无人机农业飞防应用技术

中国是农业大国，耕地面积约20.25亿亩（1亩≈667m2），粮食播种总面积约为17.56亿亩。2020年，中国水稻播种面积为4.51亿亩，小麦播种面积为3.50亿亩，玉米播种面积为6.18亿亩。保证粮食产量及品质对于国家粮食安全和居民生活质量具有十分重要的意义。
粮食作物在种植、生长过程中，容易受到病虫害的影响，导致产量下滑，甚至颗粒无收。根据国家统计局统计数据显示，在全国范围内农业病虫草害种类多达1700余种，其中危害程度十分严重的有100多种，每年农作物遭受有害生物严重侵袭的种植面积为70亿～80亿亩。若以联合国粮农组织（FAO）提出的农作物自然损失率（30%）为标准测算，如果不采取有效的预防控制措施，我国每年因病虫害等造成的粮食产量损失将高达1.5亿吨，油料作物损失6.8万吨，棉花损失190多万吨，水果、蔬菜损失上亿吨，潜在经济损失将达到5000亿元以上。
使用农药，可对田间病虫草害进行有效防治，合理喷施农药有助于提高生产效率和农产品质量。据统计，我国每年农作物农药防治面积超过70亿亩次，农药防治的贡献率达到90%以上。农药在病虫草害防控和保证国家粮食安全中发挥着极其重要的作用。
然而近年来，环境因素变化、个别农药质量不合格、病虫草害抗药性逐渐增强以及施药器械落后等问题，导致农药有效利用率低，这又使得农民在施药的过程中不得不增加施药量和施药次数。过度施用农药所形成的大量农药残留、环境污染、农产品品质下降以及生态系统失衡等问题，不仅造成了经济上的巨大损失，同时也威胁着我们的食品安全。
因此，在施药技术方面提出了精准喷洒的概念。近年来，中国农业航空产业发展迅速，特别是植保无人机的迅猛发展和应用引起了人们的广泛关注。植保无人机航空施药作业作为一种新型植保作业方式，和传统的人工施药和地面机械施药方法相比，具有作业效率高、成本低、农药利用率高的特点，可有效解决高秆作物田、水田和丘陵山地人工和地面机械作业难以实施等问题。然而，随着植保无人机的高速发展，植保无人机应用技术发展不足的问题逐渐凸显，植保无人机操作人员缺乏专业化的植保技术，个别飞手基础较差，只掌握最基本的植保无人机操控技术，对药剂、气象、无人机与作物之间的关联无明确的认识，导致飞防作业效果不理想。
东北农业大学农学院联合哈尔滨市农业推广技术总站等单位，组织多位业内专家，以专业化的植保技术为着手点，结合植保无人机自身因素、气象因素、药剂因素、农作物因素，提出集“人、机、剂、技”于一体的全方位植保无人机应用技术，以期解决我国植保无人机应用技术不足的问题，为植保无人机田间作业提供理论指导与技术保障。
限于作者水平，书中疏漏与不当之处在所难免，请广大读者批评指正。

编者
2022年5月

陶波，东北农业大学农学院，教授，博士，博士生导师，主要从事农药作用原理及应用技术的教学和科研工作。先后担任农药与杂草教研室主任、植物保护系主任，负责植保系的科研教学工作。于2000年9月破格提升为教授。先后讲授了《生物农药的生产与加工》、《生物技术在植保上的应用》、《杂草学》、《农药学》，并开设了《农药环境学》、《农药剂型加工》、《植物生长调节剂》、《农药生物化学》等新课程。连续获得优秀指导教师、三育人先进个人；并于1998年获得省政府颁发的“科技之冬”播种奖。
现任黑龙江省农药学重点学科带头人，黑龙江省植保学会副秘书长，中国农业技术推广协会作物化学调控专业委员会委员，中国植保学会杂草分会理事。主要的研究方向为农药生物化学、农药环境学、转基因抗除草剂作物的安全性、农药剂型加工技术、除草剂应用技术。近5年先后主持国际合作、国家“863”合作、国家科技攻关、省科技厅“十五”和“十一五”科技攻关重大项目科研课题12项。获得各级各类教学及科研成果奖3项。包括国际奖1项，省、部进步三等奖2项。发表学术论文40余篇，其中三篇被SCI收录。发明两项国家专利。

本书从专业植保技术入手，结合无人机操作技能，以“人、机、剂、技”为重点，在简述植保无人机发展与应用概况的基础上，深入分析了植保无人机结构与功能、飞行参数、环境因素、农药特性、助剂等因素对飞防效果的影响，详细介绍了飞防在作物常见病虫草害防治中的技术要点。另外，还精心收集整理了飞防作业典型案例和飞防作业实务，为无人机植保作业提供相关植保知识和专业化飞防技术指导。
本书适合广大农业技术人员、植保无人机操作人员、农业种植户等阅读，也可供高等院校植保、农药等专业师生参考。

