王佳

（福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福建福州 350002）

近年來(lái)，植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)林領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，植保無(wú)人機(jī)受到的關(guān)注度也越來(lái)越高?；诖?，介紹了植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷程、種類、使用等情況，并對(duì)未來(lái)植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展提出建議，期望植保無(wú)人機(jī)在未來(lái)的生產(chǎn)中更加普及，發(fā)揮更大的作用。

1 植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷程

將飛機(jī)用于農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，已有100 多年歷史。1906年，美國(guó)開(kāi)始采用有人飛機(jī)噴灑化學(xué)農(nóng)藥消除牧草害蟲(chóng)；1911年，德國(guó)提出采用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥控制森林害蟲(chóng)。1922年，前蘇聯(lián)采用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥防治蝗蟲(chóng)。1949年，用于大規(guī)模農(nóng)田植保的固定翼飛機(jī)在美國(guó)研制成功。1987年，日本研制出世界上第一架農(nóng)用無(wú)人機(jī)，并在次年進(jìn)行市場(chǎng)銷售。

1951年，中國(guó)民航采用C-46 型飛機(jī)，在廣東省廣州市進(jìn)行滅蚊蠅工作，開(kāi)啟了中國(guó)農(nóng)業(yè)航空發(fā)展的歷程。2004年，國(guó)家科學(xué)技術(shù)部對(duì)植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行了立項(xiàng)資助；2008年，國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出我國(guó)第一臺(tái)植保無(wú)人機(jī)；2009年，無(wú)錫漢和推出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)油動(dòng)植保無(wú)人機(jī)；2010年，第一架商用植保無(wú)人機(jī)出現(xiàn)；2014年后，植保無(wú)人機(jī)在國(guó)內(nèi)得到規(guī)?；瘧?yīng)用；2016年后，植保無(wú)人機(jī)得到大面積推廣應(yīng)用，植保無(wú)人機(jī)的使用及經(jīng)營(yíng)逐漸成熟。

2 植保無(wú)人機(jī)的類型、性能及生產(chǎn)使用情況

植保無(wú)人機(jī)一般由飛行平臺(tái)、導(dǎo)航飛控系統(tǒng)及噴灑裝置3 部分組成。按照動(dòng)力來(lái)源，植保無(wú)人機(jī)一般可以分為燃油和電池兩大類，近年來(lái)，也出現(xiàn)了油電混動(dòng)的植保無(wú)人機(jī)；按照機(jī)型結(jié)構(gòu)，植保無(wú)人機(jī)一般可分為固定翼、單旋翼、多旋翼無(wú)人機(jī)。

電池植保無(wú)人機(jī)一般在空作業(yè)時(shí)間10～30 min 不等，而燃油無(wú)人機(jī)一般在空作業(yè)時(shí)間可以達(dá)到30 min 以上；電池?zé)o人機(jī)的載藥量一般從5～15 L 不等，而燃油無(wú)人機(jī)的載藥量可以達(dá)到15 L 以上。與電池植保無(wú)人機(jī)比較，燃油植保無(wú)人機(jī)的在空作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，載藥量大，但是，燃油無(wú)人機(jī)操作及維護(hù)的要求及成本比電池?zé)o人機(jī)高。

2014年以來(lái)，不少企業(yè)進(jìn)入植保無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)及服務(wù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)植保無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)及使用得到快速發(fā)展。2015年，國(guó)內(nèi)銷售植保無(wú)人機(jī)約2400 臺(tái)，到2018年快速增長(zhǎng)到年銷售約13000 臺(tái)；2012—2016年，國(guó)內(nèi)植保無(wú)人機(jī)防控病蟲(chóng)害面積總計(jì)為0.03 億公頃，到2018年植保無(wú)人機(jī)防控病蟲(chóng)害面積達(dá)到0.18 億公頃。

3 植保無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

植保無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)多年的使用和發(fā)展，主要優(yōu)點(diǎn)有作業(yè)效率高、節(jié)約成本、適應(yīng)性廣，并且可以減少農(nóng)藥對(duì)防控作業(yè)人員的傷害。

