無人機(jī)防治小麥病蟲害的探索

我國是小麥種植大國，其作為主要糧食作物的生產(chǎn)一直是政府、農(nóng)業(yè)主管部門及種植業(yè)者的所關(guān)注的。近年來，隨著氣候變化和小麥產(chǎn)量的提升，小麥病蟲害問題也頻繁出現(xiàn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。及時有效防治可以提高小麥質(zhì)量和產(chǎn)量。查詢連云港市農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門的相關(guān)數(shù)據(jù)得知，連云港市常年小麥種植面積為24.67余萬hm2，種植品種主要為煙農(nóng)19、濟(jì)麥22和淮麥、連麥系列為主。市農(nóng)業(yè)部門積極推廣高效便捷小麥病蟲害防治措施，使用有效的殺蟲劑、殺菌劑等，目前，無人機(jī)作為一種新型的精準(zhǔn)施藥的先進(jìn)設(shè)備，通過對比傳統(tǒng)的藥械噴霧防治病蟲害的結(jié)果表明，使用無人機(jī)提高了農(nóng)藥的使用效率，克服了人工防治病蟲害效率不佳的情況。1小麥種植中病蟲害防治存在的問題1.1小麥病害頻發(fā)，病多、面大目前，我國小麥種植過程中，經(jīng)常發(fā)生小麥病蟲害。統(tǒng)計表明，2022年全國小麥病蟲害總體病蟲害情況為中等，部分地區(qū)病蟲害偏重，病蟲害主要有小麥條銹病、赤霉病、白粉病、紋枯病等，所以，對于小麥病蟲害的防治十分重要[2]。1.2人工防治效率低，農(nóng)民壓力大在沒有普及無人機(jī)的小麥種植區(qū)域，通常通過人工操作機(jī)械的方式進(jìn)行小麥病蟲害防治，如果小麥種植面積十分龐大，人工防治的效率不足，而且不夠精準(zhǔn)及時，無法在最佳的防治時間內(nèi)完成藥物噴灑等防治手段，對于一些傳播速度快的病蟲害，農(nóng)民就沒有辦法將小麥損失降到最低，而且人工防治還會導(dǎo)致有些小麥病蟲發(fā)展得不到有效控制，直接導(dǎo)致植物死亡造成經(jīng)濟(jì)損失，這是我國大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)種植的普遍問題，所以，需要采取更科學(xué)更專業(yè)的手段進(jìn)行病蟲害防治工作。在小麥生長過程中，需要針對不同情況進(jìn)行灌溉，但不同地區(qū)由于小麥種植時間不同，需要灌溉的水量與周期也都各不相同，這就需要不同地區(qū)農(nóng)民對小麥的實(shí)際情況進(jìn)行分析，合理灌溉小麥，提高小麥的產(chǎn)量與品質(zhì)。我國各地小麥整個生育期中病蟲害的種類不盡相同，近幾年，連云港市小麥病害主要有小麥紋枯病、白粉病、赤霉病。赤霉病作為麥類作物上的一種分布很廣的流行性病害，也是由玉蜀赤霉病菌侵染的典型氣候性病害，近年來，已成為連云港市小麥上主要病害。由于氣候性病害本身具有“可防不可治”的特性，因此，在小麥種植過程中給農(nóng)民帶來了很大的困擾。1.3存在食品安全隱患赤霉病菌侵染的小麥，人和牲畜食用后會引發(fā)食物急性中毒，嚴(yán)重影響食品安全。在小麥出現(xiàn)病蟲害癥狀時需要及時對癥下藥，劃分治療區(qū)域，但是，在實(shí)際防控時，往往因?yàn)樾←溔静》秶^大，在藥劑實(shí)際噴灑時出現(xiàn)諸多問題，導(dǎo)致治療效率低下，造成更多的損失[3]。及時有效控制小麥病蟲害的發(fā)生發(fā)展，無人機(jī)在多樣化防治機(jī)械中脫穎而出。2無人機(jī)在小麥病蟲害防治中的應(yīng)用前景目前，小麥的種植面積擴(kuò)大，由于各種栽培技術(shù)的應(yīng)用病蟲害問題也變得復(fù)雜多樣，由于小麥對各種病蟲害的抗性遠(yuǎn)不及其他作物，一旦沾染會很快影響小麥質(zhì)量和產(chǎn)量，需要農(nóng)民及時、全面地控制，所以，在小麥種植前，就要針對不同時期病蟲害的生態(tài)特性合理選擇小麥種子數(shù)量和種植深度，在實(shí)際播種時，還可以根據(jù)小麥的不同種植品種，科學(xué)選擇農(nóng)藥，運(yùn)用無人機(jī)進(jìn)行噴灑。