫、病原体的生物学知识有深入了解和准确的判断能力。

1.2 小麦种植灌溉中存在的问题

在小麦种植中，灌溉是一个重要的环节，小麦种植灌溉中常见的问题如下。

1)灌溉量不合理。灌溉水量分配不合理是一个普遍存在的问题。有的种植者倾向于过度灌溉，导致土壤过湿，增加了病虫害发生风险，也可能导致土壤中养分流失和盐渍化问题。相反，如果灌溉不足，会导致小麦植株水分应激，影响生长和产量。

2)灌溉频率不合理。有的种植者过于频繁地灌溉，导致土壤过湿，容易滋生真菌病和其他病害。灌溉频率过低则会使土壤过于干旱，导致植株的水分吸收不足和生长受限。

3)缺乏灌溉管理技术。在一些小麦种植地区，种植者缺乏灌溉管理的技术和知识，没有科学的灌溉计划，缺乏灌溉系统调节和监控能力，不能准确判断植株的水分需求，无法优化灌溉量和灌溉频率。

4)资源限制。一些小麦种植地区可能存在水资源不足的问题。水源短缺可能导致灌溉困难，种植者要面对如何合理分配有限水资源以满足小麦生长的难题。

1.3 药剂使用问题

在小麦病虫害防治中，药剂使用是一个重要的环节，其中的常见问题如下。

1)滥用农药。滥用农药是一个严重的问题，特别是过度依赖某种农药防治病虫害。这种行为可能导致害虫和病原体对农药产生抗药性，从而降低农药施用效果。此外，滥用农药还会对生态环境造成负面影响，如土壤和水体污染，以及对非目标生物的伤害。

2)缺乏有效的药剂。由于病虫害的多样性和复杂性，选择合适药剂进行防治是一个挑战。一些小麦病虫害可能对某些药剂具有抗药性，或者某些药剂在特定环境条件下效果不佳。因此，种植者需要了解不同病虫害的药剂抗性情况，选择适当的药剂进行防治。

3)药剂残留问题。药剂残留对食品安全和环境保护构成潜在威胁。如果种植者在小麦收割前不合理使用药剂，可能导致农产品中药物残留量过高，影响消费者的健康。因此，种植者需要严格按照药剂使用说明和安全间隔期施药，避免药剂残留问题。

4)缺乏科学的药剂施用技术。施药方式不正确可能导致药剂浪费、施药不均匀。因此，种植者需要了解正确的施药方法，如药剂稀释比例、喷雾器使用方式和施药时机等。

2 小麦病虫害防治中应用无人机

2.1 对小麦进行检测和管理

无人机在小麦病虫害防治中的应用为小麦管理提供了新的可能性，具体应用如下。

1)病虫害监测。无人机配备高分辨率的摄像设备和多光谱传感器，可以对小麦田地进行全面监测。通过无人机航拍，可以及时捕捉到小麦田地中的病虫害情况，包括病害的类型、程度和分布等，使种植者和农业技术人员能够快速发现病虫害的迹象，从而及时采取防治措施，减少病虫害造成的损失[1]。

2)草地变色检测。无人机可以利用多光谱传感器检测小麦田情况。通过分析不同波段的图像数据，可以判断小麦植株的健康状况。如果出现异常变色，可能意味着存在病虫害或其他生长问题。应用无人机可以快速准确地发现这些问题，并进行定位，帮助种植者采取相应的措施，如调整施肥和采取防治措施，以促进小麦健康生长。

3)精准施药。无人机搭载喷雾设备，根据事先设定的路径和指令，将药剂以喷雾的方式喷洒到目标区域。这种精准施药的方法可以有效减少农药浪费和环境污染，提高防治效果。

4)地形检测和土壤分析。无人机配备激光雷达和红外传感器等设备，可以快速检测和分析小麦田的地形、土壤。通过分析获取的地形数据和土壤信息，种植者可以更好地了解小麦种植区域的水分分布、排水状况和养分含量等，有针对性地制订灌溉和施肥计划，提高小麦产量。

