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        水稻主要病蟲害防治中植保無人機應(yīng)用效果研究

        2023-04-29 00:00:00林泉
        種子世界 2023年10期

        摘 要:本文以水稻種植中的病蟲害防治工作為主要研究對象,著重從植保無人機的角度,在簡單介紹植保無人機的應(yīng)用價值后,通過開展防治實驗的方式,探討植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用效果,驗證植保無人機的作用價值。水稻是主要的糧食作物之一,提升水稻的種植產(chǎn)量和質(zhì)量,是水稻種植中應(yīng)重點關(guān)注的問題,本研究能夠作為推動提升水稻種植生產(chǎn)水平的有效工具,希望能夠為水稻種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供借鑒的思路和經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:水稻;病蟲害防治;無人機應(yīng)用

        為提升水稻的種植效果,病蟲害防治是水稻種植和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié),要保障水稻植株的健康生長,應(yīng)及時做好病蟲害防治的相關(guān)措施。植保無人機能夠?qū)⑾冗M的科學(xué)技術(shù)與水稻種植工作結(jié)合起來,以更高效的方式來達到防治水稻病蟲害的目的。這一工具的應(yīng)用能夠適應(yīng)水稻規(guī)模化和集約化的生產(chǎn)模式,對提升水稻的種植產(chǎn)量和質(zhì)量都具有重要的作用,有利于提升水稻種植經(jīng)濟水平。

        1植保無人機的應(yīng)用價值

        1.1適應(yīng)多種地形

        將無人機應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域,可以無人機本身較小的體積和靈活的操作來適應(yīng)不同地形的勘察和監(jiān)測需求。在不同的作業(yè)場景當中,無人機能夠基于環(huán)境條件來實現(xiàn)飛行和作業(yè)模式的調(diào)整?,F(xiàn)階段,植保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,以噴灑藥物為主,在復(fù)雜的地形條件下,無人機可以基于靈活的操作來實現(xiàn)對小型水田、山地、丘陵等不同環(huán)境下的噴灑要求。

        1.2節(jié)約防治用藥用水

        農(nóng)藥是對農(nóng)作物進行病蟲害防治的主要手段,應(yīng)用植保無人機,可以通過控制飛行速度和高度的方式,將農(nóng)藥的噴灑量控制在4500—15000mL/hm2之間,在實際的作業(yè)中可以基于農(nóng)藥噴灑特點進行防治。相較于以往人工噴灑農(nóng)藥的方式,以植保無人機來實現(xiàn)噴灑霧化藥物,可以節(jié)省30%左右的農(nóng)藥,有助于節(jié)約成本,提高農(nóng)作物生產(chǎn)種植的經(jīng)濟效益。

        1.3助力綠色化水稻生產(chǎn)模式構(gòu)建

        在現(xiàn)代社會的背景下,各種機械設(shè)備代替人工來進行農(nóng)作物的機械化生產(chǎn),是能夠提升農(nóng)作物種植產(chǎn)量和質(zhì)量,推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢和主要途徑。在基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護要求的背景下,構(gòu)建綠色化水稻生產(chǎn)模式,符合發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的總體思路和要求。在水稻種植中應(yīng)用植保無人機,可以通過對無人機位置和軌跡的控制,保障農(nóng)藥在水稻種植范圍的全覆蓋,以更均勻的方式噴灑農(nóng)藥,朝著綠色無公害水稻種植生產(chǎn)的方向發(fā)展,也為綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一定的思路。

        2基于植保無人機應(yīng)用的水稻病蟲害防治實驗

        病蟲害是對水稻植株生長狀態(tài)威脅最大的因素之一,從加強病蟲害防治的角度,探討植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用價值,應(yīng)基于具體的實驗來進行分析和論證。基于此,本文采取實驗的方式,通過對植保無人機在水稻病蟲害防治中的作用實驗,研究植保無人機的應(yīng)用情況,主要從以下幾個方面來入手:

        2.1實驗條件與準備

        為驗證植保無人機的應(yīng)用價值,選取某地具體的水稻品種為實驗對象。某地種植面積為25.67hm2,土壤為砂壤土,實驗種植水稻品種為南梗46,播種方式為機插秧。水稻種植中應(yīng)用的植保無人機為十字形8旋翼結(jié)構(gòu)的羽人植保無人機,單機作業(yè)量在5.33—10hm2/h之間,一次載藥20L可以防治1.33hm2的種植區(qū)域。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)用擔(dān)架式機動噴霧機作為常規(guī)植保級輔助使用。

