我國的農(nóng)藥利用率僅有20%，大部分都流失在環(huán)境中，造成環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)，因此急需先進(jìn)的施藥技術(shù)和施藥器械。從國外的農(nóng)業(yè)發(fā)展來看，使用飛機(jī)進(jìn)行航空施藥是目前較為高效的施藥手段。航空施藥可以及時(shí)有效地控制大面積病蟲害的發(fā)生，與地面噴霧相比，具有工作效率高、不受地形因素的限制、施藥均勻且穿透性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，施藥時(shí)人機(jī)分離，能夠降低藥劑對(duì)人的影響，飛機(jī)產(chǎn)生的下旋氣流可有效減少藥劑的漂移，減少對(duì)環(huán)境的危害。
基于上述航空施藥器械的優(yōu)點(diǎn)以及我國國土面積廣闊、地形復(fù)雜和種植模式多樣化等因素，航空施藥的使用更符合我國當(dāng)下的國情，因而具有推廣使用的潛在價(jià)值。
國外航空施藥技術(shù)的發(fā)展
最初，由德國提出利用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥對(duì)森林病蟲害進(jìn)行防治。1918年美國首先用飛機(jī)噴灑砷制劑用于牧草害蟲的防治。此后，其他發(fā)達(dá)國家也開始用飛機(jī)防治病蟲害。二戰(zhàn)以后，隨著新型化學(xué)農(nóng)藥的大量開發(fā)，新型農(nóng)藥對(duì)藥械發(fā)展需求加強(qiáng)，同時(shí)戰(zhàn)后大量飛機(jī)被轉(zhuǎn)移運(yùn)用到農(nóng)業(yè)上，促進(jìn)了航空施藥技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì) 50年代以后，施藥專用的農(nóng)業(yè)航空機(jī)被相繼開發(fā)出來， 直升機(jī)也被開發(fā)用于航空植保。
美國是世界上農(nóng)業(yè)航空技術(shù)最發(fā)達(dá)的國家，具有先進(jìn)的航空植保機(jī)械以及完善的農(nóng)業(yè)航空組織體系。美國在航空施藥領(lǐng)域也使用了國際上最為先進(jìn)的施藥技術(shù)。美國擁有農(nóng)用飛機(jī)約9000架(13%為農(nóng)用直升機(jī))，實(shí)際在用的飛機(jī)大約4000架，在冊(cè)的農(nóng)用飛機(jī)駕駛員2000多名， 美國65%的化學(xué)農(nóng)藥采用飛機(jī)完成噴施，年處理耕地面 積超過120萬hm2，占總耕地面積的50%以上，平均2萬hm2 耕地?fù)碛幸患苻r(nóng)用飛機(jī)。美國的農(nóng)場規(guī)?；a(chǎn)模式， 逐步建立了以航空植保機(jī)械與大型植保機(jī)械為主的病蟲草害防治體系。1966年，美國成立了國家農(nóng)業(yè)航空協(xié)會(huì)，據(jù)該協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)航空現(xiàn)承擔(dān)美國近20%的農(nóng)場植保與100%的森林植保工作，每年農(nóng)業(yè)航空完成的農(nóng)田作業(yè)面積達(dá)2800余萬hm2 。在防治對(duì)象方面，截至2012年，農(nóng)業(yè)航空已幾乎應(yīng)用于所有種類的作物，其中以玉米、小麥、大豆、牧草、苜蓿5類作物防治面積最廣。目前，美國航空農(nóng)業(yè)飛機(jī)以固定翼飛機(jī)為主，約占87%，旋翼飛機(jī) 直升機(jī)則約為13%。
日本最先將無人直升機(jī)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，經(jīng)過多年的發(fā)展，日本成為該領(lǐng)域最發(fā)達(dá)的國家之一。日本國土面積比較小、而且多山地，耕地少、農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模小，大型的植保器械很難適應(yīng)，因而日本選擇發(fā)展外形尺寸小、 機(jī)動(dòng)靈活、操控簡便、單位面積施藥液量小、作業(yè)效率高的無人機(jī)。1985年，日本Yamaha公司最先推出第一架農(nóng) 用“R-50”型無人機(jī)，主要用于航空施藥。從1995年到 2005年10月底，日本具有登記的植保無人機(jī)從307架增加到2002架，平均年增長13.8%。用于林業(yè)建設(shè)的無人 機(jī)，僅Yamaha公司的Rmax系列就有1200多架，防治面積 從20萬hm2增加到60萬hm2，超過有人駕駛直升機(jī)的防治面積。截至2012年，日本農(nóng)用無人機(jī)年工作面積達(dá)到 96.3萬hm2，占種植面積的50%~60%，擁有無人直升機(jī) 2346架，無人機(jī)操控手14 163人。自2015年起，一些公 司開始推廣多旋翼無人機(jī)。
