□文/冯 涛 林建德 官 坤

（福建工程学院 福建·福州）

［提要］本文以中国知网收录的2011～2021年发表的植保无人机主题论文为研究对象，采用Citespace V软件进行可视化分析，绘制植保无人机知识图谱，分析我国植保无人机产业发展现状与前沿热点。在此基础上指出植保无人机需要解决的关键技术、财政补贴不完善、施药技术不规范和科研机构多而不强等问题，并结合实际从科研机构跨地域整合、财政补贴因城施策、因作物施策和政策引导企业定向研发及药企参与飞防等方面给出对策建议。

对病虫草害的防治是保障农作物产量与质量的重要环节。然而，随着城镇化并叠加人口老龄化，农村地区普遍面临劳动力不足问题。而植保无人机的高效率施药及应对突发灾害的快速作业能力能够很好地弥补劳动力短缺。随着国内植保无人机行业的快速发展，取得了一定成就，但是在快速发展的同时，很多制约发展的问题也相继暴露出来。本文借助Citespace软件，对大量文献数据进行多元化动态分析，并结合实际提出对策建议。

一、数据采集与研究方法

以中国知网数据库为数据源，以“植保无人机”、“飞防”为检索词，文献类型排除“资讯”。逐条阅读检索记录，删除不相关条目，筛选出469篇中文文献，导入CiteSpace V软件处理。

二、我国植保无人机研究结果计量分析

（一）我国植保无人机发展历程。对2011～2021年植保无人机主题文献发文量进行统计。结果表明，我国植保无人机研究发文量整体呈增长趋势，植保无人机研究发展历程可分为以下两个阶段：

缓慢增长期：我国植保无人机发展历程较慢，20世纪50年代我国就开始了对航空植保的研究，但一直未得到推广，直至2013年农业航空的作业量一直维持在较低水平。

快速发展期：2015年，我国开始在电动植保无人机上发力，此后进入高速成长期。随着我国大疆和极飞等一批优秀的企业开始发力，我国植保无人机产业由努力追赶发达国家到现在站在第一梯队。（图1）

图1 2011～2021年中国植保无人机相关研究发文量统计图

（二）研究机构。通常研究机构的学术实力越强，其发文量越多。从文献统计来看，我国植保无人机研究发文量排名前10位的机构共发表论文78篇，占机构总量的8.69%，发文量占总量的16.63%。可见，未形成头部效应，发文量第一的杭州电子科技大学也不到15篇，与其余机构并未拉开差距。除去发文量大的高校和机构，其余皆为一些地方农机站和技术推广服务中心，这些机构共发文157篇，占总量的33.47%，但这些机构的数量却占总机构数量的84.67%。由此可见，我国植保无人机研究机构多而不强，未形成具有绝对学科优势的科研机构。大多数机构仅以数据观测和提供建议为主，科研能力较弱。（表1）

表1 植保无人机研究领域主要科研机构一览表

图2 是除去头部科研机构及其他零星科研机构之后的各地方农机站分布图，从图中可看出我国植保无人机数据观测分布广泛，但在以下省市较为集中：河北、新疆、山东、浙江和云南。其中，浙江省的地方机构之间合作较为密切，其他省市地方站以自主调研为主。（图2）

图2 科研机构共现图谱

（三）关键词分析。植保无人机研究领域关键词出现频次由多到少依次是植保无人机、无人机、防治效果、植保机械、棉花、雾滴沉积、植保、水稻、棉蚜、作业参数等。从关键词中心性可以分析得出，2015年之前，植保无人机的研究聚焦与无人机本身及在水稻上的应用，对其防治效果处于讨论阶段，因为此时植保无人机在我国处于起步阶段，对国外进行技术模仿。2015年之后开始对防治效果进行细化，研究具体的滴雾沉积和作业参数等，研究内容也逐渐与国外研究相接轨。（表2）

表2 植保无人机研究主要关键词一览表

对所选文献进行关键词共现分析，关键词频次大于等于三，得到植保无人机关键词共现图谱，如图3所示，在关键词共现图谱上节点有329个，连线有524条，节点大小代表关键词出现的频次，即字体越大，关键词频次越多。（图3）

图3 关键词共现图谱

1、植保无人机研究内容丰富。植保无人机作业类型丰富，因此要结合不同的农作物进行区别研究。在棉花上的运用和研究主要集中于可行性的论证和参数的优选。在水稻上的研究处于参数优选时期。如，对电动单旋翼和多旋翼植保无人机在水稻田的作业进行分析，以及高度和速度对植保无人机在稻田喷施作业的影响。以上研究显示，对于相同作物使用无人机的研究，大多集中于不同器械的施药对比，相同器械大多集中器械的参数优选或者是对药剂和助剂等的用量筛选。

