臨泉縣農用植保無人飛機應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張 磊

（臨泉縣農業(yè)機械化發(fā)展中心，安徽 臨泉 236400）

植保無人機是指用于農林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，主要通過地面遙控或定位系統(tǒng)實現(xiàn)噴灑藥劑等作業(yè)。無人機植保作業(yè)與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比，具有精準、高效、環(huán)保、智能化、易操作等特點，作業(yè)過程中節(jié)省了大量物力和人力資源。植保無人機種類多樣，按照不同劃分依據(jù)，可分為多種類型；按機型結構劃分，可劃分為固定翼植保無人機、單旋翼植保無人機、多旋翼植保無人機等。

1 臨泉縣植保無人機的保有量和使用情況

截至2021 年底，臨泉縣擁有各類農用植保無人機834臺，其中2016 年投入使用12 臺、2017 年投入使用51 臺、2018年投入使用101臺、2019年投入使用158臺、2020年投入使用305臺。

1.1 專業(yè)合作社保有量

臨泉縣沃豐農機服務專業(yè)合作社，擁有大疆無人植保機80 臺，機型分別為大疆1P、T10、T20、T30；臨泉縣中博農機服務專業(yè)合作社，擁有極飛XP2020 機型30 臺、極飛P80 機型5臺、智遠ZY16機型50臺；臨泉縣正大生態(tài)果蔬種植專業(yè)合作社，擁有大疆T30、機飛P40機型146臺；臨泉縣宏旺農機服務農機合作社，擁有大疆無人機植保機260臺，機型分別為大疆T10、T20、T30；臨泉縣琪軍農機合作社，擁有大疆無人機23臺，機型分別為T20、T30；臨泉縣龍悅農機專業(yè)合作社，擁有漢和25、漢和30、大疆T20機型26臺，共計620臺。

1.2 農資經營企業(yè)保有量

臨泉縣瑞達種業(yè)有限公司2017 年購置了4 臺雨燕－10多旋翼植保無人機，2018 年購置大疆MG-1P 型植保無人機5架，2020 年購置了大疆T10、T20、T16 機型10 架；阜陽市嗨森智能科技有限公司，擁有大疆T10、T16 機型共25 架；安徽云豐農業(yè)科技有限公司，擁有極飛V40機型3臺。共計47臺。

1.3 種植大戶保有量

臨泉縣廟岔鎮(zhèn)葉文杰擁有大疆T20 機型4 臺；臨泉縣宋集鎮(zhèn)種糧大戶邱振業(yè)購買極飛V40 機型1 臺；其他個人購置使用的大戶，共計10臺。

1.4 作業(yè)作物和地形情況

臨泉縣采用植保無人飛機作業(yè)的作物種類主要有小麥、玉米、大豆、高粱、南瓜、生姜、果樹、芝麻、紅芋、中藥材等，特別是小麥、玉米的病蟲害防治作業(yè)使用情況比較普遍。臨泉屬于皖北平原地區(qū)，地形較為平坦，非常有利于植保無人機進行田間作業(yè)，但也有不少田塊存在著電線桿（電線桿拉線）、空中電（纜）線、農田周圍樹木等，對無人植保機進行飛防作業(yè)的安全性有一定影響。

2 臨泉縣植保無人機作業(yè)情況

2.1 植保無人機應用作業(yè)面積

植保無人機在臨泉縣的病蟲害防治作業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，據(jù)不完全統(tǒng)計：2016 年植保無人機應用作業(yè)面積24 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的3.43%，平均防治效果68%。2017年植保無人機應用作業(yè)面積102 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的7.02%，平均防治效果72%。2018 年植保無人機應用作業(yè)面積202 km2，占全年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的10.47%，平均防治效果75%。2019 年植保無人機應用面積280.67 km2，占當年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的17.9%，平均防治效果75.4%。2020 年植保無人機應用作業(yè)面積823.33 km2，占當年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的33.85%，平均防治效果80.1%。2021年植保無人機應用作業(yè)面積1 510 km2，占當年統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)面積的50.12%，平均防治效果82.5%。2016 年—2021 年植保無人機作業(yè)面積情況見表1。