據(jù)連云港市農(nóng)業(yè)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計，連云港市在2022年春耕期間完成了1066.67hm2·次小麥的重大病蟲害飛防植保服務(wù)，灌云縣社依托港麗農(nóng)產(chǎn)品種植專業(yè)合作聯(lián)社飛防服務(wù)隊，整合36架無人機(jī)，積極開展小麥病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治，完成1866.67hm2·次小麥病蟲害防控服務(wù)。2022年，連云港市農(nóng)作物病蟲害防治中，市各縣區(qū)均充分發(fā)揮了植保無人機(jī)的病蟲害防治優(yōu)勢。其中，東?？h無人機(jī)省內(nèi)作業(yè)使用總量高達(dá)275架，無人機(jī)總防治面積省內(nèi)作業(yè)達(dá)到112.53萬hm2·次，其中，在防治小麥病蟲害上可達(dá)57萬hm2·次，效率是人工的40~60倍，平均作業(yè)成本也僅只有2~3元/667m2，大大降低了成本；贛榆區(qū)2022年植保無人機(jī)用于防治病蟲害158臺，撒肥4萬多hm2次，用于噴防日作業(yè)可達(dá)26.67hm2左右，用于撒肥日作業(yè)達(dá)13.33hm2左右。無人機(jī)還能及時采集小麥生育期中的各種數(shù)據(jù)，分析具體情況從而降低小麥病蟲害的發(fā)病嚴(yán)重度，控制病蟲害的擴(kuò)展，建立特定小麥的種植系統(tǒng)，進(jìn)一步細(xì)化防治技術(shù)的控制效果，從整體上提高小麥病蟲害的防治水平。無人機(jī)技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的前沿，無人機(jī)的科技水平在不斷提高，各種新的功能也在不斷完善，在小麥病蟲害防治中，無人機(jī)的地位越來越重要，所以，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊，對我國小麥種植具有重要作用[1]。3無人機(jī)防治小麥病蟲害的技術(shù)路線3.1優(yōu)化無人機(jī)的飛防服務(wù)路線在小麥病蟲害防治中，想要無人機(jī)使用正常，就必須確保無人機(jī)的飛防技術(shù)路線，要了解小麥種植區(qū)域的具體情況并與該區(qū)域農(nóng)民進(jìn)行溝通聯(lián)系，還要確定病蟲害的實(shí)際發(fā)生區(qū)域與情況選擇合適的無人機(jī)進(jìn)行工作，無人機(jī)的操作需要多名人員進(jìn)行協(xié)助，例如在多旋翼無人機(jī)的操作中就需要至少一名飛行員、一名觀察者、一位農(nóng)業(yè)專家在旁指導(dǎo)。針對該片小麥田出現(xiàn)病蟲害的區(qū)域，技術(shù)人員應(yīng)使用無人機(jī)迅速分析當(dāng)前耕地環(huán)境，提出針對性防治建議，還可采用兩飛一備的原則，確保防治效果，而且，無人機(jī)對于突發(fā)情況的處理能力要比傳統(tǒng)人工防護(hù)具有極大優(yōu)勢。針對部分電動多旋翼無人機(jī)需要準(zhǔn)備好配套的電池與充電器，確保工作的穩(wěn)定性與持續(xù)性，現(xiàn)場工作人員需要做好工作防護(hù)，在實(shí)際防治工作中，工作人員應(yīng)提前到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場，熟悉田地地形，檢查周圍會阻礙無人機(jī)飛行的障礙物，能清理的盡量清理掉，選擇寬闊的場地作為無人機(jī)的起飛點(diǎn)，在試飛前進(jìn)行技術(shù)檢查，確保無人機(jī)結(jié)構(gòu)完整，檢查無人機(jī)的負(fù)載是否正常，對無人機(jī)的各種功能進(jìn)行測試，技術(shù)人員還要根據(jù)現(xiàn)場情況控制好無人機(jī)的安全距離，在作業(yè)期間疏散現(xiàn)場除技術(shù)團(tuán)隊以外的所有人，避免出現(xiàn)安全事故，試飛階段可以對小麥田地進(jìn)行初步勘測，確定具體病蟲害種類與范圍，提前做好農(nóng)藥的選擇與配置，然后正式開展無人機(jī)作業(yè)，在作業(yè)完畢后，需要工作人員記錄田地的作業(yè)范圍與農(nóng)藥噴灑情況，并對作業(yè)無人機(jī)進(jìn)行清潔維護(hù)，確保完成下次作業(yè)任務(wù)，對各種材料的消耗量做一個匯總，并與作業(yè)計劃的材料消耗做一個對比，并準(zhǔn)備好第2天的作業(yè)資源，整體作業(yè)路線需要工作人員認(rèn)真負(fù)責(zé)完成，根據(jù)小麥田地的具體情況優(yōu)化無人機(jī)飛防路線，實(shí)現(xiàn)對小麥病蟲害的防治。