中國作為世界上的農(nóng)業(yè)大國之一，擁有18億畝基本農(nóng)田，因此病蟲草害防治效率的高低，將直接決定我國糧食生產(chǎn)效率水平的高低。傳統(tǒng)的施藥方式是由人力操控地面的施藥設(shè)施，不僅存在效率低，人工成本高等問題，而且極易造成作業(yè)人員發(fā)生中毒的現(xiàn)象。而使用無人機(jī)進(jìn)行植保作業(yè)，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)施藥技術(shù)的不足，以其效率高、省時省工等優(yōu)勢，為高效、安全植保作業(yè)提供了有效途徑。

隨著種植模式和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，農(nóng)村剩余勞動力向城市轉(zhuǎn)移，勞動成本的逐漸增加，因此，植保無人機(jī)得到了廣泛關(guān)注。本文對我國植保無人機(jī)、專用藥劑、劑型和助劑、租賃使用以及專業(yè)技術(shù)人員等進(jìn)行了綜述，系統(tǒng)展示了我國植保領(lǐng)域飛防技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，最后對飛防技術(shù)未來發(fā)展提出了建議，以期為我國航空植保的發(fā)展提供參考。

01

 我國植保無人機(jī)的發(fā)展歷程

1951年，廣州市第一次使用C-46型飛機(jī)開展蚊蠅防治，我國農(nóng)業(yè)航空發(fā)展的序幕就此拉開。1958年，問世于南昌飛機(jī)制造廠的運-5型飛機(jī)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林播種、施肥和農(nóng)藥噴灑等，極大推動了我國農(nóng)業(yè)航空的進(jìn)步發(fā)展。1963年，飛防植保作業(yè)開始在小麥病蟲草害的防治得到應(yīng)用。上世紀(jì)90年代，輕型農(nóng)藥噴灑飛機(jī)在小麥、棉花等農(nóng)作物的病蟲防治和化學(xué)除草上得到廣泛應(yīng)用，同時也在草原滅蝗和森林害蟲防治中發(fā)揮巨大作用。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公開信息顯示（見圖1），2014年我國植保無人機(jī)保有量僅為695架，到2019年時，我國植保無人機(jī)市場保有量已超過5萬架，躋身為全球植保無人機(jī)保有量最多的國家，植保作業(yè)面積也已超過5億畝次。2020年，我國植保無人機(jī)保有量超過10萬架，作業(yè)面積首次突破10億畝次，標(biāo)志著我國航空植保發(fā)展步入全新時代。到了2021年，我國植保無人機(jī)保有量預(yù)估達(dá)到16萬架，作業(yè)面積也高達(dá)14億畝次，我國無人機(jī)市場前景可期。此外，5G技術(shù)也早已開始在植保飛防行業(yè)中應(yīng)用，2020年，首架5G網(wǎng)聯(lián)植保無人機(jī)于重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地成功試飛，為30畝試驗農(nóng)田提供集無人機(jī)植保、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和遙感大數(shù)據(jù)為一體的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)。

圖1  我國植保無人機(jī)保有量與作業(yè)面積

近年來，國家通過制定相應(yīng)的扶持政策，完善標(biāo)準(zhǔn)與補(bǔ)貼制度，加快推動植保無人機(jī)在國內(nèi)的應(yīng)用推廣。早在2014年，河南省財政就列出給予植保無人機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼的專項資金，到2017年9月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財政部、民航局3個部門聯(lián)合下發(fā)《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳、財政部辦公廳、中國民用航空局綜合司關(guān)于開展農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼引導(dǎo)植保無人飛機(jī)規(guī)范應(yīng)用試點工作的通知》，并決定當(dāng)年選擇浙江（含寧波）、安徽、江西、湖南、廣東、重慶6個?。ㄊ校_展利用農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼引導(dǎo)植保無人飛機(jī)規(guī)范應(yīng)用的試點工作。截至2019年先后又有吉林、湖北、江蘇、甘肅、陜西、山東和寧夏等多個省份出臺了最新植保無人機(jī)補(bǔ)貼政策。2021年4月6日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《2021—2023年農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼實施指導(dǎo)意見》的重要通知，其中明確了植保無人機(jī)進(jìn)入國家補(bǔ)貼。 

02

 植保無人機(jī)概述

植保無人機(jī)，又可稱為無人飛行器，主要由飛行平臺（直升機(jī)、固定翼、多軸飛行器）、導(dǎo)航飛控和噴灑系統(tǒng)等3部分組成（見圖2），通過人為在地面遙控或?qū)Ш斤w控來實現(xiàn)噴灑作業(yè)。其中導(dǎo)航飛控與噴灑系統(tǒng)是植保無人機(jī)的核心部分。