表1 2016年-2021年植保無人機作業(yè)面積情況調查表Tab.1 Survey of the working area of plant protection drones from 2016 to 2021

2.2 作業(yè)效率與成本

2016 年以前購買的多旋翼植保無人機。臨泉縣瑞達種業(yè)有限公司購買的雨燕—10多旋翼植保無人機，飛防效率較低，為14.44 hm2/d，且操作復雜，藥液噴灑不均勻，并且完全依靠人工進行操控，安全系數(shù)較低，噴防效果一般。

2016 年購買的單旋翼油動植保無人機。2016 年臨泉縣中博農機專業(yè)合作社購置的12 臺漢和1506—058 植保無人機，單旋翼，產生的風力較大，效率較高，為33.33～40.00 hm2/d，作業(yè)成本12～15元/667 m2，但噴防效果一般。

2017 年－2019 年購買的多旋翼智能植保無人機。如大疆MG-1S 型、MG-1P 型、T16 型無人機，極飛3W-XA-P20-10型、3WWDZ-15A 型無人機，以及高科新農M23-E 無人機。這些機型都具有自動避障、定高、自動記憶功能，噴灑速度隨著飛行速度的快慢自動調整，作業(yè)效率較高，平均每臺可作業(yè)20～33.33 hm2/d，噴防效果較好。

2020 年以來購買的植保無人機。如大疆T20、T30，極飛P40、P80、V40 等，集噴灑、播撒、測繪多功能于一體，人工智能飛控，操作便捷。此類機型具有完全感知避障、一鍵測繪功能，可以根據(jù)地塊、電池和藥量規(guī)劃最佳航線，智能程度較高、安全性能可靠、作業(yè)效果較好，作業(yè)效率53.33～66.67 hm2/d。

綜合分析作業(yè)成本。植保無人機的藥箱容量，從2016年的每5～10 L/箱，增加到2021 年的20～30 L/箱，個別機型甚至達到了40 L/箱以上。隨著藥箱容量的增大，噴防效率顯著提高，防治成本明顯降低，作業(yè)成本從2016 年的12～15元/667 m2，降至2021年的4～8元/667 m2。

從目前調查情況來看，臨泉縣植保無人機作業(yè)成本主要包括機手勞務費、電池損耗、機械損耗與折舊、器械運輸費及藥劑混配人員務工費等，成本約3～6 元/667 m2。作業(yè)價格在4～10元/667 m2間浮動，如作業(yè)面積較大且連片的收費標準為4～6 元/667 m2；噴灑玉米、高粱等高稈作物或者倒伏的玉米、芝麻等作物，收費標準為6～8 元/667 m2；面積小且零散地塊，收費標準為8～10 元/667 m2。通過對比作業(yè)成本與收費情況來看，目前臨泉縣植保無人機作業(yè)效益在1～4 元/667 m2。2016年－2021年植保無人機作業(yè)成本見表2。

表2 2016年-2021年植保無人機作業(yè)成本調查表Tab.2 Operational cost survey of plant protection UAV from 2016 to 2021

