強(qiáng)德霞，劉亦凡，劉 杰

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000)

我國(guó)西北部地區(qū)植保服務(wù)社會(huì)化、機(jī)械化程度較低，安全用藥意識(shí)差，農(nóng)藥濫用普遍，造成了大量的農(nóng)作物藥害，作物的農(nóng)藥殘留超標(biāo)導(dǎo)致了人畜中毒、土壤環(huán)境污染等問題，植保已成為種植業(yè)全程機(jī)械化發(fā)展的瓶頸[1]。2013年農(nóng)業(yè)部提出，“到2020年，全面建成國(guó)家、省、市、縣四級(jí)植保公共服務(wù)體系”[2]。2015年印發(fā)《2020年農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》明確指出，要強(qiáng)力推進(jìn)農(nóng)作物植保工作[3]。

植保無人機(jī)能夠搭載相關(guān)設(shè)備，裝上農(nóng)藥，在飛防員的操作下完成自主線路飛行，一上午能實(shí)現(xiàn)上百畝地的飛防。高霧化的飛行優(yōu)勢(shì)也讓農(nóng)作物受藥更加均勻，提高了病蟲害防治范圍和效率，在一定程度上減少了農(nóng)藥的使用量，積極推動(dòng)了綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

無人機(jī)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備。植保無人機(jī)施藥效率高、效果好，可全地型作業(yè)，易操作，相對(duì)其他植保器械優(yōu)勢(shì)明顯。無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域得到了迅速運(yùn)用。

1 張掖市無人機(jī)植?，F(xiàn)狀

西北地區(qū)地域遼闊，種植面積很大，但大量的年輕人逐漸脫離農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使得勞動(dòng)力日益短缺，而留守的老年人體力不足，安全作業(yè)知識(shí)相對(duì)欠缺，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)心有余而力不足。每年不斷有因噴灑農(nóng)藥、作物農(nóng)藥殘留而中毒和土壤污染事件發(fā)生。無人機(jī)飛防植保以其高效噴灑、安全環(huán)保的作業(yè)特點(diǎn)受到市場(chǎng)廣泛青睞[4]。甘肅河西走廊地域遼闊，種植面積很大，然而勞動(dòng)力短缺，每年有大量的土地荒廢。為減少農(nóng)作物農(nóng)藥殘留和土壤污染問題，采取了植保無人機(jī)飛防。

張掖市地處河西走廊中部，2017年農(nóng)作物種植面積28萬hm2[5]。作為甘肅省率先推行家庭農(nóng)場(chǎng)的地區(qū)，農(nóng)業(yè)及相關(guān)部門推行了諸多政策措施，家庭農(nóng)場(chǎng)日趨成熟。甘州區(qū)按照“政府引導(dǎo)、市場(chǎng)拉動(dòng)、合作社推動(dòng)、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)、農(nóng)戶聯(lián)動(dòng)”的發(fā)展思路，采取多種方式開辦家庭農(nóng)場(chǎng)[6]。家庭農(nóng)場(chǎng)的規(guī)模勢(shì)必要求先進(jìn)技術(shù)的種植、植保與經(jīng)營(yíng)，無人機(jī)植保的先進(jìn)性、低成本、易操作、安全性等特點(diǎn)滿足了家庭農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式。

2 植保無人機(jī)在家庭農(nóng)場(chǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

家庭農(nóng)場(chǎng)具有大規(guī)模、大面積等特點(diǎn)，因此農(nóng)管服務(wù)要具有便捷性。農(nóng)作物的病蟲害防治、田間雜草防治等一直是植保工作開展的重要內(nèi)容，農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的高效性與便捷性得到了農(nóng)戶們的高度認(rèn)可，是家庭農(nóng)場(chǎng)農(nóng)管的重要技術(shù)支撐。

2.1 環(huán)保與節(jié)能

農(nóng)作物植保作業(yè)不僅涉及農(nóng)藥的使用，更涉及大量水資源的使用[7]。相較于傳統(tǒng)的植保作業(yè)方式，無人機(jī)植保可達(dá)到節(jié)水、省力及降低污染的效果，見表1。

表1 無人機(jī)植保與傳統(tǒng)作業(yè)的節(jié)能對(duì)比Tab.1 Comparison of energy saving between UAV plant protection and traditional operation

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展與變革，對(duì)于農(nóng)作物植保作業(yè)的資源節(jié)約要求也越來越高，無人機(jī)植保以噴霧噴灑方式進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，不但減少了農(nóng)田與土壤的水質(zhì)污染，還降低了農(nóng)業(yè)成本與資源成本[8]。

2.2 高效與安全

植保無人機(jī)代替了傳統(tǒng)的人工植保，不再需要大量的勞動(dòng)力，緩解了勞動(dòng)力短缺問題。我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)耕與播種及收獲三個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用機(jī)械化水平較高，但依然占用著大量的勞動(dòng)力，成本較高。植保無人機(jī)解決了這些問題，不但提高了農(nóng)業(yè)植保效率，還解決了勞動(dòng)力短缺問題。以玉米植保作業(yè)為例，無人機(jī)每天作業(yè)強(qiáng)度為240畝，費(fèi)用為8元/畝，而人工每天作業(yè)強(qiáng)度僅有10畝，費(fèi)用為600元/d。

