淺談棉田農藥隨水滴施與植保無人機施藥*

蘇攀龍，楊德松*

（石河子大學農學院/新疆綠洲農業病蟲害治理與植保資源利用重點實驗室，新疆 石河子 832000）

棉花是新疆的主要經濟作物，集約化的種植模式是新疆農作物種植的典型特征。新疆以其獨特的地理位置，優越的自然環境——光照充足，無霜期長，土質偏堿性[1]，十分有利于棉花的生長。據2019 國家統計局最新數據，新疆棉花產量達500.2萬t，占全國總產量的84.9%[2]。然而，棉花的生長也受到了雜草的威脅。棉田草害發生面積比例達56%，每年造成14%～16%的棉花產量損失[3]。雜草與棉花爭地、爭陽光和爭養分，造成棉花減產的同時傳播病蟲害[4]，嚴重制約著棉花產業的發展。從傳統農業轉向機械化農業、集約化農業，農藥的使用節省了人力[5]。農藥隨水滴施，水藥一體化是一種借助壓力灌溉系統使得農藥隨灌溉水一起按時、均勻、準確地輸送到作物根際，以實現精準施藥的方式[6]。因此，本文著重比較棉田施用農藥的方式——隨水施藥與植保無人機噴施的區別，概述不同施藥方式之間的差異，為棉田噴施農藥方面提供可參考的科學方法。

1 隨水施藥特點

1.1 水藥一體化實現節水用藥

新疆棉田灌溉用水占一年中總用水的90%以上[7]。膜下滴灌條件下棉花的最大耗水時段在6 月18 日至8 月11 日，累積耗水量為307.7 mm，超過了全生育期耗水量（591.4 mm）的52%[8-9]。因此，在傳統施藥情況下，每年施用農藥需耗費大量水資源。而隨水施藥是將農藥溶于灌溉水中，利用棉田滴灌系統，直接送至棉花根部，在目前新疆棉花生產上減少了農機打藥這個環節，減少了水量的使用，同時施藥精準，減少了農藥的使用，減少了勞作[10-11]。

1.2 水藥一體化實現安全施藥

棉田施用農藥采用傳統的施藥方式，在施藥過程中不可避免的存在藥液飛濺的情況，施藥者穿著的防護服簡陋或者未穿，則會導致農藥與人體直接接觸，對人體可能造成危害，調查表明，施藥者中有30%以上曾經發生過不同程度的接觸性農藥中毒[11-12]。而水藥一體化直接讓水作為藥液的“施用者”大大減少了施藥人員與藥液的直接接觸，從而實現安全用藥。

1.3 水藥一體化實現經濟效益的提高

截止到2019年我國的農藥利用率僅為39.8%[13]。針對棉田農藥的噴施，主要有封閉型、莖葉噴霧型、澆灌型等不同方式，且在棉花不同生育期，農藥的利用率也不同[14]，同時施藥所用的農機種類也是影響因素，例如壓縮式噴霧器、背負式手動噴霧器、擔架式噴霧機、自走式噴桿噴霧機等[15]。而棉田隨水施藥與傳統施藥方式相比，各類總投入減少35.3%，產量能夠增加10%以上[16]。降低成本的同時減少了對環境的污染。

1.4 水藥一體化的缺點

在節水灌溉農業地區，農藥隨水滴施很多地方都憑經驗，施藥效果沒有相關理論數據支撐，什么時間施藥，每畝地用藥量多少，以及哪種農藥適合隨水滴施，都需要開展科學研究，提供理論支撐。另外，隨水施藥過程中投入農藥的成本，以及農藥對土壤以及水體的污染情況都有待開展理論研究。還有很多農民對農藥的性質及哪些農藥可以隨水滴施，哪些農藥不可以隨水滴施不是很清楚，所以現實生產中隨水施藥也出現了很多藥害問題。

2 植保無人機施藥現狀

2010 年以來，無人機航空植保作業在我國迅猛發展。目前國內農用無人機主要分為電動和油動。載荷有5 L、8 L、10 L 至45 L，其中，70%的無人機載荷在10 L 左右；按機型結構劃分，主要有單旋翼植保無人機、多旋翼植保無人機和固定翼植保無人機[17]。

2.1 植保無人機的缺陷及劣勢

植保無人機噴施農藥時霧化效果好，但是其藥液揮發也比較嚴重，造成了藥液浪費，同時藥液飄逸嚴重也會對非靶標植物造成藥害。植保無人機技術新穎而獨特，本應把研發重點放在低空低量噴霧系統的研發上，然而目前大多數無人機生產廠家則關注于無人機噴霧系統的載體。我國目前缺乏適用于低空低量航空施藥的專業霧化系統及其關鍵工作零件，噴霧系統的主要工作零件大多是借鑒地面現有零部件，沒有專有的零部件，同時也沒有穩壓調壓裝置，無法實現均勻穩壓噴霧和精準噴霧[18]；無人機靜電施藥技術有待突破，其最關鍵的電極荷電等基礎理論研究相對落后，帶電材料絕緣性能達不到要求，系統部件容易發生擊穿漏電[19]；植保無人機價格昂貴，目前在銷售方面并不理想，其施藥效果也受到農戶和專家的質疑。同時，由于植保無人機需要支付購買或租用無人機費用，以及飛防服務等費用，成本較高。

2.2 植保無人機的優勢

植保無人機作為新興的施藥方式，具有以下優點：第一，將人力釋放出來，節省人力，避免人和藥液直接接觸；第二，采用北斗導航或者GPS 定位系統，只要人工設定好，可全自主飛行作業，地毯式噴施藥劑，信息化程度高，較傳統施藥方式更加先進；第三，易上手操作，可操作性強；第四，機身輕便，結實，可放心使用；第五，穿透力強，霧化強度高，施藥效果顯著，目前植保無人機已經在玉米、水稻、棉花上廣泛應用，效果良好。

3 展望

隨著科技的進步，農藥的施用方式越來越智能化、高效化、便捷化，逐步走向取代傳統施藥方式的道路。我國對隨水施藥的研究較少，截至2013 年底，我國微灌面積已達385.7 萬hm2，占世界微灌面積的35%[20]。新疆85%以上的農作物都采取滴灌栽培，為水藥一體化研究提供了堅實基礎。

農藥隨水滴施和無人機施藥也面臨著諸多挑戰。農藥的劑型有多種，可濕性粉劑、水劑、水乳劑等在水藥一體化中存在著不穩定等情況[11]，很可能造成藥效下降甚至無藥效，還有的會堵塞滴灌帶。農藥在農田的殘留也是一個令人擔心的問題，隨著對農藥施用技術研究的不斷深入，農藥的施用會更科學、更精準、更安全和更高效。