2.3 植保無人機的優(yōu)勢

總體來看，自2016 年以來，臨泉縣植保無人機數(shù)量逐年增加，噴防面積逐年擴大，防治效果逐年提高。植保無人機與一般植保機械相比有以下幾點優(yōu)勢：一是噴防效果好。從數(shù)據(jù)分析結果來看臨泉縣的植保無人機機型逐漸趨于智能化、自動化。目前技術相對成熟穩(wěn)定，噴灑均勻，霧化好，對農作物病蟲害的噴防效果較好。二是防治效果顯著。植保無人機具有作業(yè)高度低、飄移少、可空中懸停等特點，噴灑農藥時旋翼產生的向下氣流有助于增加物流對農作物的穿透性，防治效果好。三是高效安全，對農作物的踩踏傷害較小。植保無人機飛行速度快，規(guī)模作業(yè)能達到每小時8～10 km2/h，其效率比常規(guī)噴灑高出100倍以上。植保無人機通過地面遙控或GPS 飛控操作，噴灑作業(yè)人員遠距離操作避免暴露于農藥下的危險，提高了噴灑作業(yè)的安全性，同時避免了人工或其他機械在田間噴灑對農作物的來回踩踏，實現(xiàn)了人藥分離。四是解決了農作物防治作業(yè)難的問題。對玉米、高粱、生姜、大豆、芝麻等作物，田間比較密閉加上高溫炎熱的天氣，人工背負式和自走式植保機械很難進入田間噴防，但植保無人機可以利用自身體積小的優(yōu)勢，有效解決了這一難題。五是降低資源成本。植保無人機噴灑技術采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約50%的農藥使用量，節(jié)約90%的用水量。六是價格低易操作。植保無人機整體尺寸小、質量輕、折舊率低、易保養(yǎng)、單位作業(yè)人工成本低。操作便捷，操作人員一般經過30 d左右的訓練即可掌握要領并執(zhí)行作業(yè)任務。

3 平臺監(jiān)管情況

為強化全縣植保無人機作業(yè)情況的監(jiān)督管理，根據(jù)安徽省農業(yè)農村廳要求，臨泉縣率先在小麥赤霉病統(tǒng)防統(tǒng)治工作中實施平臺監(jiān)管。規(guī)定凡是2021 年在臨泉縣小麥赤霉病防控工作中參與實施統(tǒng)防統(tǒng)治的合作社、植保機械和機手，都必須在省監(jiān)管平臺進行注冊登記，提供后臺數(shù)據(jù)，并在作業(yè)時上傳相關參數(shù)。

臨泉縣農業(yè)農村局通過議標方式，確定一家第三方監(jiān)管機構，委托監(jiān)管全縣的赤霉病統(tǒng)防統(tǒng)治工作。監(jiān)管機構通過監(jiān)控網絡平臺對植保無人機的作業(yè)時間、地點、作業(yè)軌跡、作業(yè)面積、飛行高度、飛行速度、噴幅或橫移間距、單位施藥液量及總施藥液量等施藥作業(yè)相關參數(shù)進行監(jiān)督管理。2021年全縣共使用植保無人機等現(xiàn)代植保機械1 267 臺（套），投入統(tǒng)防統(tǒng)治組織82 個，開展統(tǒng)防統(tǒng)治面積1 370 km2，最大限度地減輕了赤霉病和其他病蟲的發(fā)生程度和可能造成的損失。

4 存在問題

4.1 機具調度沒有形成有效機制且使用率不高

在集中作業(yè)時期，小麥赤霉病、玉米草地貪夜蛾等重大病蟲害防控時間緊，窗口期短，尤其是赤霉病防控時間緊、任務重。臨泉縣本地的植保無人機不能滿足飛防的需要，需要從外地調來大量的植保無人機，存在飛手缺乏而導致植保無人機空置率高。目前臨泉縣土地規(guī)模化程度較低小，地塊分散，農作物種植品種摻雜，顯著增加植保無人機飛防作業(yè)成本，無形中降低了植保無人機的使用范圍，制約了臨泉縣植保無人機的大面積應用。

4.2 植保無人機電池及藥劑適用技術有待升級

臨泉縣植保無人機電池大多價格高、使用壽命短、耗電快、續(xù)航能力差，頻繁裝藥和來回更換電池比較麻煩。植保無人機使用的藥劑有一定的要求。傳統(tǒng)制劑用水量較大，進行稀釋后仍存在一些較大顆粒，易造成堵塞噴頭的，不適合于植保無人機作業(yè)。且植保無人機使用的藥劑受溫度和風力、風向的影響，大多數(shù)藥劑只能在正常溫度下使用，當氣溫＜6℃不能正常工作。植保無人機在大風的天氣下難以保證噴霧均勻，會出現(xiàn)霧粒嚴重分布不均勻、重噴漏噴情況。

