本文收录于《农业工程技术-农业信息化》2024年第5期，目次10
摘要：水稻是中国重要的粮食作物之一，病虫害防治对于保障水稻产量和质量具有重要意义。然而，传统的病虫害防治方法通常存在效率低、成本高、污染环境等问题。植保无人机技术具有高效、环保、节省人力等优点，能够有效提高防治效果，降低防治成本，对于推动中国农业现代化进程具有重要意义。该文主要对植保无人机技术在水稻病虫害防治中的运用进行探讨，以期为农业生产提供参考。
关键词：植保无人机技术；水稻；病虫害防治；应用
植保无人机是一种通过遥控器或自主导航系统应用于农业领域的无人机，植保无人机可以实现对农田精准喷洒农药，大幅提高防治病虫害的效率。同时，植保无人机可以搭载多种传感器，如摄像头、红外线探测器等，实时监测农田病虫害情况，为农民提供精准的防治建议。水稻生长环境复杂，病虫害种类繁多，给植保无人机技术的应用带来了挑战。因此，研究植保无人机技术在水稻病虫害防治中的应用，对于推动中国水稻病虫害防治现代化具有重要意义。
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植保无人机技术在水稻病虫害防治中的运用优势
1.1 满足水稻田多种地形要求
植保无人机具有高度的灵活性，可以在各种地形的水稻田中进行病虫害防治作业。例如，大疆T20植保无人机可以在平原、丘陵和山区等不同地形中自如飞行，覆盖率达90%以上，确保防治效果。而传统的人工喷洒方式受地形限制较大，难以覆盖一些复杂地形区域。
1.2 满足节约用药用水的要求
植保无人机采用先进的喷洒技术，可以实现精准喷洒、定点喷洒或整体淋洒，合理把控用药量，避免浪费，使水稻健康生长[1]。无人机喷洒技术可以减少农药使用量10%～20%，节约用水量30%以上。同时，无人机喷洒方式可以避免药液在田间的飘移现象，减少对环境的污染。
1.3 满足防治效率提升的要求
植保无人机具有高效、快捷的特点，能够在短时间内完成大面积农田的病虫害防治作业。以大疆T20植保无人机为例，其最大载重提升至20 kg，配合7米宽喷幅，单架次作业效率提升至25亩，每小时作业效率提升至180亩。相较于传统的人工喷洒方式，无人机可以大大提高防治效率，节省人力物力。
植保无人机技术在水稻病虫害防治中的运用策略
2.1 合理制定作业流程
首先，根据当地水稻病虫害发生规律，结合植保无人机的技术特点，制定合适的作业时间。例如，在水稻生长关键时期，如分蘖期、抽穗期等，应加强病虫害防治，确保无人机作业频率和覆盖范围。优化作业路线，确保植保无人机在作业过程中高效覆盖病虫害发生区域。通过GIS系统分析病虫害发生区域的空间分布，为无人机规划最佳作业路线。其次，合理制定作业流程需要考虑植保无人机的性能特点。植保无人机在作业过程中，其飞行速度、喷洒量、喷洒距离等参数都需要根据实际情况进行调整，确保植保无人机的飞行航线、飞行高度、飞行速度等均符合要求[2]。例如，飞行速度过快会导致药剂喷洒不均匀，影响防治效果；喷洒量过大容易造成药剂浪费，增加成本；喷洒距离过远则可能导致药剂无法覆盖到目标区域。因此，操作人员需要根据植保无人机的性能特点，合理制定作业流程，以确保防治效果和经济效益。最后，效果评估。在植保无人机完成作业后，负责人员需要对防治效果进行评估，以便及时发现问题并进行调整。例如，可以通过调查水稻病虫害的防治效果、药剂使用量、成本投入等方面，对作业流程进行评估。对于防治效果不佳的区域，可以及时调整作业流程，采用其他防治措施，以提高防治效果。
2.2 结合气象条件作业
