焦忠恩

摘要：沈阳地区水稻植保环节存在机械化程度不高、传统防治方式比重偏大且效率偏低、农药利用率低等问题，亟待推广应用先进高效植保施药技术。从满足农机化战略需求、防控突发性病虫害、填补农村劳动力短缺等方面，分析水田无人机施药作业的技术需求和综合效益，为无人机施药技术的应用提供参考。

关键词：无人机；水田；植保；施药；病虫害防治；需求；效益；分析

中图分类号：S252 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2019）02-0056-02

水稻是沈阳地区主要粮食作物，年播种面积近12万hm2，约占全市耕地面积的1/5。在水稻生产过程中，防治病早害都是依赖手动喷雾器或者背负式喷雾机进行，人工施药作业面积在沈阳地区占比92%以上，日均作业不足1 hm2，难以应对突发性大面积病虫害。针对沈阳地区水稻植保环节机械化程度不高、传统防治方式比重偏大且效率偏低、农药利用率低等问题，推广应用植保无人机施药作业技术乃当务之急、市场亟需和现实选择。

1 水田无人机施药技术需求分析

1.1 推广应用无人机施药技术，符合国家农业机械化和病虫害专业化防治技术推广方向和战略需求

推广应用植保无人机施药技术，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》重点支持方向，符合农业部“关于推进农作物病虫害专业化防治的意见”精神，符合农业部《到2020年农药使用量零增长行动方案》要求。农用航空是农业机械化的延伸，而植保无人机作为农业航空的重要组成部分，具有飞行速度快、作业效率高、防控效果好、污染程度低及突击能力强等特点，且不受农作物高度、长势的限制，尤其在人工或传统机械无法进行植保作业的区域，更能凸显其作业优势。近年来，全球气候变化对农业影响加深，导致农作物病虫害防治问题凸显，农业发展面临风险加大。采用无人机施药作业有利于水田高秆作物机械化防治水平，构建精准、优质、高效、生态、安全的施药技术服务体系，尤其在“一控二减”方面，可直接节约用水90%，减少农药30%～50%。

1.2 推广应用无人机施药技术，是防控突发性大面积水稻病虫害、推进病虫害专业化防治的有力手段

随着全球气候变化，突发性大面积的病虫害发生频繁。传统人力背负喷雾机具每天防治面积在0.08～1.33 hm2，工作效率低，无法满足病虫草害快速防治需求。无人机施药作业效率较常规机具提高15倍以上，而作业成本为75～120 元/hm2，仅为常规作业的1/2～1/3，为解决突发性大面积病虫害防控难题提供了技术装备。无人机施药技术是以航空、信息、生物和农业装备为支撑点的现代农业技术系统，具有作业效率高、突击能力强、机动性好、适应性强等优点，能够满足专业化防治对精准、高效施药技术与装备的迫切需求，适于消灭爆发性病虫害，符合“统防统治”理念，对保障我国粮食安全、食品安全、环境安全具有重大意义。

1.3 推广应用无人机施药技术，是适应我国土地经营模式和农村劳动力短缺的必然选择

我国的土地经营模式是一家一户的联产承包责任制，耕地规模小、田块分散，作物品种布局不一、长势各异，包括固定翼飞机和自走式喷雾机在内的大型施药机具难以适应。无人机施药无需专用机场和跑道，灵活轻便，环境适应性强，不受作物长势和作业田块条件限制，在应对区域种植作物病虫害防治中有着巨大优势。与此同时，随着我国城镇化步伐加快，大量农村劳动力转移到城市，导致农村人口老龄化和劳动力日益短缺，进而提升了劳动力成本。据调查，96%的农民认为水田施药作业是最繁重的田间劳动，因此，迫切需求高效施药技术装备替代手动人工药械，减少劳动力投入，推动传统农业向现代农业转变。对此，各地出现了“机防队”和“施药专业户”，推动无人机施药技术的快速发展和市场化程度的日益提高。