圖2  植保無人機(jī)的基本構(gòu)成

2.1  飛行平臺

植保無人機(jī)按照飛行平臺構(gòu)架類型可分為單旋翼、多旋翼和固定翼無人機(jī)3種類型（見表1）；按飛行動力則可分為電動和油動無人機(jī)2種類型（見表2）。

表1  植保無人機(jī)按構(gòu)架類型分類

表2  植保無人機(jī)按飛行動力分類

2.2  導(dǎo)航飛控

導(dǎo)航飛控系統(tǒng)相當(dāng)于普通飛機(jī)的駕駛員，是植保無人機(jī)的控制核心，由無人機(jī)植保綜合管理模塊、高度控制子模塊、航路導(dǎo)航控制子模塊和噴霧控制子模塊組成。無人機(jī)植保綜合管理模塊作為無人機(jī)控制的核心，具有管理不同模塊間的信息交換、實現(xiàn)作業(yè)參數(shù)設(shè)定等人機(jī)交互功能。高度控制子模塊可以精確測量無人機(jī)距離作物冠層的距離，并且實時調(diào)整鉛垂方向升力使無人機(jī)穩(wěn)定在所需求的作業(yè)高度上。航路導(dǎo)航控制子模塊可以使無人機(jī)沿預(yù)先設(shè)定的作業(yè)航路飛行，隨時調(diào)整飛行過程中可能出現(xiàn)的航線誤差，從而實現(xiàn)精確導(dǎo)航。噴霧控制子模塊則依據(jù)植保無人機(jī)的作業(yè)位置實時控制藥劑噴灑作業(yè)開關(guān)，有效避免農(nóng)藥的漏噴和重噴。通過以上模塊的協(xié)同作用不僅可以提升飛行平臺的飛行質(zhì)量，而且能夠保障飛行安全和出色完成任務(wù)。

2.3  噴灑系統(tǒng)

噴桿、輸液軟管、藥箱和噴頭組成了噴灑系統(tǒng)。噴桿的材質(zhì)一般都為碳纖維，而液管作為輸送藥液的通道，則可以將藥箱、水泵、流量計和噴頭等結(jié)構(gòu)串聯(lián)起來，材質(zhì)多采用透明硅膠軟管。藥箱是儲存藥液的工具，需要具備快速插拔、自動聯(lián)通噴嘴、防止藥液滴漏的功能。噴頭是噴灑系統(tǒng)的核心部件，且性能優(yōu)劣直接影響關(guān)鍵性噴霧質(zhì)量指標(biāo)，如噴施作業(yè)中的施藥量、霧滴大小和均勻度等。目前，國內(nèi)市場上植保無人飛機(jī)噴頭按霧化原理可分為液力式和離心式2類。液力式噴頭噴灑，是通過液泵將藥液″壓出″到噴頭中，經(jīng)過小孔后以較大的初速度噴射出去，受到液體表面張力、空氣阻力和重力等綜合作用，逐漸失速形成液膜、液絲直至霧滴完成霧化過程，并形成一定的壓力在噴嘴的噴孔處進(jìn)行霧化。離心式噴頭噴灑是將水″吸出″到離心霧化盤上，然后通過霧化盤的高速旋轉(zhuǎn)將液體甩離，在離心力和空氣阻力綜合作用下完成霧化。

03

 植保無人機(jī)的優(yōu)勢

早期，農(nóng)作物病蟲草害防治主要是通過背負(fù)式手動（電動）噴霧器，噴霧噴粉機(jī)，便攜式、擔(dān)架式和車載式機(jī)動噴霧器等傳統(tǒng)植保機(jī)械進(jìn)行作業(yè)。然而，從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，傳統(tǒng)植保作業(yè)方式存在明顯弊端：1）作業(yè)效率低，難以實現(xiàn)規(guī)?；鳂I(yè)。2）霧化質(zhì)量不高，防治效果有待提高。3）農(nóng)藥浪費嚴(yán)重，存在環(huán)境污染風(fēng)險。

與傳統(tǒng)植保機(jī)械相比，航空植保以其突出的優(yōu)勢獲得了飛速發(fā)展且日趨成熟。

1）用途廣泛

植保無人機(jī)用途廣泛，不僅可以進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，還可以進(jìn)行農(nóng)田信息監(jiān)測、航空施肥、病蟲草害發(fā)生的預(yù)測預(yù)報和監(jiān)測以及育苗授粉等作業(yè)。

