宁波市推广农用无人旋翼施药机的对策研究

吕长淮　陈阳松　张凤谦

宁波市推广农用无人旋翼施药机的对策研究

吕长淮1陈阳松2张凤谦3

近年来，随着中国工业化、城镇化的发展，农村劳动力日渐短缺，急切需要在农业生产中实施“机器换人”，用先进农业机械来代替人力劳动。近年来宁波市粮食生产机械化快速推进，到2014年全市水稻等主要农作物耕种收综合机械化水平86.8%，分别高于全国、全省平均水平，宁波市已全面进入农业机械化发展中级阶段。但目前宁波市在农作物机械化植保中，普遍使用背负式喷雾器施药，劳动效率低，劳动条件恶劣，难以应对区域性爆发性病虫害，已经成为农业现代化的薄弱环节，也是制约土地规模经营和农业安全生产的瓶颈。农业现代化急切需要现代化植保技术的出现。

1　中国植保现代化技术和装备的可能选择

1.1国外植保现代化发展经验

美国在1918年就第一次用飞机喷洒农药杀灭棉虫，开创了农业航空的历史。美国的病虫害防治依托的农业机械主要是大型地面机械和飞机。由于农业生产高度规模化，美国成为世界上农业航空最发达的国家之一，目前使用的农业用飞机约9 000架，实际在用的飞机大约4 000架，在册的农用飞机驾驶员2 000多名，年处理耕地面积超过1.20×108hm2，占总耕地面积的50%以上。美国的农用固定翼飞机基本上都使用活塞型发动机，且多为后三点式，飞机的安全性能较高，抗坠毁性好；空中作业效率高，麦田灭草比地面机械效率高5～7倍，相当于人工喷雾的200～250倍；突击能力强，利于消灭爆发性病虫害；不受作物长势的限制，利于作物后期作业。美国农用航空作业项目主要包括播种、施肥、施农药。上世纪80年代起，日本雅马哈公司开始研究开发无人直升机在农业上应用，目前日本拥有无人直升机2 300余架，操作人员14 000多名，喷洒面积的总和9.63万hm2，水稻病害防治50%以上的面积使用无人驾驶直升机，超过了有人驾驶农用直升机的防治面积。这种无人直升机主要用于播种、施肥、喷洒农药等作业，喷洒农药生产率可达7～10hm2/h（药液量8L/hm2）。在日本，采用农用无人驾驶轻型直升机进行农业生产已成为发展趋势之一。

1.2我国植保现代化发展选择

我国航空施药也早在上世纪50年代中期就已启动。在中国东北及新疆建设兵团、农垦系统的农场等地，我国从1951年开始用飞机防治东亚飞蝗、护林防火和播种造林。1956年中国民用航空局设立专业航空机构，开展多种农业航空业务。目前，已有6个机种400多架飞机在大面积的垦区和农场从事农业航空工作。主要机型包括“农业5”“Y5B”“Y1l”“海燕650B”等固定翼飞机。大型地面植保机械和有人驾驶的固定翼及直升机防治病虫草害，已是兵团和农场植保现代化技术的主要手段。除兵团和农垦农产外，我国大部分农业生产户均耕种面积小、地形复杂，地面植保机械难以通行作业。而高效率的固定翼飞机由于对起飞场地要求高，价格昂贵，加上航空管制，起飞作业手续繁杂，在农业上难以作为主力作业手段和装备推广。

借鉴土地种植模式接近中国的日本的植保现代化模式，在中国广大的农业区域，依托无人驾驶的旋翼机、超轻型有人驾驶直升机及动力伞等飞行平台的飞行施药机将是一种极有前景的选择。

1.3我国无人旋翼施药机（又称旋翼植保无人机）的发展里程

2008年解放军总参60所开发出国内首款自动导航，拟定用于农业的无人旋翼机“天鹰三号”。此后，农业部南京农机化研究所在国家863项目资助下，运用“天鹰三号”开展“水田超低空低量施药技术研究与装备创制”项目研究，在水稻飞虱、稻纵卷叶螟的防治上进行了一系列试验，单位面积用药液量30～45kg/hm2，防效优于人工施药，并于2011年7月通过了科技部专家组的鉴定验收。2012年3月17日，温家宝总理在河南舞阳参观了无人施药机飞行演示在国内引起了反响，此后国内掀起了开发农用无人驾驶旋翼机、动力伞等超轻型飞行施药机的热潮。目前国内已有100多家企业、科研院所在从事农用单轴及多轴旋翼机、动力伞、轻型直升机施药机械的开发。湖南、江西等地已经开展无人旋翼施药机大面积的示范推广。宁波市于2012年开展无人旋翼施药机试验示范，2014年将无人植保施药机列入宁波市级新机具引进示范项目，在财政上给予约40%的补贴，目前在象山、余姚共推广了6台，示范面积670多hm2。

2　推广农用无人旋翼施药机是发展农业现代化的必然要求

无人旋翼施药机低空喷洒施药是一项适应现代农业发展、现代植保需求的新型技术，能实现农作物病虫害防治从人工地面防治变为无人空中防治，具有高效、安全，节省劳动力，节约农业投入成本，增加农民收益等诸多优点。

2.1提升农作物病虫害统防统治的组织化、现代化水平

随着绿色农业、有机农业、精准农业技术革命的不断发展，农业病虫害的防治已经成为保证农业高产、高质，实现农业经济可持续发展的基础，积极引进和推广无人旋翼施药机技术，将会大大提升宁波市农作物病虫害统防统治的组织化程度，提高农业机械和植保的现代化发展水平。

