王宏勛

本文通過對無人機(jī)在玉米、小麥、棉花等作物植保中的應(yīng)用，介紹了許多應(yīng)用無人機(jī)對植物的病蟲害和雜草進(jìn)行勘測，并通過計(jì)算機(jī)對勘測的數(shù)據(jù)的處理，對作物的病蟲害和雜草做出的評估，以獲得最佳的防治策略，無人機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，自動進(jìn)行噴藥，施行智能化的植保作業(yè)。

一、無人機(jī)在玉米中的應(yīng)用

我國玉米產(chǎn)區(qū)遍布全國，玉米種植的優(yōu)勢區(qū)域主要分布在東北以及經(jīng)黃淮海向西南延伸的廣闊地區(qū)，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，玉米已成為我國第一大糧食作物。由于氣候改變等原因，玉米病蟲害高發(fā)。此外玉米生長環(huán)境特殊，高大密植，空氣不流通，施藥條件差，加之近年來銷售價格不理想，農(nóng)民對防治玉米病蟲害的積極性下降。使用無人機(jī)可以對玉米的病蟲害及自然災(zāi)害進(jìn)行有效的監(jiān)測，此外無人機(jī)施藥還解決了玉米田施藥難的問題，具有較廣闊的發(fā)展前景。

2012年，山東省高圓圓等利用AF-811小型單旋翼無人直升機(jī)施藥防治玉米螟，測定不同飛行參數(shù)下霧滴的沉積分布規(guī)律以及對玉米螟的防效。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在飛行高度2.5m，使用10%毒死蜱超低容量液劑的防治效果最好，其穗部霧滴數(shù)達(dá)到15.6個/cm2，防效高達(dá)80.7%；當(dāng)使用42%毒死蜱乳油進(jìn)行處理時僅有69.1%的防效，添加蒸發(fā)抑制劑后防效提高到75.8%；與自走式高桿噴霧機(jī)相比，無人機(jī)具有省時、省工、省水的優(yōu)點(diǎn)，但從防效來看，各項(xiàng)參數(shù)還有待進(jìn)一步優(yōu)化。楊帥等使用TXC-8-5-0-1八旋翼無人機(jī)噴灑3%苯氧威乳油防治穗期玉米螟，對比了不同的飛行高度、施藥液量以及加入蒸發(fā)抑制劑對霧滴沉積分布和玉米螟防效的影響。結(jié)果表明，飛行高度在2.0 m范圍內(nèi)，局度對無人機(jī)噴巾幅無影響，最佳飛行局度為距玉米冠層1 m，最佳防治施藥液量為12 L/hm2，此條件下霧滴在穗部的沉積密度為20.4個/cm2，防效為79.6%。 此外，添加蒸騰抑制劑能夠有效提高霧滴沉積數(shù)和防效。航空植保施藥很好地解決了玉米田施藥問題，玉米受病蟲害影響顯著降低，成為保證玉米優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn) 最直接有效的方法之一。

二、無人機(jī)在小麥上的應(yīng)用

我國小麥產(chǎn)量和消費(fèi)量約占全國糧食總量的25%， 隨著人口的增加和消費(fèi)水平的提高，預(yù)計(jì)小麥消費(fèi)量將會繼續(xù)增加。據(jù)估計(jì)，我國要保障2020年14.5億人口的糧食安全，小麥產(chǎn)量需在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加28%。近半個世紀(jì)以來，小麥在育種、繁種、推廣、生產(chǎn)等方面發(fā)展較快，但面對集約化種植，勞動力資源匱乏的變化趨勢下，病蟲害防治方面就顯得不盡人意，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。

