凯斯纽荷兰公司是当今世界最大的农业机械制造公司之一,其拖拉机、联合收割机和打捆机的销量名列世界前茅。杨凌示范区是国内唯一的高新农业示范区,2010年12月,杨凌示范区被工信部确定为农产品深加工国家新型工业化产业示范基地。......
2023-11-28
在老一辈的记忆里,农业绝对是需要身体力行的。农忙时节,一大家子播种、除虫、除草、收割,“农月无闲人,倾家事南亩”这句诗描述的十分恰当。
今天,全国多地大规模农田都出现了这样一个画面:无人机载着药箱升空,伴着“嗡嗡”的响声,农药的雾流向下,快速地掠过一片片作物,人却站在远处。
无人机正在进行茶叶植保作业
从传统农业到现代化农业,从双手作业和地面器械到农用航空建设,我国走过了一个十分漫长的过程。
2004年新年伊始,中央下发《中共中央 国务院关于促进农民增加收入若干政策的意见》,这是21世纪以来的第一个关于“三农”的中央一号文件。该文件将着力点放在增加粮食主产区农民收入上,直接带有资金支持的政策占了相当大的比例。
2016年1月27日,新华社全文播发了《中共中央 国务院关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见》,这是中央一号文件连续第13次聚焦“三农”,改革开放以来第18次以“三农”为主题,同时也是自2014年连续三年将“农业现代化”纳入文件标题。这份文件提出,要大力推进“互联网+”现代农业,应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术,推动农业全产业链改造升级。
十余载,我国农业在自上而下的引导下,发生了翻天覆地的变化。从越来越多的地面机械出现,解放了农民的双手,到植保无人机快速发展,航空作业迎来新机遇,我国的农业现代化正在不断升级。
植保无人机的主要用途有液态化学农药喷雾、植物生长调节剂与叶面肥喷施、固态农药与肥料播撒等。这方面做得比较早也比较好的是日本。早在20世纪80年代,日本就最先成功研制出了用于农药喷洒的无人机。从2004年开始,日本水稻生产中,无人机的使用量已经超过有人驾驶飞机。现在以雅马哈(Yamaha)公司为代表的日本无人机企业,正在本土甚至欧洲广泛开展无人机植保作业。
我国的植保无人机是最近几年发展起来的。一方面,工业化和农业现代化为植保无人机提供了良好的大环境,植保无人机就是伴着这样的大风向,一步步成长起来的;另一方面,土地流转和农村劳动力转移加快了无人机向植保领域迈进的步伐。
2014年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于引导农村土地经营权有序流转发展农业适度规模经营的意见》提到,“坚持农村土地集体所有,实现所有权、承包权、经营权三权分置。”更早的十八届三中全会《决定》也提到,“鼓励承包经营权在公开市场上向专业大户、家庭农场、农民合作社、农业企业流转,发展多种形式规模经营。”可以说,为了推动农村改革向纵深发展,我国一直在从顶层设计上不断发力。1996年我国农村土地流转率还仅为2.6%,到了今天流转率已经达到40%左右。总体看来,农村土地流转已成趋势。
农村土地流转是农村经济发展到一定阶段的产物,通过土地流转,可以开展规模化、集约化、现代化的农业经营模式,摆脱分散经营、作物品种不一、作物长势不一等不利于农机推广的弊端。当土地开始集中,且形成一定规模之后,低效率、高成本的传统喷药方式就无法再满足植保需求,这时候,无人机就得到了崭露头角的机会。
数据显示,2015年我国植保无人机保有量达2324架(31个省级行政区统计),总作业面积达1152.8万亩次。而2014年这两个数字分别是695架、426万亩次,同比增长分别为234%、170.6%。到了2016年年中,我国植保无人机的保有量超过5000架。相比于日本,我国的植保无人机起步较晚,但发展态势明朗。作为一种新型农机装备,植保无人机正在补齐传统农机的短板,在农业领域打开前所未有的局面。
