關于植保無人機水稻田間農藥噴施的作業效果研究

陸碧秀 莫新媛

摘 要：植保無人機不僅可以加速藥液的沉積，也能夠減少霧滴漂移，讓農藥快速沉積到稻株的中下部。該文通過實際的田間試驗，進一步分析植保無人機在水稻田間噴施農藥中的實際效果，以此為植保無人機在水稻田間作業提供技術指導。

關鍵詞：植保無人機;水稻田;農藥噴施;作業效果

無人機噴施農藥是近幾年里興起的一種植保技術，水稻是我國主要的糧食作物，將植保無人機應用在水稻田間農藥噴施作業中可以有效提高作業質量和效率，讓水稻產量、質量得到提高。但在對植保無人機作業過程進行研究時，發現不同機型、作業高度、農藥噴灑量都會影響到最終的作業效果，需要進行深層次分析。

1? ?植保無人機水稻田間農藥噴施作業試驗

相比較傳統的植保技術來看，無人機在水稻植保作業中更具優勢，作業效率、經濟效益都得到了根本上的提高。隨著該應用技術的日益成熟，應用效果也得到了進一步提高。水稻作為我國的主要糧食作物，如何保證其產業的健康發展，不僅是為了提高糧食供應的穩定性，更是為了保障經濟發展基礎的穩定性。無人機在水稻栽培植保上的應用雖然整體效果顯著，但在實際作業中也會受到多方面因素的影響，作業效果并不穩定。無人機對操作技術要求較高，尤其是在農藥噴施環節，具體的飛行高度、航線等環節都必須進行詳細的規劃和計算。農藥噴施的目的就是防治病蟲害，用藥量以及具體配比濃度都會影響到最終噴施的質量，但目前國內并沒有形成統一標準。為此，本文挑選了市面上兩個較為常見的無人機機型，分別為：電動單旋翼植保無人機和電動多旋翼植保無人機。

設計了三個農藥噴灑量，分別為700 ml/hm2、1000 ml/hm2和1500 ml/hm2，同時設計了兩個高度水平，1.5m和2.5m。在保證其他因素相同的情況下，展開具體試驗，找到最佳的植保農藥噴施方案[1]。

2? ?植保無人機水稻田間農藥噴施作業效果

為了測試不同作業參數下植保無人機的應用效果，在試驗過程中，收集霧滴粒徑、沉積密度、有效沉積量等方面數據，同時觀測水稻病蟲害的防治效果。

2.1? 試驗數據分析

根據無人機上安裝的噴嘴霧化的霧滴粒徑測定信息來看，隨著農藥噴灑量的提高，霧滴粒徑逐漸減小后區域平緩。當噴灑量達到1500 ml/hm2時，粒徑最小。在試驗中一共選擇了兩個型號的噴嘴分別為，11001VS型和110-015-VP型噴嘴，110-015-VP噴嘴霧化的霧滴體積中徑相對較大。從無人機在不同采樣點上表現的霧滴沉積密度數據來看，當高度為1.5 m時，電動單旋翼植保無人機不同農藥噴灑量下葉面上有效沉積量分別為2?g/cm2、2?g/cm2以及3?g/cm2。當高度為1.5 m時，電動多旋翼植保無人機的有效沉積量分別為2.5?g/cm2、2?g/cm2以及3?g/cm2。當高度為2.5 m時，農藥噴灑量為700 ml/hm2時兩架無人機有效沉積量分別為2?g/cm2、2?g/cm2。

由此可見，農藥噴灑量增加幅度較小時并不會對有效沉積量造成影響，但當農藥噴灑量為1500 ml/hm2時有效沉積量明顯提高。進一步對比分析農藥噴灑量對霧滴沉積效果的影響，根據所得到的結果來看，隨著噴灑量的提高，兩架無人機的霧滴沉積效果明顯增加，當噴灑量為1000 ml/hm2和1500 ml/hm2時，電動單旋翼植保無人機的沉積效果增加了48.50%、137.73%，電動多旋翼植保無人機則增加了66.60%和111.88%。但隨著噴灑量增加，沉積均勻性出現了波動。

