《小型多旋翼无人机在玉米植株上雾滴沉积分布及对玉米锈病防治效果影响及植保无人机在玉米生产中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型多旋翼无人机在玉米植株上雾滴沉积分布及对玉米锈病防治效果影响及植保无人机在玉米生产中的应用.docx（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、小型多旋翼无人机在玉米植株上雾滴沉积分布及对玉米锈病防治效果影响及植保无人机在玉米生产中的应用摘要：随着生活水平的不断提升，人们在日常生活中对玉米这类粮食作物的需求量越来越大。玉米生产是一项比较复杂的工作，中国小规模经营的玉米生产更是呈现出一种碎片化的状态，开展集中管理难度较大。植保无人机为玉米生产提供了技术帮助，在玉米生产过程中的作用日益凸显。以下内容将结合中国玉米生产的实际情况，详细探究植保无人机在玉米生产中的应用问题。关键词：植保无人机；玉米生产；推广应用玉米是一种重要的粮食作物，在中国有着相对较大的种植面积，保证玉米的高效生产就是保障国家粮食安全、保障食品安全。传统的人工生产方式效率低
2、下、对病虫害的防治率较低，玉米生产质量无法得到保障。对比传统生产方式，植保无人机效率更高、对环境的污染小，应用在玉米生产工作中可以有效保障玉米生产质量，维护国家粮食安全。1植保无人机在玉米生产中的具体应用植保无人机在玉米生产过程中的具体使用包括：植保喷洒、植物授粉、生长识别和信息监测。植保喷洒指喷洒农药，植保无人机喷洒农药更安全、更均匀，对比传统的喷洒农药方式，植保无人机使得喷洒农药的工作效率得到明显提升。植物授粉是采用植保无人机提高授粉率，实现作物的增收增产。生长识别是指根据玉米的生长状态分析和制定对田间玉米的管理方式，借助于GPS实时定位手段展开。信息监测是植保无人机可以观测生产过程农作物
3、的各种信息数据、浇灌情况，方便根据田间作物状态设置管理方案、开展田间管理工作。2植保无人机在玉米生产中发挥的作用2.1 普遍适用，潜力无限植保无人机对工作环境没有特殊的要求，可使用范围较广，在大多数田间均可使用。使用植保无人机可以高效率解决玉米受病虫害影响的问题1。因此，植保专业无人机可以广泛推广应用于农业生产经营活动之中，全面提升玉米生产防病虫害工作的效率。除了玉米生产工作之外，由于植保无人机使用范围广泛，可以应用于林间、农田、山区等，限制性因素小，所以具有较大的发展潜力、较广阔的应用场景。2.2 成本低廉，安全可靠植保无人机开展植保喷洒工作，可以降低整个工作过程中的农药使用量和水量消耗，对
4、环境造成的影响更小、能更好地提高资源利用效率。传统的农药喷洒工作容易对环境造成不可逆的伤害，严重时会造成土壤肥力下降。借助植保无人机技术可以有效解决这一问题，将远距离植保喷洒工作变为可能，有助于减少在作业过程中产生的农药伤害，更好地保护环境、降低防治成本的同时又安全可靠。2.3 效率较高，效果极佳植保无人机从外观上看体积小，但实际功能强大，与传统的人工植保喷洒相比，植保无人机的工作效率是人工的三十倍甚至更多，具有高效率的优点。与此同时，植保无人机技术实现对庄稼的系统定位，可以对玉米的生长情况进行实时监控，病虫害防治效果更好，出现问题时可以更容易被发现和解决。3植保无人机在玉米生产应用中存在的问