國內(nèi)航空施藥技術(shù)的發(fā)展
我國航空施藥起步相對(duì)較晚，其最早可追溯到20世紀(jì)50年代初，當(dāng)時(shí)以載人固定翼飛機(jī)為主，例如“Y-5B (D)”、“Y-U”等，并在很長一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)飛防的主要地位。20世紀(jì)90年代，開發(fā)出了專門配置于輕型飛機(jī)如 “海燕”等的農(nóng)藥噴灑設(shè)備，可廣泛用于大田作物如小麥、 棉花等的病蟲害防治，并可用于化學(xué)除草、森林病蟲害 防治、草原滅蝗、葉面施肥、噴施棉花落葉劑等。1995年， 北京科源輕型飛機(jī)實(shí)業(yè)有限公司開發(fā)的“藍(lán)鷹AD200N” 開始用于飛防實(shí)踐，主要用于農(nóng)田、林區(qū)的病蟲害防治 以及衛(wèi)生防疫等，并且防效高，用藥液量少。1999年，中 國林業(yè)科學(xué)研究院在“海燕650B”型無人機(jī)上融合了超低容量噴灑裝置和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，并在廣西省武鳴林區(qū)進(jìn)行病蟲害的防治試驗(yàn)研究。目前，我國有農(nóng)林使用的固定翼飛機(jī)1400架，直升機(jī)60余架，使用固定翼飛機(jī)和直升機(jī)防治農(nóng)林業(yè)病蟲草害和施肥的面積達(dá)到200多萬hm2， 并且此數(shù)字有進(jìn)一步上升的趨勢。但我國與美、日、德等航空植保發(fā)達(dá)的國家仍存在巨大的差距，在農(nóng)用飛機(jī)擁 有量、年飛防面積和使用技術(shù)方面仍比較落后。
目前國內(nèi)常用的農(nóng)用植保無人機(jī)主要有“天鷹-3”、 “Z-3”、大疆“MG-1”、單旋翼“CAU-WZN10A”與多旋翼“3WSZ-15”等。近10年來低空低量作業(yè)植保無人機(jī)發(fā)展迅速。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，截至2016年5月，全國在用的農(nóng)用無人機(jī)共178種，可適用于不同的施藥條件，噴霧作業(yè)效率高達(dá)6 hm2/h，能及時(shí)有效防治作物病蟲草害。目前農(nóng)林航空作業(yè)33 158 h，主要用于黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆與河 南等糧食作物主產(chǎn)區(qū)，但不足全部植保作業(yè)面積的3%。據(jù)農(nóng)業(yè)部報(bào)道，2018年高效植保機(jī)械需求旺盛，植保無人機(jī)將持續(xù)升溫，預(yù)計(jì)需求量在8000架次左右，作業(yè)面積預(yù)計(jì)達(dá)到2億畝次。目前，全國農(nóng)業(yè)航空技術(shù)95%以上用于航空植保作業(yè)，還有5%左右用于農(nóng)情信息獲取、航空拍攝、農(nóng)作物的輔助育種等。
國內(nèi)使用的農(nóng)用植保無人機(jī)按動(dòng)力可分為電動(dòng)和機(jī)動(dòng)2種，按結(jié)構(gòu)主要分為單旋翼和多旋翼2種，種類繁多，空機(jī)重量差異大，低空作業(yè)一般在5 m以下，飛行速度慢。電動(dòng)無人機(jī)的動(dòng)力核心是電機(jī)，電動(dòng)無人機(jī)操作靈活，起降快，載藥液量小，單次飛行時(shí)間短，電池續(xù)航 是限制其使用的主要因素之一。機(jī)動(dòng)無人機(jī)的動(dòng)力核心是發(fā)動(dòng)機(jī)，其靈活性差，需要一定的起降時(shí)間，但載藥液量大，單次飛行時(shí)間可達(dá)1 h，對(duì)操作人員要求高，飛機(jī)維護(hù)成為其使用的垢病。單旋翼無人機(jī)的載荷量大，可載 5-20 L，部分機(jī)型可更高;多旋翼無人機(jī)多為電動(dòng)，載荷量小，但其結(jié)構(gòu)簡單，飛行穩(wěn)定，比較受新飛手的歡迎。 截至2016年，我國已有200多家無人機(jī)生產(chǎn)銷售企業(yè)， 160多種農(nóng)用無人機(jī)投入市場，在水稻、小麥、玉米、棉花和甘蔗等作物開展病蟲害防治工作。實(shí)際效果證明，無人機(jī)航空施藥符合實(shí)際應(yīng)用的要求，處于快速發(fā)展階段。