2）高效、安全和環(huán)保

植保無人機(jī)噴灑速度可以達(dá)到人工噴灑速度的百倍以上，當(dāng)有害生物發(fā)生面積大，短時期內(nèi)暴發(fā)成災(zāi)時，植保無人機(jī)的優(yōu)勢特別明顯。植保無人機(jī)利用遠(yuǎn)距離遙控操作進(jìn)行噴灑相關(guān)作業(yè)，避免操作人員與農(nóng)藥直接接觸，保障了噴灑作業(yè)時的安全。從生態(tài)環(huán)境方面來講，植保無人機(jī)減少了農(nóng)藥和水的使用量。

3）省水、省工和省時

植保無人機(jī)噴施農(nóng)藥，一般用水量為7.5～15 L/hm2，而傳統(tǒng)施藥方法用水量為225～450 L/hm2。植保無人機(jī)作業(yè)可以省藥50%，省水90%。每公頃地的服務(wù)價格僅需100多元，可減少一半以上的人工費用，用時短，只需要十幾分鐘，與傳統(tǒng)噴藥技術(shù)相比，既節(jié)約了成本，又節(jié)省了人力和時間。

04

 植保無人機(jī)的應(yīng)用

4.1  在大田作物中的應(yīng)用

大田作物是我國糧食生產(chǎn)和糧食安全的重要基礎(chǔ)，由于種植面積廣，通過傳統(tǒng)植保機(jī)械進(jìn)行施藥，存在效率低、成本高等突出問題。近年來，由于農(nóng)村勞動力的嚴(yán)重短缺，使用無人機(jī)進(jìn)行大田作物植保作業(yè)面積不斷擴(kuò)大，其中作業(yè)面積前5名的作物依次是玉米、麥類、棉花、大豆和水稻。

4.1.1  在玉米中的應(yīng)用

玉米作為重要的食品和工業(yè)原料以及畜禽業(yè)食料，產(chǎn)區(qū)遍布全國，其中經(jīng)黃淮海向西南延伸地區(qū)以及東北三省是玉米種植的優(yōu)勢區(qū)域。病蟲草害防治貫穿玉米的整個生長季，一是苗期需要進(jìn)行多次化學(xué)除草以及噴施植物生長調(diào)節(jié)劑防倒伏。二是在玉米生長的中后期，黏蟲、玉米螟和草地貪夜蛾危害加重，但是由于玉米植株高，枝葉繁茂，人工噴霧時行走困難，且高溫作業(yè)容易中毒。因此，使用植保無人機(jī)對于玉米生長期病蟲草害監(jiān)測和防治具有重要作用。

2020年，孫濤等對植保無人機(jī)在玉米生長過程中施藥霧滴沉積情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明：作業(yè)高度在7 m時，施藥霧滴沉積量比其他高度施藥的沉積量大，最有利于實施植保無人機(jī)對玉米病蟲害的防治。2021年，張梅等通過應(yīng)用植保無人機(jī)在3個飛行高度對玉米抽穗期的玉米螟進(jìn)行防治，結(jié)果表明：無人機(jī)飛行高度在距玉米植株頂部1.0 m時，噴霧穿透性最好，對玉米螟防治效果最好，達(dá)到93.3%。

4.1.2  在小麥中的應(yīng)用

小麥也是我國的主要糧食作物之一，其穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對我國糧食安全起到重要作用。近年來，植保無人機(jī)已廣泛應(yīng)用于小麥生產(chǎn)中，自2015年開始，新疆阿克蘇地區(qū)在每個縣（市）都建立了無人機(jī)麥田草害飛防示范區(qū)，平均示范區(qū)面積20 hm2，部分縣市達(dá)到60 hm2。此外，陳銀鳳等探究了利用多旋翼無人機(jī)對麥類重要病害的防治效果，發(fā)現(xiàn)無人機(jī)能夠顯著提高噴霧效率，且對于防治麥類植株中下部病害的防效要明顯優(yōu)秀于傳統(tǒng)施藥設(shè)備。

4.1.3  在棉花中的應(yīng)用

棉花是國內(nèi)僅次于糧食作物的重要作物之一，種植面積廣（占全國農(nóng)作物總面積的3%），其產(chǎn)值約占全國農(nóng)作物產(chǎn)值的10%。然而，棉花生長過程中會受到立枯病、棉葉螨和棉蚜等病蟲為害，在新疆南部和東部等棉區(qū)，植保無人機(jī)以其靈活、高效、安全等獨特優(yōu)勢，為棉田植保技術(shù)提供了有力保障。近年來，阿克蘇地區(qū)使用植保無人機(jī)在棉花化控、棉薊馬和蚜蟲防治等方面均取得了滿意效果。經(jīng)統(tǒng)計，2018—2019年無人機(jī)在棉花病蟲害防治面積累計達(dá)2.3萬hm2。