5、题3.1 农民接受程度不高中国玉米生产以小规模经营为主，集约化生产不多，不利于植保无人机的应用。植保无人机往往更适用于成片大规模的农业经营活动，可以大大提升整片农田的产出和效益，小规模的经营生产方式造就了农民思想观念比较传统，对植保无人机的接受程度不高，阻碍植保无人机在玉米生产中的应用。3.2 政策扶持力度较低众所周知，国家始终支持农业农村的发展，出台了不少对农民购入机械设备的扶持政策，农民购买农机开展经营活动可以获得国家的补贴，但植保无人机并未被包含在补贴的范围内，造成农村购买力低下的问题，阻碍植保无人机在玉米生产中的应用2。3.3 设备的价格较昂贵一台植保无人机的价钱在几万到几十万不等，购
6、入植保无人机之后还需要为其配备各种相关设置，大多数农民无法承担昂贵的设备费用，往往是心有余而力不足，影响植保无人机在玉米生产中的应用。3.4 配套服务不够完善与植保无人机相关的配套服务包括养护和维修设备、农户的技术水平，维修和养护设备的成本会增加玉米生产的成本支出，农户也不具备使用植保无人机的专业能力和素养，加剧了植保无人机在玉米生产中应用困难的问题。4植保无人机在玉米生产中的应用建议4.1 加大相关政策支持首先，国家相关部门出台一系列关于农民购买植保无人机的补贴政策，完善关于植保无人机的补贴体系，降低农户购买植保无人机的成本，从而极大程度上激发农户的购买欲望，为植保无人机在玉米生产中的广泛应
7、用创造机会。由于植保无人机具有广阔的应用范围和光明的前景，国家相关部门还应当出台对植保无人机技术的协同规划，以35年为一个短期目标，规定在此期间植保无人机的应用要达到多大比例，以此作为目标开展具体的各项工作。政策对植保无人机的支持不仅可以表现为价格补贴方面，还可以表现为税收减免补贴，全面保障和支持植保无人机的应用。4.2 加强技术培训指导植保无人机作为一项高科技产品，具体操作过程中涉及比较专业、难懂的内容，因此需要加强对农户的技术培训和指导，保证农户掌握使用植保无人机的技能。一方面，培训农户如何使用植保无人机开展植保喷洒、实时监控等工作。在农村地区成立专门的负责解决农民困惑、开展农品培训指导工
8、作的部门。另一方面，培训农户掌握基本的保养意识，定期对无人机的情况进行检查和维护，让农户养成良好的使用习惯，避免安全事故的发生3。4.3 加大科研开发力度中国植保无人机技术出现时间比较短，技术还不够成熟，需要不断在实践中总结问题、改进技术才能推动技术革新，让技术更好地作用于实践活动、指导实践活动。一方面，国家有关部门要加大科研开发力度，为科研人员的研究工作创造良好的外部环境，推动植保无人机技术的革新与发展。另一方面，科研人员要转变自身责任意识和研究内容，有重点地开展具体研发工作，更加强调对植保无人机功能性和使用效果的研究，必要时可以借鉴国外先进的研究成果，将其研究成果结合实际情况进行“本土化”
9、处理。4.4 扩大基层推广范围基层是中国植保无人机使用的空白区,加强对基层的推广宣传是扩大植保无人机在玉米生产中应用范围的有效方式。基层地区很多农户不了解植保无人机，首先要通过播放广播、举办展示会的形式让基层农户接触植保无人机、认识植保无人机，通过宣讲会、讲座的形式让基层农户了解植保无人机的功能和作用，最后通过安排专员展开基层培训的形式让基层农户学习如何使用植保无人机，完成在基层的推广工作。除此之外，还可以通过完善基础设施的方式为基层植保无人机配备相应的服务，为这一技术在基层地区的使用创造良好的工作环境。5结语综合分析以上内容可以得出，随着科技水平的不断提升，越来越多的科学技术被应用在农业生产