1.4 推广应用无人机施药技术，是提升施药装备市场竞争力、实现农业可持续发展的必然需求

从全球来看，无人机施药技术起源于欧美。美国是航空喷雾技术最发达的国家，其有人驾驶的固定翼飞机装配航空专用喷嘴、雾滴漂移控制技术等先进施药设备，安全性能高，抗坠毁性好，空中作业效率高，突击性能强，可及时消灭爆发性病虫害，且不受作物长势限制，利于农作物后期作业。目前，美国65%的化学农药采用飞机喷洒完成，而水稻施药作业全部采用航空作业方式。日本是无人机施药技术发展最迅速、技术最成熟的国家，主要以直升机为主，微小型农用无人直升机的用量已超过有人驾驶直升机。无人直升机以雅马哈RMAX系列为主，现已成为日本主要植保机械，其农用航空作业面积占其总耕地面积的54%。

与国外发达国家相比，我国小型无人机技术研制起步于20世纪90年代末，2010年首次出现无人机飞防报道。植保无人机产品缺乏核心竞争力，农用航空作业水平仅为3%左右，低于17%的世界平均水平。但近几年我国农用小型无人机施药技术发展迅猛并呈快速增长趋势，全国拥有无人机生产厂家300多家，各种型号植保无人机装机容量超过1.2万台。知名企业有十几家，如安阳全丰、广州极飞、天翔航空、无锡汉和等。

无人机施药技术装备集成了超低空低量施药技术、施药装备平台技术、现代航空技术、GPS导航技术、数字信息技术以及现代自动控制技术，其发展有助于增强我国产品核心竞争力和农业抗风险能力。

2 水田植保无人机施药技术效益分析

2.1 经济效益分析

1） 作业收入。无人机施药平均作业效率为30 hm2/d，是常规施药机具的100倍，若每年作业90 d，则年作业总面积为2 700 hm2。若无人机施药作业费用按市场价100元/hm2计算，则单架油动无人机使用3 a可获得施药作业收入2 700×3×100 =81.00（万元）。

2） 节本收入。采用低空低量施药技术可节约农药20%，即单架油动无人飞机作业比常规施药机具节省30 元/hm2，则作业3 a可节省农药费用2 700×3×30 =24.30（万元）。

在无人机企业和农药企业经济效益不计的情况下，开展无人机作业服务3 a即可增收节支105.30 万元，年均增收节支35.10 万元。

2.2 社会效益

1） 有效缓解劳动力短缺矛盾。在农村老龄化加重、农业劳动力日益短缺、劳动力成本不断攀升的大背景下，推广应用无人机施药技术装备可有效缓解施药作业劳动力短缺与现代农业发展之间的矛盾，大幅减少劳力投入和劳动强度，提高作业效率。

2） 满足专业化防治迫切需求。突发性病虫害时刻威胁着国家粮食安全和农业生产发展。传统人力背负作业无法满足病虫草害快速防治需求。无人机施药作业效率高，可有效增加病虫害防治的及时性和有效性，解决突发性大面积病虫害防控难题，保障我国粮食安全。

3） 增强施药作业安全性。水田施药次数较多且逢气温较高时节，致死率超过20%，每年沈阳地区都有喷药中毒死亡事件发生。无人机施药技术可以远离农药危险源，遥控距离在1 000 m以上，施药者不用接触和吸收飞洒药液。

2.3 生态效益

我国传统施药技术设备大多沿用大雾滴、大容量喷淋式喷雾等落后、粗放的施药方式，农药利用率不足30%，每年喷洒出去的农药制剂有70%流失到环境中，常发生施药人员中毒和农产品农药残留超标等问题。无人机施药采用低容量喷雾技术替代粗放大容量喷雾技术，融合高精度GPS農用无人机自动导航技术，实现农业航空喷雾作业喷幅的精确对接，可以大大提高植保施药作业质量，把农药有效利用率提高到35%以上，进而实现农药减量、精确、高效、合理使用的目标，为资源节约型和环境友好型可持续农业发展提供技术支撑。

参考文献

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