        結(jié)合以往對該區(qū)域常見水稻病蟲害的調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域水稻的病蟲害以稻飛虱、稻縱卷葉螟、水稻大螟和水稻紋枯病為主。在充分考慮當?shù)厮局仓瓴∠x害的常發(fā)時期和規(guī)律后,在實驗設(shè)計中將種植區(qū)域劃分為植保無人機施藥田、常規(guī)植保機施藥田以及不施藥對照田三組,每個區(qū)域的面積為0.33hm2。將實際施藥的時間按照7月28日、8月8日、8月22日和9月1日四個階段進行防治。

        2.2實驗過程與步驟

        在具體的實驗過程中,針對不同病蟲害的發(fā)病特點不同,進行實驗的方法和步驟也存在一定差異。針對稻飛虱,在每次施藥后的10d左右,以隨機取樣法對水稻植株的生長狀態(tài)進行調(diào)查,于10月初進行最終調(diào)查。調(diào)查過程中每個處理區(qū)域選取10個位置點,每個點5穴,以拍打稻叢基部的方式讓稻飛虱掉入白瓷盤,在不區(qū)分稻飛虱種類以及齡期的情況下,對白瓷盤中稻飛虱的總量進行統(tǒng)計記錄。

        2.2.1針對稻縱卷葉螟。按照相同的時間頻率對水稻植株的生長情況進行調(diào)查,在每個處理區(qū)選擇20個位置點,每個點剪取半穴水稻,將其帶回室內(nèi)檢查,對其中的卵塊和幼蟲數(shù)進行記錄。在10月初仍以隨機取樣法來對三葉白葉數(shù)進行記錄。

        2.2.2水稻大螟。主要在10月初以隨機取樣法進行最終調(diào)查,每個處理區(qū)選10個位置點,每個點20穴,記錄下水稻的總穗數(shù)和百穗數(shù)。

        2.2.3水稻紋枯病。需要在每次施藥后的10d進行一次調(diào)查,于10月初進行最終調(diào)查。

        在得到不同病蟲害影響下的水稻種植結(jié)果后,通過計算殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果等指標的方式,驗證應(yīng)用不同植保工具進行水稻病蟲害防治的實際效果。其中,對殺蟲防效、水稻白葉率、保葉效果的計算主要依據(jù)以下公式:

        殺蟲防效=(對照區(qū)蟲量-處理區(qū)蟲量)×100/對照區(qū)蟲量

        水稻白葉率=調(diào)查白葉數(shù)×100/調(diào)查總?cè)~數(shù)

        保葉效果=(對照區(qū)白葉率-處理區(qū)白葉率)×100/對照區(qū)白葉率

        2.3實驗結(jié)果分析

        基于以上實驗步驟,可以得到應(yīng)用不同藥械施藥對水稻病蟲害的防治效果。以對稻飛虱和水稻紋枯病的實驗結(jié)果來看,如表1所示,在防治稻飛虱的過程中,應(yīng)用植保無人機后最終調(diào)查的防效率達到83.57%,應(yīng)用無人機得到的最終調(diào)查防效率也在96.43%。因而可以證實這兩種方法都能夠達到防治稻飛虱的目的。在對水稻紋枯病進行防治的過程中,發(fā)現(xiàn)除第一次防后的藥效相同外,其余3次防效的常規(guī)植保級要好于植保無人機,但在最終的調(diào)查結(jié)果中,應(yīng)用常規(guī)植保機的藥后防效達到98.07%,而植保無人機的藥后防效為89.78%。

        2.4植保無人機的應(yīng)用評價

        結(jié)合以上實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),在實際應(yīng)用植保無人機施藥的過程中,無人機比較容易受到強風(fēng)的影響,導(dǎo)致施藥存在不均勻的情況。而在施藥的收尾階段,對剩余藥液的集中噴灑使得部分種植區(qū)域的農(nóng)藥濃度過高,容易產(chǎn)生藥害,且在施藥的過程中,由于藥劑強度不夠?qū)е率┧幹袛?,也在一定程度上影響著植保無人機的實際應(yīng)用效果。

        基于實驗分析得到的結(jié)果,正式植保無人機在應(yīng)對病蟲害方面能夠取得顯著的防治效果,但其與常規(guī)植保機應(yīng)用的效果相差并不明顯??紤]在水稻植株的生長過程中存在多種病蟲并發(fā)的特點,對水稻植株用藥,應(yīng)滿足兼治多種病蟲的目的。在充分考慮這一條件影響的前提下,可以將水稻的病蟲害防治工作按照水稻植株的生長周期,劃分為不同的階段。在水稻的種植早期,可以應(yīng)用植保無人機來應(yīng)對白背飛虱、二代縱卷葉螟、紋枯病等較為常見的病蟲害;而在水稻生長的中后期,則應(yīng)利用具有較大載水量的機動噴霧機來達到防治病蟲害的目的。