4.1.4  在大豆中的應(yīng)用

大豆可以提供優(yōu)質(zhì)的植物油和植物蛋白，成為糧食、食用油和飼料兼用的重要作物之一，但是近年來大豆生產(chǎn)出現(xiàn)了單產(chǎn)提升難、害蟲發(fā)生嚴(yán)重等產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸問題。植保無人機(jī)的推廣應(yīng)用則為大豆增產(chǎn)保質(zhì)提供了有力保障。2021年，吉林省敦化市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局利用植保無人機(jī)開展大豆綠色高質(zhì)高效作業(yè)活動。該項目計劃實施區(qū)域為16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，作業(yè)面積達(dá)42萬畝，項目總投資576萬元，主要對大豆田進(jìn)行葉面肥噴施、大豆食心蟲生物防治或高效低毒統(tǒng)防統(tǒng)治，最終取得了良好的效果。

4.1.5  在水稻中的應(yīng)用

水稻在中國糧食生產(chǎn)和消費中歷來處于主導(dǎo)地位，其種植主要集中于長江流域、珠江流域和東北地區(qū)等稻區(qū)，每年種植面積約在3,000萬hm2，占整個糧食作物種植面積的25%左右。在水稻種植栽培過程中，病蟲草害發(fā)生較多，傳統(tǒng)噴灑方式，需要作業(yè)人員在田間行走，效率低，勞動強(qiáng)度大，且藥液有時難以噴施到水稻下部，植保無人機(jī)的出現(xiàn)在一定程度上解放了勞動力，提高了防治效率。

2016年，顏貞龍等在衢州市衢江區(qū)進(jìn)行植保無人機(jī)與常規(guī)電動噴霧機(jī)防治水稻病蟲害的藥效對比試驗，結(jié)果表明：植保無人機(jī)施藥對水稻二化螟的防效為96.0%，而常規(guī)電動噴霧機(jī)施藥的防效為72.4%，且植保無人機(jī)防治區(qū)比常規(guī)電動噴霧機(jī)防治區(qū)增產(chǎn)2.1%。

4.2  在蔬菜上的應(yīng)用

基于我國人口基數(shù)大的現(xiàn)狀，國內(nèi)對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)均有極大需求。然而，傳統(tǒng)露天蔬菜病蟲害發(fā)生量大，施藥次數(shù)多，且部分蔬菜受地形影響難以進(jìn)行化學(xué)防治。例如，西蘭花、白菜等十字花科蔬菜，作為日常生活中不可缺少的一類蔬菜，其病蟲害種類多，發(fā)生情況復(fù)雜，農(nóng)藥用量大。當(dāng)病蟲嚴(yán)重發(fā)生時常常因無法得到及時的防治，使菜農(nóng)遭受嚴(yán)重?fù)p失，而植保無人機(jī)的出現(xiàn)大大彌補(bǔ)了這一缺陷。

2017年，袁偉方等應(yīng)用植保無人機(jī)噴施150 g/L聯(lián)苯·吡蟲啉懸浮劑防治豇豆薊馬，結(jié)果表明，植保無人機(jī)處理區(qū)用藥量比人工噴藥處理區(qū)減少20 mL時，藥后3 d植保無人機(jī)處理區(qū)平均防效（83.6%）仍優(yōu)于人工噴藥處理區(qū)（79.2%）。2018年，孫梅梅等在寧波余姚市開展植保無人機(jī)防治西蘭花煙粉虱與鱗翅目害蟲的田間防效試驗，霧滴沉降效果試驗表明利用植保無人機(jī)施藥可以達(dá)到減藥20%的目的。

4.3  在果樹林木上的應(yīng)用

果樹業(yè)作為我國林業(yè)的重要組成部分，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要促進(jìn)作用。但是由于受地形、果樹形狀的影響，傳統(tǒng)施藥技術(shù)難以獲得理想的防治效果。植保無人機(jī)的出現(xiàn)較大程度上克服了地形限制，在果樹病蟲害防治以及雜草防除等方面發(fā)揮了重要作用。

2019年5月，王茜等在南寧市隆安縣的3年生沃柑園中，對比研究了人工擔(dān)架式噴霧和植保無人機(jī)噴霧防治柑橘潰瘍病、控夏梢的效果和成本。結(jié)果表明：植保無人機(jī)噴霧展現(xiàn)出更為優(yōu)異的防治效果，利用植保無人機(jī)噴霧防治的柑橘潰瘍病病葉率和病情指數(shù)分別為2.20%和0.24，均低于人工擔(dān)架式噴霧防治。此外，植保無人機(jī)噴霧控夏梢可增效20.3%，成本更低。