人為的控制無人機(jī)飛行與施藥已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展，隨著精準(zhǔn)施藥的推行，人為控制的大面積噴灑逐漸顯現(xiàn)出其弊端，開發(fā)先進(jìn)的控制技術(shù)勢在必行。 近年來隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)與無人機(jī)聯(lián)系起來，如遙感技術(shù)、GPS導(dǎo)航技術(shù)、GIS系統(tǒng)、DSS系 統(tǒng)等新技術(shù)的加入，促進(jìn)航空植保的進(jìn)一步發(fā)展。
植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
無人機(jī)在農(nóng)業(yè)中有多種用途，包括對(duì)病蟲害的勘測評(píng)定、對(duì)病蟲害進(jìn)行航空施藥防治以及森林火情勘察等。無人機(jī)可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，工作效率高，對(duì)于一些高危險(xiǎn)或人類活動(dòng)難以到達(dá)的地方無人機(jī)都可以解決。例如，在病蟲害勘察方面，結(jié)合先進(jìn)的傳感器對(duì)病蟲害進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以獲得最佳的防治策略;森林火情觀察方面，無人機(jī)具有較遠(yuǎn)的視野和準(zhǔn)確的探測能力;在航空施藥方面，無人機(jī)能夠適應(yīng)不同的施藥環(huán)境，作業(yè)效率高，不受作物長勢限制，適應(yīng)性廣，用藥液量少，有利于節(jié)省藥液，保護(hù)環(huán)境。
無人機(jī)在玉米中的應(yīng)用
玉米作為食品原料、畜禽食料和工業(yè)原料，有較高的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國玉米產(chǎn)區(qū)遍布全國，玉米種植的優(yōu)勢區(qū)域主要分布在東北以及經(jīng)黃淮海向西南延伸的廣闊地區(qū)，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，玉米已成為我國 第一大糧食作物。由于氣候改變等原因，玉米病蟲害高發(fā)。此外玉米生長環(huán)境特殊，高大密植，空氣不流通，施藥條件差，加之近年來銷售價(jià)格不理想，農(nóng)民對(duì)防治玉米病蟲害的積極性下降。使用無人機(jī)可以對(duì)玉米的病蟲害及自然災(zāi)害進(jìn)行有效的監(jiān)測，此外無人機(jī)施藥還解決了玉米田施藥難的問題，具有較廣闊的發(fā)展前景。
李紅軍等從2015年起，在應(yīng)用數(shù)字圖像進(jìn)行冬小麥、夏玉米氮素營養(yǎng)診斷研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用機(jī)載數(shù)碼相機(jī)，研究不同航拍高度下冠層圖像相關(guān)色彩參數(shù)反演冬小麥和夏玉米氮素營養(yǎng)狀態(tài)的差異，建立利用無人機(jī)航拍數(shù)字圖像診斷冬小麥和夏玉米氮素營養(yǎng)狀態(tài)的模 型。結(jié)果表明，雖然此技術(shù)還有待進(jìn)一步完善，但利用無人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)對(duì)冬小麥、夏玉米進(jìn)行氮素營養(yǎng)診斷是可行的。李宗南等優(yōu)化了利用無人機(jī)遙感技術(shù)獲得玉米倒伏面積的方法，其利用無人機(jī)遙感試驗(yàn)獲取紅、 綠、藍(lán)彩色圖像，通過計(jì)算和統(tǒng)計(jì)正常、倒伏玉米的色彩、紋理特征，然后比較特征的變異系數(shù)和相對(duì)差異評(píng)選出適宜區(qū)分正常、倒伏玉米的特征，以此為基礎(chǔ)能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出玉米倒伏面積。此外，吳才聰?shù)冗€建立了利用無人機(jī)預(yù)測玉米螟的空間分布半變異擬合函數(shù)和預(yù)測模型，為精準(zhǔn)施藥提供了理論技術(shù)基礎(chǔ)，從而達(dá)到節(jié)約藥劑和保護(hù)環(huán)境的目的。