首先，温度是影响防治效果的重要因素。不同的病虫害对温度的适应性不同，因此，在选择植保无人机作业的时间时，需要结合病虫害的发育阶段和温度需求进行合理安排。例如，水稻稻瘟病在25～30℃的温度下易发生，因此，在气温达到这一范围时，应加强防治措施。其次，湿度对防治效果也有很大影响。湿度较高时，农药的附着度和渗透性会降低，从而影响防治效果。因此，在选择作业时间时，应避免在湿度较大的时段进行植保无人机作业。同时，在作业过程中，应确保农药的喷洒均匀，以提高防治效果。再者，风速也是影响防治效果的一个重要因素。风速过大会使农药飘散，降低附着度，影响防治效果。因此，在作业前需要对风速进行测量，并根据实际情况调整作业参数。在风速较大的情况下，可以适当降低作业速度或选择无风时段进行作业。最后，天气状况对植保无人机作业也有很大影响。阴雨天气不利于农药的挥发和传播，容易造成药效降低。因此，在阴雨天气条件下，应暂停植保无人机作业，等待天气转晴后再进行。此外，在作业过程中，应尽量避免出现雾霾、霾等低能见度天气，以保证作业安全。
2.3 合理选择药剂
首先，针对不同的病虫害，需要选择具有针对性的药剂。例如，对于水稻稻瘟病，可以选择具有杀菌作用的稻瘟灵、三环唑等药剂；对于一代二化螟，可选择氯虫苯甲酰胺悬浮剂[3]。针对不同病虫害选择药剂，可以提高防治效果，减少农药的使用量。其次，需要根据病虫害的发生程度选择适当的药剂。对于轻度发生的病虫害，可以选择低毒、低残留的药剂，如苦参碱、印楝素等生物农药；对于重度发生的病虫害，可以选择高效、速效的化学农药，如氰戊菊酯、辛硫磷等。根据病虫害发生程度选择药剂，可以降低农药的使用量，减轻对环境的污染。最后，需要根据水稻品种和生长阶段选择合适的药剂。不同水稻品种对病虫害的抗性不同，因此需要选择对相应品种具有防治效果的药剂。水稻生长阶段的不同，病虫害的发生和危害程度也不同，因此需要根据生长阶段选择合适的药剂。例如，水稻分蘖期可以选择具有杀虫作用的吡虫啉、螟虫畏等药剂，而拔节期则可以选择具有杀菌作用的稻瘟灵、三环唑等药剂。
2.4 科学设置作业参数
一般来说，水稻病虫害防治中无人机的飞行高度应在1.8～2.5 m之间，此时药液喷洒范围较大，能够有效覆盖目标区域，同时能避免因飞行高度过高导致药液飘移。水稻病虫害防治中，无人机的飞行速度应根据具体情况进行调整，一般控制在3～6 m/s之间。同时，喷洒量的设置应根据病虫害的严重程度、药剂的种类和使用环境等因素进行调整。一般而言，每亩喷洒量应在800～1200 mL之间。合理的喷洒方式能够提高药液利用效率，降低药液飘移和浪费。水稻病虫害防治中，应根据病虫害的发生特点和防治要求，选择合适的喷洒方式。例如，对于稻瘟病等叶片表面病害，可以选择喷洒角度较大的喷头布局，以提高药液在叶片表面的覆盖率；对于稻纵卷叶螟等隐蔽性较强的害虫，则需要加大喷洒距离，确保药液能够覆盖到害虫隐藏的区域。此外，合理的作业时间能够提高防治效果，减少药液对环境和人体健康的影响。水稻病虫害防治中，应尽量避免在强风等不良天气条件下进行作业，以降低药液飘移和作业风险[4]。且要选择病虫害发生高峰期前的关键时期进行作业，以达到最佳的防治效果。
2.5 准确监测和预防病虫害
无人机配备了先进的传感器和摄像头，可以实时采集水稻田的温度、湿度、光照、病虫害等信息。通过数据分析和处理，可以及时发现病虫害的发生和蔓延趋势，为防治工作提供准确的数据支持。无人机可以进行远程操控，以避免人工巡田的局限性，提高监测范围和效率。同时，无人机可以搭载多种植保设备，如喷雾器、喷粉器等，根据病虫害的种类和程度，选择合适的防治措施。通过遥控操作，无人机可以精确控制药剂的喷洒量和喷洒位置，减少药剂的浪费，降低对环境的污染。无人机也可以进行夜间作业，避免高温时段施药，提高防治效果。无人机可以搭载生物防治剂，如天敌昆虫、生物制剂等，将其释放到水稻田中，通过生物竞争和捕食等作用，控制病虫害的数量。生物防治措施对环境的污染较小，有利于生态平衡的维护。