植保无人机价格在几万元到几十万元之间,由于价格较高且需要一定的操作能力,所以市场上常见的方式是卖服务,由专业飞手来完成整个航空作业,按面积收费。植保无人机作业的模式主要为以下几种:本地化运营、组建飞防联盟、搭建第三方服务平台。
植保作业南北因气候差异大,作物耕作时间周期不一,很多无人机企业受种种条件制约,不具备跨区作业能力,这严重制约了整个行业高速发展。对此,有厂商在尝试本地化运营,汉和航空、天鹰兄弟、全球鹰是其中的先行者。本地化运营不仅包括组建本地飞手,还包括售前和售后一系列服务。
为了进一步扩大作业团队的全国覆盖能力,2016年8月,十家无人机企业、植保服务队联合成立了我国首支“全国无人机植保跨区作业服务队”,天鹰兄弟公司创始人李才圣为这支服务队的队长。据李才圣说:“我们将根据全国农作物生长情况和病虫害发病情况,组织无人机植保队进行跨区调度作业。因为目前多数无人机企业并没有大面积作业的服务能力,除了技术和售后体系不完善,还存在服务队伍和用户都比较分散、无人机保有量过低等问题,使得整个行业的发展受到限制。目前,作业过程中经常遇到这样的问题,作业面积太大,一家企业干不完,其他企业很难调动;或者即便能调配,虫期只有3~5天,等赶到目标地,病虫害防治期已过。农业植保市场的需求太大,我们需要一个更大的平台来管理,进行合理有效的需求和资源分配。”
需求和资源的分配还可以通过第三方平台来连接飞防服务的供给端和需求端,代表的有农田管家、大田农服等。
当然,植保无人机能够发展起来,不仅是因为企业懂得商业模式创新,或大环境好。归根结底,外界环境只是推动力,自身优势才是植保无人机立足的基础。农业领域最看重的就是务实,一种新的植保方式只有能带来回报,大家才会愿意去尝试。
那么植保无人机相比于传统农机到底有哪些优势呢?
安全性。我国农药的发展一直以高效、低毒、低残留为目标,但如果个人防护不当、喷药方式不当(如下风方向喷药)、连续施药时间过长,那么药液在造福农业种植的同时,也会通过口腔、呼吸道和皮肤等途径侵入人体,为健康带来损害。据农业部统计,我国每年农药中毒人数约9万人,其中致死致伤致残7300人,打药已然成为农业生产环节的心头痛。
我国每年防治病虫害需要使用农药120万吨(制剂)左右,防治面积大约在4亿公顷以上,施药机械主要是中小型背负式手动和机动喷雾器。这两种机械都要求人员近距离操作。相比而言,植保无人机采用的是远距离遥控操作,操作人员不直接和农药接触,所以较为安全。
植保效率。植保无人机的工作速度一般在1~3亩/分钟,比人工快数十倍,视作业条件有所差异。
下面举个实例。2016年9月,海南省木瓜林地到了病虫害的多发季节,病木瓜主要的病虫害有疫病、炭疽病、轮斑病、病毒病和螨、蚜类虫害,一经发现,应尽早寻找对应农药处理。虫害防治不到位,将直接影响木瓜品质。承担此次飞防任务的是天鹰兄弟飞防作业队和该公司生产的TY-787单旋翼植保无人机。由于木瓜对药液非常敏感,错喷可能会严重影响生长,造成上市时间推迟和产量下降,飞防人员在请教了有种植经验的前辈后,才将无人机投入作业,雾状的农药被均匀地喷洒到树木上。每架无人机每次可以携带17千克药水,完成20~25亩地的喷药作业。一架无人机一天可以作业500亩,喷药效率可以达到人工的30倍。
同年10月,天鹰兄弟飞防作业队又来到广东惠州,为青枣和柑橘农场喷洒作业。植保无人机的作业效率达80亩/小时,相当于人工的50倍。飞机作业时旋翼产生的强大的下压风场使农药高度雾化并均匀喷洒至作物表面,茎叶正反面均能着药。
用药量和用水量。植保无人机作业高度2~4米,漂移少,喷洒装置具有自稳定功能,可以确保雾流始终垂直向下,较常规方式可以节省30%~50%的农药用量和90%的用水量。
防治效果。雾化是考量防治效果的一个关键因素,药滴的粒径越大,表面张力越大,也就越难在植物表面黏附成膜。通常农作物上的害虫、病菌或者田间的杂草分布并不均匀,只有大量的药滴颗粒附着在目标上,形成均匀的药膜,才能最大限度地发挥农药的作用。