2012年，高圓圓等利用AF-811小型單旋翼無人直升機(jī)施藥防治玉米螟，測定不同飛行參數(shù)下霧滴的沉積分布規(guī)律以及對(duì)玉米螟的防效。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在飛行高度2.5 m，使用10%毒死蜱超低容量液劑的防治效果最好，其穗部霧滴數(shù)達(dá)到15.6個(gè)/cm2，防效高達(dá)80.7%;當(dāng)使用42%毒死蜱乳油進(jìn)行處理時(shí)僅有69.1%的防效，添加蒸發(fā)抑制劑后防效提高到75.8%;與自走式高桿噴霧機(jī)相比， 無人機(jī)具有省時(shí)、省工、省水的優(yōu)點(diǎn)，但從防效來看，各項(xiàng)參數(shù)還有待進(jìn)一步優(yōu)化。楊帥等使用TXC-8-5-0-1 八旋翼無人機(jī)噴灑3%苯氧威乳油防治穗期玉米螟，對(duì)比 了不同的飛行高度、施藥液量以及加入蒸發(fā)抑制劑對(duì)霧滴沉積分布和玉米螟防效的影響。結(jié)果表明，飛行高度在2.0 m范圍內(nèi)，局度對(duì)無人機(jī)噴巾幅無影響，最佳飛行局度為距玉米冠層1 m，最佳防治施藥液量為12 L/hm2，此條件下霧滴在穗部的沉積密度為20.4個(gè)/cm2，防效為79.6%。 此外，添加蒸騰抑制劑能夠有效提高霧滴沉積數(shù)和防效。航空植保施藥很好地解決了玉米田施藥問題，玉米受病蟲害影響顯著降低，成為保證玉米優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn) 最直接有效的方法之一。
無人機(jī)在水稻中的應(yīng)用
水稻是我國種植面積第二大糧食作物，種植面積達(dá)到306萬hm2，自給率達(dá)99%以上，但由于土地分散，戶均種植面積僅為1.15 hm2左右。水稻的播種、插秧及收獲都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，提高了工作效率，但水稻化學(xué)防治設(shè)備落后，仍停留在人工防治階段，不僅造成人工上的浪 費(fèi)，而且防治不及時(shí)極易錯(cuò)過最佳防治時(shí)期。隨著水稻種植的產(chǎn)業(yè)化，藥械的開發(fā)成為制約水稻病蟲害防治的新問題。由于水稻生長過程中陸地機(jī)械難以下田作業(yè)，常規(guī)噴霧勞動(dòng)強(qiáng)度大，且難以到達(dá)水稻中下部，作業(yè)效率低，對(duì)施藥人員和環(huán)境也易造成傷害。鑒于此，植保無人機(jī)憑借用藥量少、精準(zhǔn)作業(yè)、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)受到 歡迎，可達(dá)到對(duì)水稻病蟲害機(jī)械化、專業(yè)化、一體化防治。
為了探究無人機(jī)施藥霧滴在水稻冠層沉積分布規(guī)律，陳盛德等使用HY-B-10L型單旋翼電動(dòng)無人機(jī)進(jìn)行了相關(guān)研究，試驗(yàn)以麗春紅作為示蹤染料，利用Deposit Scan圖像處理軟件對(duì)霧滴的沉積分布結(jié)果進(jìn)行處理。結(jié)果顯示，霧滴沉積量與飛行高度和飛行速度顯著相關(guān)，隨著飛行高度和飛行速度的增加，霧滴沉積量在逐漸下降，而且在施藥過程中，藥液的分布會(huì)受外界風(fēng)場的影響。該結(jié)果全面地揭示了作業(yè)參數(shù)對(duì)航空噴施霧滴沉積分布結(jié)果的影響，對(duì)藥液的合理噴施、提高噴施效率具 有十分重要的指導(dǎo)意義。航空噴霧可以適用于水稻生長期的各個(gè)階段，薛新宇等通過篩選N-3型無人機(jī)施藥參數(shù)，研究了其對(duì)稻飛虱和稻縱卷葉螟的防效和應(yīng)用前景。結(jié)果發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在3 m高度下施藥的效果最好，防效最高，此外與傳統(tǒng)的擔(dān)架式噴霧機(jī)相比，其效果更優(yōu)。而且小型無人機(jī)體積小，靈活性高，地形適應(yīng)性好，即使在丘陵地帶也能發(fā)揮其作用。
