林 羽，刘斌琼
（福建省农业科学院畜牧兽医研究所，福建福州 农业管理论文发表）
摘要：无人机作为一种新型的农药喷洒技术手段，已经成为农机行业增长的亮点和热点。其喷药技术的快速发展、应用普及为农业可持续发展提供了重要保障，大大节约了水资源，减少了对环境的污染，实现了高效、环保的要求。较为详细地分析了无人机用于农药喷洒的优点，并与传统的农药喷药手段进行了对比，对该行业的发展进行了展望。
关键词：无人机；环保；可持续发展
党的十九大明确指出，“我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要”。所以作为生活供给端的农业必须坚持走可持续发展道路，必须把节约资源和绿色环保作为提升农业效率的重要手段。在各类作物的生产过程中，病虫害防治是极其关键的一个环节，直接关系到最后的产量和农民的收入。但是，在农作物的植保领域，尤其是在喷洒化学药剂防治病虫害方面，仍存在以手工喷洒和半机械操作为主，这种方式不仅是效率低下，还容易发生农药用量超标、喷药人员中毒等。为了进一步满足现代农业规模化生产的需求，必须加快推进喷药技术现代化、智能化建设，达到提高作业效率、节约资源的目的。
无人机是当下高精尖技术的集成平台，通过智能化系统和高灵敏度传感器，可以实现预定飞行、定速巡航、高清拍摄等多种功能，是作为农药喷洒自动化载体平台的最佳选择，具有适应环境能力强、视野广阔、精准用量喷药、节约人工等多种优点。
1 传统机械化在植保喷药领域的发展情况
1.1 效率低、成本高、防治效果差
传统机械式喷药设备主要有手动、电动喷雾机、拖拉机悬挂式植保喷雾机等，需要的人力资源多，劳动强度大，而且时有人员中毒事件发生。在灭虫效果方面，传统的喷雾机械喷洒的药剂无法到达植物的颈部，不仅浪费药量而且防治效果也不够好。同时地面设备也容易受到地形的限制，很难适应山地、丘陵等复杂地形，特别是在内涝严重的地区，地面机械很难进入作业。
1.2 无法实现用药量精准喷洒
现代植保领域需要高效药械。我国的夏季高温多雨，严重的病虫害时有发生，据有关统计每年的防治面积要达到4亿多 hm2，用药量在30万 t以上。但如果仅靠路面机械喷洒，由于技术水平不高，加上需要的人手众多，技能水平参差不齐，不能均匀施药，导致了农药的实际利用率很低，70%左右的药量都被白白浪费，不仅对生态系统造成了严重的污染，同时也造成了极大的浪费。
2 无人机在农业植保方面的优势
我国地域辽阔、地形复杂，当一型号的地面机械很难适应多种地形环境，如果碰上存在多种高度且地幅不广的复杂环境，机械化的效率将会大大降低。而无人机则可以有效地利用空中优势，避免受到地形、高度等因素的干扰，从而进行高效、方便、快捷喷洒作业。
2.1 高效、安全、自动化程度高
无人机的操作比较简单，通过简单的培训就可以胜任，不需要专业的飞行员，大大降低了人工成本。大部分无人机配有自动起飞、降落功能，在电量不足的时候还会自动返航，如果不小心飞出遥控范围，也有电脑程序控制沿原路径返回，大大提高了设备的安全性。通过远距离的操作，避免了喷洒作业人员和药品的长期接触，能够有效减少化学试剂对相关人员的身体伤害。无人机的飞行速度快，每天每架可以实现33.33 hm2左右的喷洒作业量，而且不受地形的约束，在不同高度差的环境中也可以轻松应对。与传统地面机械相比，无人机避免了和农作物的直接接触，不会损害农作物，且作业效率可以提升20倍以上。
2.2 节约资源环保性好