植保无人机采用雾化喷头,其喷雾药滴直径大约是传统植保机械喷出雾滴直径十分之一甚至更小。植保无人机的雾化理论上可以使农药在植物表面有效附着,作业时产生的下压风场有助于增加雾流对农作物的穿透性,从而增强防治效果。
适应性。显而易见的是,植保无人机不易受地形环境、种植方式、作物高低等因素影响,因此适用于丘陵、山地等不同地形或者高秆作物,从而解决作业难的问题。
形势看似一片大好,但必须客观地讲,我国植保无人机还处于初级阶段,正处于“概念大于实用”的窘境,多个难题有待突破。
技术还要大力攻关。除了常规的载荷和航时问题,植保机还面临着飞控系统的问题。据中国农业大学植保机械与施药技术中心主任何雄奎教授介绍,无人机重喷漏喷现象较为普遍,无人机如果按照预定轨迹飞行,过程其实很复杂,要把信息预先收集起来。受气象条件影响,精确度很难把握,由于负载小,喷施农药浓度几乎接近原药。“停一下,或者一拐弯,多喷的药可能就会导致作物受害。”且除草剂都是有选择性的,如果控制不当飘到旁边田地,就会伤及周围其他敏感作物。
航空专用剂研发不成熟。航空专用剂的特性应为抗漂移、抗蒸发、高沉积、润湿渗透、耐雨水冲刷。而当前市场,与之配套的植保无人机专用农药制剂与低空低量高效施药操作规范还处于研发试验阶段。如何破解这一难题也是很多植保无人机企业和药企正积极探讨的问题。所以,从这一点可以看出,无人机植保绝不仅仅是制造商们的事,也需要药企积极参与。
缺乏配套的施药标准和技术。与植保无人机低空低量高效施药相配套的施药标准和技术,也是当前市场的短板。目前,使用者没有一套科学完善的判别标准来确定在喷雾过程中所需要的雾滴粒径、雾滴沉积分布密度、农药浓度等施药参数。业内也缺乏对于农用无人机相关技术参数的深入研究,在喷雾过程中对施药时机、飞行参数、温度、湿度、风速等操作规范的技术要求有待进一步完善。
无人机操作人员缺乏农业知识。何雄奎指出,植保无人机领域与无人机其他行业应用不同。单从操作高度和速度来说,一般是高空高速,而植保要求低空低速,并且对飞行的稳定性、高精准度提出了更高的要求;而从施药技术方面看,还要根据农作物的不同来选取不同的农药品种、喷洒浓度、施药技术参数等,这些不是一般意义上的飞行员或操控人员可以胜任的。随着无人机在植保领域应用的展开,未来将有大批无人机操作人员成为农业技术型人才,不仅能够操作无人机,还掌握相应的植保知识和施药技术。
由于种种瓶颈的存在,植保无人机尚未普及全国,植保无人机纳入国家农机补贴之路也走得举步维艰。农业部、财政部联合印发的《2015-2017年农业机械购置补贴实施指导意见》,中央财政资金补贴机具种类范围为11大类43个小类137个品目,而植保无人机并未被纳入补贴范围。
可喜的是,在国家层面上的植保无人机补贴到来之前,不少地方早已开始试水。比如,2015年,河南省专门制定了《河南省农用航空器购置补贴试点方案》,选择农用航空器作为农机新产品补贴试点产品,对载药量10千克和10千克(含10千克)以上不同机型实行省级财政资金定额补贴。2015年9月,福建省农业厅农业机械化管理处发布的《2015年福建省农机购置补贴产品已归档公示》中,多款无人机赫然在列,补贴标准在2万元至3万多元不等。
更进一步地,植保无人机行业吹来政策春风。2017年1月16日,农业部在京召开全国农业机械化工作会议。会议上,农业部农业机械化司司长李伟国指出,2017年将继续稳步实施农机新产品补贴试点,允许在适宜地区开展植保无人飞机补贴试点。
关于未来我国无人机植保服务的市场规模预测常常见诸报端,它们或是以病虫害发生面积为依据,或是以土地流转面积为依据,或是参照日本等国的航空作业面积,预测值为300亿~600亿元。
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