植保無人機在安徽省的應用現狀及發展前景

曹翔翔

摘 要：近年來，植保無人機在農作物病蟲害防治中得到了快速發展，在全國各地均得到了廣泛的推廣應用。隨著植保無人機數量的快速增加，農作物病蟲害防治的依賴性不斷增強，在應用過程中存在的困難和問題不斷凸顯出來。該文介紹了植保無人機在安徽省的應用現狀，針對存在問題提出了相應的對策建議，以期為利用植保無人機防治農作物病蟲害提供支持參考。

關鍵詞：植保無人機;應用;發展前景;安徽省

近年來，植保無人機的超低空超低量航空施藥技術得到了迅猛發展，其不僅具有作業效率高、節水省藥和省工省力的特點，還具有定位尋跡飛行、智能航跡規劃以及復雜地形作業能力等獨特優勢，對丘陵、山地等地面施藥器械難以進行作業的區域，植保無人機能夠很好地開展施藥防治作業。同時，由于農村種植結構的調整，土地流轉和規模經營不斷擴大，種植大戶、家庭農場、專業化統防統治組織等新型組織不斷涌現，農村勞動力大量轉移造成的農村勞動力不足，農業對高效化、智能化服務的要求越來越高，植保無人機在安徽省各地均得到了快速的推廣應用。

1 植保無人機發展現狀

1.1 總體形勢 自20世紀50年代初起，我國有人駕駛的大型農用航空就開始在植保領域進行施藥作業，截至2019年，我國擁有農林用固定翼飛機1400架，直升機60余架。相對來說，我國植保無人機應用和研發起步較晚，2000年，北京市開始應用植保無人機開展施藥防治農作物病蟲害。2008年，我國“863”計劃項目“水田超低空低量施藥技術研究與裝備創制”開始實施，標志著國內科研機構正式開始探索植保無人機航空施藥技術。2009年，我國研制出國內外第一款多旋翼植保無人機;2010年，生產出國內首款油動單旋翼植保無人機，開啟了中國植保無人機商業化的第1步;2012年，我國研制出國內第1款電動單旋翼植保無人機，可搭載10L藥箱，裝備4個扇形噴頭，低空低量航空施藥技術研究開始興起。 據農業農村部相關部門統計，2017年，全國在用的植保無人機共計250多種，生產植保無人機企業300余家，目前生產植保無人機的企業超過500家。2017—2019年，全國植保無人機數量分別為1.4、3.1和5.0萬架，總作業面積分別為667、1777和3300萬hm2。防治病蟲害的作物包括小麥、水稻、玉米、棉花、甘蔗、果樹等多種作物，實際防治效果不斷得到用戶的認可，正處于迅速發展階段。

1.2 安徽省植保無人機現狀 安徽省是較早應用植保無人機的省份之一，2010年，在六安市部分縣區種植大戶就已經開始嘗試用植保無人機防治病蟲害;2013年，鳳臺縣、桐城市等縣區植保機構利用病蟲害統防統治經費購置植保無人機，扶持專業化統防統治組織開展統防統治工作。自2015年植保無人機在安徽省開展大范圍應用示范和推廣以來，逐漸被種糧大戶、家庭農場和專業化統防統治組織接受，也得到了廣大農戶的認可，機型從燃油植保無人機發展到電動植保無人機，再到智能電動植保無人機，數量不斷增加。據安徽省植保總站統計，2016—2019年全省擁有植保無人機分別為260、1051、2271和4565架，安徽省植保無人機擁有量約占全國總擁有量的10%。

目前，安徽省內植保無人機按結構主要分為單旋翼和多旋翼2種，按動力系統可以分為電池動力與燃油動力2種;品牌涉及20多個、50多種型號，藥箱容積5～30L不等，少數達到60L，其中15L以下占75%，10L占65%。安徽省前期使用多為油動、單旋翼無人機，其核心是燃油動力系統，油動植保無人機的靈活性相對較差，機身大，但載藥量多，起降需要一定的時間，單次飛行時間可超過1h，維護較復雜;近年來，多旋翼電動智能化植保無人機逐漸成為主流，它以電機為動力系統，載藥量相對較少，機操作靈活，起降迅速，單次飛行時間一般為10～15min，具有結構簡單、維護方便、飛行穩定等特點，逐漸被市場和農戶認可。從品牌來看，大疆和極飛在安徽省市場占有絕對主導地位，其他品牌主要有全豐自由鷹、漢和、高科新農、天鷹兄弟、有農創新、蚌埠幻客、尤艾維等。自2015年起，安徽省無人機生產企業數量不斷增加，截至目前，植保無人機生產企業達21家，排名全國前10位，但有些企業生產規模較小，大多供本地使用，外銷數量少，還有些企業處在研發階段。