松材線蟲被稱為″松樹的癌癥″，自1982年以來在我國各地林區(qū)迅速傳播擴(kuò)散，危害程度不斷加深。為有效遏制松材線蟲病疫情的擴(kuò)散蔓延，確保松林資源安全，威海市于2020年6月利用植保無人機(jī)對全域松林（除經(jīng)區(qū)、南海新區(qū)外）實施3輪施藥以防治松材線蟲病媒介昆蟲活動，飛防區(qū)域涉及55個鎮(zhèn)（街），施藥范圍200萬畝次。

05

 植保無人機(jī)飛防藥劑、劑型及助劑

5.1  植保無人機(jī)飛防藥劑及劑型

5.1.1  飛防藥劑品種

目前，通過植保無人機(jī)上噴灑進(jìn)行病蟲草害防治的農(nóng)藥品種繁多，涵蓋了殺蟲殺螨劑、殺菌劑、除草劑以及植物生長調(diào)節(jié)劑等各類產(chǎn)品（見表3）。

表3  植保無人機(jī)應(yīng)用的農(nóng)藥品種

5.1.2  飛防劑型種類

植保無人機(jī)具有單次作業(yè)面積大、作業(yè)高度（3～5 m）高、速度快，同時受氣象因素影響大的特點，所以，噴灑時大多采用超低量噴霧，要求藥液濃度高、噴灑霧滴細(xì)，此外，藥液不僅需要具備抗揮發(fā)和抗飄失性能，而且需要具備較好的沉積和擴(kuò)展性能，可以保證藥液在靶標(biāo)上的潤濕、展布和吸收，提高藥液利用率。植保無人機(jī)施藥時用水量較少，一般作物藥液用量僅為7.5～15 L/hm2，藥液濃度高，如果制劑分散性差，粒子粒徑大，不僅容易堵塞噴頭，而且容易對作物產(chǎn)生藥害。最初，使用最多的超低容量液劑（ULV）為油劑，在我國已取得″三證″的超低容量液劑的產(chǎn)品達(dá)17個（見表4），登記證持有人以廣西田園為主，且產(chǎn)品以白僵菌、綠僵菌等生物藥劑為多，主要用于水稻螟蟲、飛虱、紋枯病和小麥蚜蟲等，但也并未明確表示專用于飛防。

表4  在國內(nèi)已獲得登記的超低容量液劑產(chǎn)品

目前，飛防作業(yè)主要選擇水乳劑和微乳劑等粒徑相對較小的制劑。另外，油懸浮劑、可分散油懸浮劑等劑型由于高效、安全和抗蒸發(fā)的優(yōu)點也引起廣泛關(guān)注，但此類產(chǎn)品的穩(wěn)定性問題仍亟待解決；懸浮劑、微囊懸浮劑、可溶液劑、水分散粒劑等也可以用于飛防，但不同產(chǎn)品的稀釋穩(wěn)定性以及與相關(guān)噴霧助劑的配伍性和有效性則需要通過大量試驗來進(jìn)行驗證，從而防止因其物理穩(wěn)定性或分散穩(wěn)定性而影響噴灑效果。與此同時，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，納米制劑已經(jīng)成為飛防專用藥劑研究的重點。張子勇曾在2016年世界精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空大會上指出水性化納米農(nóng)藥是解決航空植保適用性、提高藥效和降低污染的最佳路徑。南京善思科技作為航空植保專用藥劑行業(yè)的領(lǐng)跑者，其研制的高效、緩控釋、水基化納米飛防藥劑引起了廣泛關(guān)注。

5.2  飛防助劑

植保無人機(jī)進(jìn)行藥液噴灑時容易受飛行高度、風(fēng)速和溫度等因素干擾而出現(xiàn)霧滴飄移和水分快速蒸發(fā)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響飛防效果，甚至對作物產(chǎn)生藥害。因此，添加一定量合適的噴霧助劑對霧滴特性進(jìn)行調(diào)控，既可以提高藥效，又可以減輕藥害。

5.2.1  助劑種類

目前，市面上的飛防助劑仍來源于傳統(tǒng)的桶混噴霧助劑，主要包括表面活性劑類、高分子聚合物類和植物油類等。

1）表面活性劑類

表面活性劑類飛防助劑以有機(jī)硅類化合物為主，能夠顯著降低藥液表面張力，有利于霧滴在靶標(biāo)表面的潤濕鋪展，在減少霧滴反彈的同時，達(dá)到提高霧滴沉積量的效果。此外，添加該類助劑后藥液的滲透性較好，有利于藥液穿過葉片氣孔直接進(jìn)入植物體內(nèi)，從而使靶標(biāo)體在較短時間里吸收更多藥液。然而，有機(jī)硅類飛防助劑的抗飄移、抗揮發(fā)作用較差，不適宜直接作為飛防專用助劑，經(jīng)常與其他助劑混合使用。