4.3 植保無人機機型適配度低

由于使用的植保無人機機型多而雜，參數(shù)高低不平，給飛防作業(yè)操作帶來較大的困難。同時植保無人機不能實現(xiàn)一機多用，不同農作物使用機械也不盡相同，需要購買不同型號的機械，增加了經濟成本。

4.4 植保無人機飛手技術水平低且嚴重缺乏

植保無人機作業(yè)對飛手的操作技術和業(yè)務素質要求很高。職業(yè)飛手不僅要會操作植保無人機，還要懂得維修和保養(yǎng)知識、懂得配置藥劑。但實際情況是，臨泉縣的不少飛手并沒有經過系統(tǒng)專門的培訓就直接上去操作了，容易出現(xiàn)較大的失誤，造成不可估量的損失。

4.5 植保無人機售后服務滯后

植保無人機技術含量高、使用門檻高，普及性差，用戶自己無法精準維修，也很難找到維修公司維修，導致無人機企業(yè)的售后壓力極大，售后服務滯后。

4.6 作業(yè)市場混亂。

相關部門沒有制定統(tǒng)一標準。各有關經營者為達到競爭目的，作業(yè)標準、收費標準不統(tǒng)一，作業(yè)質量難以得到保障。

4.7 植保無人機的購買價格較高

購置植保無人機費用較高，加上使用、維護、維修的費用，對農戶、農機服務組織來說是一筆不小的負擔，制約了植保無人機在臨泉縣的發(fā)展。

5 臨泉縣做好農用植保無人飛機應用的建議

5.1 無人植保機及相關技術需加強革新

協(xié)調生產企業(yè)生產出多變箱無人植保機，根據(jù)臨泉縣小麥、玉米等農作物的需要，作業(yè)時隨時進行更換，實現(xiàn)農作物大面積播撒、噴藥、施肥等。另外，多旋翼植保無人機采用模塊化設計，整機體積小、質量輕，效率高，噴幅寬度和飛行高度可以自由調整，能實現(xiàn)厘米級的定位，降落時能夠避開野外地面常見的小石子、樹枝等障礙物，受到用戶青睞，建議大力推廣。建議在現(xiàn)有功能的基礎上，再生產更多升級版植保無人機，延長電池使用時間，提升電池的充電速度，減少充電時間。要爭取財政資金投入，加快飛防專用藥型的研制。超低容量液劑的濃度較高，噴霧量較低，用水量較低，提高了植保無人機飛防作業(yè)的效率、節(jié)約了成本，同時加快研制合適的藥劑。

5.2 加強飛手培訓和企業(yè)售后服務

通過舉辦飛手培訓會、組織到外地學習進行觀摩學習等形式對植保無人機操作手進行專業(yè)培訓，不斷提高飛手的操作技能。督促經銷企業(yè)重視售后服務，多增加售后服務點。

5.3 提高植保無人機利用率

針對植保無人機空置率高的問題，建議由政府出面進行組織協(xié)調，有序組織無人機利用南北植保作業(yè)期時間差，參與跨省、跨區(qū)域作業(yè)，最大限度延伸植保無人機的作業(yè)期，增加購機者的作業(yè)收益。通過土地流轉、托管等方式，整合地塊，有利于無人植保機械進行統(tǒng)一作業(yè)，減少農民的費用支出。

5.4 繼續(xù)開展對植保無人機機型的農機購置補貼

貫徹國家農機購置補貼政策，安徽省決定繼續(xù)在全省范圍內開展植保無人駕駛航空器補貼試點工作。將載藥量在10～20 L 及15 L 以上的電動多旋翼植保無人飛機納入試點補貼范圍，補貼標準分別為6 000 元/架、9 000 元/架、12 000 元/架不等。這一政策的出臺和實施，降低了農業(yè)生產經營組織的負擔，有利于推動臨泉縣植保無人機的迅猛發(fā)展。