植保無人機在林業(yè)有害生物防治上的應(yīng)用

趙 強，章武英

（1.甘肅省天水市麥積區(qū)林業(yè)和草原局，甘肅 天水 741020；2.甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 天水 741020）

植保無人機，又名無人飛行器，是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，通常由飛行平臺（固定翼、直升機、多軸飛行器）、導(dǎo)航飛控、噴灑組件3部分組成。

1 飛行平臺（固定翼、直升機、多旋翼飛行器）

1.1 固定翼無人機

固定翼無人機是軍用和多數(shù)民用無人機的主流平臺，最大特點是飛行速度快、飛行高度高、飛行距離遠，巡航面積大；缺點是起降限制多、不能懸停、操作難度大、航線設(shè)置不夠靈活、降落失事率高。

1.2 無人直升機

無人直升機是靈活性最強的無人機平臺。優(yōu)點是體積小、造價低、可垂直起降、可朝任意方向飛行、可空中懸停；缺點是載荷量小、抗風性差、續(xù)航能力弱。

1.3 多旋翼（多軸）無人機

多旋翼（多軸）無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺。優(yōu)點是體積小、重量輕、噪聲小、隱蔽性好、多空間使用，可懸停、可側(cè)飛、倒飛，可以垂直起降，具有很強的機動性，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、螺旋槳小、拆卸方便、易于維護、適合多平臺；缺點是飛行高度低、飛行速度慢、飛行距離較短、續(xù)航能力效率低。

2 導(dǎo)航飛控

導(dǎo)航飛控系統(tǒng)是無人機的關(guān)鍵核心系統(tǒng)，分為導(dǎo)航子系統(tǒng)和飛控子系統(tǒng)兩部分。導(dǎo)航子系統(tǒng)向無人機提供相對于所選定的參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無人機沿指定航線安全、準時、準確的飛行，相當于“領(lǐng)航員”。飛控子系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)、返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng)，相當于“駕駛員”。

3 噴灑組件

植保無人機噴灑組件是由藥桶、軟管、電磁排氣閥、液泵、通道電磁流量計、噴桿、噴嘴等部件組成。

林業(yè)有害生物分布遍布全國。近年來，甘肅地區(qū)每年發(fā)生的森林有害生物主要以楊樹腐爛病、松落針病、云杉葉銹病、云杉落針病等病害；落葉松球蚜、落葉松葉蜂、側(cè)柏枯葉病、楊樹蛀干天牛、刺槐尺蠖、松材線蟲病等蟲害為主。

自20世紀80年代以來，隨著甘肅造林綠化事業(yè)的迅速發(fā)展，人工林比例逐年加大，而且大多數(shù)是單一樹種的純林，結(jié)構(gòu)簡單、面積大、栽植密度高，林地光照不足、通風透氣不足，導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)對有害生物的抵抗力和免疫力越來越脆弱。益鳥、天敵昆蟲種群基數(shù)小，混交林普遍存在混交比例不恰當，為本土有害生物的生存提供了有力的條件。比如,封山育林的實施，林草面積逐漸增加，鼠兔生存環(huán)境改善，食物增多，繁殖能力逐漸增強，促進了鼠兔的生存能力。其次，氣候因素也是影響林業(yè)有害生物種群數(shù)量發(fā)生變化的重要原因，這些主客觀條件給甘肅林業(yè)生態(tài)建設(shè)帶來了較大的危害。

4 植保無人機在林業(yè)有害生物防治上的應(yīng)用

4.1 植保無人機在防治方案制定中的應(yīng)用

林業(yè)有害生物防治點多面寬、有害生物種類多，在飛防前期我們可以根據(jù)有害生物的侵襲程度、侵害范圍利用無人機數(shù)字化技術(shù)進行森林病害生物的正射影像獲取。同時根據(jù)多光譜無人機所拍攝的高精度紅外圖像等數(shù)據(jù)，就可以監(jiān)測和評估病蟲害發(fā)生的情況，對其進行識別、判讀和分析建立規(guī)律性的森林林種病蟲害發(fā)生三維模型，實時動態(tài)監(jiān)測森林病害發(fā)生的黃金期。在森林有害生物發(fā)生關(guān)鍵期做好預(yù)防工作。避免病蟲害的進一步擴散、蔓延。植保無人機等高新設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，在我省森林有害生物防治的科技化水平中起到了舉足輕重的作用。