2.2 应用无人机喷洒农药

在小麦病虫害防治中的应用无人机，可以实现药物精确喷洒，为小麦病虫害防治提供便利，提高效率。

1)精准定位喷洒。无人机搭载的喷洒系统可以根据事先设定的路径和指令，实现对小麦田地精准喷洒。通过全球定位系统（GPS）和导航技术，无人机可以准确飞行到目标区域，并在预定高度和速度下喷洒药物。精准定位喷洒的方法可以确保药物被均匀地喷洒在目标植株上，提高防治效果。

2)覆盖面积大。无人机飞行速度相对较快，可以在较短时间内完成大面积喷洒任务。与传统人工喷洒相比，无人机能够大幅提高喷洒效率，节省时间和人力成本。特别是在病虫害大面积暴发时，可以快速响应并喷洒药物，防止病虫害扩散。

3)节约药物和环境友好。由于无人机可以实现精确喷洒，药物可以被有效地控制在目标区域，减少药物浪费和过量使用。这不仅可以节约药物成本，还有助于减少对环境的影响和农药残留。此外，无人机可以避免药物喷洒时产生的地面压实和损伤，减少对农田的破坏[2]。

4)数据记录和分析。无人机配备的传感器可以实时记录喷洒过程中的数据，如喷洒速度、喷雾量和药物质量浓度等。通过分析数据，种植者和农业技术人员可以评估喷洒效果，并根据需要调整喷洒策略，提高病虫害防治效果。

2.3 小麦病虫害防治中应用无人机遥感技术

在小麦病虫害防治中应用无人机遥感技术，为种植者和农业技术人员提供了一种快速、准确的监测和评估手段。

1)病虫害监测与预警。无人机搭载的遥感设备，如多光谱传感器和红外热像仪，可以获取小麦田地的高分辨率图像和热量分布数据。通过对这些数据进行分析，可以实现对小麦病虫害的监测与预警。例如，多光谱传感器可以捕捉到小麦植株受损的光谱特征，帮助种植者快速识别病虫害的类型和为害程度。红外热像仪可以检测到植株的温度分布，提供病虫害热点的定位。监测和预警系统可以帮助种植者及时采取防治措施，减少病虫害造成的损失。

2)病虫害分布与定位。无人机遥感技术可以帮助精确定位小麦田地中的病虫害分布。通过无人机航拍，可以获取大范围图像数据。利用这些数据，可以生成小麦田地的高分辨率图像和三维模型，并进行病虫害的定位和分布分析。这种定位和分布信息可以帮助种植者有针对性地制订防治策略，优化药物喷洒和其他防治措施的效果。

3)生长状态监测。无人机遥感技术可以监测小麦植株的生长状态和健康状况。通过分析遥感图像，可以获取小麦田地的植被指数、叶面积指数等参数，评估小麦的生长和健康状况。监测系统可以帮助种植者及早发现小麦植株营养不良、疾病或虫害受损等问题，及时调整管理措施，促进小麦健康生长[3]。

3 无人机应用于小麦病虫害防治中的关键

3.1 立足小麦生长特点

在小麦病虫害防治中，无人机技术具有很多优势。可以迅速侦测和监测病虫害的存在和蔓延情况。通过搭载高分辨率的摄像头和传感器，获取详细的图像和数据，帮助种植者及时了解小麦生长状态和病虫害为害程度。

1)病虫害巡查。利用无人机的高空俯瞰能力，种植者可以快速检查小麦田地的整体情况，识别病虫害的迹象和侵染区域，有助于及早发现病虫害并采取相应的防治措施，避免病虫害扩散。

2)精准喷洒农药。无人机搭载的喷洒设备可以精确喷洒农药或生物控制剂。通过无人机的定位和导航系统，种植者可以将药剂喷洒在受到病虫害侵染的特定区域，减少药物的浪费和对环境的影响。此外，无人机能够在短时间内完成大面积喷洒作业，提高工作效率。