3.2在不同氣象環(huán)境中優(yōu)化無人機(jī)作業(yè)無人機(jī)對小麥病蟲害的防治效果還與氣象環(huán)境息息相關(guān)，不同的氣象環(huán)境會影響化學(xué)農(nóng)藥的使用效果，還會影響無人機(jī)的噴灑情況，需要工作人員在不同氣象環(huán)境中優(yōu)化無人機(jī)的操作與作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)有效噴灑。本身無人機(jī)的操作難度就很大，還要進(jìn)行農(nóng)藥噴灑等作業(yè)更是難上加難，不僅要求操作人員的無人機(jī)操控水平高，還要確保作業(yè)的有效性，無人機(jī)為了作業(yè)效率，噴灑高度一般都很高。藥物液體受各種條件影響很容易發(fā)生噴灑漂移和揮發(fā)現(xiàn)象。作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)力情況是影響噴灑效果的主要因素，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速在無人機(jī)噴灑作業(yè)時可以顯著提高農(nóng)藥的使用效率，能避免農(nóng)藥過分沉降導(dǎo)致藥物噴灑過度，影響小麥生長，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)速大于三級時，會降低農(nóng)藥液滴沉降，提高液滴功率，同樣也會導(dǎo)致過度噴灑，所以在三級風(fēng)速下工作是最佳選擇，特殊農(nóng)藥使用除外，例如除草劑必須以風(fēng)速2min的速度進(jìn)行噴灑，確保農(nóng)藥用量，提高除草效果。除了風(fēng)力，風(fēng)向也會影響無人機(jī)的噴灑，農(nóng)藥液滴會隨風(fēng)揮發(fā)到空氣中，實(shí)際噴灑田地面積會隨風(fēng)向的改變而改變，所以在作業(yè)期間，工作人員應(yīng)觀察具體風(fēng)向，順風(fēng)作業(yè)，而且要保證無人機(jī)作業(yè)路線與風(fēng)向平行，避免農(nóng)藥噴灑發(fā)生漂移，技術(shù)人員也要根據(jù)風(fēng)向改變位置，避免發(fā)生農(nóng)藥中毒等安全事故，在下風(fēng)區(qū)進(jìn)行噴灑作業(yè)時，要小心作業(yè)，避免對其他植物、動物、人員受農(nóng)藥影響。在連云港市2022年度小麥農(nóng)藥使用采集中，對常用的九種農(nóng)藥成分進(jìn)行了檢測，由于有效控制了農(nóng)藥的用量和噴灑，小麥的農(nóng)藥殘留含量極低，農(nóng)藥殘留量檢測結(jié)果十分不錯。無人機(jī)對小麥病蟲害的防治還與當(dāng)?shù)販囟?、濕度有關(guān)系，主要是溫度會對液體農(nóng)藥造成影響，溫度越低，農(nóng)藥的效果越不明顯，甚至?xí)罐r(nóng)藥失去效果，溫度越高，農(nóng)藥蒸發(fā)越快，越不能對病蟲害產(chǎn)生效果，所以要在農(nóng)藥適宜溫度進(jìn)行噴灑，目前大多數(shù)農(nóng)藥噴灑作業(yè)的環(huán)境溫度大多在15~35℃，同樣在低濕度的田地進(jìn)行噴灑時，也會加快液體農(nóng)藥的蒸發(fā)，操作人員可以增加田地面積的農(nóng)藥劑量，減少因藥液蒸發(fā)帶來的影響。3.3藥劑和作業(yè)環(huán)境的選擇在無人機(jī)對小麥病蟲害的防治中，不同災(zāi)害情況選擇的藥物也是不同的，技術(shù)人員要根據(jù)農(nóng)藥的特點(diǎn)實(shí)時改變操作方式來迎合農(nóng)藥的使用，一般情況都選擇體積大、液滴小、藥物少的噴霧型噴灑。噴霧型噴灑的液體粒子較小，所以在藥劑的選擇上不能選用粉劑，粉劑不僅會堵塞噴頭，還會降低水泵的使用壽命，增加維護(hù)成本，不方便工作人員日后檢測工作的進(jìn)行，但是個別水基配方是可以使用的，不會影響噴頭。在連云港市小麥病蟲害防控中，對藥種進(jìn)行了合理選擇，加大氰烯菌酯、丙硫菌唑等高效防病害降毒素藥劑及其復(fù)配制劑的推廣應(yīng)用力度，并注意輪換使用不同作用機(jī)制的藥劑品種，停用了多菌靈等抗藥性較高的藥種。白粉病、銹病選用戊唑醇、環(huán)丙唑醇等藥劑；蚜蟲選用吡蟲啉、吡蚜酮等藥劑。