植保無人機技術在小麥病蟲害防治中的應用

尤作將

（臨沂市羅莊區自然資源局，山東 臨沂 276000）

1 植保無人機作業流程

（1）確定植保任務。操作人員需要觀察麥田地形，由此判斷是否適合應用無人機進行病蟲害防治，這一過程中需要計算作業面積以及是否存在較多障礙物。此外，需要提前和農民溝通，由此掌握當前麥田主要病蟲害類型，同時要做好田間病蟲情況調查，對蟲口密度，病害程度掌握清楚，以確定用藥量。（2）確定隊伍成員。單臺植保無人機操作需要配備觀察員、操作手以及農科專員，能夠解決相對惡劣條件下無人機作業中的突發問題，通常應用植保無人機防治病蟲害過程中堅持“二飛一備”原則。（3）物資準備。通常在小麥病蟲害防治過程中選用電動多旋翼植保無人機，要求配備5～10組動力電池以及型號匹配的充電器，如果噴藥區域充電不便需要配備發電機。此外，操作人員需要準備物資包括農藥、水桶，還需要配備遮陽帽、眼鏡、口罩和工作服，由此加強個人防護。（4）開始作業。首先需要操作人員讓無人機試飛，分析飛行線路是否存在障礙物，之后確定起降地點，然后配備農藥，再次起飛之前需要進行檢查，確定對講機頻率、藥量，然后操控無人機噴藥。需要說明的是，無人機和人員距離需要處于安全范圍內，進而避免飛行器造成人員受傷。（5）作業完畢。操作人員要準確記錄作業位置，便于后續連續噴藥。當天作業之后需要對無人機系統檢查和清潔，還要重點檢查電池電量以及汽油消耗情況。此外，觀察人員需要對無人機飛行架次和作業面積詳細記錄，并且統計當天用藥量，隨后幾日再派專人對施藥效果進行核查評估。

2 植保無人機在小麥病蟲害防治工作中的明顯優勢

（1）防治高效、安全。從防治效率上看，應用植保無人機可搭載接近40 kg農藥，并且噴藥效率遠遠超過人工噴藥方法。對比發現，對1畝麥田噴藥作業時無人機1 min即可完成，而人工作業至少需要50 min。從安全角度講，使用農藥過程中對人體造成一定危害，即使作業人員配備防護設備依然可能對皮膚和呼吸系統造成影響。應用無人機技術實現遠程操控，大大提升了作業安全性。此外，可以在無人機上搭載視頻設備，由此可在噴藥過程中監測病蟲害發生情況，進一步采取防控措施。（2）節約防治成本。以往進行大面積麥田噴藥作業需要投入較多人力和設備，而植保無人機的應用顯著節約了人力成本。與此同時，傳統噴藥過程中難以把控藥量，存在嚴重浪費現象，也可能對部分作物造成損害?，F實中，傳統噴藥方法下產生藥效的藥物僅僅為15%，并且過量用藥會污染周邊環境。應用無人機噴藥可以確保噴藥均勻性，大大提升噴藥效果，并且可節約藥劑成本接近35%，更避免了農藥污染環境問題。（3）操作更便捷。無人機在當前農業領域得到了廣泛應用，不過依舊需要人員操作，新時期的無人機不僅性能高，并且操作便捷，比如在小麥病蟲害防治過程中操控無人機可以實現精準噴藥，減少農藥漂移。此外，無人機具有體積小、重量輕、便于攜帶等特點，因此受到廣大農業者的廣泛歡迎。

3 影響植保無人機作業因素

（1）風力因素。由于植保無人機在作業區以上較高位置飛行，所噴灑的藥物容易受風力影響而飄散到空中，降低噴藥效果，所以說風力因素會對飛防作業效果產生重要影響。風力主要影響藥液沉積，通常2級風影響較小，超過3級風影響較大。因此，對小麥病蟲害飛防作業的風力要求不得超過3級，再如噴施除草劑要求風力不超過2級。從風向因素角度講，作業人員不得在無人機下風向操作，以避免藥物中毒；并且作業區域下風方向出現敏感動物或者種植植物時要停止作業，必要時要設置隔離區，以避免其他作物受到藥害[1]。（2）溫度和濕度因素。在小麥病蟲害防治過程中藥液效果與溫度因素關系密切，如果氣溫低于0℃會導致藥害加大，而溫度偏高情況下藥液過快蒸發，將導致用藥成本增加。因此，作業人員需要進行溫度監測，平衡藥劑和溫度的關系，通常噴藥溫度為15～30℃之間。此外，在噴藥過程中空氣濕度較小會加快霧滴蒸發速度，因此要避免在高溫時段作業。（3）藥劑選擇與配置。從藥劑類型選擇上講，應用植保無人機作業主要采取噴霧方法，考慮到噴霧粒徑較小，所以主要應用乳油水劑以及水乳劑，如果選擇可濕性粉劑可能堵塞噴頭，并造成水泵使用壽命縮短。從藥劑毒性方面講，在大力發展綠色農業的今天，進行小麥病蟲害防治主要選用低毒藥物，并且根據相關規定稀釋藥劑。