10、经营过程中。植保无人机的出现和应用大大提升了玉米生产效益，推动了产业的进步和发展。事物总有两面性，植保无人机固然很好，但由于技术尚不成熟，有待进一步研究和改进，且技术在基层的推广也需要一个从无到有、从不接受到接受的漫长过程，所以植保无人机在玉米生产中的广泛应用还有一段很长的路要走。参考文献：Ul李玲斌，赵燕芳，杜婷.植保无人机在玉米病虫害防治中的价值与推广实践J.农业工程技术,2021,41（30）:2.12徐亚兰，郭承军.运用北斗卫星导航系统的植保无人机发展现状研究IC/第H一届中国C卫星导航年会论文集SOl卫星导航行业应用.2020.引徐剑锋.无人机技术在植保中的应用价值评农用无人机技术及
11、其应用J热带作物学报,2020,41（9）:248摘要：采用小型多旋翼无人机，研究了药剂用量和喷头型号对玉米冠层的雾滴沉积分布的影响，并试验其在玉米锈病防治效果上的差异。研究结果表明，采用小型多旋翼植保无人机低空喷洒，在玉米植株的雾滴密度和沉积量为顶部（第一片叶）中部（第三片叶）下部（第五片叶）。植保无人机选择不同用量药剂和助剂兑水对玉米锈病进行喷雾试验时，助剂和飞行速度的变化影响雾滴密度和沉积量，添加助剂后可在减量30%时达到正常用药量防治指标，飞行速度的增大则导致防效下降。喷头型号的改变导致雾滴密度和沉积量差异较大，选择喷头LU120015时玉米锈病防治效果可达80%o关键词：无人机，药剂
12、，喷头，沉积分布，玉米锈病近年来，航空植保机械得到快速发展，特别是植保无人机的应用，更加灵活便利，可及时有效地控制大面积的病、虫、草害。与传统人工大水量喷洒相比1-3,植保无人机喷洒多为低量或超低量喷洒4-7,药液浓度高，用水量少，需考虑雾滴粒径、覆沉积密度、分布均匀性、药液浓度等因素对病虫害防治效果的影响。为探究无人机在玉米作物上的低容量低空喷洒的雾化影响因素及其对玉米病虫害的防治效果，国内开展了一系列研究。何雄奎课题组系统研究了低容量喷雾下雾滴雾化及在玉米植株上的沉积特性，指出粒径、助剂等对雾化效果的重要作用；薛新宇9和董云哲10分别研究了无人直升机和小型多旋翼电动无人机喷雾参数对玉米冠层
13、雾滴沉积分布的影响，发现雾滴可穿透至玉米作物中下层，但仅玉米叶片正面有药滴，叶片背面基本没有着药，且作业高度和横向喷洒幅度对雾滴在植株上的沉积量和分布均匀性影响较大。同时.，赵冰梅11和袁会珠U2-1引课题组探索了不同飞行参数下雾滴在玉米作物冠层沉积分布与防效的相关性，邵统响14、丁新华15等人则研究了药剂选择对无人机低空喷洒防治玉米虫害的重要性。但这些研究主要集中在对无人机作业参数的测试及对玉米虫害上的防治，对多旋翼植保无人机在玉米病害上应用技术的研究则较少。为验证小型多旋翼植保无人机的药剂用量和喷头选择对玉米锈病的防治效果及植保无人机在田间的应用技术，开展本项试验，以期为大面积应用多旋翼植
14、保无人机开展玉米病虫害防治提供技术支撑。1材料与方法1.1.1 试验材料和试验仪器25%睡虫嗪干悬浮剂（深圳诺普信农化股份有限公司）、5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂（农化股份有限公司）、30%毗哇酸菌酯悬浮剂（农化股份有限公司）、3%中生菌素可湿性粉剂（农化股份有限公司）、0.0075%芸苔素内酯水剂（股份有限公司）、低容量喷洒专用助剂（智能科技服务有限公司）。多旋翼植保无人机MG-IS（智能科技服务有限公司提供）、人工背负式电动喷雾器（3WBD-20A）、HberW5微型超声气象站（科技有限公司）、农业用喷头空气射流小型喷头IDK12001圆锥陶瓷喷头TR8001、万能型平面扇形喷头LU120015