3)数据分析与预警。通过摄像头和传感器获取的图像和数据可以用于病虫害监测和分析。无人机可以收集大量数据，如植被指数、温度和湿度等，利用机器学习和人工智能算法进行数据处理、分析，提供病虫害的预警信息。种植者可以根据预警结果及时采取防治措施，避免小麦发生病虫害。

4)智能灌溉管理。无人机可以搭载土壤湿度传感器，监测小麦田的土壤湿度情况。通过无人机定期巡查，种植者可以了解不同区域的土壤湿度情况，实施智能灌溉管理，为小麦提供适宜的水分，降低病虫害的发生概率[4]。

3.2 完善相关信息数据库

在小麦病虫害防治中应用无人机，完善相关信息数据是关键任务。通过收集、整理和管理大量小麦病虫害相关数据，可以提供准确、实时的信息支持，为种植者和农业管理部门制定科学的防治策略提供参考。

1)无人机配备高分辨率摄像头和传感器能够捕捉到丰富的图像和数据。这些数据包括小麦田地的植被状况、病虫害分布情况、为害程度等，并与其他农田数据整合，形成全面的小麦病虫害信息数据库。

2)处理和分析无人机采集的图像、数据。利用图像识别技术和机器学习算法，可以对图像进行病虫害自动识别和分类，快速准确地确定病虫害的类型和程度，并将结果存储到数据库中。同时，小麦病虫害信息数据库还应包括其他相关数据，如天气信息、土壤质量、农药使用记录等。这些数据与病虫害数据关联分析，可以探索病虫害与环境因素之间的关系，帮助预测病虫害发生的潜在风险和影响因素。此外，完善数据库还需要考虑数据的实时性和共享性。通过无人机技术，数据可以实时传输到云端服务器，种植者和农业管理部门能够及时获取最新的病虫害信息。同时，建立一个统一的平台或系统，使不同农田的数据集成和共享，促进农业领域的合作和信息交流。

3.3 加强专业人才培养

在无人机应用于小麦病虫害防治过程中，加强专业人才培养至关重要。培养具备无人机操作和病虫害防治知识的专业人才，能够有效推动无人机技术在小麦病虫害防治领域的应用，提高防治效果。

1)建立相关培训体系。开设无人机操作和病虫害防治培训课程，包括无人机操作技术、图像处理和分析、病虫害识别与防治策略等内容。培训课程可以由专业教育机构、农业科研机构或农业技术推广部门提供，针对种植者、技术人员和农业管理者等不同人群的需求进行培训。

2)注重实践教学。无人机操作和病虫害防治的实践性较强，培训课程应包含实地操作和实际案例分析。通过实践教学，学员可以亲自操作无人机，学习如何收集病虫害数据、分析图像和制订防治方案。实践环节可以结合农田示范或合作社的实际需求进行安排，提供真实的场景和问题。

3)加强与相关领域的交流与合作。与无人机技术领域的专业人才、农业专家和病虫害防治研究人员合作，共同开展培训和研究项目。通过合作与交流，可以汇集不同领域的专业知识和经验，促进技术创新与应用。此外，还可以鼓励学生和从业人员参与相关比赛和项目，提供实践锻炼和交流的平台，激发人才的创新潜力和学习热情；提供专业指导和资源支持，帮助培养专业人才并推动技术发展[5]。

4 结束语

无人机技术与传统小麦病虫害防治融合应用有巨大的潜力，可以提高防治效率、降低成本、减少环境污染风险，对小麦产业可持续发展具有重要意义。然而，该领域仍面临技术、政策和人才等方面的挑战，需要各方共同努力推动其发展。相信通过不断的创新和合作，无人机技术与传统小麦病虫害防治的融合应用将为农业生产带来更大的改变和发展。