农用植保无人机在水稻主要病虫害防治中的应用
倪绍山，周允龙
（宿迁市宿豫区新庄镇农村工作局，江苏 宿迁 223853）
我国人多地少，尤其在南方地区，水稻种植主要是小型农田，相对比较分散，因此水稻病虫害防治主要依赖于人工喷洒农药，效率低且不安全。植保无人机是专门用于农药喷洒的遥控小飞机，在操作人员的遥控下，可以智能地完成农药喷洒的任务，提高了水稻病虫害防治的工作效率。
1.1 药物喷洒均匀
近年来，科学技术在农业生产领域的广泛应用提升了我国农业生产的机械化水平。目前，我国大部分地区的水稻收割和插秧已经基本实现了全程机械化，但是面对普遍存在的水稻病虫害问题，基本上还是依赖于人工喷洒农药。人工操作喷洒农药无法保障喷洒均匀，对病虫害防治的效果欠佳。植保无人机喷洒可以通过设置相关参数控制喷洒区域及浓度，进而大大提升农药喷洒的均匀度。
1.2 提高安全性
我国的大部分水稻田都呈现出杂乱不规则的分布特点，因此对于所使用的机械要求较高。无法应用大规模机械，传统方式下只能通过人工手动喷洒农药。但是人工喷洒需要行走在水田中间，不仅会刮伤水稻的叶片，而且深陷淤泥十分难行，还曾多次出现过喷洒人员中毒的情况，危险性高。
植保无人机体型小巧，操作人员只需要在旁边遥控操作就可以了，不需要与农药直接接触，一定程度上保证了人员的身体不受伤害。常用的植保无人机如多旋翼无人机，只需要设置2～3m2的起降点，工作期间可以在水稻田间灵活穿行，不会对水稻造成伤害，也不受地形的制约。在这种远程控制下进行水稻病虫害药剂喷洒，即使发生突发情况，也只是需要进行无人机的维修，而不会威胁到现场的操作人员，有效提升了操作的安全性。
1.3 提高防治效率
除了多旋翼植保无人机以外，常见的还有单旋翼植保无人机。相较于单旋翼植保无人机，多旋翼植保无人机在药剂喷洒时，可以在飞机下方形成旋转气流，在风力摇晃水稻的同时喷洒农药，可以让药液可以更加均匀地落在水稻的茎叶和根部。另外，多旋翼植保无人机采用的是超细雾状喷洒，可以在水稻表面形成农药薄膜，从而更好地实现水稻病虫害的防治效果[1]。在水稻病虫害防治工作中，时机很重要。在对水稻的整体状况进行研究之后，一定要在最佳时机进行农药的喷洒，才能达到最佳防治效果。整片种植区域进行农药喷洒是一项强度较大的劳动，人工作业常常无法做到迅速，喷洒效率低下。将植保无人机广泛应用于水稻的病虫害防治工作，通过空中作业的机械化手段使农药喷洒效率大大提升，进一步推动了水稻生产机械化。数据显示，无人机的农药喷洒效率是人工的30倍以上，可见在农业生产中大力推行无人机势在必行。
2.1 缺乏专业技术人才
植保无人机是最近几年才开始在水稻种植中推广使用的，因为技术相对来说并没有达到成熟，当前仍在不断更新。在水稻病虫害防治应用过程中，因操作不当导致最终喷洒效果不及预期的情况十分常见。主要是因为水稻种植人员大多数文化程度有限，尽管植保无人机的生产厂家会给购买人员进行讲解和演示，但往往会忽略实际使用中出现的各种问题。农用植保无人机对操作人员的技术要求比较高，不仅要了解机器的操作流程，还要通过分析当地的自然环境，对无人机的飞行高度、速度和药剂配置等进行相应调整。植保无人机价格较高，因此很多小型水稻田的农户不会自行购买，而是通过租赁的方式。但是由于专业技术人员短缺，一般要提前1个月左右就要开始预约，而预约时间稍晚就可能导致药物喷洒时间错过最佳防治时间。这样不仅没有达到病虫害防治的目的，还造成了药剂的浪费。
2.2 植保无人机使用效率偏低
目前，导致植保无人机的使用效率偏低主要有两方面原因：第一，植保无人机自身功能设置不规范。因为当前我国的植保无人机研发生产都还处于初级阶段，对于产品的功能标准并没有设立统一的管理机构，因此当下市面上的植保无人机产品功能参数五花八门。第二，操作人员的技术不规范。大面积农田的种植人员在购买植保无人机时，一般都会由生产厂家的技术工作人员进行专业的指导和演示。但是，由于植保无人机的功能设置都没有形成统一的管理规范，因此在机器实际使用期间遇到各种突发情况，都需要与原厂家联系。远程指导虽然方便，但是效果并不理想。无人机的技术要求也比较高，农户受文化水平的制约，对于一些较为复杂的问题，还是需要专家进行现场的指导。在联系厂家和在等待厂家派遣的专业人员到达的过程中，可能会影响水稻病虫害的防治。因此想要提升植保无人机的使用效率，操作技术问题必须尽快解决。