15、（莱克勒喷嘴系统（）有限公司）、测亩仪（科技有限公司）、雾滴测试卡（中国农业科学院植物保护研究所）。1.1.2 试验作物和试验地概况试验作物：甜玉米（伯洪一号），拌种后人工播种，间距为50-75cm。试验地点及概况：村玉米试验基地。试验时玉米处于小喇叭口期，高度约为70Cm左右，田间未见杂草；5/1月份该地休耕。试验时间：年月号小喇叭口期使用植保无人机喷洒药剂防治，喷雾时风速34ms,偶尔阵风，1123,相对湿度47%54%每小区面积200m2,长宽为IOOX20m,每处理3次重复；共10个处理，不同处理间设3m隔离带。1.2试验方法1.2.1 雾滴密度的测定根据玉米实际高度，在试验地块测试卡
16、分上（顶叶）、中（第三片叶）、下（第五片叶）三层等距离布置，飞行速度位于4.8-50ms,飞行高度为LOm。喷幅内，每测试小区横向设定5个布样点，间隔1m,纵向（飞行航线方向）布置3行，每行间隔5m。在飞行航线方向，布样点与小区边缘处间隔2m,作为飞行缓冲带，以接收喷雾稳定后的药液。施药结束后，待卡片上药液晾干后，带一次性橡胶手套，按照序号收集雾滴卡，并放入相对应的自封袋中，做好标记。使用扫描仪及相关软件处理分析雾滴沉积密度、粒径大小、穿透性等。为了表征试验中各处理之间的雾滴沉积均匀性，采用变异系数CV值进行衡量。CV=100%S为同组试验采集样本标准差Zl为各处理组采集点雾滴沉积密度平均值（
17、个/cm2）或雾滴粒径（Um）1.2.2 锈病调查方法试验小区“棋盘式”取样共16点，每点20株，统计每株全部叶片，以叶片为单位进行分级（杆锈以叶鞘为单位），并统计病株率（总株数、病株数）、病叶率（总叶数、病叶数）。病叶分级方法：（以叶为单位）0级，无病1级，病斑面积占整片叶面积5%以下3级，病斑面积占整片叶面积6%25%5级，病斑面积占整片叶面积26%50%7级，病斑面积占整片叶面积51%75%9级，病斑面积占整片叶面积76%以上1.2.3 农药用药量对无人机喷洒雾滴沉积分布及玉米锈病防治效果的影响试验时，无人机飞行速度为4.5-5.0ms,飞行高度为LO-L5m,药剂处理及编号详情见表1的
18、处理1-5。5个处理的药剂选择相同，助剂用量、药剂用量和单位面积有效成分用量不相同。处理1喷洒药剂为100%套餐，用水稀释；处理2为100%套餐和2%助剂，用水稀释；处理3为70%套餐和2%助剂，用水稀释；处理4为50%套餐和2%助剂，用水稀释；处理5为100%套餐和2%助剂，用水稀释，但飞行速度调节至7.0ms0喷雾前,按照1.2.1节的方法布卡,喷雾后,按照L2.1-1.2.3节的方法检测雾滴密度及调查药效。1.2.5 喷头型号对无人机喷洒雾滴沉积分布及玉米病虫害防治效果的影响试验时，无人机飞行速度为4.5-5.0ms,飞行高度为Lo-L5m,药剂处理及编号详情见表1的处理2、6-8o4个
19、处理的药剂选择和助剂用量相同，喷头型号不相同，亩用水量不相同，单位面积有效成分用量不相同。处理2为XRIIOOI喷头，处理6为IDK12001喷头，处理7为TR8001喷头，处理8为LU120015喷头。喷雾前，按照121节的方法布卡，喷雾后，按照1.2.1-1.2.3节的方法检测雾滴密度及调查药效。a套餐及用量：25%睡虫嗪干悬浮剂，IOg/亩；5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂，40g/亩；30%毗噗酸菌酯悬浮剂，15g;3%中生菌素可湿性粉剂，20g;0.0075%芸苔素内酯水剂，20mL亩；b喷头流量为实测，重复测试三次取平均值。2结果与分析2.1 不同农药用药量在玉米冠层不同部位的沉积分布和对玉