在水稻生長生理及病蟲害狀態(tài)監(jiān)測方面，無人機(jī)也發(fā)揮了重要作用。秦占飛等使用無人機(jī)以及機(jī)載遙感技術(shù)測定了寧夏引黃灌區(qū)水稻葉片全氮含量，試驗(yàn)建立了水稻葉片全氮含量的最優(yōu)估測模型，可準(zhǔn)確測定水稻葉片全氮含量，為區(qū)域尺度水稻氮素含量的空間反演及 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的高效實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。此外，近年來利用無人機(jī)對(duì)水稻進(jìn)行授粉研究比較活躍。為提高雜交水稻機(jī)械化種植效率，李繼宇等研究了利用無人機(jī)授粉時(shí)水稻冠層旋翼風(fēng)場的分布規(guī)律。試驗(yàn)采用 18旋翼無人機(jī)對(duì)水稻授粉，建立水稻冠層處無人機(jī)旋翼 X向二維風(fēng)場理想模型，為無人機(jī)輔助授粉通過改變風(fēng)場實(shí)現(xiàn)新的作業(yè)方法提供參考。風(fēng)場的覆蓋寬度、風(fēng)場內(nèi)各方向風(fēng)速的大小以及風(fēng)場的分布規(guī)律將會(huì)直接影響到農(nóng)用無人機(jī)田間作業(yè)的效果。此外，李繼宇等還對(duì)不同飛行參數(shù)進(jìn)行了篩選，試驗(yàn)選用SCAU-2型飛機(jī)，在飛行速度1.56 m/s、負(fù)載質(zhì)量14.05 kg和飛行高度1.93 m時(shí) 具有較好的授粉效果。然而不同類型的農(nóng)用無人直升機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，旋翼所產(chǎn)生氣流到達(dá)作物冠層后形成的風(fēng)場也有較大差異，對(duì)應(yīng)的風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)場寬度等參數(shù)對(duì)花粉的運(yùn)送效果直接影響到授粉的效果、作業(yè)效率及 經(jīng)濟(jì)效益。劉愛民等對(duì)無人機(jī)水稻授粉實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)人工授粉，無人機(jī)授粉的工作效率高、對(duì)植物的損害小，在水稻育種方面具有不錯(cuò)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
無人機(jī)在小麥上的應(yīng)用
我國小麥產(chǎn)量和消費(fèi)量約占全國糧食總量的25%， 隨著人口的增加和消費(fèi)水平的提高，預(yù)計(jì)小麥消費(fèi)量將會(huì)繼續(xù)增加。據(jù)估計(jì)，我國要保障2020年14.5億人口的糧 食安全，小麥產(chǎn)量需在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加28%。近半個(gè)世紀(jì)以來，小麥在育種、繁種、推廣、生產(chǎn)等方面發(fā)展較快， 但面對(duì)集約化種植，勞動(dòng)力資源匱乏的變化趨勢下，病蟲害防治方面就顯得不盡人意，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。
在小麥生長和病蟲害監(jiān)測上，無人機(jī)起了關(guān)鍵作用。和玉米、水稻相似，無人機(jī)能夠根據(jù)小麥生長狀況判斷小麥氮素的供求狀況，對(duì)氮素缺乏的區(qū)域可進(jìn)行精準(zhǔn)施肥，以降低資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。無人機(jī)遙感技術(shù)還可以用于獲取小麥的育種信息，楊貴軍等開發(fā)了一套以多載荷無人機(jī)遙感為平臺(tái)的小麥育種信息獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成多光譜儀、高清數(shù)碼相機(jī)、熱像儀等多種傳感器，建立無地面控制點(diǎn)條件下的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)幾何校正模型，實(shí)現(xiàn)多載荷遙感數(shù)據(jù)的幾何校正。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確獲取葉面積指數(shù)、作物倒伏面積、產(chǎn)量及冠層溫度等育種關(guān)鍵表型參量，為研究小麥育種表型與 基因型關(guān)聯(lián)規(guī)律提供輔助支持。此外，在小麥病害的調(diào)查中也有無人機(jī)的應(yīng)用，喬紅波等使用無人機(jī)數(shù)字圖 像與高光譜數(shù)據(jù)融合技術(shù)調(diào)查了小麥全蝕病的發(fā)病情況，并對(duì)其進(jìn)行分級(jí);冷偉鋒等使用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)小麥條銹病進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)利用無人機(jī)遙感對(duì)小麥條銹病監(jiān)測是可行的，并具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
