多旋翼植保無人機施藥防控草原毛蟲技術研究

金麗華，王鐵城

（內蒙古自治區通遼市科左中旗林業和草原工作站 內蒙古，通遼 029300）

1 引言

草原，是生態環境體系中不容分割的一個重要部分，草原的生長與發展影響著生物的多樣性，同時也影響著牧民的生活質量。草原蟲害問題的肆意滋生，極大程度上降低了草地的質量，降低了草地的載畜量，影響了草地的健康生長。如何科學合理的應對草原蟲害問題，成為了我們需要重點探索的領域。在過去的很長一段時間當中，黑龍江省給予草原生態畜牧業的發展充足的重視，通過運用大型噴霧器以及背負式噴霧器相結合的形式意指草原蟲害問題的出現，盡管已經取得了一定的成果，但與此同時，一系列新的問題也接踵而來，例如農藥消耗量過大、人工作業壓力過大、對地形地貌條件要求過高等。我們急需一種效率更高、安全性更強、綠色環保型更加突出的毛蟲防控技術，為草原的生態平衡提供充足的保障。于是，植保無人機技術應運而生。多旋翼植保無人機與常規的人工噴灑藥物相比，效率更高、形式更加便捷、農藥的利用率更高，且無需受到地勢環境的影響，更有助于提高草原蟲害的防控水平。在下文中，我們就具體對于多旋翼植保無人機是要防控草原毛蟲技術開展分析。

2 試驗區域具體情況介紹

本次試驗選定在內蒙古自治區開展，內蒙古自治區的草原覆蓋面大，為當地畜牧業的發展創造了有利的條件，也為本次實驗工作的開展提供了充足的支持。近年來，在經濟發展水平飛速進步的大背景下，草原資源受損極為嚴重，當地在充分意識到草原植被已經遭受嚴重破壞情況下，實施了一系列草原保護條例，禁止在已經出現沙化和堿化的草地上放牧，并在給予牧民合理補償的情況下，規定牧民在特定季節放牧，以便給予草原生態足夠的恢復空間。試驗區屬于大陸性半干旱半濕潤氣候帶，海拔150-200m，三面環山，牧草豐富，降雨充沛，光照充足，土壤為淡黑鈣土，屬鹽基飽和土壤，地形相對較為復雜。草場建群種主要為鹽漬化羊草、有角堿蓬、多根蔥、狗尾草、星星草、堿蒿等，屬于草原毛蟲的高發區。一旦草原毛蟲問題爆發，毛蟲啃食草體，輕則導致草體無法健康生長，重則導致草體枯黃死亡。

3 試驗的過程與方法

3.1 試驗的過程

所需藥劑為2%的苦參堿水劑和短穩桿菌。應用的器材為多旋翼植保無人機、小彩旗、卷尺、剪刀、白紙等。本次實驗開展過程中運用的無人機標準載重量為10kg，最大有效起飛重量為23kg，配備多個鴨嘴式噴頭，所產生的最大功耗為6400w，飛行速度約為7m/s，精度較高，能夠靈活躲避障礙物，定位能力突出強。結合試驗區域的規模以及無人機的蓄電能力，配備多臺多旋翼植保無人機共同開展作業。

3.2 試驗的方法

結合《草地毛蟲生物防治技術規程》、《草地鼠蟲害、毒鼠調查技術規程》、《草原蟲害直升飛機防治技術規程》等落實草原毛蟲的防治與防控工作，運用多旋翼無人機在實驗區域內噴灑抑制毛蟲生長的藥物，觀察藥物的噴灑情況以及毛蟲病害的控制情況。

4 研究的成果

4.1 多旋翼植保無人機的基本參數測定

為了確保本次試驗工作能夠得以順利、有效的開展，在正式落實試驗工作之前，試驗人員特地對于本次試驗所運用到的多旋翼植保無人機防控技術的作業參數進行了測試了解，其目的是為了更加精準、細致的把控多旋翼植保無人機在試驗區域內防控草原毛蟲的基本性能。在確定多旋翼植保無人機處在正常運行狀態下時，分別開展了三次參數測定試驗，試驗當天天氣為無風。多旋翼植保無人機的載藥量為7kg，第一次測驗，將多旋翼植保無人機的飛行高度控制在2m，飛行速度保持5m/s 不變，此時噴霧的寬度約為4.5m，霧滴約為34滴/cm；第二次測驗，將多旋翼植保無人機的飛行高度控制在2.5m，飛行速度保持5m/s 不變，此時噴霧的寬度約為5.5m，霧滴約為30滴/cm；第三次測驗，將多旋翼植保無人機的飛行高度控制在3m，飛行速度保持5m/s 不變，此時噴霧的寬度約為7.5m，霧滴約為50滴/cm。

4.2 多旋翼植保無人機的草原毛蟲防控效果實驗

在正式施藥之前，技術人員特別對于實驗區域內的防前密度開展的調查，分別在施藥完成后的3d、5d、7d 獲取防控效果數據，并對數據內容進行深層分析。本次測驗所運用到的藥品為短穩桿菌以及2%的苦參堿。在使用短穩感菌進行測驗時，藥劑為225mL/hm，防前平均蟲口的密度為46/m，防后平均蟲口的密度為5/m，平均防控效果為89.21%；藥劑為300mL/hm，防前平均蟲口密度為55/m，防后平均蟲口的密度為4.33/m，平均防控效果為92.12%；藥劑為375mL/hm，防前平均蟲口密度為87/m，防后平均蟲口密度為5.67/m，平均防控效果為93.46%。在使用2%的苦參堿進行測驗時，藥劑為150mL/hm，防前平均蟲口的密度為87/m，防后平均蟲口的密度為9/m，平均防控效果為89.69%；藥劑為225mL/hm，防前平均蟲口的密度為36/m，防后平均蟲口的密度為2.67/m，平均防控效果為92.52%；藥劑為300mL/hm，防前平均蟲口的密度為49/m，防后平均蟲口的密度為2.67/m，平均防控效果為94.51%。