2.2减少防治成本，提高农药使用效率

无人旋翼施药机与传统人工喷施相比，具有效率高、节水节药、喷洒均匀等特点。人工喷洒农药每人生产率仅有0.067hm2/h，不仅作业劳动强度大，且人工喷施在对高大密集型农作物作业时更是无能为力。采用无人飞机喷洒可以节约50%的农药使用量，节约90%的用水量，其效率是地面机械的5倍，是人工常规喷洒的60倍以上，并可大幅度降低劳动力成本。同时，由于无人直升机喷洒技术采用微粒喷洒方式，机器折旧率低、油量消耗小、人工成本低、维修成本低。

2.3覆盖密度高，防治效果好

无人旋翼施药机采用旋转翼，作业高度比较低，一般喷洒飞行速度为3m/s，喷洒装置宽度为3～4m，作业宽度为4～8m，并且能够与农作物的距离最低保持在1～2m的固定高度，当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼产生的向下气流加速形成气雾流，直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性，减少了农药飘失程度，覆盖密度高、喷洒均匀，药液沉积量和药液覆盖率都优于常规，因而防治效果比较好，还可以防止农药对土壤造成污染，保护生态环境。

2.4技术成熟，操作灵活，易普及

无人旋翼施药机垂直起降，无需专用起降场地，低空作业不受航空管制，不受地形和高度限制，只要在无人旋翼施药机的飞行高度内，在田间地头起飞对农作物实施作业，尤其是在地面机具无法进入的水稻和高秆作物施药作业中具有无可替代的优势，无论是平原耕地还是丘陵山地，只需将采集到的农田农作物GPS信息，输入到地面站的内部控制系统中，地面站按航线规划对飞机下达指令，飞机就可以自主完成喷洒作业。在飞机喷洒作业的同时，还可通过地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况。同时，由于采用远距离遥控操作，做到了人机分离，避免了人工喷洒长时间接触农药，极大降低了作业人员农药中毒的风险。

3　影响无人旋翼施药机发展的几个问题

3.1旋翼飞机平台

目前国内无人旋翼施药机主要从航模和航拍机简单改造而来，它不具备农田高温、高湿、高尘、高强度的作业环境，农用旋翼机平台需要满足结构皮实、操作简易、性能稳定、零部件防尘防腐等基本要求。

3.2喷雾系统

目前国内大部分旋翼机配备的是普通的喷雾设备，雾滴中径在180～300μm，该喷雾设备原设计喷洒药液量为450～675L/hm2，现在降到15～30 L/hm2，显然单位面积药液雾滴数明显减少，影响施药效果。

3.3专用高功效药剂

由于药液浓度提高，雾滴变细，那么选用常规药喷施，会使出现药害的概率加大，包括药液的蒸发、粘附及漂移都会较大地影响防治效果，所以需要专用配套药剂。

3.4上游配套部件

包括发动机、遥控器、舵机、飞控等都需要根据农业实际应用进行重新设计和改进。

4　加快农用无人旋翼施药机推广的措施

4.1政策扶持

鉴于旋翼施药机技术目前处于发展和固化阶段，宁波市引进旋翼施药机要坚持安全稳妥的发展方向，坚持农机与农艺相结合方式，以项目带动试验示范。建议市财政对引进旋翼机给予40%～50%补贴，县市区作相应配套，并对每个试验示范项目补贴3～5万元试验对比应用经费，重点开展象山超级杂交稻植保，鄞州机插双季稻植保，余姚、慈溪蔬菜植保，以及针对杂交稻制种的飞机赶花等方面的对比试验。要求每个项目有计划、有针对性和侧重点，有具体数据和总结，同时邀请农艺、植保方面的专家组成项目组。

4.2推广管理

鉴于无人旋翼施药机的安全性问题，日本千叶县曾发生操作者因操作不当被旋翼击中而亡的安全事故，而宁波市农村田地与村庄较近，作业时闲杂人员对作业安全影响较大，建议：一是要制定相应操作安全规范，严格安全措施；二是要强化操作安全技术培训，最好是持证上岗，以熟练的操作技术提高作业成效和安全性；三是市、县成立旋翼施药植保协会，制定操作规程和行业自律协定，规范旋翼施药机推广和使用行为，进行规范化管理。

4.3技术培训

植保服务相当于医疗服务，操作无人旋翼机施药人员相当于护士，旋翼机飞多快、多高是根据病虫害的种类和发生在作物的不同部位而决定的，因此必须对施药人员进行病虫害识别、发生严重程度的判断、药剂基本性能、作业天气选择、安全作业标准等专业技术知识培训。

4.4服务模式

无人旋翼施药机技术在中国尚处开发推广阶段，其售后服务体系正处构建之中，对于季节性、时效性强的植保作业，服务尤为重要。

一是要求生产厂家在宁波设立中心店，搞好培训、技术服务和后续的维护、保障等工作。同时加大对全国主要施药机的引进，对重点推广的单旋翼和多旋翼飞机开展适应性试验和示范推广。

二是积极探索无人旋翼施药机推广的服务模式：①将农资经销商培养成植保作业服务合作社，农资经销商的网点多而广，每个乡镇都有，他们离田地最近，对病虫害和药剂最了解，反应速度快，服务起来成本低效果好，可以将农资经销商培养成专业植保作业服务合作社，纳入农机管理范畴，逐步培养成第二支农机服务生力军；②探索农机合作社与农药经销商合作共同进行植保服务的运营，农机负责植保作业和维护，农药经销商负责技术指导和药剂提供；③农机合作社和种田大户独立实施植保服务。

作者信息：1科教处副处长；2科教处处长；3副局长：宁波市农机局，315016