目前，在小麥幼苗期，雜草成為影響小麥生長的最主要因素，尤其是安徽省和河南省。宮曉玲等選用4種藥械進(jìn)行施藥處理，并對(duì)防效進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)旋翼無人機(jī)施藥相對(duì)于常規(guī)地面施藥具有較好的田間防治效果， 具有推廣價(jià)值。朱德慧等在冬小麥田應(yīng)用植保無人機(jī)開展化學(xué)除草，試驗(yàn)結(jié)果表明無人機(jī)施藥具有較好的除草效果，有效控制了麥田雜草為害且對(duì)小麥生長安全。 赤霉病、白粉病和紋枯病合稱為長江中下游地區(qū)小麥上 的“三大病害”近年來有逐漸加重的趨勢。陳銀鳳等利用多旋翼無人機(jī)探究對(duì)紋枯病、白粉病和赤霉病的防治效果，發(fā)現(xiàn)無人機(jī)能夠顯著提高噴霧效率，并且防效要優(yōu)于傳統(tǒng)施藥設(shè)備。但對(duì)穗部的小麥赤霉病防效，無人機(jī)與傳統(tǒng)藥械無差異，甚至低于傳統(tǒng)藥械。小麥銹病和蚜蟲也嚴(yán)重為害小麥，影響小麥產(chǎn)量的病蟲害。楊福生采用2種藥械防治小麥病蟲害，發(fā)現(xiàn)人工背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧器的噴施防效略高于無人機(jī)。但無人機(jī)在病蟲害防治效率上更有優(yōu)勢，具有施藥快、便于操作、節(jié)約防治成本等優(yōu)點(diǎn)。目前，無人機(jī)在小麥防治中展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢，在小麥?zhǔn)┧庍^程中也越來越普遍，尤其是在“一噴三防”技術(shù)指導(dǎo)下，利用無人機(jī)對(duì)小麥進(jìn)行大規(guī)模噴藥作業(yè)，每畝麥田完成作業(yè)只需2 mm，極大地提高了作業(yè)效率，保障夏糧豐收。
無人機(jī)在棉花中的應(yīng)用
棉花是關(guān)系到我國國計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資，也是棉紡織工業(yè)的重要工業(yè)原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。我國是全球棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國，但近年來棉花生產(chǎn)面臨著諸多的問題，棉花生產(chǎn)依賴人工，機(jī)械化水平低，大型植保器械傷害棉株和果實(shí)，病蟲害防治效果差，植保技術(shù)落后。而無人機(jī)施藥效率高，低空靈活作業(yè)，精準(zhǔn)噴 防，大大減少勞動(dòng)強(qiáng)度，為棉花生產(chǎn)機(jī)械化開辟了新的道路。
在棉花生產(chǎn)中也少不了對(duì)生長狀況和病蟲害的監(jiān)測以及對(duì)病蟲害的防治。利用無人機(jī)影像光譜分辨率高的特點(diǎn)，田明璐等提取27個(gè)光譜參數(shù)，構(gòu)建棉花葉片葉綠素相對(duì)含量的反演模型，并制作棉花葉片葉綠素相對(duì)含量分布圖。結(jié)果表明，使用模型可得到理想預(yù)測效果， 可以作為棉花葉片葉綠素相對(duì)含量遙感監(jiān)測的技術(shù)手 段。田明璐等還通過無人機(jī)成像光譜儀影像技術(shù)測定 棉花的葉面積指數(shù)，通過低空無人機(jī)遙感平臺(tái)，使用新 型成像光譜儀獲取的農(nóng)田高光譜影像數(shù)據(jù)對(duì)棉花葉面 積指數(shù)進(jìn)行反演，建立葉面積指數(shù)遙感估算模型，為農(nóng) 作物葉面積指數(shù)遙感監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。