4 植保無人機在小麥病蟲害防治中存在的問題

（1）經營模式和實際情況相脫離。植保無人機在農業生產領域有著廣闊的應用前景，不過當前應用中依舊存在問題，比如植保無人機的使用最佳條件是農田連片，如果僅僅滿足于小面積農田，投入產出難以達到良好效果，而當前我國小麥種植規模較小的地塊居多，不利于植保無人機的大范圍應用。（2）無人機穩定性需要提升。盡管在實際應用中優勢明顯，不過當前植保無人機的應用還處在初級階段，存在穩定性不足問題，需要繼續優化控制系統。此外，植保飛行系統在操作過程中依賴于人員操作，要想全面推廣植保無人機需要進一步提升其智能化水平，進而提升飛行軌跡精確性，有效避免重復噴灑以及漏藥等問題。（3）植保無人機使用成本偏高。經過實際調查發現，目前農用機械市場上的植保無人機單臺售價接近10萬元，并且在操作過程中還需要配備相關設施設備，尤其是無人機以鋰電池為動力能源，在繁重作業任務下需要配備至少2塊鋰電池交替使用，這使得無人機使用成本進一步加大。

5 小麥常見病蟲害以及無人機的應用

（1）小麥蚜蟲。蚜蟲是小麥生長過程中常見的蟲害，在蚜蟲刺激下會影響小麥光合作用，主要是對小麥穗部造成影響，由此造成產量下降?？梢杂弥脖o人機進行藥物噴灑，作業過程中要控制好噴灑藥物的用量和次數，作業前要做好田間調查，切實掌握蚜蟲和天敵的比例，然后在穗期開展防治工作。每公頃使用的高效氯氟氰菊酯乳油25 g/L，配比為2 000倍液，然后噴霧防治。（2）小麥銹病。該病集中于小麥葉片和莖稈部位，發病原因主要在于葉銹病菌以及條銹病菌，之后造成小麥粒重下降，甚至出現干枯死亡，該病害影響范圍擴大將進一步造成小麥產量下降。在防控過程中主要應用烯唑醇、戊唑醇，用藥前需要明確病害發生范圍，之后用植保無人機噴灑，如果發病范圍大不僅需要對病區植株用藥，還需要對周邊區域合理噴藥，以此避免病害蔓延。（3）小麥赤霉病。該病也被稱為爛穗病、麥秸枯，在小麥幼苗期直至抽穗期都可能發生，主要破壞幼苗莖稈、麥穗，之后導致幼苗莖稈出現不同程度腐爛，其中腐爛最為嚴重的表現為黃色，并且表面出現粉紅色粘狀物，小麥成熟之后會變成黑色小顆粒。應用植保無人機防治的過程中主要使用藥物為苯磺隆可濕性粉劑，也可以和其他藥劑混合使用，為了避免產生副作用，需要嚴格控制氯磺隆、甲磺隆等藥劑使用。（4）小麥病蟲害綜合防治。由于小麥赤霉病、條銹病存在大范圍流行風險，加之近年來草地貪夜蛾活動頻繁，所以需要遏制重大病蟲害暴發，確保流行性病蟲害不會造成大面積減產。在防控的過程中，小麥抽穗期、揚花期和灌漿期為病蟲害高發階段，具體來說，4月末需要做好吸漿蟲防治，5月初需要在小麥揚花期做好吸漿蟲防治病和防控赤霉病，5月上旬重點防治小麥蚜蟲葉枯病白粉病，以上3個時期重點防控小麥蚜蟲和吸漿蟲。

6 植保無人機應用案例

近年來，山東省臨沂市小麥條銹病多發，為了確保小麥種植業良好發展，當地政府實施了無人機噴藥。整體方案為，對冬小麥選種機械化種植施肥、田間除草、無人機噴藥以及機械化收獲，結合植保無人機在病蟲害防治中的效用與小麥生長情況對比分析，并充分考慮小麥不同生長階段出現的病蟲害類型選擇藥物防治方法。山東省臨沂市小麥返青后主要出現白粉病、紋枯病和小麥蚜蟲，而抽穗期多發生赤霉病，灌漿期小麥蚜蟲活動頻繁。大量實踐證實，應用植保無人機作業可以達到節水、節電效果，并且防治效果好，是保障農民收益的重要途徑[2]。