2.3 无人机专用药剂配制问题
与传统人工喷洒农药不同，植保无人机需要配制专门的机用药剂。因此缺乏精准的药液配制技术，使植保无人机在水稻病虫害防治中无法迅速推广。目前市面上并没有无人机专用药剂的售卖，因此，无人机药剂需要自行对原本的农药进行浓度调整配制。无人机使用的药剂浓度要稍高于人工喷洒，这对药剂配比的精准度要求较高。厂家侧重于无人机的研发生产，并没有匹配适用药剂，也没有明确专用药剂的统一标准是什么。如果药剂配制出现问题，那么就有可能导致喷洒故障或者病虫害无法尽数消灭的情况，影响水稻的产量和质量。因此，无法提升专用药剂调配技术水平，就没办法充分发挥植保无人机的作用，使水稻病虫害的防治效果大打折扣。
3.1 加强专业技术人才的培养
相关部门应加大政策扶持力度。对于专业技术人才的培养，需要相关部门的鼓励和扶持。目前我国的科技水平还达不到发达的程度，因此上升空间大，产品的更新速度快。大部分从事农业生产的工作人员很少有时间去研究科技产品，因此，在技术更新方面会比较落后。当地的有关部门应发挥其职能作用，通过出台相关政策扶持将最新的技术产品推广到农业生产中，做好基层种植人员与科学技术的纽带工作。
开设植保无人机技术培训课程。无人机的价格并不低，因此大部分的无人机购买者都是当地的种植大户。而无人机的技术操作，这些农户都必须要从零开始学起。目前，市场上没有专业的技术培训老师，无人机的技术指导一般是厂家派遣的工作人员，这些工作人员基本上没有水稻种植和药剂调配方面的知识。因此，当地农业农村部门应开设专业无人机培训课程，加强无人机操作人员专业技术能力。课程主要分为三个部分：第一，理论学习。要开设植保无人机的技术知识课程和农作物生产和病虫害药剂的理论知识课程。第二，模拟加实践。要通过模拟训练让参训学员复习和巩固理论知识，通过实践来发现问题并解决问题。第三，故障维修。要学员充分认识无人机的基本机构，并对于常见的小问题，能够自行维修，懂得简单的日常保养方法。
让农业应用科技走进校园。高校在农业教育课程中，应做好相关机械技术的同步更新。目前校园是我国人才培养的聚集地，很多高校开设了农业的专业课程，培养专业的农业种植人才。但是，很多课程缺乏创新，需要加强技术指导，让学生了解到当前最前沿的科技手段。与此同时，加强思想教育，号召高校人才走出校园走进田园，将所学的知识技能可以在实践中进行充分运用。做到人尽其才，物尽其用，发挥出专业院校在专业技术人才培养方面的特殊优势。
3.2 注重无人机操作规范
当下，植保无人机管理制度和使用规则的缺失是导致无人机推广困难的原因之一。但由于我国在农业领域实际运用农用植保无人机的时间不久，没有形成相关法律法规体系，因此，相关部门应重视起对植保无人机的规范管理，尽快编写相关制度规程。
在编写植保无人机操作规程时要注意以下几点：第一，购买植保无人机的产品检查流程。通过对简单的外观和基本功能的检查确保产品完整后，对产品进行试飞，确保产品的质量。第二，植保无人机的使用功能设置制定统一的要求。比如，市面上的植保无人机被广泛用于水稻病虫害的防治，在喷洒农药时偶尔会出现突发情况导致喷洒中断。但是由于部分厂家生产的植保无人机没有断点巡航功能，因此，重新喷洒时就找不到之前的中断地点。无论是重复喷洒农药还是漏喷对于水稻的病虫害防治都十分不利。因此，无人机管理部门应通过相应条例要求合格的无人机必须具备这一功能。第三，植保无人机作业前后的检查流程。作业前检查为确保机器能够正常运行，如果发现有小故障，直接进行维护就可以了。但如果发现不及时，导致无人机作业时掉落就可能造成较大的经济损失。作业后检查可同样十分必要，如果在本次飞行中有造成任何机器的损坏，都可以第一时间察觉，有助于延长无人机的使用寿命。第四，制定对植保无人机操作人员要求。在对植保无人机购买人员做技术指导和演示之后，还应对其进行无人机操作的考核，检验确认其有能力自行操作才行。在植保无人机的使用过程中，因操纵失误导致的经济损失还是比较大的，因此这部分需要相关部门重视起来。第五，植保无人机飞行作业规范化。植保无人机在进行农药喷洒的过程中，喷药效果与当天的天气情况和地势地形有着密切的联系。进行无人机作业时，要注意最好天气晴朗，风力级别不能太高以免对无人机造成损坏。还需要注意的是安全的作业环境，在无人机飞行范围内避免有居民、高压线和防护林等[2]。
