無人機施肥植保一體化技術的研究與探索

吳雄杰

（上海市農業機械鑒定推廣站，上海市 201601）

0 引言

施肥和植保是水稻田間管理中兩個重要的作業環節，上海水稻施肥和植保時間主要集中在每年的6～9月份，高溫天氣居多。水稻種植后通常需要施肥3～4次，植保4～5次。目前，水稻機械施肥、植保技術模式比較單一，高性能農機裝備還不夠多，技術含量不高，機械施肥和植保作業效率低、用工量大、勞動強度高等現象仍存在。因此，亟須探索新型機械施肥植保技術，助推本市農機裝備提檔升級，加快農業高質量發展。

1 目前全市水稻機械施肥和植保技術與裝備現狀

1.1 背負式噴粉噴霧機施肥技術

近幾年，小規模種植農戶施肥使用的是背負式噴粉噴霧機，人工背負行走，噴霧機以汽油機為動力，半人工半機械施肥。肥箱30 L左右，作業效率一般在0.33 hm2/h，作業效率低，勞動強度大，施肥量波動大，屬于粗放型作業。優勢是施肥靈活，適用于水稻小規模種植面積。

1.2 人工擔架式噴霧機植保技術

人工擔架式噴霧機主要是由水泵和藥箱構成，固定在移動車上。由4～6人牽引水管在水稻田間前行，另外4～6人持水槍噴頭噴灑農藥，屬于半人工半機械植保。作業效率一般在1.2 hm2/h。相較其他植保機械，作業效率偏低，勞動強度大，人工成本高，隨著農業勞動人口不斷老齡化，該模式的劣勢越來越明顯。

1.3 高地隙自走式植保車施肥與植保技術

該技術模式在原有高地隙自走式噴桿噴霧機上，加裝或改裝前置或后置小型離心式撒肥機，可實現機械施肥和植保作業，較其他技術模式有一定的作業優勢。但自2016年引進與試驗以來，并未實現廣泛應用推廣。

主要原因：一是高地隙自走式植保車在水稻田間駕駛操作復雜，同時在機具上連續添加肥料勞動強度大。二是高地隙自走式植保車通常作業會壓出20 cm/次左右的泥溝，通常施肥作業3～4次/年，后續植保作業也會進行4～5次。這樣高頻率的作業，造成很多犁底層逐漸另深，機械在田間無法連續作業。同時，許多農戶對作業期間出現的壓苗、傷苗現象有一定擔憂和顧忌。因此，全程使用高地隙自走式植保車進行施肥和植保作業技術應用推廣難度大。

1.4 無人機施肥植保技術

無人機施肥植保是近兩年興起的一項新型智能化技術，是利用無人機的播撒系統和噴灑系統實現一機多用，進行施肥和植保作業。隨著無人機技術不斷迭代升級，無人機的性能更加可靠和穩定，作業效率高、勞動強度輕等優勢越來越明顯，應用范圍也越來越廣。

2 無人機施肥植保一體化技術的試驗研究

2.1 基本情況

為進一步掌握無人機施肥植保一體化技術的生產適應性情況，2022年7～9月份，本市以主流無人機機型大疆T40無人機施肥植保一體化技術為試驗對象，進行實測試驗研究。無人機施肥植保一體化技術的試驗基本情況見表1。

表1 無人機施肥植保一體化技術的試驗基本情況

2.2 作業效率

經實測計算，在預設施肥量25 kg/667m2的情況下，大疆T40無人機施肥作業效率為2.26 hm2/h。而常規背負式噴粉噴霧機在施肥量15 kg/667m2情況下作業效率為0.33 hm2/h，前者作業效率是后者的6.85倍，同時無人機施肥的單位時間內施肥量可折算為847.25 kg/h，是常規背負式噴粉噴霧機單位時間內施肥量75 kg/h的11.3倍。大疆T40無人機植保作業效率高達7.34 hm2/h，是人工擔架式噴霧機（10人模式）作業效率1.2 hm2/h的6.08倍，具體數據見表2。

表2 無人機施肥作業效率測算表

2.3 作業精準程度

無人機施肥和植保作業期間飛行路徑均為自動規劃。每次起始位置會自動識別，無漏施、重施，無漏噴、重噴，飛行速度穩定，施肥作業均勻性好，總體作業精準度高。經測算，稱重區總用肥量為887.5 kg，作業面積為2.28 hm2，實際平均施肥量為25.95 kg/667m2，與作業前設置的25 kg/667m2，僅存在3.8%的正偏差。測量藥劑用量區，總配制藥劑220 L，實際使用215.5 L，作業面積8.87 hm2，實際平均用水量為1.62 L/667m2，與作業前設置的1.65 L/667m2，僅存在1.3%的正偏差。

2.4 不同施肥植保機械作業特點對比

在無人機施肥和植保作業過程中，對比其他不同施肥植保機械的作業特點可發現，無人機植保操作人員只需2人，比人工擔架式噴霧機10人用工量顯著下降。勞動強度明顯降低，作業條件適應面廣，不受水稻株高、田塊泥土情況限制，作業效率成倍提高。同時，無人機施肥具備無人機植保上述特點之外，相比背負式噴粉噴霧機，作業效率更高，勞動強度和用工量明顯下降，總體作業精準程度高，相關跟蹤情況見表3。

表3 不同施肥植保機械作業特點對比

3 結語

以大疆T40無人機為代表的無人機施肥植保一體化技術是一項智能化程度高、一機多用、功能強大的新型農機技術。相較常規施肥、植保技術模式，具有作業效率高、用工量、勞動強度低、作業精準度高等巨大優勢，同時低空飛行作業，不受水稻長勢、田間地勢等客觀條件影響，具有較大的適用范圍。其有望成為緩解水稻田間管理中施肥和植保作業中用工量和勞動強度大等問題的重要農機智能化產品。

隨著無人機產品不斷迭代升級，無人機性能大幅提升。近兩年，無人機施肥和植保技術日趨成熟，無人機施肥植保一體化技術在本市的應用推廣趨勢強勁。這有利于加速本市農機裝備的提檔升級，向智能化、自動化、無人化等更高層次發展。