摘自：《农业工程技术-农业信息化》2023年第6期
作者：于冠楠
摘要：随着世界人口的扩大,农业劳动力的相对减少,为了满足粮食需求,越来越多的自动化、高工效农业机械投入使用,该文详细介绍了植保无人机低容量喷雾技术在农作物病虫害防治中的应用现状和优势,重点讲述了其在农药″减量增效″方面的实践应用,旨在为农业生产提供一种新的技术手段,实现农药减量增效,促进农业生产可持续发展。
关键词：植保无人飞机；低容量喷雾技术；农药减量增效
随着农业生产的集约化和劳动力短缺,农作物产量的提升一方面依赖大型机械,另一方面也更加依赖农药及化肥等投入品的增加,而过度使用农药,不仅会造成土地污染和水源污染,还会导致农产品的残留问题。因此,如何减少农药浪费,合理使用农药,以有效提高农产品质量和安全性,这已成为现代农业生产的迫切需求[1]。传统的农药施药方式主要是人工及地面机械喷雾,存在喷雾不均匀、耗时耗力等缺点。随着科技的不断进步,植保无人飞机喷雾技术被引入农业生产中,取得了很大的成功。本文旨在介绍无人机喷雾技术的优点,以及其对农业生产所产生的作用。
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无人机喷雾技术的发展
1.1 喷雾技术的发展历程
传统的喷雾方式主要采用手持式、车载式和拖拉机式喷雾设备,为克服传统喷雾方式喷雾不均匀、效率低、使用农药量大等缺点,人们将现代化技术引入农业生产中。
20世纪60年代发展起来的飞机喷雾技术在农业生产中得到广泛应用,但存在着大量的农药浪费和对环境的污染问题。为此,人们开始尝试使用喷雾无人机,以便更好地控制喷雾效果。2000年以来,随着GPS技术和地面控制系统的发展,喷雾无人机的应用开始普及。低容量喷雾技术作为一种新兴技术,主要在20世纪90年代开始发展。在这种技术下,每个喷嘴每秒钟只需喷出50毫升以下的农药液体,这种技术不仅可以提高喷雾效率,降低农药使用量,而且减少环境污染和农药残留问题[2]。
1.2 无人机喷雾技术的优势
(1)提高喷雾效率：无人机喷雾技术能够进行全自动喷雾作业,不受地形、作物生长状态和喷雾环境的限制,喷雾效率比传统喷雾方式更高,同时还可以节约喷雾时间和人工成本。
(2)减少农药使用量：无人机低容量喷雾技术每个喷嘴每秒钟喷出的液体量小于50毫升,相对于传统喷雾方式可以减少农药使用量,减少环境污染和农药残留问题[3]。
(3)提高喷雾精度：无人机喷雾技术可以通过GPS定位、地面控制系统等技术实现精确的喷雾操作,提高了喷雾精度,降低了喷雾误差,确保了作物的安全和健康。
(4)安全性高：传统的喷雾设备由于操作员需要直接接触农药,存在着安全隐患。而无人机喷雾技术可以避免直接接触农药,减少了工作人员的风险。
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低容量喷雾技术的原理与特点
2.1 低容量喷雾技术的原理
低容量喷雾技术采用的是高压雾化技术,即将液体农药通过高压泵送入喷嘴,在高速气流作用下,将农药液体雾化成细小颗粒,形成一定浓度的农药雾气,然后通过风扇或无人机的螺旋桨喷洒到作物上。其采用的喷嘴多为陶瓷喷嘴或不锈钢喷嘴,呈现雾滴均匀、尺寸小、飘移小、液体利用率高的特点,可以将农药更加精确地喷洒到作物上,达到农药的高效利用和减少环境污染的目的。
2.2 低容量喷雾技术的特点
(1)喷雾量小：低容量喷雾技术采用高压雾化技术及雾滴破碎技术将农药液体雾化成细小颗粒,使得每个颗粒都能够均匀地覆盖到作物上[4]。相较于传统喷雾技术,低容量喷雾技术喷雾量小,可以达到更精准的喷雾效果。
(2)喷洒均匀：低容量喷雾技术采用的喷嘴多为离心喷嘴或陶瓷喷嘴和不锈钢压力式喷嘴,其特点是雾滴均匀、尺寸小、飘移小、液体利用率高[5],可以将农药更加精确地喷洒到作物上,达到农药的高效利用和减少环境污染的目的。