20、米锈病防治效果影响由表2可见，飞行速度对雾滴沉积分布影响非常大，当飞行速度由5.0m/s增加至7.0ms时，玉米上、中、下层雾滴密度和雾滴沉积量均呈现下降趋势，其中沉积量下降比例达到37.7%-70.1%o而助剂的添加对雾滴密度和雾滴沉积量的影响较小，添加助剂后玉米上、中、下层雾滴密度和沉积量基本保持不变。表2不同飞行参数下玉米上、中、下层雾滴密度和沉积量对比图试验处理飞行速度采集点雾滴粒径Dv50(Pm)平均雾滴密度（个/cm2）平均雾滴沉积量（PLcm2）上17112.80.1465无助剂5.0m/s中15311.10.0821下1596.70.0527上18716.20.14501%助剂
21、5.0m/s中1339.20.0610下1355.10.0377上21311.80.07161%助剂7.0m/s中1815.10.0372下1692.70.0214图1不同飞行参数下玉米上、中、下层雾滴密度和沉积量对比图从表3中试验处理15、处理9试验结果可见，无人机低空喷洒防治玉米锈病效果要优于传统人工防治效果，其中飞行参数和用药量对防治效果影响较大。当飞行速度为5.0m/s且100%用药量（处理IVS处理2）时，助剂添加对玉米锈病的防治效果影响较小;但对比处理1vs处理3,尽管处理3中用药量仅为70%,二者在病叶率、病叶防效、病情指数和病指防效四项防治指标上差异均不显著，表明助剂的添加可有
22、效地提升无人机低空喷洒防治玉米锈病效果；继续降低用药量至50%时，病叶防效和病指防效均显著下降，病叶防效和病指防效仅为42.60%和50.47%,用药量太低时无法保证防治效果；对比处理2和处理9可知，随着飞行速度由5.0ms提升至7.0ms,玉米锈病防治效果显著降低，病叶防效和病指防效仅为42.15%和51.22%o表3不同用药量和飞行参数下玉米锈病防治效果2.2 不同喷头型号在玉米冠层不同部位的沉积分布和对玉米锈病防治效果影响如下表4所示，喷头型号对无人机低空喷洒下雾滴沉降穿透性能影响非常大，玉米不同部位的雾滴沉积状况存在显著差异，且喷雾雾滴粒径受喷头型号影响较大，整体趋势为第一片叶（上部）
23、第三片叶（中部）第五片叶（下部）。对比四种喷头的雾滴密度可见，TR8001喷头的上、中、下层雾滴密度最大，分别是30.3个/cm2、13.8个/cm2和8.2个/cm2；IDKl2001喷头的上、中、下层雾滴密度最小，仅为4.2个/cm2、2.5个/cm2和2.8个/cm2。同时，分析四种喷头的平均雾滴沉积量可见，IDK12001喷头的上、中、下层雾滴沉积量最大，分别是0.3303IlL/cm2、0.1333uL/cm2和0.0728L/cm2；XRQOOl喷头的雾滴沉积量最小，仅为0.1465UL/cm2、0.0821uL/cm2和0.0527UL/cm2。表4不同型号喷头下雾滴在玉米冠层沉
24、积分布对比图2不同型号喷头上、中、下层雾滴密度和沉积量对比图从表5中试验处理2、处理6-8试验结果可以看出，万能型平面扇形喷头LU120-015防效最佳，无论是在病株率（54%）、病叶率（6.93%）、病叶防效（77.91%）、病情指数（0.81）和病指防效（80.86%）上均优于其他三种喷头防效。尽管IDK12001喷头雾滴沉积量最大，TR80-01喷头雾滴密度和沉积量最优，但二者防效均略差，病指防效仅有59.47%和61.35%。分析原因是由于喷头结构的限制，虽然整体的平均雾滴沉积量较大，但大部分雾滴都集中沉积在喷头正下方，而喷幅的边缘区域雾滴沉积较少或无雾滴，从而影响整个小区的平均防效。