2）高分子聚合物類

高分子聚合物類飛防助劑是以瓜爾膠、聚丙烯酰胺等天然或人工合成的物質(zhì)為原料而制成，共同特點是均能夠顯著提高藥液體系的黏度，從而增大藥液霧化時霧滴的粒徑，最終減少霧滴飄移，增加其在靶標(biāo)表面的附著力，減少反彈和滑落，從而提高藥液在單位面積內(nèi)的沉積量。該類飛防助劑也具有降低表面張力的作用，但與表面活性劑類助劑相比降低并不明顯。

3）植物油類

植物油類飛防助劑通常以從油菜、大豆等油料作物中提取的植物油或酯化后的植物油制備而成。植物油中含有大量的油酸，對疏水性靶標(biāo)植物葉片表面具有更高的親和力，可以使霧滴在靶標(biāo)表面牢固附著并快速鋪展。此外，植物油中含有大量的脂肪酸，在霧滴表面形成具有一定強(qiáng)度的分子膜，從而阻止霧滴中水分的揮發(fā)。值得關(guān)注的是，植物油在一定程度上可以溶解或疏松植物葉表面蠟質(zhì)層，有利于藥液滲透吸收。

5.2.2  飛防助劑主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品

針對植保無人機(jī)噴霧作業(yè)的技術(shù)要求，國內(nèi)外農(nóng)藥助劑公司研究開發(fā)了一系列飛防專用助劑產(chǎn)品（見表5），并在推廣使用過程中獲得了相對滿意的效果。

表5  飛防助劑主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品

5.3  飛防效果評價與測試

在控制飛行高度和速度等飛行參數(shù)的不變情況下，藥劑的理化性質(zhì)與霧化性能是影響飛防效果的直接因素，與此同時，助劑也可以通過影響藥液潤濕面積和霧滴覆蓋率，影響飛防藥效。在實際篩選過程中，通過藥液表面張力、接觸角以及霧滴覆蓋率等進(jìn)行評價和測試，為植保無人機(jī)規(guī)范作業(yè)以及飛防專用藥劑的選擇與實際應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

霧滴測試卡是一種用來檢測農(nóng)藥噴霧中霧滴分布、霧滴密度和覆蓋度以及霧滴大小的測試卡，其顯色靈敏，應(yīng)用便捷是檢測植保無人機(jī)噴霧質(zhì)量的重要手段之一。劉迎等利用霧滴測試卡測定使用植保無人機(jī)噴施75%肟菌·戊唑醇水分散粒劑和20%噻菌銅懸浮劑時的霧滴特性，結(jié)果表明添加飛防助劑———邁飛能夠增加藥液潤濕面積和霧滴覆蓋率，提高飛防藥效。陳曉等利用霧滴測試卡和濾紙檢測22%氟啶蟲胺腈懸浮劑在飛防作業(yè)時添加3種助劑（倍達(dá)通、G2801、ND-800）后的霧滴特性。結(jié)果表明，添加飛防助劑后，棉花冠層上、中、下部葉片正面的霧滴密度均有顯著的提高。

06

 植保無人機(jī)公司及專業(yè)技術(shù)人員

6.1  植保無人機(jī)生產(chǎn)公司

目前，國內(nèi)生產(chǎn)植保無人機(jī)的企業(yè)層出不窮，其中以大疆、極飛、羽人、高科新農(nóng)、漢和等代表企業(yè)研發(fā)能力較強(qiáng)，每年都會有新的機(jī)型問世，表6是國內(nèi)植保無人機(jī)生產(chǎn)的主要企業(yè)及其代表產(chǎn)品。

表6  國內(nèi)植保無人機(jī)的主要生產(chǎn)企業(yè)及代表產(chǎn)品

6.2  植保無人機(jī)線下租賃公司

近年來，植保無人機(jī)發(fā)展迅速，但是其市場價格高昂，對于普通農(nóng)戶來說仍是一筆較大的開支，并且后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)難度較大，這讓許多農(nóng)戶望而卻步。鑒于此，市場上出現(xiàn)了許多無人機(jī)租賃公司，提供植保飛防服務(wù)，表7列舉了部分植保無人機(jī)線下租賃公司。