在小麥生長和病蟲害監(jiān)測上，無人機(jī)起了關(guān)鍵作用。和玉米、水稻相似，無人機(jī)能夠根據(jù)小麥生長狀況判斷小麥氮素的供求狀況，對氮素缺乏的區(qū)域可進(jìn)行精準(zhǔn)施肥，以降低資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。無人機(jī)遙感技術(shù)還可以用于獲取小麥的育種信息，楊貴軍等開發(fā)了一套以多載荷無人機(jī)遙感為平臺的小麥育種信息獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成多光譜儀、高清數(shù)碼相機(jī)、熱像儀等多種傳感器，建立無地面控制點(diǎn)條件下的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)幾何校正模型，實(shí)現(xiàn)多載荷遙感數(shù)據(jù)的幾何校正。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確獲取葉面積指數(shù)、作物倒伏面積、產(chǎn)量及冠層溫度等育種關(guān)鍵表型參量，為研究小麥育種表型與基因型關(guān)聯(lián)規(guī)律提供輔助支持。此外，在小麥病害的調(diào)查中也有無人機(jī)的應(yīng)用，喬紅波等使用無人機(jī)數(shù)字圖像與高光譜數(shù)據(jù)融合技術(shù)調(diào)查了小麥全蝕病的發(fā)病情況，并對其進(jìn)行分級；冷偉鋒等使用無人機(jī)遙感技術(shù)對小麥條銹病進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)利用無人機(jī)遙感對小麥條銹病監(jiān)測是可行的，并具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三、無人機(jī)在棉花中的應(yīng)用

棉花是關(guān)系到我國國計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資，也是棉紡織工業(yè)的重要工業(yè)原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。我國是全球棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國，但近年來棉花生產(chǎn)面臨著諸多的問題，棉花生產(chǎn)依賴人工，機(jī)械化水平低，大型植保器械傷害棉株和果實(shí)，病蟲害防治效果差，植保技術(shù)落后。而無人機(jī)施藥效率高，低空靈活作業(yè)，精準(zhǔn)噴防，大大減少勞動強(qiáng)度，為棉花生產(chǎn)機(jī)械化開辟了新的道路。

在棉花生產(chǎn)中也少不了對生長狀況和病蟲害的監(jiān)測以及對病蟲害的防治。利用無人機(jī)影像光譜分辨率高的特點(diǎn)，田明璐等提取27個光譜參數(shù)，構(gòu)建棉花葉片葉綠素相對含量的反演模型，并制作棉花葉片葉綠素相對含量分布圖。結(jié)果表明，使用模型可得到理想預(yù)測效果，可以作為棉花葉片葉綠素相對含量遙感監(jiān)測的技術(shù)手段。田明璐等還通過無人機(jī)成像光譜儀影像技術(shù)測定 棉花的葉面積指數(shù)，通過低空無人機(jī)遙感平臺，使用新型成像光譜儀獲取的農(nóng)田高光譜影像數(shù)據(jù)對棉花葉面積指數(shù)進(jìn)行反演，建立葉面積指數(shù)遙感估算模型，為農(nóng) 作物葉面積指數(shù)遙感監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。

棉花上使用無人機(jī)施藥主要集中在蚜蟲防治和噴灑生長調(diào)節(jié)劑。趙冰梅等使用KT-10-II型四旋翼植保無人機(jī)低空噴灑50%氟啶蟲胺腈水分散粒劑防治棉蚜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無人機(jī)飛防對棉蚜有較好的防治效果，繼續(xù)添加噴霧助劑可以進(jìn)一步降低用藥量。王元桃等于2017年使用大疆MG-1型植保無人機(jī)低空低容量噴霧與常規(guī)噴霧進(jìn)行對比，結(jié)果表明，相對常規(guī)噴霧，植保無人機(jī)的工作效率高，防治費(fèi)用成本低，防治效果好、省工、省力、節(jié)約用水量。杲先民等用大疆植保無人機(jī)噴 施棉花脫葉劑，試驗(yàn)表明植保無人機(jī)一次施藥達(dá)到了與機(jī)車二次施藥相同的脫葉效果。總的來說，植保無人機(jī)對棉花施藥具有良好的應(yīng)用前景。

四、結(jié)論

人為的控制無人機(jī)飛行與施藥已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展，隨著精準(zhǔn)施藥的推行，人為控制的大面積噴灑逐漸顯現(xiàn)出其弊端，開發(fā)先進(jìn)的控制技術(shù)勢在必行。近年來隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)與無人機(jī)聯(lián)系起來，如遙感技術(shù)、GPS導(dǎo)航技術(shù)、GIS系統(tǒng)、DSS系 統(tǒng)等新技術(shù)的加入，促進(jìn)航空無人機(jī)作物植保的進(jìn)一步發(fā)展。