25、表5不同型号喷头对玉米锈病防治效果对比3结论与讨论本文采用小型多旋翼植保无人机，对影响玉米锈病防治效果的飞行参数、用药量、喷头型号等因素进行试验，为确定适用于小型多旋翼植保无人机的飞行作业标准提供理论指导。从玉米锈病防治效果可以看出，无人机低空喷洒防治效果明显优于人工喷雾，可达到预防效果，且助剂添加、飞行参数以及喷头型号影响着玉米病虫害的防治效果，主要结论如下：（1）助剂的添加可有效提升无人机低空喷洒防治效果。当降低用药量至70%时（处理3）,添加助剂下病叶防效和病指防效分别为50.80%和57.22%,与不添加助剂且用药量为100%下病叶防效（54.22%）和病指防效（61.16%）相当。推
26、测原因在于助剂的添加能够增强药液在玉米叶片上的铺展能力和渗透能力，提升农药有效利用率，增加防效。（2）飞行参数的变化影响无人机低空喷洒防治效果。飞行速度由5.0m/s提升至7.0ms时，病叶防效和病指防效分别降低22.3%和16.2%,分析原因在于飞行速度的提升导致有效喷幅内雾滴密度和雾滴沉积量明显下降，玉米作物上农药有效成分含量不足，从而影响防效。（3）喷头型号决定着无人机低空喷洒防治效果。喷头型号的改变对雾滴粒径、雾滴密度、雾滴沉积量影响非常大。比较雾滴密度和沉积量上两项指标，万能型平面扇形喷头LU120015并不是最优，但其防效显著优于空气射流小型喷头IDK12001和圆锥陶瓷喷头TR8
27、001,原因可能在于后两个喷头在喷洒过程中雾滴主要集中沉积在喷头正下方导致存在漏喷，部分区域雾滴数较少。这也表明小型植保无人机的喷雾技术还需进一步优化。参考文献1卢勇涛，李亚雄，刘洋，等.玉米施药机械现状及发展趋势探讨J.农业机械，2011(13):92-94.2张玲，戴奋奋.我国植保机械及施药技术现状与发展趋势J.中国农机化,2002(6):34-35.引陆泳平.植保机械技术现状与发展趋势J.湖南农机,2001,5:9-11.4范庆妮.小型无人直升机农药雾化系统的研究D.南京林业大学,2011.5龚艳，傅锡敏.现代农业中的航空施药技术农业装备技术,2008,34(6):26-29.l6Hua
28、ngY,HoffmannwC,FritzB,etal.Developmentofanunmannedaerialvehicle_basedspraysystemfbrhighlyaccuratesite-specificappllcationlC.AsABEAnnualInternationalMeeting,June30,2008.7唐辉字.国外植保机械的发展方向J.南方农机,2004,6:43.8张文君.农药雾滴雾化与在玉米植株上的沉积特性研究D.中国农业大学,2014.9秦维彩，薛新宇，周立新，等.无人直升机喷雾参数对玉米冠层雾滴沉积分布的影响UL农业工程学报,2014,30(5):50
29、-56.10董云哲，李君兴，史云天，等.多旋翼电动无人机玉米植保作业试验分析J.农业与技术,2015,35(23):40-41.11赵冰梅，丁丽丽，张强，等.电动多旋翼植保无人机低容量喷雾防治玉米三点斑叶蝉的应用研究J.植物保护,2018,44(1):186-189.杨帅，王国宾，杨代斌，等.无人机低空喷施苯氧威防治亚洲玉米螟初探J.中国植保导刊，2015,35(2):59-62.13高圆圆，张玉涛，赵酉城，李学辉，杨代斌，袁会珠.小型无人机低空喷洒在玉米田的雾滴沉积分布及对玉米螟的防治效果初探J植物保护，2013,39(2):152-157.14邵统响，夏中卫，魏颖，等.无人机防治鲜食玉米灌浆期病虫害效果初探J.现代农药,2018,17(2):51-53.15丁新华，王娜，王小武，等.小型无人机超低量喷雾防治玉米螟田间药效评价J新疆农业科学,2017,54(3):479-488.