4.3 多旋翼植保無人機防控草原蟲害示范區的構建

本次研究共計花費兩個星期的時間，由于試驗區域草場面積較大，由當地某生態治理公司派遣六臺多旋翼植保無人機實施施藥防控。所使用到的防控藥物為2%的苦參堿705kg 以及短穩桿菌60kg，施藥當天天氣晴朗，無風無雨，每臺多旋翼植保無人機作業時間為8 分鐘左右，每天作業48-58架次，每架次防治約0.5hm，每天每臺多旋翼植保無人機防控面積約為25km以上，每天可以防治草原毛蟲約25km。但如果施藥時恰逢大風天氣，無人機的穩定性明顯降低，穩藥性能也會有所削弱，藥液的分散缺乏均勻性，不適宜進行施藥處理。針對多旋翼植保無人機的載藥量，當儲藥量控制在7kg 以下時，無人機能夠保持穩定飛行狀態，藥液噴灑也十分均勻，但當儲藥量達到了7kg 以上時，無人機在起飛階段十分困難，運行的穩定性也明顯降低。無人機處在平面運行狀態時飛行狀態最優，同時也能夠滿足30°以下的坡度的藥液噴灑，如果坡度超過了30°，則需要采取人工輔助作業的形式，保障藥物噴灑的穩定性，此時無人機的精度有所降低，防治的效果也自然而然的會受到一定的影響。建議可以結合草場環境、施藥當天的氣候條件、藥物噴灑的需求等，合理運用無人機。

在藥物噴灑后的一個星期內，對防控效果進行了三次監測，2%的苦參堿以及短穩桿菌對草原毛蟲產生的防控效果已經達到了90%以上，且草場的生長環境并未受到破壞，草場仍然能夠始終保持正常生長狀態，總體來說，防控效果較好。根據多旋翼植保無人機施藥過程中生成的作業軌跡圖、作業的時間和面積以及海拔高度等信息，判定多旋翼植保無人機的防控區域十分精準，值得推廣應用。

5 研究結論及展望

在運用多旋翼植保無人機施藥防控草原毛蟲的過程中，無人機的運行始終采取智能操控的方式加以管控，無人機的控制者只需要在地面使用遙控器加以操控即可。無人機的旋翼處在運行狀態下時，能夠產生強大的氣流，藥液在較短的時間內就可以穿透到植被群中，覆蓋面更廣，防治效率更高，以往大范圍施藥產生的作業死角被清除。從技術人員的角度上來看，無人機的噴藥效率遠遠超過人工操作，能夠有效降低技術人員承擔的工作壓力，技術人員無需在直接與農藥接觸，其自身的安全性更能得到保障。同時，因無人機能夠判定防控的海拔高度、經度和緯度，定位的精準性較強，能夠有效提高藥物的利用率，避免重復噴灑或因遺漏而未噴灑的情況。尤其應當注意的是，無人機具備避障的能力，運行十分靈活，在感知到障礙物的存在后能夠自動躲避或停止。

但與此同時，我們也發現了許多關于多旋翼植保無人機的問題。首先，無人機電池使用的持久性較差，及時處在電力充足的狀態下，也只能運行短短一段時間。如果更換續航能力較為持久的電池，而無人機能夠帶動的自身重量是有限的，如果電池重力增加，其儲藥量必然會有所降低。同時，無人機蓄電池充電時間為半小時左右，相對于耗電速度而言，充電速度相對較慢，這也在很大程度上降低了無人機的使用優勢。其次，無人機的運行會對于地勢條件產生一定的要求，如果草原地勢十分陡峭，高低不平，坡度較大，則不適宜使用多旋翼植保無人機進行毛蟲防控。如果當天恰巧為風天，無人機的作業效率將明顯降低，如果風力較強，無人機的運行穩定性無法得到保障，會直接影響施藥的效果。除此之外，不同于常規的人工噴灑藥物，無人機噴藥對于技術人員的專業能力有著較高的要求，無人機前期購入的成本較高，通常需要由有能力、有資質的專業人員、組織或企業負責，技術推廣空間較大。

多旋翼植保無人機作為現代化農牧設備的代表，如今已經被越來越廣泛的應用于農牧領域當中，且發揮著越來越重要的作用。以多旋翼植保無人機防控草原毛蟲問題，可以有效避免技術人員直接接觸農業藥物，對保障人體安全更加有利，噴灑效率較高，極大程度上節約了人力成本，提高了農藥的利用率和噴灑效率。以往我們較為常用的直升飛機防控設備，雖然也有著突出的應用價值，但體積較大，攜帶的便捷性較差?？茖W合理的運用多旋翼植保無人機進行施藥處理，能夠滿足智能防控、靈活防控、綠色防控草原毛蟲的需求。在今后發展的過程中，首先，應當加大對于多旋翼植保無人機等現代化技術設備的推廣應用，讓更多人能夠認識到利用智能化設備的優勢，從而主動的汲取技術養分。其次，相關組織和企業應當主動承擔起技術推廣的職責，一方面為自身的發展開拓有利的空間，另一方面為帶動畜牧領域的穩定發展提供適宜條件。最后，我們應當予以草原管理工作足夠的重視，結合現實情況，有針對性的選擇防控技術，促進生態領域的可持續發展。