綜合來看，單旋翼植保無人機在噴灑量1000 ml/hm2時，均勻性最優、沉積量變異系數29.50%，多旋翼植保無人機在噴灑量1500 ml/hm2時，均勻性最優、沉積量變異系數為25.65%。在不同高度條件下，植保無人機的作業效果也存在一定差別。根據試驗結果顯示，在1.5 m作業高度下，霧滴沉積量和沉積均勻性都明顯優于2.5 m。隨著作業高度的增加，單旋翼和多旋翼無人機的霧滴沉積量和沉積均勻性出現了不同程度的降低，其中霧滴沉積量降低了19.3%、48.7%，而霧滴沉積均勻性降低了53.6%、22.9%[2]。

根據實驗結果來看，將農藥噴灑作業提高到距地面2.5 m的高度后，單旋翼無人機噴灑的霧滴落在采樣點上的沉積量明顯多于多旋翼無人機，增加幅度超過120%。出現此種現象的原因在于，多旋翼無人機的旋翼風場組成較為復雜，由多個無人機旋翼風場、自然風場耦合而成，能夠從多個方向對霧滴降落方向產生外部作用力。此外，單旋翼無人機在噴施過程中，其旋翼風場產生豎直向下的下洗氣流，有助于霧滴迅速降落、精準“打擊”，在短時間內迅速蒸發，從而減少偏移數量。在多種因素的共同影響下，多旋翼無人機的霧滴沉積量少于單旋翼無人機。

2.2? 植保無人機納米農藥噴灑量對水稻病蟲害的防治效果

當植保無人機噴灑的農藥效率達到每公頃46.67 ml時，單旋翼植保無人機噴灑的農藥，能夠對稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病等病蟲害起到良好的防治效果。根據噴灑前后的結果比對，發現上述三種病蟲害的防治成功率分別達到87.65%、77%、82.3%。對細菌性條紋病的治愈率稍低，勉強達到60%。此外，如果農藥噴灑效率達到每公頃66.67 ml時，多旋翼無人機對病蟲害的防治成功率將會超過單旋翼無人機。結合數據分析，對稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病的防治成功率分別達到87%、79%、83.3%，而對于細菌性條紋病的治愈率可以達到近70%。

2.3? 植保無人機作業高度對水稻病蟲害的影響

經過多組數據對比可知，當兩種類型的植保無人機處于1.5 m的作業高度時，其噴灑的農藥對水稻病蟲害的防治效果最佳。但如前文所述，兩種無人機達到最佳防治效果時平均每公頃噴灑的農藥計量存在差異。此外，上述結論是在只進行了兩組實驗的情況下得出，因此存在一定的偶然性。比如雙旋翼無人機在2.5 m作業高度時，對稻瘟病的防治成功率甚至超過了90%，高于1.5 m的作業效果，然而此種情況只出現了一次，可以被歸納為偶然情況。基于此，必須根據實際情況，合理選擇噴灑機型和作業方式。

2.4? 提高作業效果的具體措施

基于上述數據，最終確定了1.5 m的作業高度，農藥噴灑量為1000 ml/hm2。綜合考慮兩種無人機之間的差別并不大，但電動多旋翼植保無人機的整體效果更優，因此，選擇該無人機作為植保作業設備。從實際應用效果來看，稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻稈潛蠅、細菌性條紋病和稻瘟病這五個水稻田間常見病蟲害的防治效果達到了86.54%、78.62%、89.47%、66.67%和83.33%。此次試驗進一步證明了無人機植保技術在水稻種植過程中的效果，值得大范圍推廣。在未來可以建立更加完善的機械設備選型體系，同時對農藥噴施放流程進行合理的設計，提高作業專業性和規范性。比如，整合現有水稻農業資源信息和研究成果，建立形成專業數據庫，研發出可結合多因素展開處理的決策系統，科學完成設備選型和參數決策，以此應對多變的農田施藥環境。同時，研發出成本低、穿透力強的無人機專用噴嘴，讓噴施作業得到規范化發展，以此提高保無人機水稻田間農藥噴施的作業效果。

3? ?結語

綜上所述，利用植保無人機進行水稻田間農藥噴施作業，能夠有效解決傳統植保技術中存在的缺陷弊端，為水稻的生長創造出良好的環境優勢。通過具體試驗結果可以看出，機型對農藥噴施的影響較低，當高度為1.5 m，農藥噴灑量為1000 ml/hm2，病蟲害防治效果較優。