1）從不同角度看，企業(yè)、學(xué)者認(rèn)為植保無(wú)人機(jī)的防控作業(yè)效率是人工的10～20 倍，甚至100 倍?？傊?，植保無(wú)人機(jī)的病蟲(chóng)害防控作業(yè)效率高于人工防控作業(yè)效率得到廣泛的認(rèn)可。2）植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效率高，在防控作業(yè)過(guò)程中，可有效降低人工成本，此外，還可以節(jié)省藥劑施用量和用水量［1］。3）植保無(wú)人機(jī)可以在較小的場(chǎng)地，或田間，完成起降作業(yè)；在平原、丘陵、山地及其他復(fù)雜地形，植保無(wú)人機(jī)可以方便、快速完成藥劑噴灑防控任務(wù)；植保無(wú)人機(jī)操控靈活，不僅可以對(duì)水稻、小麥、蔬菜等低矮的農(nóng)作物進(jìn)行藥劑噴施，還可以對(duì)果樹(shù)、經(jīng)濟(jì)林木等高大的樹(shù)木進(jìn)行方便、有效的防控作業(yè)。4）通過(guò)配藥、裝藥后，植保無(wú)人機(jī)可以在防控人員操作下，自行噴藥，防控人員可以避免長(zhǎng)時(shí)間近距離地接觸農(nóng)藥，可以避免人員農(nóng)藥中毒風(fēng)險(xiǎn)。

4 植保無(wú)人機(jī)存在的問(wèn)題

4.1 精準(zhǔn)防控技術(shù)有待研究和完善

國(guó)內(nèi)科技人員采用植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行了水稻田間雜草防控、油菜雜草防控、小麥返青期施藥參數(shù)優(yōu)選、柑橘園柑橘木虱和潛葉蛾防控及小麥病害防治模式等進(jìn)行了研究，對(duì)植保無(wú)人機(jī)防控參數(shù)和防治模式進(jìn)行了有益探索。植保無(wú)人機(jī)在進(jìn)行植保防控時(shí)，需要面對(duì)作物種類、作物生長(zhǎng)發(fā)育階段、病蟲(chóng)草害種類、病蟲(chóng)草害發(fā)生程度及部位、環(huán)境氣象條件及無(wú)人機(jī)性能及飛行參數(shù)等變量因素，只有統(tǒng)籌考慮這些變量因素，植保無(wú)人機(jī)才能達(dá)到應(yīng)有的植保防控效果。因此，為使防控作業(yè)達(dá)到預(yù)期效果，在植保無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)防控理論及技術(shù)研究方面，還需進(jìn)一步研究和完善。

4.2 防控效果的檢測(cè)評(píng)價(jià)有待研究和完善

植保無(wú)人機(jī)在防控過(guò)程中藥劑的種類、劑型、助劑，藥劑霧滴的有效噴幅、沉降覆蓋率、沉積密度、沉積飄移、防控飛行速度和環(huán)境氣象條件等因素，對(duì)防控效果、農(nóng)藥利用率、施藥藥害等結(jié)果有較大影響［2］?？萍既藛T對(duì)這些問(wèn)題，進(jìn)行了探索和研究，取得了許多有益的進(jìn)展。由于受到無(wú)人機(jī)、藥劑、作物、種植方式和環(huán)境等動(dòng)態(tài)因素或制約因素的影響，對(duì)植保無(wú)人機(jī)防控效果的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，具有一定局限性，還未形成明確的國(guó)家防控使用效果技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 植保無(wú)人機(jī)行業(yè)有待規(guī)范管理

在植保無(wú)人機(jī)迅速發(fā)展的情況下，有必要制定植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)、操作、應(yīng)用和評(píng)價(jià)等的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。截至2020年6月，國(guó)內(nèi)制定農(nóng)業(yè)航空國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1 項(xiàng)，農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2 項(xiàng)，民航行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)16 項(xiàng)，其中NY/T3213—2018《植保無(wú)人飛機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》為目前唯一發(fā)布的農(nóng)用無(wú)人飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。NY/T3213—2018《植保無(wú)人飛機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》側(cè)重于植保無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)制造和使用規(guī)范，對(duì)植保技術(shù)要求則相對(duì)簡(jiǎn)要［3-5］。1）在植保防控使用過(guò)程中，植保無(wú)人機(jī)的噴施裝置噴嘴、隔膜泵、藥箱等關(guān)鍵部件的改進(jìn)和創(chuàng)新，日益受到人們的關(guān)注和研究開(kāi)發(fā)；2）植保無(wú)人機(jī)使用者和防控服務(wù)行業(yè)，對(duì)植保無(wú)人機(jī)的質(zhì)量和性能的要求不斷明晰，需要規(guī)范植保無(wú)人機(jī)企業(yè)準(zhǔn)入和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)等能力；3）面對(duì)植保無(wú)人機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，需要明確植保無(wú)人機(jī)使用范圍、條件，及使用者培訓(xùn)、資質(zhì)、服務(wù)范圍等植保無(wú)人機(jī)的行業(yè)管理規(guī)定；4）根據(jù)防控任務(wù)的需求，制定必要的無(wú)人機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范顯得越來(lái)越重要和迫切。