2、防治效果是植保无人机需要回答的关键问题。我国植保无人机产业在经过了野蛮生长之后，开始向更高品质的方向发展，对作业质量和防治效果也提出了更高要求。植保无人机喷洒容量低且需以一定高度飞行，这就使其药液易飘移、易蒸发。同时，要配合专用航农药液才能发挥最佳效果。除此之外，操作人员水平参差不齐也会影响防治效果。

3、植保无人机在水稻和棉花等作物上应用最为广泛。中国土地辽阔，地形复杂，南方和北方，沿海和内陆各省份土地集中程度不同。全国以东北黑龙江、西北新疆和沿海省份江苏飞防应用比例最高。黑龙江和江苏等地普遍种植水稻，而新疆地区的棉花产量占我国棉花总产量的80%，此三地土地集中度很高，且多为平整地块，这就给大型无人机作业提供便利，对相应作物的防治研究也就相应增多。

（四）关键词聚类分析。对关键词进行聚类分析，并以时间线视图聚类进行展示。对聚类的标签与内涵进行分析，将植保无人机研究分为三个方面：植保机械及操控的研究、航空植保产业的研究和航空专用药剂及其系统的研究。（图4）

图4 植保无人机研究关键词聚类图谱

由图4可知，植保机械及操控的研究包括聚类0（植保机械）、1（植保无人机）、4（单（多）旋翼）、6（模糊pid），从2012年开始出现，2014年后发文量快速增长。从2015年之后，中国的植保产业初具规模，国家也开始重视对这一行业的规范化与制度化管理。航空植保产业的研究包括聚类7（专业化统防统治）、11（航空植保），这一期间，植保无人机公司也开始出现头部聚集。2016年，国内市场拥有大小规模的生产企业200多家，5年之后，多数已消失或转型，且排名前两位的企业已经占据了80%的市场份额。从2017年之后，航空专用药剂及其系统的研究包括聚类5（喷雾助剂）、8（扩张状态观测器）、9（均匀性），植保无人机的性能已经能够适应我国大部分地形和众多农作物的植保作业，但是在专用药物研发上仍然滞后。

三、我国植保无人机研究现状

我国农业航空植保起步较早，但是直到2010年之后，我国农业航空才得到较快发展。之后随着大疆和极飞等一批优秀的企业崛起和国家政策的支持，植保无人机产业步入发展快车道，相应研究随之增多。然而，相较发达国家我国在无人机航空施药技术和无人机航空施药多技术融合与部件开发方面的研究还处于初级水平。我国科研机构也已开始逐渐重视这个问题，做出探索性研究，相关发文量逐步上升，但仍过多注重无人机控制及导航技术的研发，而施药参数及技术规范研究较少。

四、存在的问题

（一）关键技术有待解决。我国植保无人机施药技术还不成熟，主要技术问题包括药液漂移、负载过小、航行时间短和飞控系等问题以及这些问题导致的漏喷、错喷、重喷等现象。

（二）国家财政补贴不完善。植保无人机价格颇高，还需专业操作人员，相关标准也不完善，导致该产业对补贴依赖度较高，难以市场化发展。

（三）相关施药技术规范和操控人员培训较少。无人机施药存在施药效果不稳定和操控相对困难的问题，需要进一步思考如何降低机械的故障率和价格以及培养在操控技术和农业知识方面皆达标的操控人员。

（四）科研机构数量多而不强，且机构之间合作较少，研究相对分散。大多数机构以数据观测为主，科研实力较弱。

五、我国植保无人机发展建议

综上，我国植保无人机产业需要在以下方面进行提升：

（一）对科研机构进行整合，打破机构间地域限制，按照研究作物类型进行整合，农业数据观测与技术设备研发要紧密结合。做到研发机构聚焦具体农作物，相同农作物的科研机构紧密合作，相同作物地区的不同农机站机构观测数据互通有无，与相关科研机构及时交流反馈。

（二）国家财政补贴要因地施策、因作物施策。在无人机植保市场已经发展成熟的地区，如新疆、黑龙江和江苏等地区，要逐步减少补贴，使其进行充分的市场化竞争。而对这些地区的飞防渗透率低的其他作物（如玉米、大豆）要针对性补贴，引导相关企业和科研机构在技术上进行针对性研发。

（三）政策补贴进行相应倾斜，引导鼓励企业和机构对果树植保进行研发。果树作业利润空间较大且技术更复杂，此举不但可以引导企业在关键领域和核心技术上进行突破，果树植保较高的利润也能够使得企业有资金投入后续研发，避免同质化竞争。

（四）鼓励农药生产企业在地方销售网点组建植保作业队伍。植保作业人员可以从本地文化程度较高的农户中选。一是能够带动就业；二是能够鼓励药企主动研发更适应于飞防的药剂，药企可以通过这种方式提升竞争力和提升用户黏性。