【編者按】

中國是農業大國，農業航空技術是農業現代化的一個重要標志。美國使用農業航空技術的土地，占整個土地面積的50%左右。而中國目前僅占到2.6%。

在農用無人機的應用中，主要有植保無人機、農業遙感無人機和農田測繪無人機，而中國使用最多的是植保無人機。中國植保無人機的發展應用或許可以參考鄰國日本。上世紀50年代，經濟高速發展的日本，大量人口從農村轉移到城市，農村土地病蟲害嚴重。日本采用有人機進行航空施藥，但有人機在航空施藥過程中，飛行高度較高，霧滴漂移嚴重，造成了大量的次生災害，污染了環境。在這種情況下，日本開始了植保無人機的研發。

如今中國處在相似的歷史路口。中國提出到2020年實現農藥零增長的目標。而無人機應用在農業上，不僅延展了人的雙手，節省了勞動力，帶來了作業效率的提升，同時低容量施藥和智能化的操作方式也將有利于環境污染的減輕。關于農用無人機在中國的應用現狀，澎湃新聞（www.thepaper.cn）采訪了國家農業智能裝備工程技術研究中心農業航空部主任張瑞瑞博士。

 中國農業植保的現狀

中國地緣很廣、地形復雜，農業植保的現狀如何？

張瑞瑞：我們國家農業植保的現狀可以從兩個方面來考慮。

一是施藥的器械和方式。中國經過多年的發展，整個植保來講，農業機械化得到一些大面積的推廣。但是應該說一半以上的土地，還是通過人工的、背負式的噴霧器的方式，進行地面噴霧；在新疆兵團、黑龍江農墾地區這樣大規模的土地上，則主要采用先進的、大型的噴藥器械。

二是農藥的使用量。與國外相比，我國農藥的使用量偏大。尤其跟歐美國家相比，我們整體的使用藥、單畝的施藥量都是偏多的。

這兩點應該說是我們目前農業植保需要解決的問題。因為使用方式直接影響到農業的生產效率，農藥的用量直接影響到農產品的品質。

我國農藥使用量偏大的原因是什么？

張瑞瑞：我考慮可能有兩方面的因素。

一是中國是小農經濟發展過來的，講究精耕細作，農民對土地比較重視，對畝產量要求比較高。一旦發生哪怕是一畝地里有幾個蟲子，農民都會大量地使用農藥。他害怕土地因為農藥的使用不及時，造成農業產量的降低，影響到自己的收入。

二是環境惡化，對整個病蟲害的發生有很嚴重的影響。這也是非常重要的一個原因，造成我們農藥使用量比國外大。

植保作業的同時會帶來農藥殘留的隱患，現在有辦法緩解這個問題嗎？

張瑞瑞：降低農藥殘留一直以來是國家非常重視的一個方向。國家不管是科研立項，還是政策方面，都下了非常大的力度來進行技術上的攻克。我們國家現在提出了到2020年實現“農藥的零增長”的政策。

目前，我們采用一些新的施藥方式，比如無人機施藥技術或航空施藥技術，來降低整個的農藥使用。另外我們科研機構和各個高校也在采取一些新的病蟲害防治的方式。特別是像近幾年興起的，我們采用釋放有害昆蟲的天敵的方式，來進行防治。另外我們現在研究出一種基于信息素引誘的方式，造成有害昆蟲的生理或者發育的紊亂，從而達到降低蟲害的目的。

目前來講主要是通過這兩種方式，一個是新的施藥設備，提高單位農藥的利用量，一個是采用新的防治手段，盡可能減少化學農藥的使用。

農用無人機的誕生

無人機是怎樣被應用到農業上的？

張瑞瑞：最早可以追溯到日本上個世紀的50年代。它當時的經濟發展類似于我們今天中國的現狀，經濟高速發展，大量的人口從農村到了城市里面。缺少農村勞動力，土地病蟲害的防治非常嚴重。這時候日本政府采用了大量的有人飛機、有人直升機進行航空施藥，解決病蟲害防治的問題。

但是有人飛機在航空施藥的過程中，霧滴的漂移非常嚴重，造成了大量的次生災害的產生，也污染了環境。在這個條件下，到了1983年，日本的農林水產省就提出來說采用無人機和有人機結合的方式，進行航空施藥。他們委托當時的雅馬哈公司，進行農業無人機的研發。到了1993年，雅馬哈研制成功了第一臺真正工業級的、農業植保的無人機設備。無人機逐漸地在農業上有了新的應用。

無人機跟有人機相比，從字面來講，它是無人駕駛的一個設備。跟有人機最大的區別，是自主化的（飛行作業方式），比如，它可以實現一些田間的自主避障，有利于飛行安全。另外無人化能夠節省勞動力。像無人植保機，它就是一個無人機設備加一個噴藥器械，然后進行植保（作業）。

