【編者按】

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)航空技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。美國使用農(nóng)業(yè)航空技術(shù)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(nóng)用無人機的應(yīng)用中，主要有植保無人機、農(nóng)業(yè)遙感無人機和農(nóng)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(fā)展應(yīng)用或許可以參考鄰國日本。上世紀(jì)50年代，經(jīng)濟高速發(fā)展的日本，大量人口從農(nóng)村轉(zhuǎn)移到城市，農(nóng)村土地病蟲害嚴(yán)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(yán)重，造成了大量的次生災(zāi)害，污染了環(huán)境。在這種情況下，日本開始了植保無人機的研發(fā)。

如今中國處在相似的歷史路口。中國提出到2020年實現(xiàn)農(nóng)藥零增長的目標(biāo)。而無人機應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，不僅延展了人的雙手，節(jié)省了勞動力，帶來了作業(yè)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(huán)境污染的減輕。關(guān)于農(nóng)用無人機在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀，澎湃新聞（www.school126.cn）采訪了國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心農(nóng)業(yè)航空部主任張瑞瑞博士。

中國農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀

澎湃新聞：中國地緣很廣、地形復(fù)雜，農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀如何？

張瑞瑞：我們國家農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀可以從兩個方面來考慮。

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

二是農(nóng)藥的使用量。與國外相比，我國農(nóng)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(yīng)該說是我們目前農(nóng)業(yè)植保需要解決的問題。因為使用方式直接影響到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，農(nóng)藥的用量直接影響到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

澎湃新聞：我國農(nóng)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(nóng)經(jīng)濟發(fā)展過來的，講究精耕細(xì)作，農(nóng)民對土地比較重視，對畝產(chǎn)量要求比較高。一旦發(fā)生哪怕是一畝地里有幾個蟲子，農(nóng)民都會大量地使用農(nóng)藥。他害怕土地因為農(nóng)藥的使用不及時，造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的降低，影響到自己的收入。

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

澎湃新聞：植保作業(yè)的同時會帶來農(nóng)藥殘留的隱患，現(xiàn)在有辦法緩解這個問題嗎？

張瑞瑞：降低農(nóng)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(shù)上的攻克。我們國家現(xiàn)在提出了到2020年實現(xiàn)“農(nóng)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(shù)或航空施藥技術(shù)，來降低整個的農(nóng)藥使用。另外我們科研機構(gòu)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(xiàn)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(fā)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(shè)備，提高單位農(nóng)藥的利用量，一個是采用新的防治手段，盡可能減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。

農(nóng)用無人機的誕生

澎湃新聞：無人機是怎樣被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上的？

張瑞瑞：最早可以追溯到日本上個世紀(jì)的50年代。它當(dāng)時的經(jīng)濟發(fā)展類似于我們今天中國的現(xiàn)狀，經(jīng)濟高速發(fā)展，大量的人口從農(nóng)村到了城市里面。缺少農(nóng)村勞動力，土地病蟲害的防治非常嚴(yán)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(yán)重，造成了大量的次生災(zāi)害的產(chǎn)生，也污染了環(huán)境。在這個條件下，到了1983年，日本的農(nóng)林水產(chǎn)省就提出來說采用無人機和有人機結(jié)合的方式，進行航空施藥。他們委托當(dāng)時的雅馬哈公司，進行農(nóng)業(yè)無人機的研發(fā)。到了1993年，雅馬哈研制成功了第一臺真正工業(yè)級的、農(nóng)業(yè)植保的無人機設(shè)備。無人機逐漸地在農(nóng)業(yè)上有了新的應(yīng)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(shè)備。跟有人機最大的區(qū)別，是自主化的（飛行作業(yè)方式），比如，它可以實現(xiàn)一些田間的自主避障，有利于飛行安全。另外無人化能夠節(jié)省勞動力。像無人植保機，它就是一個無人機設(shè)備加一個噴藥器械，然后進行植保（作業(yè)）。

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(fù)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(xiàn)在能夠控制到1-2米。因為它的飛行高度低了，農(nóng)藥的漂移就小了，所以對環(huán)境的污染也小了，產(chǎn)生次生災(zāi)害的可能性也降低了。