        結(jié)合當前我國水稻種植以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的發(fā)展情況,發(fā)現(xiàn)植保無人機擁有的節(jié)約成本和高防效率等特點,在農(nóng)戶的水稻種植中廣受歡迎。但由于缺少科學(xué)的指導(dǎo)和規(guī)劃,導(dǎo)致在實際應(yīng)用植保無人機時容易受到天氣條件以及無人機本身技術(shù)條件的限制而影響最終的防治效果。針對這一方面的問題,可以嘗試采取租賃使用的方式,由植保服務(wù)組織為農(nóng)戶提供植保無人機的租賃服務(wù),同時也可以派遣專業(yè)的無人機操作人員來對種植水稻進行噴藥防治。

        3植保無人機的應(yīng)用要求

        3.1規(guī)范植保無人機的作業(yè)流程

        在驗證植保無人機在水稻病蟲害防治中的應(yīng)用效果后,可以嘗試在實際的水稻作業(yè)生產(chǎn)中推廣植保無人機的應(yīng)用,讓先進的科技成果能夠更好地為促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展服務(wù)。為保證植保無人機的應(yīng)用效果,最主要的是能夠規(guī)范植保無人機的作業(yè)流程。具體而言,相關(guān)人員應(yīng)在應(yīng)用植保無人機前,全方位勘察水稻種植區(qū)域范圍的土壤、氣象以及水文情況,在明確種植區(qū)域特點的基礎(chǔ)上來規(guī)劃制定植保無人機的具體應(yīng)用方案。在依據(jù)獲得的調(diào)查資料來繪制種植區(qū)域的無人機勘察地圖時,應(yīng)能夠在地圖中標注好樹木、電線桿等較為明顯的障礙物。在對作業(yè)環(huán)境進行勘察的過程中,相關(guān)人員應(yīng)注重留意區(qū)域范圍內(nèi)是否存在對殺蟲劑敏感的植物。受到現(xiàn)階段無人機飛行控制距離的限制,應(yīng)對航拍作業(yè)區(qū)域以及航線進行合理規(guī)劃,保障無人機的作業(yè)效率。

        將這些信息匯總收集上傳到植保無人機的中央控制系統(tǒng)上,可以為無人機的順利運行提供保障。在充分考慮水稻種植特點和規(guī)律的前提下,應(yīng)確定好每次作業(yè)的時間、預(yù)設(shè)路線、藥劑用量以及實施的具體范圍。在應(yīng)用植保無人機前,也應(yīng)針對無人機的正常運行狀態(tài)進行觀察,避免在后續(xù)作業(yè)過程中出現(xiàn)影響正常作業(yè)的安全隱患。在應(yīng)用植保無人機施藥作業(yè)的過程中,相關(guān)人員應(yīng)按照規(guī)劃好的航線飛行,及時判斷植保無人機在實際工作中可能出現(xiàn)的各種問題,避免出現(xiàn)安全事故。

        為保障無人機作業(yè)流程的順利實施,還需要在植保無人機的規(guī)劃應(yīng)用方案中明確對于相關(guān)系統(tǒng)和無人機設(shè)備機關(guān)操作控制的相關(guān)要求和標準。例如,以保證操縱植保無人機的中央控制系統(tǒng)正常運行為主要目的,應(yīng)要求相關(guān)人員在按照規(guī)定操作開展種植作業(yè)的同時,能夠定期對無人機以及相關(guān)操作系統(tǒng)的運行情況進行檢測,不僅在作業(yè)前需要對無人機及其相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)進行檢測,也需要在無人機完成航行任務(wù)后,重點從無人機的電池壽命、續(xù)航能力以及檢測效果等方面來進行檢測和分析。而通過對植保無人機運行過程中容易產(chǎn)生的各類異常情況和故障問題進行分析的經(jīng)驗,可以將得到的分析結(jié)果用于對植保無人機設(shè)備的研發(fā)優(yōu)化當中,以此來不斷提高水稻種植作業(yè)過程中應(yīng)用的植保無人機的性能效果。

        3.2加強對氣象條件的關(guān)注

        基于前面實驗的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),影響植保無人機應(yīng)用效果的一個主要因素就是氣象條件。在實際進行水稻種植和開展病蟲害防治工作前,應(yīng)對種植區(qū)域周圍的氣象條件進行綜合分析,基于對風(fēng)速、風(fēng)向以及溫度等指標的檢測和分析,合理規(guī)劃具體的病蟲害防治作業(yè)時間。例如,為保證植保無人機的應(yīng)用效果,實際的飛行作業(yè)環(huán)境中風(fēng)力等級應(yīng)在4級以下,避免風(fēng)力過大影響植保無人機的航向和風(fēng)向。操作人員應(yīng)能夠基于對植保無人機飛行狀態(tài)的關(guān)注,及時調(diào)整藥劑的噴灑計量和無人機的飛行姿態(tài),選擇15℃—30℃適宜的溫度環(huán)境開展作業(yè),避免高溫天氣導(dǎo)致藥劑蒸發(fā),影響藥劑在防治水稻病蟲害中的作用效果。