5 有效應(yīng)用植保無(wú)人機(jī)的措施

5.1 加強(qiáng)植保無(wú)人機(jī)專用藥劑和噴頭裝置的研發(fā)

目前，植保無(wú)人機(jī)的藥劑通常用傳統(tǒng)的大容量、背負(fù)式作業(yè)器具使用的藥劑和劑型，無(wú)法滿足植保無(wú)人機(jī)低容量或超低容量作業(yè)時(shí)的需求，需要有針對(duì)性的在藥劑的溶解性、蒸發(fā)、漂移、沉降和附著等方面加強(qiáng)研究和改進(jìn)，形成植保無(wú)人機(jī)專用的藥劑和劑型。此外，植保無(wú)人機(jī)采用大容量作業(yè)噴頭，噴灑藥液不均勻，且容易造成藥害，為起到有效防控效果，還需要對(duì)植保無(wú)人機(jī)的噴頭系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和提升。

5.2 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合

植保無(wú)人機(jī)防控要取得好的效果，需要加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合［6］。在改進(jìn)農(nóng)機(jī)配套裝置的同時(shí)，需要在防控時(shí)考慮不同作物種類、生育期特點(diǎn)、病蟲(chóng)害種類、為害程度、藥劑種類選擇及施用劑量等因素，制定相應(yīng)的飛防策略和措施，才能起到良好的防控作用。

5.3 加強(qiáng)專業(yè)化植保統(tǒng)防組織建設(shè)

開(kāi)展植保無(wú)人機(jī)防控作業(yè)，專業(yè)化較強(qiáng)，需要多學(xué)科的知識(shí)和技能，需要種植、農(nóng)機(jī)、植保和飛控人員，甚至經(jīng)營(yíng)管理人員共同合作，才能達(dá)到病蟲(chóng)害防控效果好，防控成本降低，經(jīng)濟(jì)可行［7］。為了發(fā)揮無(wú)人機(jī)防控效果和效益，需要建立專業(yè)化的植保統(tǒng)防組織或合作社，配備專業(yè)的設(shè)備、專業(yè)的技術(shù)人員及經(jīng)營(yíng)管理人員，為農(nóng)戶和作業(yè)區(qū)提供一站式服務(wù)，并按照防控的效果和作業(yè)面積，給予一定補(bǔ)貼或獎(jiǎng)勵(lì)。

5.4 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)補(bǔ)助計(jì)劃的推廣實(shí)施

植保無(wú)人機(jī)的單價(jià)、維護(hù)及使用成本相對(duì)較高，一定程度上制約了植保無(wú)人機(jī)的普及推廣應(yīng)用。建議將植保無(wú)人機(jī)納入各地的農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼目錄，制定相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，提高農(nóng)戶、植保統(tǒng)防專業(yè)組織、合作社等用戶購(gòu)買和使用植保無(wú)人機(jī)的積極性，為綠色植保，高效農(nóng)業(yè)增添技術(shù)支持和保障。

6 結(jié)語(yǔ)

植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)不斷研發(fā)、改進(jìn)植保無(wú)人機(jī)關(guān)鍵部件的生產(chǎn)；農(nóng)機(jī)制造與植物保護(hù)科技人員將加強(qiáng)無(wú)人機(jī)植保防控理論和技術(shù)的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究；行政管理部門因地制宜地制定植保無(wú)人機(jī)管理辦法和規(guī)定；植保無(wú)人機(jī)使用者和服務(wù)行業(yè)加強(qiáng)法規(guī)學(xué)習(xí)、技術(shù)引進(jìn)和培訓(xùn)；植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展需要多部門、多學(xué)科協(xié)作，需要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，從而保障植保無(wú)人機(jī)的健康發(fā)展。

在農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)草害的防控作業(yè)過(guò)程中，植保無(wú)人機(jī)在降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、節(jié)約農(nóng)業(yè)用水、減少農(nóng)藥用量等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，隨著人工智能的研發(fā)和應(yīng)用，無(wú)人機(jī)在病蟲(chóng)草害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、邊境生態(tài)安全屏障建設(shè)等工作中具有巨大發(fā)展?jié)摿?，可以預(yù)計(jì)，植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用將更加廣泛，田間地頭的植保無(wú)人機(jī)服務(wù)行業(yè)也將獲得更大發(fā)展空間。