棉花上使用無人機(jī)施藥主要集中在蚜蟲防治和噴灑生長調(diào)節(jié)劑。趙冰梅等使用KT-10-II型四旋翼植保無人機(jī)低空噴灑50%氟啶蟲胺腈水分散粒劑防治棉蚜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無人機(jī)飛防對(duì)棉蚜有較好的防治效果，繼續(xù)添加噴霧助劑可以進(jìn)一步降低用藥量。王元桃等于2017年使用大疆MG-1型植保無人機(jī)低空低容量噴霧與常規(guī)噴霧進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，相對(duì)常規(guī)噴霧，植保無人機(jī)的工作效率高，防治費(fèi)用成本低，防治效果好、省 工、省力、節(jié)約用水量。杲先民等用大疆植保無人機(jī)噴 施棉花脫葉劑，試驗(yàn)表明植保無人機(jī)一次施藥達(dá)到了與 機(jī)車二次施藥相同的脫葉效果?？偟膩碚f，植保無人機(jī)對(duì)棉花施藥具有良好的應(yīng)用前景。
無人機(jī)在林木中的應(yīng)用
森林具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)三大效益，為了實(shí)現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足當(dāng)今森林資源的精準(zhǔn)化監(jiān)測和信 息化管理，無人機(jī)及相關(guān)技術(shù)起到了舉足輕重的作用。 無人機(jī)在林業(yè)建設(shè)中，主要應(yīng)用于森林普查、林業(yè)資源調(diào)查、森林火災(zāi)監(jiān)測和防火以及森林病蟲害防治方面。
我國森林面積廣闊，對(duì)林業(yè)資源的調(diào)查和森林防火的難度特別大。史潔清等研究利用高精度的無人機(jī)遙感影像來對(duì)林業(yè)資源調(diào)查，試驗(yàn)結(jié)合攝影測量技術(shù)、無人機(jī)影像的后處理技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和林業(yè)資源調(diào)查管理技術(shù)，開發(fā)了適用于林業(yè)資源調(diào)查和管理的專業(yè)林業(yè)資源調(diào)查系統(tǒng)，利用無人機(jī)影像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)林地空間區(qū)劃和高精度森林調(diào)查、信息提取等功能，通過此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)庫的及時(shí)更新，極大地縮短了傳統(tǒng)調(diào)查模式的調(diào)查周期，實(shí)現(xiàn)了森林資源的科學(xué)化管理。許子干等基于高分辨率無人機(jī)影像和激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù) 估算亞熱帶天然次生林林分基本特征變量，構(gòu)建林下高精度數(shù)字高程模型，可快速的反映出森林的林分特征。 無人機(jī)平臺(tái)森林防火監(jiān)測與報(bào)警具有運(yùn)行費(fèi)用少、操作簡便、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在巡護(hù)監(jiān)測林火中前景廣闊。樊浩然等開發(fā)種基于紅外探測器對(duì)森林起火點(diǎn)進(jìn)行探測和報(bào)警，采用低成本4旋翼無人機(jī)為巡檢平臺(tái)，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)起火點(diǎn)進(jìn)行定位，無需人員實(shí)時(shí)監(jiān)視，為森林火災(zāi)預(yù)防及火災(zāi)的快速撲救指揮提供了一種解決方案。
對(duì)森林病蟲害發(fā)生狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，是提出防治策略、開展防治工作和提高防治效率的前提。借助于無人機(jī)，結(jié)合遙感、紅外探測等技術(shù)對(duì)林區(qū)病蟲害進(jìn)行觀察，可以了解病蟲害發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化、找到病蟲害發(fā)生的規(guī)律、整合分析并預(yù)測病蟲害流行蔓延的趨 勢，建立病蟲害發(fā)生的模型，得出更長期且更有科學(xué)性的森林病蟲害預(yù)測結(jié)果。在病蟲害發(fā)生的初期做好預(yù)防工作，避免病蟲害的進(jìn)一步擴(kuò)散、蔓延。
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