        在此基礎(chǔ)上,也應(yīng)考慮風(fēng)速以及風(fēng)向變化對無人機航行過程中的阻力影響。對必須在惡劣環(huán)境下進行種植或搶收作業(yè)的情況,應(yīng)合理規(guī)劃無人機的具體航行路線和高度,以此來保證植保無人機的飛行安全。而為達到這一目標,可以充分發(fā)揮先進技術(shù)水平以及管理控制系統(tǒng)的作用,在結(jié)合數(shù)據(jù)庫中記錄的以往植保無人機作業(yè)的相關(guān)經(jīng)驗基礎(chǔ)上,采取積極有效的優(yōu)化措施來克服和應(yīng)對惡劣天氣情況對植保作業(yè)產(chǎn)生的影響。

        3.3選擇合適的藥劑種類

        在應(yīng)用植保無人機防治水稻病蟲害時,還應(yīng)基于不同病蟲害的種類、水稻植株患病的程度和表現(xiàn)狀態(tài),明確噴灑的藥劑種類。考慮以植保無人機的方式來噴灑藥劑,對部分粉劑在噴灑過程中容易導(dǎo)致無人機噴頭堵塞的情況,應(yīng)做好對藥劑藥品的二次稀釋,提高藥劑配置的精準度。對藥劑種類的選擇,應(yīng)盡可能避免噴灑范圍內(nèi)存在對農(nóng)藥敏感的植物,在保證合理施藥的同時,也能夠避免其他作物的生長狀態(tài)受到影響。

        3.4無人機作業(yè)參數(shù)的科學(xué)設(shè)置

        從本質(zhì)上來說,植保無人機是現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的主要成果之一,將其應(yīng)用到實際的農(nóng)作物生產(chǎn)中,是推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化和規(guī)模化發(fā)展的必然趨勢。在這一背景下,考慮植保無人機在水稻病蟲害防治中能夠應(yīng)用的實際效果,需要基于水稻植株患病的程度和表現(xiàn)情況,對植保無人機實際作業(yè)的參數(shù)進行合理設(shè)置。例如,在通常情況下,為保障植保無人機的應(yīng)用效果,需要將植保無人機的飛行高度控制在1.8—2.5m之間,飛行速度在3—6m/s的范圍之內(nèi),才能夠讓藥劑均勻噴灑在水稻的種植區(qū)域,從而獲得良好的病蟲害防治效果。

        4植保無人機的推廣應(yīng)用策略

        在充分考慮植保無人機應(yīng)用優(yōu)勢的前提下,在水稻種植中推廣應(yīng)用植保無人機,應(yīng)采取以下幾個方面的措施:首先,相關(guān)部門應(yīng)加大對操作植保無人機人員的培訓(xùn)力度,基于適當?shù)恼吖膭顏硖嵘脖o人機的操作熟練度,為植保無人機的推廣應(yīng)用奠定人才方面的基礎(chǔ)。其次,在推廣應(yīng)用植保無人機的過程中,也應(yīng)加強對無人機的規(guī)范管理,在派遣專業(yè)人員指導(dǎo)植保無人機的操作基礎(chǔ)上,也應(yīng)加強對植保無人機應(yīng)用效果的監(jiān)測和關(guān)注,重點從植保無人機的斷點巡航、精確定位等方面功能入手,為植保無人機的優(yōu)化設(shè)計提供更為科學(xué)合理的建議,提升植保作業(yè)的實際效率和質(zhì)量。再次,相關(guān)部門和主體也應(yīng)適當加大植保無人機宣傳補貼和推廣的力度,嘗試以推行補貼機制的方式來鼓勵農(nóng)戶購置和租賃無人機,達到大規(guī)模推廣植保無人機的目的。

        綜上所述,植保無人機能夠在水稻病蟲害防治工作中發(fā)揮重要的作用。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)營發(fā)展的背景下,越來越多的先進技術(shù)和種植理念被應(yīng)用到農(nóng)作物的種植當中。在明確植保無人機的作用價值和功能后,通過實驗的方式,驗證植保無人機在提升水稻病蟲害防治效果中的作用,不僅有利于降低水稻種植和病蟲害防治的實際成本,也有利于提升水稻種植的整體經(jīng)濟水平。

        參考文獻:

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