澎湃新聞：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(yīng)該能追溯到2010年左右。隨著中國軍用無人機技術(shù)的成熟，大量的一些原來給軍方提供無人機技術(shù)的公司，想將自己的技術(shù)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(nóng)用無人機。

澎湃新聞：當(dāng)時有哪些條件推動我們?nèi)?yīng)用這樣一項新的技術(shù)？

張瑞瑞：當(dāng)然它有一個需求的背景。一方面因為時代背景，現(xiàn)在勞動力大量地轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn)里來，農(nóng)村勞動力缺少。另一個方面，噴藥時經(jīng)常發(fā)生施藥人農(nóng)藥中毒的現(xiàn)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(nóng)藥噴施的時候，很容易吸入大量的農(nóng)藥，從而人身健康造成傷害。另外，特別是在南方，施藥環(huán)境應(yīng)該說是比較惡劣的，尤其是在水田進行農(nóng)藥施藥，人還要背負(fù)著很重的噴霧器，人是比較勞累的。在勞累的狀態(tài)下，免疫力下降，吸入農(nóng)藥，更易中毒。另外在果園里，因為果園是一個封閉的環(huán)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(nóng)藥，所以他很容易吸入農(nóng)藥。

澎湃新聞：現(xiàn)在無人機可以應(yīng)用到像果園這種相對密閉的空間嗎？

張瑞瑞：是的?，F(xiàn)在應(yīng)該說無人機在中國的施藥有幾個較好的應(yīng)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(fā)病最早是從植物的梢部，就是枝子開始的。我們經(jīng)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(chǎn)區(qū)。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(qū)，因為它是梯田，地形非常不規(guī)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(qū)，無人機施藥也得到了應(yīng)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(zhì)量得到提升。

無人機對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的意義

澎湃新聞：相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，使用植保無人機在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢上主要體現(xiàn)在哪些方面？

張瑞瑞：我們經(jīng)常講，農(nóng)業(yè)航空技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。

美國是現(xiàn)在全球農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做得比較好的。它通過飛機施藥處理的土地，占整個農(nóng)業(yè)土地的50%左右。而我國現(xiàn)在僅僅占到2.6%。如果參照美國模式，農(nóng)業(yè)航空施藥的發(fā)展，應(yīng)該是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個重要趨勢。

另一方面，無人機技術(shù)也是人工智能技術(shù)的一個非常好的應(yīng)用。近幾年人工智能一些先進的技術(shù)不斷地發(fā)展，在農(nóng)業(yè)上不斷應(yīng)用。這也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。

從作業(yè)效率來講，無人機的作業(yè)效率比傳統(tǒng)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(yè)40到60畝，如果我們按10小時連續(xù)不斷作業(yè)，一天的作業(yè)面積可能400畝到600畝。應(yīng)該說它的作業(yè)效率是非常高的。

另外，現(xiàn)在我們還發(fā)展出一種多機協(xié)同的作業(yè)方式，就是一個人可以同時操控多架無人機進行作業(yè)。所以它的作業(yè)效率相比傳統(tǒng)的方式，是大大地提升了。據(jù)統(tǒng)計，作業(yè)效率是人工的30倍左右。

另外對環(huán)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(nóng)藥的零增長”和降低農(nóng)藥使用量的整體趨勢。

中國農(nóng)用無人機的推行現(xiàn)狀和困難

澎湃新聞：關(guān)于植保無人機的應(yīng)用，像東北土地廣袤，可能適合植保無人機作業(yè)。但是在比如江浙一帶，土地面積小、地形復(fù)雜，農(nóng)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(qū)，或者西北也就是新疆地區(qū)，農(nóng)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(yè)。

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

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(yīng)該是無人機、有人機并行發(fā)展，或者并存、互為補充的一個階段。

當(dāng)然成本是一個非常重要的考慮因素。我覺得隨著技術(shù)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(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，進行農(nóng)業(yè)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(jīng)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(shù)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(nóng)機很少，現(xiàn)在不是每一個農(nóng)戶都有一臺，而是形成合作社。國家鼓勵農(nóng)民成立農(nóng)民合作社，大家共有一個設(shè)備。通過這樣的方式，成本會降低一些。