表7  部分植保無人機(jī)線下租賃公司

6.3  植保無人機(jī)線上服務(wù)App

在″互聯(lián)網(wǎng)+″背景下，國內(nèi)開始出現(xiàn)無人機(jī)公司實體結(jié)合信息技術(shù)創(chuàng)建的基于″互聯(lián)網(wǎng)+″的農(nóng)業(yè)航空服務(wù)平臺，主要是APP（見表8）。植保服務(wù)商和廣大農(nóng)戶可以根據(jù)需求在平臺上進(jìn)行溝通，預(yù)定無人機(jī)進(jìn)行施藥。另外，將各地區(qū)的植保需求及時反饋到平臺上，通過平臺可以高效調(diào)配某一地區(qū)內(nèi)的飛防作業(yè)人員和無人機(jī)設(shè)備，政府可以通過平臺進(jìn)行有效監(jiān)管，具有方便、快捷的優(yōu)勢，促進(jìn)了植保無人機(jī)規(guī)范發(fā)展。

表8  部分植保無人機(jī)線上服務(wù)APP

6.4  專業(yè)技術(shù)人員

目前，國內(nèi)航空植保仍屬于新生事物，還處在起步發(fā)展階段。航空植保必須要實現(xiàn)管理者、植保無人機(jī)、藥劑和解決方案的深度融合，″四位一體″統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展才能確保防治效果。其中管理者尤其是專業(yè)技術(shù)人員是實現(xiàn)航空植保的關(guān)鍵因素，需要滿足一系列要求。

6.4.1  專業(yè)技術(shù)人員的要求

1）植保常識

植保飛手必須要了解靶標(biāo)作物的相關(guān)特性及防治適期，在掌握無人機(jī)操作的同時，學(xué)習(xí)植保知識，懂得防治藥劑、飛防助劑的選擇和藥液配制。

2）個人防護(hù)

植保飛防作業(yè)時必須嚴(yán)格遵守農(nóng)藥安全使用規(guī)程，作業(yè)人員要穿好防護(hù)服并戴好口罩，與植保無人機(jī)保持相應(yīng)的安全距離，嚴(yán)禁無關(guān)人員靠近，以免產(chǎn)生危險。

3）植保無人機(jī)維護(hù)及藥液處理

飛防作業(yè)結(jié)束后，作業(yè)人員要及時對植保無人機(jī)噴藥系統(tǒng)進(jìn)行清洗處理，清洗器械的污水不可隨意傾倒，應(yīng)選在安全地點妥善處理，減少藥劑對周圍環(huán)境的負(fù)面影響。

6.4.2  無人機(jī)駕駛合格證

植保無人機(jī)并不是人人都可以駕駛，飛手需要經(jīng)過一系列培訓(xùn)（見表9），完成一系列考試項目（見圖3），取得資格證后才可以持證上崗。2016年7月發(fā)布咨詢通告《民用無人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》，規(guī)定了民用無人機(jī)駕駛員的管理方法和程序，明確了植保無人機(jī)操縱人員需取得無人機(jī)駕駛合格證。2016年9月中國民航管理局發(fā)布了新的《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》。目前，民用無人機(jī)駕駛員合格證分為駕駛員、機(jī)長和教員3類。這3類合格證又可以依據(jù)類別等級分為固定翼、多旋翼和直升機(jī)），依據(jù)級別等級（按無人機(jī)質(zhì)量）劃分為多種合格證，相關(guān)從業(yè)人員可以根據(jù)自己的需求選擇合適的培訓(xùn)及考試項目。

表9  無人機(jī)駕駛培訓(xùn)內(nèi)容

圖3  無人機(jī)駕駛合格證考試內(nèi)容

07

 存在的問題

與物流、測繪和勘探等行業(yè)的無人機(jī)不同，植保無人機(jī)在設(shè)計與使用過程中，必須滿足植保作業(yè)的特殊要求。盡管當(dāng)前國內(nèi)航空植保發(fā)展較快，但是植保無人機(jī)自身和飛防法律法規(guī)等方面存在諸多問題，在一定程度上限制了我國航空植保的應(yīng)用與發(fā)展。

7.1  植保無人機(jī)存在的問題

1）無人機(jī)價格偏高，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普及率低。以大疆MG1為例，裸機(jī)價格為4萬多元，如果加上10塊電池和其他費用，配備整套設(shè)備需要8萬～10萬元，對于普通農(nóng)戶來說，成本投資較大。

2）植保無人機(jī)電池可持續(xù)作業(yè)時間短，續(xù)航能力差，目前，大多數(shù)電動植保無人機(jī)續(xù)航時間僅為5～10 min，頻繁更換電池不僅成本高，而且耽誤作業(yè)時間。