调查发现，目前市面上的无人机产品还有功能有待改进，主要有三点：一是要改善无人机的散热性，二是控制无人机的稳定性，三是要优化无人机的功能。比如通过安装高清摄像头，对喷洒农药时的图像进行记录，为产品迭代更新积累数据资料。用载波相位差分技术代替GPS定位，可以降低周边环境对信号的干扰，减少因无法精准定位导致的喷洒范围不准确的情况。精准定位可以促进水稻病虫害防治达到预期效果，为水稻生产营造健康安全的环境。
3.3 加强无人机专用药剂研发
近年来，市面上涌现出越来越多的无人机研发机构的生产厂家，一定程度上推动着无人机在水稻病虫害防治方面的广泛应用。若是只有技术研发升级，配套产品跟不上发展脚步也是不行的。因此，当下需要加大无人机专用药剂的研发投入。我国很多地区已经成立了专门的研发中心，这对于农药的减施增效和推动无人机技术的进一步升级都有着重要意义。
在药剂研发时需要先进行现有药剂实际药效的综合分析。先要对当地水稻种植常见的病虫害进行监测，接下来分析不同病虫害的威胁并研究如何预防。比如，稻象甲幼虫多发于水稻根部导致水稻根部损坏，稻纵卷叶螟主要伤害的是水稻的叶片，二化螟则多发于水稻叶鞘和茎部等。再对相同环境中的水稻田进行不同药剂的喷洒，并记录效果，对比数据。一般情况下，水剂、悬浮剂和乳油等更加适用于无人机喷洒，具体还要结合当地的自然条件配制最适合当地水稻种植的药剂。还需要注意的是药剂一定要达到环保的要求，在保证达到防治水稻病虫害的基础上，不会影响到生态环境[3]。
基于无人机技术的不断进步，无人机产品更新速度较快，市面上的专用药剂严重缺乏，这就要求研发人员在调制药剂时，一定要对不同类型无人机进行实际效果的试验比对。努力研制出实用性强、毒性低且药效持久的专用药剂。药剂研发中心可以联合当地相关部门建立纳米农药技术示范区，通过研制并投入试验的具体情况进行药剂配制的优化升级。
3.4 加大植保无人机推广力度
传统的水稻生产方式中，主要依赖于人工操作来完成水稻生产管理各个阶段的工作，不仅效率低下，而且劳动强度大。如今植保无人机的使用推动农业生产已经开始进入到全流程机械化和科技化的新阶段，实现了在解放人力的同时还能提升生产效率。大力提升植保无人机在农业生产区域的知名度，可以从两方面入手：
一方面，要增加对农户进行植保无人机的宣传演示，借助多媒体软件拍摄并制作植保无人机的作业视频，利用网络平台和微信群进行转发。还可以邀请植保无人机的生产厂家到水稻种植区进行现场演示喷洒农药，并与传统方式下人工喷洒农药的效果对比讲解，让农户了解到植保无人机的优势。
另一方面，植保无人机的购置成本较高，而且之后的维护保养也需要一定的成本投入，因此，政府应对机械购置给予补贴。对于大面积种植农户来说，直接购买无人机比较方便，因此政府应直接补贴购置费用，并联系厂商的技术人员给予充分的售后服务。对于小农田种植户来讲，购置昂贵的植保无人机意义不大。政府可以扶持成立植保无人机的租赁机构，为小型农田用户提供租赁无人机和操作喷洒农药一条龙服务。
综上所述，中国作为人口大国，粮食需求量大，保证大米的供应量对国家的粮食安全至关重要。水稻的病虫害防治工作一直以来都是一个难点，对水稻的健康生长是极大的威胁。通过植保无人机来完成水稻病虫害防治可以有效地解决传统生产方式中的各种问题，对于提升水稻的产量和质量有着明显成效。
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