第一章 植保无人机应用概述	001
第一节 植保无人机的应用背景	001
一、病虫草害对农作物生产的影响	001
二、农田病虫草害防治	002
三、农药使用过程中出现的问题	004
四、植保机械的应用	007
第二节 植保无人机的分类和特点	010
一、植保无人机分类	011
二、植保无人机相关标准	013
三、植保无人机作业的特点	014
第三节 植保无人机的发展情况	017
一、国外农业航空发展史	017
二、国内农业航空发展史	019
三、植保无人机行业的发展趋势与机遇	021
第四节 植保无人机的结构部件	023
一、植保无人机的动力系统	023
二、植保无人机的喷雾系统	025
三、植保无人机的飞控系统	029
第五节 植保无人机应用技术	031
一、精准施药技术	031
二、防飘移施药技术	033
三、变量喷洒技术	036
四、飞行辅助技术	036

第二章 植保无人机结构及功能对飞防的影响	040
第一节 植保无人机旋翼对飞防的影响	040
一、单旋翼植保无人机	041
二、多旋翼植保无人机	043
三、旋翼风场对农药雾滴沉积的影响	045
第二节 植保无人机喷雾系统对飞防的影响	047
一、雾滴大小与施药效果的关系	048
二、喷嘴类型的影响	049

第三章 植保无人机飞行参数对飞防的影响	051
第一节 飞行速度对飞防的影响	051
第二节 飞行高度对飞防的影响	052
第三节 喷液流量对飞防的影响	054
第四节 载药量对飞防的影响	056

第四章 环境因素对飞防的影响	058
第一节 农田环境对飞防的影响	058
一、田间因素	058
二、不同环境作业技巧	059
第二节 温湿度对飞防的影响	059
第三节 气流对飞防的影响	060
一、大气稳定性	060
二、环境气流	061
第四节 农作物对飞防的影响	062
一、高秆作物	062
二、矮秆作物	062
三、果树	063

第五章 作物常见病虫草害与防治	064
第一节 病虫草害常识简介	064
一、病害	064
二、虫害	067
三、杂草	068
第二节 大豆病虫草害防治	070
一、大豆田常见杂草防治	070
二、大豆田常见病害防治	072
三、大豆田常见虫害防治	073
第三节 水稻病虫草害防治	074
一、水稻田常见杂草防治	074
二、水稻田常见病害防治	077
三、水稻田常见虫害防治	078
第四节 玉米病虫草害防治	079
一、玉米田常见杂草防治	079
二、玉米田常见病害防治	081
三、玉米田常见虫害防治	082
第五节 小麦病虫草害防治	083
一、麦田常见杂草防治	083
二、麦田常见病害防治	086
三、麦田常见虫害防治	088
第六节 棉花病虫草害防治	088
一、棉花田常见杂草防治	089
二、棉花田常见病害防治	090
三、棉花田常见虫害防治	091

第六章 农药特性对飞防的影响	092
第一节 农药的分类	093
第二节 农药应用技术	095
一、农药的配制	095
二、防治对象及防治阈值的确定	097
三、除草剂应用要点	097
第三节 农药剂型	101
第四节 农药可混性	104
第五节 农药安全使用	111

第七章 助剂对飞防的影响	116
第一节 助剂概述	116
第二节 飞防专用助剂	119
一、国内外对飞防助剂的研究	120
二、飞防助剂对植保无人机喷雾雾滴分布影响	121
三、飞防助剂增效机理研究	123
第三节 土壤成膜助剂	126
一、土壤成膜助剂的增效机制	127
二、土壤成膜助剂对农药在土壤中挥发、淋溶的影响	127

第八章 飞防作业案例	130
第一节 病害防治应用案例	130
第二节 虫害防治应用案例	132
第三节 草害防治应用案例	133
一、植保无人机水稻田封闭处理应用案例	133
二、植保无人机水稻田茎叶除草应用案例	136
三、玉米田应用植保无人机茎叶处理防除杂草试验	137

第九章 飞防作业实务	141
第一节 植保无人机作业基础要求	141
一、植保无人机作业流程	141
二、施药者要求	142
三、环境安全要求	143
第二节 植保无人机作业注意事项	144
一、植保无人机作业前	144
二、植保无人机作业中	145
三、植保无人机作业完成	146
第三节 植保无人机保养	147
一、植保无人机维护保养	147
二、植保无人机的清洗	148
三、植保无人机电池的养护	149
四、植保无人机遥控器的保养	149
五、植保无人机的运输	149

参考文献	151