3）植保無人機(jī)載重小，一般僅為10～30 kg，大面積作業(yè)時需要頻繁地更換藥箱，直接影響到作業(yè)效率，從而影響到防治成本。

7.2  飛防藥劑及助劑存在的問題

1）國內(nèi)市場現(xiàn)有劑型難以滿足飛防實際需求。目前，國內(nèi)真正專門用于植保無人飛機(jī)施藥的農(nóng)藥制劑、助劑還沒有登記生產(chǎn)，仍然屬于空白階段。植保無人機(jī)需要采用沉降性好、安全性高的專用藥劑，但目前這一類超低容量制劑仍較少，選擇性也差，成為提升作業(yè)效益的瓶頸。

2）國內(nèi)飛防助劑市場亟待系統(tǒng)化和規(guī)范化。目前，我國對農(nóng)藥助劑管理還未正式提出明確的規(guī)定和要求，市面上的產(chǎn)品性能差異顯著。

7.3  技術(shù)人員存在的問題

專業(yè)植保無人機(jī)技術(shù)人員是集無人機(jī)操作、維修養(yǎng)護(hù)于一身的復(fù)合型人才，需要熟悉植保無人機(jī)作業(yè)過程所涉及的作業(yè)計劃、施藥技術(shù)、地面組織與安全保障等環(huán)節(jié)。但目前專業(yè)隊伍人才匱乏，國內(nèi)高校飛行專業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)屈指可數(shù)，且只對無人機(jī)操作熟悉，植保知識不足，容易造成藥害。

08

 建 議 

今后，我國航空植保有序、健康發(fā)展應(yīng)從以下幾個方面推進(jìn)。

8.1  出臺植保無人機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)相關(guān)科研院校和政府部門正在起草農(nóng)用無人機(jī)制造標(biāo)準(zhǔn)、安全技術(shù)要求、作業(yè)技術(shù)規(guī)范等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但國家標(biāo)準(zhǔn)仍還沒有頒布，特別是農(nóng)用無人機(jī)的空域管理仍處于模糊地帶，一定程度上限制了植保無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

8.2  加大政策扶持

盡管國內(nèi)多數(shù)省份已經(jīng)開展植保無人機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼試點，但是相關(guān)政策還不夠完善，實際核發(fā)補(bǔ)貼金額相對較少。今后應(yīng)加大農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼和作業(yè)環(huán)節(jié)補(bǔ)貼政策的宣傳力度和導(dǎo)向作用。建議通過政府購買服務(wù)的形式，加大對植保無人機(jī)統(tǒng)防統(tǒng)治植保作業(yè)的補(bǔ)貼，多舉措促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化水平。

8.3  加快飛防專用制劑和助劑研發(fā)

科研院所、無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)與農(nóng)藥制劑生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立廣泛的合作機(jī)制，加快研究在航空施藥條件下，農(nóng)藥霧滴沉降、黏附和鋪展的規(guī)律，進(jìn)一步研發(fā)有助于霧滴沉積、潤濕、鋪展、滲透和吸收的飛防專用制劑及助劑，提高植保無人機(jī)的作業(yè)防治效果。

8.4  開展系統(tǒng)專業(yè)培訓(xùn)

一方面，相關(guān)大專院校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院開設(shè)無人機(jī)專業(yè)以及課程，培養(yǎng)植保無人機(jī)技術(shù)人才。另一方面，農(nóng)業(yè)管理部門和相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)充分利用各類培訓(xùn)資源，開展集中培訓(xùn)，加強(qiáng)施藥技術(shù)知識和相關(guān)法律法規(guī)的學(xué)習(xí)，提高操作人員作業(yè)技能和科學(xué)管理水平，完善配套服務(wù)，提高植保無人機(jī)使用效率。

09

 展 望 

近幾年來，中共三農(nóng)文件中多次明確提出支持飛防在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，″飛防″已然成了植保行業(yè)不斷升溫的熱點話題，其在不斷發(fā)展的同時，也帶動了相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此外，越來越多的農(nóng)戶、種植戶對飛防的認(rèn)識從好奇、質(zhì)疑到逐漸接受，對飛防效果的認(rèn)識也變得更加理性，市場的需求進(jìn)入井噴狀態(tài)。隨著科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的農(nóng)耕方式正在發(fā)生改變，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、規(guī)模化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)逐步成為時代潮流。而植保無人機(jī)作為一項新興技術(shù)，推廣的速度只會變得越來越快，相信隨著國家對植保無人機(jī)監(jiān)管、研發(fā)、推廣及財政補(bǔ)貼力度的加大，我國植保無人機(jī)所遇到的一系列問題都會迎刃而解，也會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來翻天覆地的變化。