用足藥量和水量，為確保防治效果，高效植保無人機(jī)畝用水量不低于1.5kg，在藥劑的選擇上提高了防治水平。無人機(jī)作業(yè)區(qū)域應(yīng)根據(jù)麥田實(shí)際情況來選擇，對整個麥田的內(nèi)部外部障礙物進(jìn)行觀察判斷，規(guī)劃好無人機(jī)噴灑路線，避免無人機(jī)與障礙物發(fā)生碰撞，造成無人機(jī)損壞，所以需要技術(shù)人員對麥田有合理的空間規(guī)劃，而且針對作業(yè)區(qū)域植物也要進(jìn)行勘查，有些小麥因環(huán)境不同生長情況也不一樣，個別生長時期不適合噴灑農(nóng)藥，而且麥田周邊也會出現(xiàn)一些敏感植物，在農(nóng)藥使用前應(yīng)確定好其特性，避免造成不必要的損失，對于周圍有農(nóng)場的作業(yè)麥田，首先要確定農(nóng)藥是否會對農(nóng)場動植物造成中毒，要根據(jù)周邊養(yǎng)殖情況合理操作無人機(jī)噴灑。3.4實(shí)時監(jiān)測小麥病蟲害發(fā)生情況并建立數(shù)據(jù)庫在農(nóng)業(yè)發(fā)展初期，小麥的病蟲害防治工作都是依靠人工經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)手段進(jìn)行防治，缺少對病蟲害防治的時效性和科學(xué)性，不能根據(jù)氣候變化和小麥生長情況來進(jìn)行針對性防治，目前，無人機(jī)在小麥病蟲害的防治中逐漸占據(jù)主要地位，使目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理符合新時代要求。小麥病蟲害會出現(xiàn)突發(fā)情況，而且小范圍內(nèi)的病蟲害無法通過肉眼進(jìn)行辨認(rèn)分析，而無人機(jī)可以實(shí)時監(jiān)控小麥的生長情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立屬于小麥病蟲害管理的數(shù)據(jù)庫，隨著監(jiān)測時間的加長，數(shù)據(jù)庫的信息也會不斷為防治人員提供相應(yīng)的幫助。例如，2022年連云港市植保系統(tǒng)對以小麥赤霉病為主的重大病蟲發(fā)生趨勢進(jìn)行了分析，預(yù)計連云港市小麥穗期病蟲發(fā)生總體趨勢，就可以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警與防治準(zhǔn)備。大數(shù)據(jù)信息庫可以為農(nóng)民提供麥田的長勢情況，并結(jié)合無人機(jī)的實(shí)時信息，第一時間獲取病蟲害信息，在防治最佳時間完成對小麥的病蟲害治理，而且能做到針對性防治，相比人工操作會更加精細(xì)，使病蟲害的有效防治率得到提高，而且大數(shù)據(jù)技術(shù)整合和利用信息資源能力十分出眾，結(jié)合無人機(jī)的硬件功能，實(shí)現(xiàn)麥田的科學(xué)管理。這種技術(shù)優(yōu)勢是傳統(tǒng)人工觀測所不具有的，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。3.5合理運(yùn)用無人機(jī)加強(qiáng)小麥防控不同區(qū)域的小麥生長情況各不相同，氣候條件的不同會影響小麥的成熟時間，有無水源則決定了小麥的長勢情況是否良好，所以不同地區(qū)的小麥在生長周期、產(chǎn)量、質(zhì)量上都有明顯的區(qū)別，在小麥的灌溉中，灌溉過少或過多都會影響小麥病蟲害的發(fā)生概率，而無人機(jī)的運(yùn)用能很大程度上幫助灌溉人員進(jìn)行合理灌溉，首先無人機(jī)可以結(jié)合實(shí)地勘測，分析麥田的實(shí)際用水情況，然后經(jīng)過技術(shù)人員的灌溉作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對小麥的精準(zhǔn)灌溉。目前無人機(jī)的遙感技術(shù)科技水平完全可以滿足農(nóng)民及防治人員的觀測要求，能讓作業(yè)人員在最短的時間內(nèi)對麥田的實(shí)際情況了解掌握，在第一時間根據(jù)小麥病蟲害的實(shí)際情況對癥下藥，藥劑噴灑方面更不多說，傳統(tǒng)噴灑作業(yè)需要人工手動進(jìn)行噴灑質(zhì)量和效率完全取決于人員的操作熟練度，而且會影響作業(yè)人員的身體健康，而用無人機(jī)進(jìn)行藥