除了無人化和自主化兩個智能性之外，無人機還有兩方面比較突出。一個它是輕量型的，輕量型就決定了它可以在一些小田塊，一些地形比較復雜的地方進行施藥。另一個它飛行的高度比有人機高度要低。有人機施藥的飛行高度大概在5-7米，而無人機現在能夠控制到1-2米。因為它的飛行高度低了，農藥的漂移就小了，所以對環境的污染也小了，產生次生災害的可能性也降低了。

中國引入植保無人機大概是在什么時候？

張瑞瑞：我們國家植保無人機的使用，應該能追溯到2010年左右。隨著中國軍用無人機技術的成熟，大量的一些原來給軍方提供無人機技術的公司，想將自己的技術民用。

2010年，江蘇有一家公司，它研制了我們國家第一臺專門的農用無人機。

當時有哪些條件推動我們去應用這樣一項新的技術？

張瑞瑞：當然它有一個需求的背景。一方面因為時代背景，現在勞動力大量地轉移到城鎮里來，農村勞動力缺少。另一個方面，噴藥時經常發生施藥人農藥中毒的現象，危及人身健康和安全。

我們在對植物進行病蟲害防治的時候，大部分時間在夏天。夏天的溫度比較高，人在進行農藥噴施的時候，很容易吸入大量的農藥，從而人身健康造成傷害。另外，特別是在南方，施藥環境應該說是比較惡劣的，尤其是在水田進行農藥施藥，人還要背負著很重的噴霧器，人是比較勞累的。在勞累的狀態下，免疫力下降，吸入農藥，更易中毒。另外在果園里，因為果園是一個封閉的環境，空氣流通性比較差，在進行噴霧的時候，周圍的空氣中彌漫著各種農藥，所以他很容易吸入農藥。

現在無人機可以應用到像果園這種相對密閉的空間嗎？

張瑞瑞：是的。現在應該說無人機在中國的施藥有幾個較好的應用。一個就是果園的施藥。原來我們在果園施藥，果園的果樹長得比較高，而病蟲害尤其是害蟲，它的發病最早是從植物的梢部，就是枝子開始的。我們經常見到在果園噴藥，用一個很高的竿兒，支著噴頭進行噴藥。但是有了無人機之后，無人機可以直接在上部噴藥。

另外就是在南方的水田。我國的稻米需求量是比較大的，在全球來看，中國也是稻米的主產區。大型的施藥器械很難進入水田，用無人機進行水稻上的病蟲害防治，也是一個非常好的手段。

還有在南方一些丘陵地區，因為它是梯田，地形非常不規則，地形起伏也比較大，大型的施藥器械很難進入。而無人機對地形要求不是很高，所以它在這種地方也得到了大面積的使用。

另外，近幾年在新疆地區，無人機施藥也得到了應用。不過它不是進行病蟲害防治，而是給棉花噴脫葉劑，進行脫葉。新疆的棉花種植面積比較大，機采棉時，棉花有大量的葉子，必須先用噴施脫葉劑讓葉子落掉。進行無人機噴灑，把整個的葉子脫掉，然后再用采棉機采棉，采棉效率和質量得到提升。

無人機對現代農業的意義

相對于傳統農業，使用植保無人機在現代農業的發展優勢上主要體現在哪些方面？

張瑞瑞：我們經常講，農業航空技術是農業現代化的一個重要標志。

美國是現在全球農業現代化做得比較好的。它通過飛機施藥處理的土地，占整個農業土地的50%左右。而我國現在僅僅占到2.6%。如果參照美國模式，農業航空施藥的發展，應該是農業現代化的一個重要趨勢。

另一方面，無人機技術也是人工智能技術的一個非常好的應用。近幾年人工智能一些先進的技術不斷地發展，在農業上不斷應用。這也是農業現代化的一個重要標志。

從作業效率來講，無人機的作業效率比傳統的人工以及地面施藥器械，都要高很多。無人機進行田間噴藥，飛行速度大概在一秒鐘3到5米。每小時能夠作業40到60畝，如果我們按10小時連續不斷作業，一天的作業面積可能400畝到600畝。應該說它的作業效率是非常高的。

另外，現在我們還發展出一種多機協同的作業方式，就是一個人可以同時操控多架無人機進行作業。所以它的作業效率相比傳統的方式，是大大地提升了。據統計，作業效率是人工的30倍左右。

另外對環境污染來講，無人機是一個低容量的施藥方式，代表它的施藥量是非常低的，符合我國“農藥的零增長”和降低農藥使用量的整體趨勢。

中國農用無人機的推行現狀和困難

關于植保無人機的應用，像東北土地廣袤，可能適合植保無人機作業。但是在比如江浙一帶，土地面積小、地形復雜，農民可能覺得沒有必要花大成本去配備一臺植保無人機。推廣使用上會不會有一些問題？

張瑞瑞：其實情況可能恰恰跟你說的是相反的。在東北地區，或者西北也就是新疆地區，農田都是非常廣袤的，而它恰恰并不適合無人機施藥。那里有非常成熟的有人固定翼飛機，它更適合大面積的使用，而無人機更適合在南方的水田、小地塊作業。

