棉花是重要经济作物之一，是关系着国计民生的重要物资，因此确保棉花生产安全对于我国社会主义经济发展具有重大的战略意义。长久以来机械化水平低、规模化进程慢、种植用工多、投入大等问题一直制约着棉花生产，由于病虫为害，棉花一般亩减产10%～20%，严重时减产可达到30%以上，甚至更多。
传统棉田管理的施药、施肥设备主要以手动喷雾器、背负式喷雾器和电动喷雾器等大容量、粗雾滴的喷雾方式为主，防控效率低，需要劳动力多，成本较高，农药利用率低。植保无人机飞防技术是新型植保作业方式，相对于传统人工喷雾和机车喷雾，植保无人机在棉田管理中具有安全性高、防治效果好、农药利用率高、作业效率高、省水省药省工等优点，已得到广大棉农的认可和欢迎，应用植保无人机飞防将是提升棉花生产效率的有效途径之一。近年来国内棉花效益低的问题凸显，成为棉花生产可持续发展和原棉竞争力提高的重要阻碍。
1 植保无人机的概念及分类
1.1 植保无人机概念。植保无人机本质上是飞行无人机的一种，一套完整的植保无人机包括飞行平台(直升机、固定机翼、多轴飞行器)、导航飞控和喷洒装置。主要功能是用于农林植物养护，可以喷洒农药、种子等，具有灵活性强、省水、省药、省工、效率高等优势。
1.2 植保无人机分类。目前植保无人机生产企业多，产品品牌、型号众多，技术特点也不尽相同。按结构主要分为多旋翼、单旋翼和共轴植保无人机。按动力主要分为电动多旋翼、油动多旋翼、油电混动多旋翼和油动变距植保无人机等。多旋翼植保无人机采用模块化设计，多采用锂电池作为动力来源，自动化程度高、操作简单、使用和维护非常方便，是目前防治农林植物病虫害广泛推广使用的机型。单旋翼植保无人机抗风性能较强，植保雾化效果较好，但是价格高，售后和维护成本比较高，操控难度大，对飞手素质要求较高，目前实际应用较少。
2 植保无人机作业技术特点
2.1 安全性好，作业效率高。据统计，每年因农业病虫害防治中毒人数高达10 万余人，中毒致死率高达20%。使用植保无人机喷洒农药，可减少喷洒过程中农药对人体造成的危害，降低了作业人员农药中毒的风险，安全生产得到有效保障。另外，使用植保无人机防治农作物病虫害可降低农户对农药滥用和过度使用等现象发生，减轻了环境污染。植保无人机喷洒施药的效率可达每小时3.3、～6.7hm2，作业效率是拖拉机安装喷雾器的3 ～4 倍，是手动喷雾器的30 倍，劳动力投入大幅度降低。
展开全文
2.2 防治效率高，作业成本低。植保无人机防治病虫害相较于传统的植保机械具有明显的成本优势，能够减少药剂使用和对人工的依赖，还能避免大型植保机械作业时对植株的损害，工作效率会更高。植保无人机飞防技术采用超低容量液剂、热雾剂及超低容量静电制剂，药液雾化好、穿透性强，防治效果更好。据统计，与传统施药设备相比可减少30%的农药用量，节约90%的用水量，降低了防治成本。
2.3 适应性强，应用广泛。植保无人机防治病虫害不受作物长势的限制，如作物套种地块或作物生长后期，使用地面施药机械无法进地作业，而植保无人机可从空中进行喷雾作业，达到防治病虫害的目的。植保无人机防治病虫害不受地形和高度的影响，可适用于平原、丘陵、山区等不同地形的作业。植保无人机体积小，不需要专门的停放地点，作业时也不需要跑道，在田间地头就可以实现起降，操作人员容易掌握飞行技术，易于大面积推广应用。
3 植保无人机在棉田管理上的应用
3.1 病害虫防治。棉田常发病虫害，如蚜虫、红蜘蛛、棉铃虫、盲蝽蟓和枯萎病、黄萎病等的防治以施用化学药剂为主。植保无人机飞防比传统的施药方式防治棉田病虫害的效果更好。研究表明，雾滴粒径与农药药效存在一定的关系，在一定范围内，采取细小的雾滴喷雾对病虫害的防治能够取得更好的防治效果。经试验，乳油、水分散粒剂和可溶液剂的单位面积药液沉积量较多，农药利用率较高，植保无人机飞行速度4m/s，飞行高度低于2.5m 防治效果最佳。
3.2 化学调控。棉花有无限生长的习性，营养生长和生殖生长并存生长时期较长，在雨水较多年份很容易造成营养生长过盛，生殖生长的营养缺乏，导致棉花蕾铃大量脱落。棉花生长过程中使用缩节胺是抑制营养生长、促进生殖生长、增强棉花抗性的一种有效措施，从棉花苗期至打顶需要多次喷施缩节胺等植物生长调节剂，防止棉花徒长、促进早熟和提高管理效率。传统生产方式需要大量的人力、物力，造成生产成本提高。研究表明植保无人机飞行高度为1.5m、飞行速度为4m/s，对棉花生长调控效果最好，工作效率可显著提高，作业质量也能得到较好保证，从而控制棉花生长，达到高产稳产目的。
3.3 叶面施肥。追肥可满足棉花在生长过程中对养分的需求，是保证棉花优质高产的重要措施。植保无人机喷施叶面肥，不受植株高低影响，机动灵活、效率高，作为土壤施肥的补充方式，能够解决因为苗期低温、根系吸收养分能力差，后期根系活力低、吸收能力弱的问题。研究表明，液肥的种类、浓度和液滴的大小对吸收性有一定影响，添加展着剂有一定的促吸收作用，而且飞行速度1.5m/s 能有效提高叶面肥对叶片的润湿性。
3.4 脱叶催熟。化学脱叶催熟是促进棉花集中吐絮，降低籽棉中的碎叶杂质，提高棉花品质，减少污染的必要手段，是棉田种植管理的重要环节。试验结果表明，使用无人机喷洒催熟剂，能达到良好的脱叶催熟效果，以喷施药液量1～1.2L效果优良，且对产量和品质无显著影响。
通过分析植保无人机在棉花病虫害防治、化学调控、叶面施肥、脱叶催熟等方面应用优势，得出植保无人机比传统的施药器械在棉田管理中更具有安全性、先进性、实用性、高效性等优势。随着植保无人机的行业发展、作业标准的不断完善、统防统治服务组织的壮大，植保无人机飞防技术将会广泛应用于棉田管理中，大大提高棉花生产效率，促进棉花产业可持续发展，为农业增效、农民增收打下坚实的基础。作者：解辉（衡水市种子管理站）。