從安徽省區域使用分布來看，據調查，截至2019年9月，淮北地區以亳州、宿州、阜陽3市防治小麥和玉米作物病蟲害為主，擁有植保無人機分別為980、675和602臺，淮河以南地區以滁州和安慶兩市防治小麥和水稻作物病蟲害為主，擁有植保無人機分別為455、424臺，該5市無人機總量占有全省的76.9%。沿江和江南地區以防治水稻病蟲害為主，受丘陵、田塊小等因素的影響，擁有植保無人機數量普遍較少。從防治面積來看，2016—2019年全省無人機防治面積分別為8.6、38.5、94.0和247.3萬hm2，分別占全省防治面積的0.33%、1.65%、5.8%和10.6%。植保無人機防治農作物病蟲害面積占比增長速度明顯加快，在病蟲害統防統治中發揮的作用越來越大。

2 植保無人機應用情況

2.1 防治范圍 安徽省應用植保無人機作業的主要作物有小麥、水稻和玉米等，防治的主要病蟲害主要為防除小麥、水稻、玉米田病蟲害和雜草（芽前封閉、莖葉處理）。據調查，2019年安徽省植保無人機防治水稻、小麥和玉米上病蟲害的作業面積占比分別為47.3%、38.8%和8.6%，其他作物占比5.3%。隨著植保無人機的普及和性能的提高，用于防治小麥和玉米病蟲害的面積不斷擴大。

2.2 防治優勢

2.2.1 作業效率高 一般情況下，植保無人機每天可防治20～26.67hm2，如果飛防手業務熟練，防治面積連片集中，每天作業面積可達40hm2以上。作業效率是人工噴藥的30倍以上、普通植保機械的8倍，且在高稈作物和暴發性病蟲害的防治效率上具有突出的優勢。

2.2.2 作業效果好 植保無人機霧滴的高度霧化可以確保農藥在植物表面的有效附著，作業時產生的下壓風場有助于增加霧流對農作物的穿透性，確保防治效果。植保無人機噴藥均勻，較其他機械的防治效果較好。智能植保無人機采用GPS定位，能夠實現斷點續噴，杜絕重噴漏噴;變量控制，噴灑均勻;后臺軌跡監管，確保噴灑規范;旋翼風場大，噴灑藥劑滲透性好，大大提高了防治效果。另外，智能植保無人機夜晚也可作業，避免夏天高溫作業效果不好、安全性差問題，極大地提高了作業效果。

2.2.3 節藥省水 使用常規噴霧機械防治的用水量普遍在450L/hm2以上，而使用植保無人飛機防治的用水量只需15～22.5L/hm2，和常規噴霧機械相比較，用水量大大降低。并且植保無人機采用的超低容量噴霧噴灑技術，能夠提高靶標作物上藥液沉積和減少農藥流失，實現精準、減量施藥，對比傳統植保施藥方式可省農藥10%～20%，有效地降低了對環境和農作物的污染，充分發揮了農業機械化技術及裝備在推進農業綠色發展中的主要作用。

2.2.4 使用安全 無人機進行防治病蟲草害作業時，操作人員通過遠距離遙控或設置自動巡航作業，實現了人機、人藥分離，有效地避免了農藥對人體的直接傷害，安全性高于人工噴藥和普通地面機械植保作業。

2.2.5 應用范圍廣 植保無人機體積小、質量輕，可遠距離操控作業，不受地塊和作物的限制，不僅可以給矮稈作物施藥，而且有效地解決了高稈作物病蟲防控中人和機械不便進地的難題，避免了作業過程中對作物的損傷。安徽省地形條件復雜，有平原、山丘、丘陵等，使用植保無人飛機防治病蟲害，適用范圍較廣。對于常規施藥機械很難作業的山區、丘陵，以及水源缺乏不方便的地區，植保無人飛機都可以開展防治作業。

2.3 農藥利用率 2016年前，油動植保無人機在小麥、玉米、水稻前期施藥，農藥利用率為35%左右，在作物中后期使用，農藥利用率達40%以上;2019年，安徽省與中國農科院植保所合作，在阜陽市潁州區開展了電動多旋翼植保無人機在小麥上施藥農藥利用率的測試，農藥利用率達50%以上。在不同施藥器械比較中，植保無人機的農藥利用率明顯高于背負式噴霧器和擔架式噴霧器，略低于自走式噴桿噴霧機。