（1）小麥病蟲害田間防效觀察。本次試驗選擇山東省臨沂市某試驗田，選用藥劑為苯甲－丙環唑水乳劑（50%），主要用于小麥銹病防治，之后選用吡蟲啉水分散粒劑（70%），主要用于小麥蚜蟲防治，分別采取人工噴藥、無人機噴藥方法，本次病蟲害防治應用植保無人機，操作人員嚴格控制飛行線路和用藥次數，設定飛行速度為4 m/s，飛行高度為麥田以上2 m，無人機安裝2個噴頭間距100 cm，噴幅達到4 m。（2）試驗防治對象。臨沂市某小麥種植區多發小麥銹病，影響當地種植效益，由于每年4月末至5月初降水偏多，使得小麥蚜蟲活動頻繁，所以本次試驗將小麥蚜蟲以及小麥銹病作為重點防治對象，為了達到一噴多防效果，操作人員嚴格遵循使用說明。經操作人員控制達到噴藥覆蓋率90%，最終證實綜合防控效果接近86%。本次試驗堅持分區防治和分類指導原則，綜合應用化學防治、生物防治和農業防治措施，把控好防治重要區域和時段，全力保障小麥產量。（3）比較試驗處理。通過對2塊小麥種植區情況分析，發現第1塊麥田當中無人機攜帶15 g苯甲－丙環唑水乳劑（50%），30 g吡蟲啉水分散粒劑（70%），防控面積達到3.3 hm2；第2塊麥田采取人工噴藥方式，每畝使用15 g苯甲－丙環唑水乳劑（50%），3 g吡蟲啉水分散粒劑（70%），防控面積為1.33 hm2。（4）調查時間和次數。在觀察蚜蟲防治效果的過程中選擇5個樣點，每個樣點取20穗小麥，噴藥當天、噴藥后1 d、3 d、7 d觀察麥穗上蚜蟲數量并加以記錄，由此分析防治效果。在病害防治過程中噴藥18 d后小麥開始穩定生長，之后選擇5個取樣點，每個樣點隨機選取20穗小麥調查對比，發現病株數量明顯減少。（5）防控效果對比。相較于傳統的人工背負式，機動噴藥方法應用植保無人機具有噴藥效率高、噴藥均勻和節約水源的優勢。研究證實，噴藥之后一周蚜蟲蟲口基數和銹病病情指數不同程度下降，其中第1塊麥田病情指數由13.8%下降到8.7%，蟲口基數從78頭下降至56頭；第2塊麥田病情指數由13.8%下降至10.7%，蟲口基數由79頭下降至77頭，證實無人機防治小麥病蟲害效果顯著。此外，通過作業效率對比可以發現無人機每次起降可噴灑約15畝，單臺無人機每天作業10 h，以完成9 000畝麥田病蟲害防治任務為例，所需時間為60 h，如果3臺無人機同時作業，20 h即可完成，效率比常規噴灑至少高出100倍，防治效率大大提升。在后續的應用研究中，單臺無人機每天可完成20～33 hm2病蟲害防治作業，并且采用噴霧噴灑方式節約農藥使用量50%、水用量接近90%，霧化式高壓噴頭讓農藥以霧滴形式均勻覆蓋在植株表面，農藥有效利用率達到了85%以上，減少了農藥殘留，達到高效環保的目標。

7 植保無人機在小麥病蟲害防治中的發展趨勢

2020年，臨沂市多天出現陰雨天氣，誘發多種小麥病蟲害，為此當地農業農村局以及農業技術推廣總站專家來到種植區進行指導，還在小麥種植區建立了病蟲害防控試點、蟲害觀測點，綜合應用農業技術、生物技術和物理技術，擴大統防統治覆蓋率。今后，當地農業科研單位要加強植保無人機的研發，建立數字種植結合、網約農服的農業服務平臺，為廣大農民提供生態科學高產的種植服務，由此達到農業植保增效目標。在開展病蟲害專項防治工作的過程中要加強智能化植保無人機推廣，實現農作物病蟲害防治向著規?；?、機械化方向發展，全面提升農業綜合生產水平，為地區農業綠色發展保駕護航。此外，隨著信息技術的進步，大數據技術已經有效融合傳統農業。在探究植保無人機防治小麥病蟲害的過程中，為了提升防治的時效性和科學性、促進小麥種植的現代化發展，需要加強現代化信息技術應用，積極發揮大數據技術優勢，建立植保無人機數據庫，讓先進的應用程序用于無人機當中，為數據分析整合提供基礎，比如通過優化算法分析收集的數據為下一步方案制定提供幫助。

8 結束語

綜上所述，在小麥病蟲害防控過程中應用植保無人機優勢顯著，今后需要繼續加強大數據、區塊鏈和人工智能等技術的結合應用，然后積極應用農業信息系統，使無人機操作更加便捷，由此進一步提升小麥病蟲害防控效果，帶動地區農業發展。