澎湃新聞：從我國第一臺農(nóng)用無人機的引進到現(xiàn)在，無人機的推廣情況如何？

張瑞瑞：應(yīng)該說經(jīng)過七八年的發(fā)展，無人機的推廣是在質(zhì)疑和曲折中前進的，技術(shù)也在逐漸地完善。

質(zhì)疑聲主要來自于幾個方面。

一是當(dāng)各種無人機出現(xiàn)，有很多技術(shù)還不是特別成熟的商家，為了利益，將產(chǎn)品也投入到植保服務(wù)當(dāng)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(nóng)民提高效率，而是與地面的人工施藥相比，質(zhì)量更糟糕了。甚至在很多地方，出現(xiàn)了大量的因為無人機防治和噴藥，造成農(nóng)民土地減產(chǎn)、病蟲害多發(fā)的情況。

另外一方面的質(zhì)疑，就是關(guān)于無人機設(shè)備，現(xiàn)在國家缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。每個廠家、每個企業(yè)各自為戰(zhàn)，造成了產(chǎn)品型號、施藥規(guī)范、施藥方式都不盡相同，從而影響了客戶，主要是農(nóng)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(jīng)常聽到，很多無人機在機場附近，或在一些敏感的區(qū)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(yè)的無人機，大部分飛行的區(qū)域是在農(nóng)田的上空，飛行高度都是在不超過作物5米以上的區(qū)域。

在這些質(zhì)疑下，國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心聯(lián)合很多高校，不斷地向國家提建議，制定農(nóng)用無人機的器械規(guī)范、作業(yè)方式流程的規(guī)范，以及作業(yè)質(zhì)量檢測的規(guī)范，從而讓市場更加有序。

有人預(yù)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(nóng)業(yè)無人機能夠有一個更好的發(fā)展。

澎湃新聞：為什么2018年到2020年可能會是暴漲期？

張瑞瑞：因為現(xiàn)在無人機施藥的話，日本最成熟。參照日本，日本大概是經(jīng)過十年之后技術(shù)比較成熟，我們通過這個來預(yù)測。

但我覺得我們國家可能更快。因為我們的市場更大，農(nóng)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(yù)測是2018年到2020年。

農(nóng)用無人機未來的暢想

澎湃新聞：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(fā)達國家，軍用無人機或工業(yè)無人機發(fā)展比較早，中國和它們相比，在技術(shù)上有一定差距。但是如果說到無人機的產(chǎn)業(yè)或者是通用型的無人機、民用型的無人機，我們國家現(xiàn)在已經(jīng)領(lǐng)先了。

如果談到植保無人機的發(fā)展，世界上除了日本之外，中國應(yīng)該說是唯一的一個將植保無人機大規(guī)模應(yīng)用的國家。

澎湃新聞：對于農(nóng)用無人機未來的應(yīng)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?，F(xiàn)在無人機在田間施藥，其實是在一個超低空復(fù)雜環(huán)境下施藥，可能威脅到人身的安全，因為田間經(jīng)常有人。另外田間的環(huán)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(fā)展一定會越來越智能，人工自動避障技術(shù)、自動的導(dǎo)引技術(shù)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(yè)質(zhì)量更好、自主性更強。

第二，隨著大數(shù)據(jù)或者云平臺技術(shù)的發(fā)展，無人機的監(jiān)管也會越來越透明和嚴(yán)格，飛行軌跡會越來越透明。

另外飛行數(shù)據(jù)的積累有利于我們在農(nóng)業(yè)上進行數(shù)據(jù)分析。因為常年在同一個區(qū)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(nóng)藥的投入量有多大，進而可以將這些數(shù)據(jù)，與土壤的惡化程度、周邊環(huán)境的惡化程度結(jié)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(shù)，大幅降低農(nóng)藥的施用量，一定程度上可以促進人與環(huán)境的和諧相處，也有利于生物多樣性。