植保無人機在林業病蟲害防治上的應用與優勢

吳興興 蘇越 趙天福 何志能 趙曉川

摘要：噴灑農藥是林業病蟲害防治中的通行措施之一，以往人工作業效率及防治效果容易受交通和地形地貌等影響。植保無人機具有工作效率高、省時省力、節約成本、安全性高等優點，可實現周年全程自動化作業，在林業病蟲害防治中具有顯著的應用優勢和前景，說明將無人機應用于森林病蟲害防治中的原因，分析了無人機在森林病蟲害防治中的應用。

關鍵詞：植保無人機；林業；病蟲害；防治

無人機（unmanned aerial vehicle，UAV）是指不載有操作人員或飛行員的飛行器[PAJARES]，通常由飛行器平臺、傳感器負載、地面控制臺等部分組成[1]，是由無線電遙控設備和自備程序控制裝置操縱的小型飛行器。已經從最初的軍事領域逐步拓展到農業病蟲害監測、森林防火、林業有害生物監測與防治等領域[2～4]。無人機操作靈活、適應性強，加裝農藥噴灑模塊后就是通常所說的“植保無人機”，可以廣泛應用于農林病蟲害防治作業。

我國森林面積遼闊，病蟲害的種類繁多，發生率非常高，是世界上病蟲害危害最為嚴重的國家之一。我國現有森林病蟲害約8000種，造成嚴重危害的有200多種，森林病蟲害分布遍布全國，近年每年發生的森林病蟲害面積大約在870萬hm2以上，經濟損失880億元。尤其是1990年代以來，我國森林病蟲害發生遠高于世界平均水平，給林業生產和生態環境建設帶來了重大影響[5～7]。植保無人機等高科技設備和技術的應用，提高了我國林業病蟲害防治的科技化水平。

1.植保無人機在林業病蟲害防治上的應用

1.1林業病蟲害遙感監測

傳統的林業病蟲害人工監測可以準確評估病蟲害發生種類、程度和空間位置等信息，但是費時費力且效率不高。利用植保無人機開展病蟲害遙感監測，具有獲取信息快、作用面積廣、重復周期短和成本低等優點，可以彌補人工調查的不足，能夠快速和準確的監測大面積林業病蟲害，經濟效益高且時效性更強。

利用無人機系統獲取的航拍高精度紅外圖像等數據，對其進行識別、判讀和分析就可以監測和評估病蟲害發生的情況[8]，具有高度的連續性、理想的空間精度及后續分析的便利性等突出優點，現已成為林業病蟲害監測的重要手段。目前，基于無人機監測數據與專家判讀相結合的病蟲害決策機制正在發揮重要作用，大大縮短了監測時間，而且準確率高。

1.2林業病蟲害精準施藥

以往林業有害生物的化學防治過程中，有人駕駛農用飛機更適用于連片大面積林區作業，但受起降場地、使用地點、時間等限制，并且作業高度高，農藥施用量過大，噴灑霧滴可控性差，易飄移靶標區，對空氣、水體及土壤造成滲透，污染風險較高[9]。自20世紀90年代日本首先將無人機用于大田作物、果樹的生長狀況觀察和病蟲害監測防治等領域以來，植保無人機大幅度提升了病蟲害防治機械化水平。未來我國利用植保無人機開展林業病蟲害防治將成為必然方向，將進一步提升林業病蟲害防治體系的科技水平。

2. 無人機在林業病蟲害防治上的優勢

2.1適應性強

機械、機具的適應性對防治效率有很大的影響。常見的高揚程車載噴霧機及電動、手動施藥機等面對高大林木以及復雜地形具有明顯的局限性。植保無人機機體相對較小，不需要固定機場、機庫及后勤保障設施等，不受地形和樹冠高度限制，不需要特定的起降平臺便可在復雜地形地貌上空作業，同時具有優異的飛行性能，轉彎半徑小、爬升率大，可十分靈活的在空中垂直上下飛行、懸停和掉頭，超低空作業性能好。

2.2作業效率高

植保無人機的空飛率低，可在作業區的空地上就地加油、加藥，減少了無效作用時間。植保無人機作業寬度可達4～6米，每小時作業可達40～60畝，可以全天作業，作業效率比常規機具高。植保無人機搭載全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS）后可實現精準化作業。

2.3節省人力安全性高

以往林業病蟲害防治主要依賴人工作業，農藥施用過程中體力勞動強度大，消耗大量的人力，而且還存在效率低下的問題。植保無人機在很大程度上節省了人力成本的投入。

2.4防治效果更穩定

植保無人機施藥采用微粒噴灑方式，作業高度低，能與冠層保持1～2m的固定高度，藥液霧滴被旋翼下方氣流加速形成氣霧流，噴灑均勻、覆蓋密度高，增加了藥液霧滴的附著性，減少了漂移損失。因此藥液沉積量和藥液覆蓋率都優于常規機具作業，防治效果好，減少了農藥的浪費和對土壤的污染，有利于保護生態環境。

1.4有利于專業化建設

受全球氣候環境變化加劇影響，一些林業病蟲害的發生呈現頻率增加、范圍擴大、危害加劇等變化。在這種形勢下，植保無人機專業化服務組織正在成為林業病蟲害防治現代化、科技化的必然產物，促進了無人機、飛控人員、農藥制劑、防治效果評價等多方面的聯合，以及植保無人機行業標準、飛控操作流程標準和飛防保險標準的制定和完善，提高了防治作業的科技水平。

3.結語

植保無人機操作靈活、精確度高、飛行范圍廣、使用維護簡便、自動化程度高、作業人員少、勞動強度低、安全高效、節省開支。近年林業病蟲害防治中無人機的廣泛運用和快速發展，提高了防治水平和專業化程度，有效減少了對林業生產和生態環境的破壞，取得非常突出的效果，很大程度上降低了林業病蟲害的防治成本，產生了很好的生態和經濟效益，具有廣闊發展空間和應用前景。

參考文獻

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項目來源：云南林業職業技術學院學生科技創新項目

（作者單位：云南林業職業技術學院）