南方小地形，地形比較復雜，有人機去飛行作業，可能飛行員的安全是無法保障的，所以更適合無人機作業。

未來一定不是說是無人機代替有人機，或者是有人機完全替代無人機。應該是無人機、有人機并行發展，或者并存、互為補充的一個階段。

當然成本是一個非常重要的考慮因素。我覺得隨著技術的不斷完善，成本會逐漸地下降，特別是無人機。以多旋翼無人機為例，它在2011、2012年誕生。剛剛應用在農業上，進行農業植保的時候，多旋翼無人機的成本大概在20萬元左右，有的賣到25萬元左右。而今天我們可以看到，我國幾個非常大的做多旋翼無人機的公司，成本已經控制到5萬，甚至4萬，成本的下降非常明顯。一方面市場上來了，另一方面整體技術成熟了，所以成本必然會下降。

但是我還要補充一個，像無人機這種器械，其實不只無人機，我們國家大型的農機很少，現在不是每一個農戶都有一臺，而是形成合作社。國家鼓勵農民成立農民合作社，大家共有一個設備。通過這樣的方式，成本會降低一些。

從我國第一臺農用無人機的引進到現在，無人機的推廣情況如何？

張瑞瑞：應該說經過七八年的發展，無人機的推廣是在質疑和曲折中前進的，技術也在逐漸地完善。

質疑聲主要來自于幾個方面。

一是當各種無人機出現，有很多技術還不是特別成熟的商家，為了利益，將產品也投入到植保服務當中進行市場推廣，從而造成市場混亂。有很多的無人機到了田間，不是幫農民提高效率，而是與地面的人工施藥相比，質量更糟糕了。甚至在很多地方，出現了大量的因為無人機防治和噴藥，造成農民土地減產、病蟲害多發的情況。

另外一方面的質疑，就是關于無人機設備，現在國家缺少相應的標準。每個廠家、每個企業各自為戰，造成了產品型號、施藥規范、施藥方式都不盡相同，從而影響了客戶，主要是農民的選擇和使用。

第三個方面無人機的飛行對整個的空域安全可能造成了一定的影響。近幾年我們可以經常聽到，很多無人機在機場附近，或在一些敏感的區域進行飛行，影響了公共安全。但是這些無人機大部分是來源于航拍的無人機，或者是一些娛樂愛好者的無人機。進行植保作業的無人機，大部分飛行的區域是在農田的上空，飛行高度都是在不超過作物5米以上的區域。

在這些質疑下，國家農業智能裝備工程技術研究中心聯合很多高校，不斷地向國家提建議，制定農用無人機的器械規范、作業方式流程的規范，以及作業質量檢測的規范，從而讓市場更加有序。

有人預測無人機在2018年到2020年是一個暴漲期。我們也希望看到，在那段時間農業無人機能夠有一個更好的發展。

為什么2018年到2020年可能會是暴漲期？

張瑞瑞：因為現在無人機施藥的話，日本最成熟。參照日本，日本大概是經過十年之后技術比較成熟，我們通過這個來預測。

但我覺得我們國家可能更快。因為我們的市場更大，農田面積比它大，所以說可能會更快地進入一個暴漲期。但是以目前來講，大部分人都預測是2018年到2020年。

農用無人機未來的暢想

我國植保無人機在世界上處在什么樣的水平？

張瑞瑞：其他發達國家，軍用無人機或工業無人機發展比較早，中國和它們相比，在技術上有一定差距。但是如果說到無人機的產業或者是通用型的無人機、民用型的無人機，我們國家現在已經領先了。

如果談到植保無人機的發展，世界上除了日本之外，中國應該說是唯一的一個將植保無人機大規模應用的國家。

對于農用無人機未來的應用，還有哪些可能性？

張瑞瑞：植保無人機未來會變得越來越自動化。現在無人機在田間施藥，其實是在一個超低空復雜環境下施藥，可能威脅到人身的安全，因為田間經常有人。另外田間的環境，樹、電線、地形的高低起伏，都會對無人機的飛行造成影響。以后的無人機發展一定會越來越智能，人工自動避障技術、自動的導引技術都會運用到無人機飛行上，從而讓無人機的飛行更加安全、作業質量更好、自主性更強。

第二，隨著大數據或者云平臺技術的發展，無人機的監管也會越來越透明和嚴格，飛行軌跡會越來越透明。

另外飛行數據的積累有利于我們在農業上進行數據分析。因為常年在同一個區域進行施藥量的累積計算，我們就可以知道，同一塊土地，在近幾年農藥的投入量有多大，進而可以將這些數據，與土壤的惡化程度、周邊環境的惡化程度結合起來做一些有效的評估。

我們采用無人機這樣一種智能的施藥技術，大幅降低農藥的施用量，一定程度上可以促進人與環境的和諧相處，也有利于生物多樣性。

來源: 澎湃新聞