對(duì)于農(nóng)業(yè)病蟲害，植保無人機(jī)能夠達(dá)到60～80畝/h，而傳統(tǒng)的人工作業(yè)則最多1～2畝/h。

如表2所示，無人機(jī)植保的工作效率遠(yuǎn)高于人工作業(yè)，對(duì)于家庭農(nóng)場(chǎng)來說，選擇無人機(jī)植保是一個(gè)飛躍性的進(jìn)步。植保無人機(jī)在空中進(jìn)行植保作業(yè)，根據(jù)規(guī)劃好的航線和植保種類，選擇合適的高度，最大程度地保證了農(nóng)藥噴灑效果[9]。植保無人機(jī)采用的是遙控式操作，植保時(shí)遠(yuǎn)距離噴灑農(nóng)藥，避免了農(nóng)藥噴灑過程導(dǎo)致中毒事件的發(fā)生[10]。植保無人機(jī)的避障功能避免了人為操作失誤，安全生產(chǎn)工作得到了有效保障。

表2 無人機(jī)植保與人工作業(yè)效率對(duì)比Tab.2 Comparison of the efficiency of UAV plant protection and manual operation

2.3 病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治

植保無人機(jī)對(duì)起降場(chǎng)地沒有特殊要求，田間地頭只要平坦的場(chǎng)地均可，并根據(jù)植保地塊自動(dòng)規(guī)劃最佳作業(yè)航線，自主適應(yīng)不規(guī)整地形，在不同地形條件下均可滿足不同作物及不同種植規(guī)模的需求。張掖市甘州區(qū)家庭農(nóng)場(chǎng)數(shù)量較多，規(guī)模較大，病蟲害的發(fā)生一般較為突然，傳播較快。大塊面積的作物急需植保無人機(jī)對(duì)病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治。

3 無人機(jī)植保中存在的問題

無人機(jī)植保在家庭農(nóng)場(chǎng)中應(yīng)用較為廣泛，在一定程度上解決了家庭農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)作物病蟲害防治等農(nóng)管問題，但還存在著一些問題。

3.1 續(xù)航時(shí)間較短

大多數(shù)植保無人機(jī)的動(dòng)力裝置是電動(dòng)機(jī)，一組電池的續(xù)航時(shí)間一般為10～25 min，大多在12 min左右，需要頻繁地更換電池，即使是熟練飛手，1 h最多只能完成2次起降。而電池充電時(shí)間至少需要1 h，如果想每天工作6 h，至少需要備10～20塊電池，才能保證正常作業(yè)。

3.2 高桿作物噴灑效果不佳

實(shí)踐表明，無人機(jī)槳葉產(chǎn)生的風(fēng)力不足以翻轉(zhuǎn)高桿作物的葉子。當(dāng)無人機(jī)植保時(shí)，由于槳葉會(huì)產(chǎn)生下壓風(fēng)場(chǎng)，使得諸如玉米、高粱等高稈作物的葉子發(fā)生扭曲變形。隨著無人機(jī)的飛離，作物的葉子則恢復(fù)原來的狀態(tài)，液滴發(fā)生回彈，大大降低了農(nóng)藥附著率，植保效果大打折扣。甘州區(qū)的農(nóng)作物主要為玉米，在玉米生長(zhǎng)前期，無人機(jī)植保有良好的噴灑效果，但在玉米抽穗之后，噴灑效果則不佳。

3.3 配套服務(wù)與人員培訓(xùn)不完備

植保無人機(jī)的使用需要高水平的操作人員，當(dāng)前對(duì)甘州區(qū)家庭農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行無人機(jī)植保的主要為不同企業(yè)，良莠不齊的技術(shù)人員導(dǎo)致植保飛防服務(wù)質(zhì)量差別較大，得不到后期保障。對(duì)植保無人機(jī)操作人員的培養(yǎng)不夠重視，農(nóng)場(chǎng)主缺乏學(xué)習(xí)操控植保的意識(shí)，不能有效發(fā)揮無人機(jī)植保的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

無人機(jī)植保在張掖市家庭農(nóng)場(chǎng)的應(yīng)用較廣，對(duì)農(nóng)作物病蟲害的防治起著重要的作用，提升了病蟲害防治效率，大大減少了家庭農(nóng)場(chǎng)的人力成本。但是，無人機(jī)植保在推廣及應(yīng)用中存在一些弊端，應(yīng)根據(jù)農(nóng)作物的實(shí)際情況選擇無人機(jī)植保方法，加強(qiáng)安全監(jiān)管，積累經(jīng)驗(yàn)，逐步在家庭農(nóng)場(chǎng)中推廣。