无人机的种类很多，飞行性能好，可以做出许多灵活的动作，飞行速度、喷药高度等都可以随时调节。所以在开展作业时候，可以不受地形的影响，在连片的梯田还有南方丘陵地带的作业能力是传统地面机械的100倍以上。由于无人机可以低空飞行，利用旋翼产生的向下气流可以有效地将药液雾化，均匀地附着在农作物的茎叶表面。再配合上遥感技术，还可以有效地减少重复喷洒和漏喷地区，不仅提高了农药喷洒的精度和均匀度，还减少了化学制品和水的使用量，减低了农药的残留，避免了农药对环境的污染，具有较好的环保特性。目前农用无人机的低空喷药已经广泛应用于小麦、大豆、甘蔗、玉米等作物的病虫害防治领域。
2.3 防治的效果好
农用的无人机主要是采用螺旋机翼，在喷洒农药时，由于其工作原理和低空作业的缘故，产生的向下气流可以带动农作物的摇晃，使得喷洒的药液可以到达茎叶的背面，起到很好的杀灭害虫的效果。所以广泛地利用无人机开展农药喷洒作业不仅可以提高单位面积的农药覆盖密度，且具有很好的均匀性，同时减少了农药在空中的飘失量，有助于实现农作物的病虫害的精准防控。这些都是传统的路面设备无法做到的，所以用无人机喷洒农药对有效防治病虫害具有十分明显的效果。
2.4 有效节约成本
传统路面设备无法适应复杂的地形，而且受到作物种类的影响，导致了作业难度不尽相同，既费时间也需要更多型号的设备。而现在市场上的无人机价格适中，并且实现了配件模块化，操作人员通过简单的培训就可以很快上手。此外无人机不易损坏，油耗不高，容易维修，所需的人工不多，大大降低了作业的成本。有研究表明，无人机进行低空农药喷洒，可以节省70%的水和50%的农药量，对缓解我国水资源紧张，降低资源的浪费率上具有明显的优势。
3 无人机发展的趋势
3.1 进一步提升智能化水平
随着信息技术的发展，农业必将向着精准化方向快速发展。在植保领域应当突出差异化，对同一地区不同位置的作物根据其生长情况进行定制化防控。可以利用遥感技术分析农田土壤情况和作物生长情况，对可能发生的病虫害程度进行预估。同时借助GPS定位对农田进行精确划分，根据每一个小单元的情况制定合理的施药方案，力求最大限度地降低农药的用量，实现更加精准的农药喷洒效果。
3.2 提升农用无人机的操控性能
当下无人机技术正在飞速发展，越来越多的行业借助这一平台开发了许多新的应用，大大提升了效率。但在农业领域，专用农用型无人机的种类还不是很多，许多在用设备都是从其他领域平台改装而来的，这些无人机的飞行参数和功能还不能够完全满足农业领域的特殊需要。所以要进一步进行技术革新，根据农业的需求多发展一些专用的农业无人机型号，配合开发一些专用应用，增强无人机的作业能力。同时在操作上要进一步简化，增强操作性，进一步降低人工成本。
4 无人机技术发展展望
无人机喷洒农药的方式是实现农业现代化的重要进程，也是实现农业可持续发展的关键因素。无人机作为植保防治虫害的有效手段，即解决了地形复杂、人手短缺的矛盾，也通过智能化系统大大提升了农药喷洒效率，节约了水资源，减少了化学试剂对环境的影响。
在信息化技术高度发展的大环境下，无人机的动力系统将会大大改进，将会采取更加清洁的能源，无人机的材料将会采用更环保、更轻便、强度更高的复合材料制造。同时无人机的喷洒技术也需要进一步提升，可以开发更加先进的传感器，更好地控制药量的精准喷洒，通过图像系统研究药液雾滴沉降规律，实现药物的运动轨迹预测，进一步提升喷洒的效率。还可以大力研发无人机智能技术提升自动化水平，让机器自动识别作业区的情况，从而自主决定是否喷药，真正做到对靶喷药，不断提高作业的精度，节约资源。
本文来源：《农业开发与装备》杂志/期刊
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