(3)减少药物浪费：传统喷雾技术中,由于喷雾量大、颗粒不均,会造成大量的药物浪费,同时也会造成环境污染和农药残留。而低容量喷雾技术采用高效雾化技术,可以大幅度减少药物浪费和环境污染[6],从而实现更加可持续的农业生产方式。
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无人机低容量喷雾技术在农业中的应用
3.1 无人机低容量喷雾技术在农业中的应用现状
无人机低容量喷雾技术在农业中的应用现状正在逐渐扩大和深入。目前,已经有很多国家和地区将无人机低容量喷雾技术纳入到现代化农业生产中,并且取得了显著的效果。
中国是植保无人飞机低容量喷雾技术应用最为广泛的国家之一,不仅应用于水稻、小麦、蔬菜等作物的喷雾,还广泛应用于果树、茶叶、橄榄等作物的喷雾。据行业统计,中国农用无人机的市场规模已经超过100亿元。
美国是无人机低容量喷雾技术的发源地之一,该技术已经广泛应用于玉米、大豆、棉花等作物的喷雾。无人机喷雾机的普及率在美国持续上升,据预测,2025年美国的农业无人机市场规模300亿美元。
3.2 无人机低容量喷雾技术在农业中的优势
(1)提高喷雾精度：传统喷雾方式,往往会造成过量喷洒、漏施、遗漏等问题。而无人机低容量喷雾技术采用先进的定位导航和精准喷洒控制技术,可以实现高精度喷雾,有效避免喷洒误差和浪费现象,从而提高作业效率和喷雾效果。
(2)减少农药使用量：传统的喷洒方式往往会造成浪费和重复喷洒,导致农药使用量增加。而无人机低容量喷雾技术可以根据不同的作物和病虫害情况,精准计算农药用量和喷洒面积,最大限度地减少农药使用量,达到″农药减量增效″的目的。
(3)保护环境和人类健康：传统的喷洒方式往往会对人类健康和环境造成污染和危害,而无人机低容量喷雾技术可以实现精准喷洒,减少喷洒误差和飘散现象,从而减少农药对环境和人类健康的危害。
(4)提高作业效率：传统农用喷雾器等手持喷雾方式往往需要人力操作,作业效率低下。而无人机低容量喷雾技术可以实现自主飞行和自动喷洒,大大提高了作业效率和作业面积。
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结语
在农业生产中,农药使用是一项重要的生产措施,但传统的农药喷洒方式往往存在使用量过多、环境污染等问题。而植保无人机低容量喷雾技术可以有效解决这些问题,通过提高喷洒精度、减少农药使用量、保护环境和人类健康、提高作业效率等多个方面,达到″减施增效″的目的,促进现代化农业生产的发展。
虽然植保无人机低容量喷雾技术在农业生产中已经得到了广泛的应用,但是在实际应用中还需要不断完善和优化技术,例如针对不同的农作物和不同的病虫害情况,需要开发更加精准的喷雾方案,以进一步提高喷雾效果和效率。
参考文献：
[1]刘泽凡,谢德安,韩家宝,等.无人机低容量喷雾技术对蓟马及TSWV的防治效果[J/OL].农药, 2023, 62(2):1-5.
[2]袁会珠,薛新宇,闫晓静,等.植保无人飞机低空低容量喷雾技术应用与展望[J].植物保护,2018,44(5):152-158+180.
[3]何薇薇. 一种超低容量喷雾施药的专用增效剂及其制备方法与应用[D].安徽农业大学,2018.
[4]吴笛. 植保无人机低空低量喷雾技术研究[D].吉林农业大学,2019.
[5]闫晓静,褚世海,杨代斌,等.给农业插上科技的翅膀：植保无人机低容量喷雾技术助力农药减施增效[J].植物保护学报,2021,48(3):469-476.
[6]王明,王希,何玲,等.植保无人机低空低容量喷雾在茶园的雾滴沉积分布及对茶小绿叶蝉的防治效果[J].植物保护,2019,45(1):62-68+87.