2.4 防治效果 隨著植保無人機質量的不斷改進升級，其防治病蟲害效果逐年提高，當前病蟲害防控的總體防效可達85%左右，能夠滿足病蟲害防控的需求。如阜陽市植保無人機在防治玉米粘蟲、小麥赤霉病等病蟲害上，2016—2019年4年的平均防效分別為68%、72%、75%和85%;在無為縣防治水稻稻飛虱應用中，飛防效果達94.7%;太和縣在小麥田施用除草劑，防效在98%～100%，玉米田施用除草劑的防效達95%～99%;無為縣防除水稻田雜草，播后1次封閉禾本雜草的防治效果為68.4%，闊葉雜草為77.5%，莎草為96.2%，1次封閉、2次莖葉防除后禾本雜草的防治效果為92.9%。

2.5 市場作業分析

2.5.1 作業成本 植保無人機的作業成本主要包括：機手勞務費、電池損耗、機械損耗與折舊、器械運輸費及藥劑混配人員務工費等，每次作業成本約為75～90元/hm2。

2.5.2 作業收費 作業價格一般為120～200元/hm2，如作業面積較大且連片的收費120～150元/hm2;噴灑玉米、高粱等高稈作物等作物，收費標準為150～180元/hm2;如面積小于1hm2的零散地塊，收費標準般為200元/hm2以上。

2.5.3 作業任務 由于病蟲害發生季節性強，如小麥赤霉病防治各地區常集中在5～7d，水稻穗期病害大多集中水稻破口期前防治，這樣在集中需要防治時，會因作業時間集中、植保無人機忙不過來，或缺少機手;而農閑時，機手和無人機又處于閑置狀態，經營主體難以贏利。

2.5.4 作業主體 目前，安徽省購置和使用植保無人機的經營主體主要有以下5類：一是專業化統防統治組織。利用專業優勢，加上政策扶持，擁有植保無人機數量較多;二是農資經營企業。利用本身銷售農藥的優勢，開展飛防作業，降低成本;三是無人機生產企業。成立防治服務隊，利用器械和機手培訓優勢，搶占市場擁有率;四是專業合作社。合作社能夠獨立進行培訓和防治服務;五是種田大戶。為解決用人難和打藥難問題，種田大戶自發采購植保無人機開展病蟲害防治。

3 存在問題與解決對策

3.1 標準體系不完善 目前，植保無人機尚無明確的管理部門，也無統一的國家標準、成熟的操作規程和效果評價辦法。相關標準和管理機制的缺乏，導致無人機廠商各自為政，生產廠家良莠不齊、標準不一。植保無人機產品質量也是參差不齊，購機者權益及植保作業效果得不到保證，田間作業難以得到有效監管，市場無序競爭，操作人員缺乏權威性的資格認證，其在很大程度上限制了植保無人機的發展。安徽省應結合安徽省實際情況，加快地方相關標準的制定工作，推動安徽省植保無人機的發展。

3.2 性能和實用性有待提高 植保無人機在實際應用中顯現出了很多的不足：一是控制技術不夠成熟。現場操作過程中可能會出現操作失控和墜落的情況，并且在實際噴灑農藥過程中也偶爾出現重噴、漏噴現象;二是負重輕、續航時間短。以現有的小型植保無人機為例，載藥量不足15kg，在對鉆蛀性害蟲水量不夠，打不通透，可能導致防治效果差。鋰電池每次充電需40～60min，可持續飛行僅15～20min，噴防面積只有1hm2左右，影響作業效率。因此，今后應引導植保無人飛機生產企業以問題為導向，集中資源，把植保無人機專用噴霧系統及其低空低量的航空施藥技術的研發放在首要地位，不能只局限于飛行平臺及飛行控制系統的研發上，要盡快解決電池續航能力不強、載荷量低、不易操控等問題，加強自主巡航匹配航線、自動規避障礙物、噴藥量智能控制等技術的研發和應用。

3.3 運行成本較高 植保無人機與傳統植保器械相比，具有諸多優勢，但由于其市場價格偏高，雖已列入農機補貼范圍，購機成本每架仍需要2萬～3萬元，種植大戶和植保專業化服務組織購買使用的壓力及成本回收能力有限，一些潛在客戶面對高額價格望而卻步，且后期維護保養費用高，使其推廣應用受到了很大的限制。植保無人機對電池數量要求大，因續航時間短，一般每架無人要需配備8～10組電池，從而加大了防治成本。加上機手難雇、難留，飛防組織常出現有機無人操作的困境，造成植保無人機普及率和作業覆蓋率提高難的問題。因此，相關部門應加大政策扶持力度，提高植保無人機購置補貼，可通過資金等扶持形式鼓勵統防統治組織在病蟲防控中優先采用無人機作業，提高群眾應用無人機開展病蟲防控作業的積極性，調動種植大戶、農業合作社及植保專業化服務組織的購機積極性，加快無人機植保技術的推廣應用。