在林業(yè)有害生物防治中，對林業(yè)一線防治工作人員而言，尤其是人工造林林種單一的純林。無人機飛防是目前應(yīng)用最為廣泛、成本低廉而且還可以減少作業(yè)時間和防治資源的消耗，是防治效果最佳的防治方式。植保無人機飛防森林有害生物根據(jù)病害發(fā)生的類型，分為病害防治和蟲害防治兩類。森林害鼠兔防治，常用的化學藥物有殺鼠靈、氯化苦、敵鼠鈉鹽等。此類化學藥物毒性大，在防治害鼠兔的同時，會殺死耕地內(nèi)的家畜、野生動物。甚至還會減少害鼠兔的天敵數(shù)量。目前在飛防上我們使用毒性小，對家畜、野生動物安全系數(shù)高的生物鼠類抗生育藥劑。以此來減少害鼠兔的繁育頻率和出生數(shù)量。

4.2 森林病蟲害防治

甘肅省病蟲害主要是側(cè)柏枯葉病、松材線蟲病、松針銹病、刺槐尺蠖等由于氣候變暖引起的外來生物的入侵造成的。飛防選用藥劑采用噻蟲嗪、吡蟲啉、三唑酮乳油、丙環(huán)唑乳油等通過一定比例混合加入植保機藥箱。利用液泵和噴嘴產(chǎn)生的噴霧霧化效果噴灑防治。

利用植保無人機開展病蟲害防治，可以彌補人工防治的不足，能夠快速和準確的擴大林業(yè)病蟲害防治面積，時效性強且經(jīng)濟效益更高。現(xiàn)已成為林業(yè)病蟲害監(jiān)測的重要手段。

5 植保無人機應(yīng)用于林業(yè)有害生物防治的優(yōu)勢

5.1 高效安全

由于地形、地貌、技術(shù)水平、人工栽植模式的差異導(dǎo)致我國許多地區(qū)有害生物頻繁暴發(fā)，我國森林面積受到了嚴重威脅。植保無人機技術(shù)的出現(xiàn)代替了采取人工清除和人工噴灑藥劑綜合噴霧作業(yè)的傳統(tǒng)防治，依靠植保機可遠距離遙感操控作業(yè)，提高了化學防治作業(yè)安全性，也提高了有害生物防治效率，更加安全可靠。以人工難以比擬的優(yōu)勢越來越受到林業(yè)行業(yè)的青睞。

5.2 降低用藥成本

植保無人機技術(shù)改變傳統(tǒng)人工背負式噴霧器噴灑農(nóng)藥的形式，以旋翼產(chǎn)生向下氣流，采用霧滴的形式擾動作物葉片，藥液滲入均勻穿透性強且用藥更少，噴藥效果最佳，防治效果更加顯著。避免傳統(tǒng)人工作業(yè)模式時藥物的大量浪費。

5.3 操作便捷

植保無人機在實際工作中具有作業(yè)高度低、飄移少、可空中懸停、無需專用起降機場、所占體積小、重量輕、起飛操作簡單，便于技術(shù)人員學習和上手，尤其是在地形、地貌復(fù)雜地區(qū)植保無人機能夠根據(jù)地理地形不斷調(diào)整飛行高度并自主識別、躲避障礙物。可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢替代人工操作，極大提高工作效率，同時節(jié)省大量人力和物力，控制林業(yè)有害生物災(zāi)害保證森林的可持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展。

5.4 防治效果好

植保無人機的工作面積廣，工作范圍大，作業(yè)高度低，覆蓋密度高。能夠通過旋翼下方氣流所形成的氣霧流來將防治林業(yè)有害生物的藥液進一步滲透到林木葉面群中，附著面大，工作效率相比于傳統(tǒng)的人工操作模式來說可以提高40%左右。同時新研究出的裝載超聲波、雷達以及先進噴灑系統(tǒng)的低空作業(yè)植保無人機對于林業(yè)有害生物較為嚴重的地區(qū)進行著重噴灑，其效果更優(yōu)。

6 結(jié)語

植保無人機在森林有害生物防治中作為現(xiàn)代化、科技化的必然產(chǎn)物，對大面積、突發(fā)性林業(yè)有害生物疫情擴散的統(tǒng)防統(tǒng)治中具有不可替代性。提高了有害生物防治的有效性、科學性和專業(yè)化程度，有效減少了對林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的破壞，很大程度上降低了林業(yè)有害生物的防治成本，產(chǎn)生了很好的生態(tài)和經(jīng)濟效益，具有廣闊發(fā)展空間和應(yīng)用前景。