植保无人机技术在水稻病虫害防治中的应用案例
以双辽市为例，双辽市农经总站紧紧围绕实施乡村振兴战略，加快推进农业生产规模化、产业化、社会化，通过政府购买服务的方式，吉林宏野农机种植专业合作联社等植保飞防主体调用3架直升机、50多架植保无人机进行飞防作业，投入资金600万元，使30万亩水稻虫害（二化螟）一次性统防统治实现全覆盖。
为提高防控效果，双辽市引入植保无人机实施病虫害防治方案。具体实施中，涉及的关键技术包含：（1）整机调试。植保无人机在作业前应安装、调试并试运转至少8分钟，确保设备正常。调试喷雾系统，检查喷雾机及其动力设备，试喷清水以检查是否有渗漏。（2）选择喷头。根据农药和喷液量选择合适喷头型号，注意安装同一类型喷头，避免混搭不同类型喷头。（3）喷雾量校对。校对喷头喷雾量，确保喷雾量变异系数不大于15%，检查喷雾装置的防滴性能。（4）助剂选择。选择与喷嘴兼容的飞防专用助剂，特别是有机硅或甲基化植物油助剂。（5）药液添加及药剂选择。根据作业面积添加药液，不超过最大载重量。选择合适的除草剂、杀虫剂和杀菌剂。（6）飞行高度。植保无人机的飞行高度应≤10 m，起飞和下降的航线下作业时≤5 m，临近其他作物和江河时≤2 m。（7）作业喷幅。喷雾速度保持在4.0～5.5 m范围内，飘移范围不超过2.0 m。（8）作业要求。确认作业环境气象因素，检查田块及周边情况，确保安全。风速≥3 m/s时考虑采取措施，风速≥5 m/s时停止作业。植保无人机速度不大于7 m/s。在公路、铁路周边作业时，保持安全距离。多无人机作业时保持足够安全距离。
按照省专家论证的用药时间，一周内实际完成飞防作业面积近30.15万亩，实现服务收益240多万元，惠及东明镇、柳条乡等15个乡镇（街、场）约2.1万户农民，节省虫害防治成本600余万元。水稻虫害飞防效果得到北京农科院专家鉴定认可，也得到老百姓一致好评，满意度达95%以上。此项目的实施切实解决了水稻虫害（二化螟）防治难的问题，做到科学用药，安全、高效、环保防治水稻病虫害。
结语
无人机作业高度灵活，可以轻松应对各种地形和水稻生长状况，实现全面、均匀的喷洒。无人机搭载的先进传感器和数据处理系统可以实时监测病虫害情况，为防治工作提供准确数据支持。通过无人机喷洒农药，不仅提高了防治效率，降低了防治成本，还对环境保护作出了积极贡献。同时，无人机的高精度施药技术也有助于减少农药的用量，提高农药利用效率，从而降低对环境和人体健康的影响。
参考文献：
[1]惠晓红.试论植保无人机在水稻病虫害防治中的应用[J].种子科技,2023,41(3):103-105.
[2]卢天妹.植保无人机在水稻病虫害防治中的应用价值与策略[J].农业工程技术,2023,43(2):57-58.
[3]唐中兴，李婷，雍其安，等.植保无人机对水稻病虫害的防治效果[J].安徽农业科学,2020,48(10):123-125.
[4]陆凉夏,徐彩萍,陆宗明,等.农用植保无人机在水稻主要病虫害防治中的应用[J].农业技术与装备,2022(1):78-80.
作者单位：吉林省长春市九台区兴隆街道综合服务中心
http://www.nygcjs.cn/cn/article/doi/10.16815/j.cnki.11-5446/s.2024.14.010
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