3.4 缺乏專業培訓 智能植保無人機技術集成度高，操作和維護保養遠較一般農機產品復雜，需要操作人員能夠熟練掌握無人機的調試、維護、操控等多種基礎能力，同時還要了解針對不同作物、不同病蟲害的施藥技術方案及國家相關法律法規。而當前無人機操作技術培訓相對而言還不夠精細和規范，更多操作需在實際中摸索，不同生產廠家的操作資格認證不能通用，機手是企業自主培訓，缺少行業對人員管理和規范培訓，作業中無統一標準的操作規范，往往因機手的操作失誤，造成墜機和飛防效果不好。今后可通過新型職業農民培訓等技術培訓項目，加強對植保無人機操作人員的培訓。

3.5 受環境的影響大 植保無人機作業受農田環境，比如田間有較多電線桿等障礙物、天氣等因素的影響，特別是受風力的影響較大，3級以上的風力會影響飛防效果及穩定性，易產生藥害，或造成防治效果較差。土地碎片化，田塊零散分布，不同作物或同一作物不同品種插花種植，都不利于規模化作業。因此，今后需加快土地流轉和高標準農田建設，提高土地的利用率，使得作物布局更加合理，田間管理更加方便，無人機飛防作業更加高效。

3.6 缺少專用藥劑 植保無人機施藥藥液僅需12～22.5kg/hm2，濃度相對傳統施藥提高幾十倍，目前市場上飛防專用藥劑品種少，缺乏無人機專用的濃度高、稀釋性好農藥產品，農藥企業對飛防專用藥劑的開發跟不上植保無人機的發展速度，很難適應植保無人機超低容量噴霧的需求。近2年安徽省開展了航空專用藥劑納米農藥防治病蟲害試驗示范，進行了有益的探索，新型飛防專用藥劑也是今后的發展要求。

3.7 藥劑漂移 植保無人機的作業高度一般在1.8～3.0m，高于傳統的噴霧器，再加上噴灑藥液的液滴更細小，在有風的天氣下作業易產生漂移現象。在除草劑施藥時，這種漂移現象會對周邊的其他農作物產生不良影響，像對相鄰的蓮藕、蔬菜造成藥害的事件;在殺蟲劑施藥時，這種漂移現象就可能會對周邊的魚塘蝦塘產生不良影響，甚至導致魚蝦死亡。因此，農業部門要協調處理好飛防組織和農戶之間的矛盾糾紛，幫助飛防組織規避風險、提高收益。

4 發展方向與應用前景

4.1 發展方向

4.1.1 簡單好用 由手動操作向智能化方向發展是科技進步的必然趨勢。簡單化的操作方式，將會被更多的人熟練掌握，從而解決機手難培訓、人力不足等問題，也更加適用于山區、丘陵或平原的需要。

4.1.2 續航能力強 隨著電池系統技術的改進和提高，植保無人機的續航能力將會得到大幅度的提高，以滿足應急防治的需要。

4.1.3 大容量 要提高作業效率，植保無人機的容量必將向大容量發展。

4.1.4 多功能 植保無人機將會從單一施藥作用，向施藥、撒肥、播種、撒飼料等多用途轉變，從而提高使用率。

4.2 應用前景 隨著農業化進程的加速與轉型，農業的大規模以及技術化生產已成為農業生產的主流。目前，農作物病蟲害防控是農業生產中勞動強度最大、用工最多、技術含量最高、任務最重的環節，迫切需要發展專業化防治組織來解決一家一戶防病治蟲的難題。因此，植保無人機統防統治作業總面積將會逐年增加，市場占有率會在今后幾年快速增長，預計在防治面積中占比會達50%以上。

5 結語

科技正在改變傳統的農耕方式，農業正在向機械化、智能化方向發展，使農業生產更高效、更便捷、更安全。未來農作物病蟲害防治會從本地化服務和向跨區服務方向發展。專業化統防統治組織的轉型升級勢在必行，將在病蟲害防治中起主導作用，植保無人機作為一項新興技術，與傳統的植保機械相比噴防效率和防治效果都有明顯提升，將會在重大病蟲害防控中大顯身手，同時將會在田間病蟲草害的勘察、播種、施肥等方面進行推廣和應用。植保無人機的推廣應用將進一步促進安徽省農藥減量增效和保護農田生態環境安全，助力實現綠色興農和鄉村振興戰略目標，也將成為將來農作物病蟲害防治的主要方式，應用前景廣闊。

（責編：張宏民）