【編者按】

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)航空技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。美國(guó)使用農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的土地，占整個(gè)土地面積的50%左右。而中國(guó)目前僅占到2.6%。

在農(nóng)用無人機(jī)的應(yīng)用中，主要有植保無人機(jī)、農(nóng)業(yè)遙感無人機(jī)和農(nóng)田測(cè)繪無人機(jī)，而中國(guó)使用最多的是植保無人機(jī)。中國(guó)植保無人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用或許可以參考鄰國(guó)日本。上世紀(jì)50年代，經(jīng)濟(jì)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(jī)進(jìn)行航空施藥，但有人機(jī)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(jī)的研發(fā)。

如今中國(guó)處在相似的歷史路口。中國(guó)提出到2020年實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥零增長(zhǎng)的目標(biāo)。而無人機(jī)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，不僅延展了人的雙手，節(jié)省了勞動(dòng)力，帶來了作業(yè)效率的提升，同時(shí)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(jī)在中國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀，澎湃新聞（www.usamodel.cn）采訪了國(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀

澎湃新聞：中國(guó)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(guó)家農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀可以從兩個(gè)方面來考慮。

一是施藥的器械和方式。中國(guó)經(jīng)過多年的發(fā)展，整個(gè)植保來講，農(nóng)業(yè)機(jī)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(jìn)行地面噴霧；在新疆兵團(tuán)、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(jìn)的、大型的噴藥器械。

二是農(nóng)藥的使用量。與國(guó)外相比，我國(guó)農(nóng)藥的使用量偏大。尤其跟歐美國(guó)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(diǎn)應(yīng)該說是我們目前農(nóng)業(yè)植保需要解決的問題。因?yàn)槭褂梅绞街苯佑绊懙睫r(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(guó)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(guó)是小農(nóng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過來的，講究精耕細(xì)作，農(nóng)民對(duì)土地比較重視，對(duì)畝產(chǎn)量要求比較高。一旦發(fā)生哪怕是一畝地里有幾個(gè)蟲子，農(nóng)民都會(huì)大量地使用農(nóng)藥。他害怕土地因?yàn)檗r(nóng)藥的使用不及時(shí)，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(duì)整個(gè)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(gè)原因，造成我們農(nóng)藥使用量比國(guó)外大。

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

張瑞瑞：降低農(nóng)藥殘留一直以來是國(guó)家非常重視的一個(gè)方向。國(guó)家不管是科研立項(xiàng)，還是政策方面，都下了非常大的力度來進(jìn)行技術(shù)上的攻克。我們國(guó)家現(xiàn)在提出了到2020年實(shí)現(xiàn)“農(nóng)藥的零增長(zhǎng)”的政策。

目前，我們采用一些新的施藥方式，比如無人機(jī)施藥技術(shù)或航空施藥技術(shù)，來降低整個(gè)的農(nóng)藥使用。另外我們科研機(jī)構(gòu)和各個(gè)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(jìn)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(dá)到降低蟲害的目的。

目前來講主要是通過這兩種方式，一個(gè)是新的施藥設(shè)備，提高單位農(nóng)藥的利用量，一個(gè)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(jī)的誕生

澎湃新聞：無人機(jī)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(gè)世紀(jì)的50年代。它當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展類似于我們今天中國(guó)的現(xiàn)狀，經(jīng)濟(jì)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(dòng)力，土地病蟲害的防治非常嚴(yán)重。這時(shí)候日本政府采用了大量的有人飛機(jī)、有人直升機(jī)進(jìn)行航空施藥，解決病蟲害防治的問題。

但是有人飛機(jī)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(gè)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(jī)和有人機(jī)結(jié)合的方式，進(jìn)行航空施藥。他們委托當(dāng)時(shí)的雅馬哈公司，進(jìn)行農(nóng)業(yè)無人機(jī)的研發(fā)。到了1993年，雅馬哈研制成功了第一臺(tái)真正工業(yè)級(jí)的、農(nóng)業(yè)植保的無人機(jī)設(shè)備。無人機(jī)逐漸地在農(nóng)業(yè)上有了新的應(yīng)用。

無人機(jī)跟有人機(jī)相比，從字面來講，它是無人駕駛的一個(gè)設(shè)備。跟有人機(jī)最大的區(qū)別，是自主化的（飛行作業(yè)方式），比如，它可以實(shí)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(dòng)力。像無人植保機(jī)，它就是一個(gè)無人機(jī)設(shè)備加一個(gè)噴藥器械，然后進(jìn)行植保（作業(yè)）。

除了無人化和自主化兩個(gè)智能性之外，無人機(jī)還有兩方面比較突出。一個(gè)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(jìn)行施藥。另一個(gè)它飛行的高度比有人機(jī)高度要低。有人機(jī)施藥的飛行高度大概在5-7米，而無人機(jī)現(xiàn)在能夠控制到1-2米。因?yàn)樗娘w行高度低了，農(nóng)藥的漂移就小了，所以對(duì)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(guó)引入植保無人機(jī)大概是在什么時(shí)候？

張瑞瑞：我們國(guó)家植保無人機(jī)的使用，應(yīng)該能追溯到2010年左右。隨著中國(guó)軍用無人機(jī)技術(shù)的成熟，大量的一些原來給軍方提供無人機(jī)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(guó)家第一臺(tái)專門的農(nóng)用無人機(jī)。

澎湃新聞：當(dāng)時(shí)有哪些條件推動(dòng)我們?nèi)?yīng)用這樣一項(xiàng)新的技術(shù)？

張瑞瑞：當(dāng)然它有一個(gè)需求的背景。一方面因?yàn)闀r(shí)代背景，現(xiàn)在勞動(dòng)力大量地轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn)里來，農(nóng)村勞動(dòng)力缺少。另一個(gè)方面，噴藥時(shí)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?cè)趯?duì)植物進(jìn)行病蟲害防治的時(shí)候，大部分時(shí)間在夏天。夏天的溫度比較高，人在進(jìn)行農(nóng)藥噴施的時(shí)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(jìn)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?yàn)楣麍@是一個(gè)封閉的環(huán)境，空氣流通性比較差，在進(jìn)行噴霧的時(shí)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(jī)可以應(yīng)用到像果園這種相對(duì)密閉的空間嗎？

張瑞瑞：是的。現(xiàn)在應(yīng)該說無人機(jī)在中國(guó)的施藥有幾個(gè)較好的應(yīng)用。一個(gè)就是果園的施藥。原來我們?cè)诠麍@施藥，果園的果樹長(zhǎng)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(gè)很高的竿兒，支著噴頭進(jìn)行噴藥。但是有了無人機(jī)之后，無人機(jī)可以直接在上部噴藥。

另外就是在南方的水田。我國(guó)的稻米需求量是比較大的，在全球來看，中國(guó)也是稻米的主產(chǎn)區(qū)。大型的施藥器械很難進(jìn)入水田，用無人機(jī)進(jìn)行水稻上的病蟲害防治，也是一個(gè)非常好的手段。

還有在南方一些丘陵地區(qū)，因?yàn)樗翘萏铮匦畏浅２灰?guī)則，地形起伏也比較大，大型的施藥器械很難進(jìn)入。而無人機(jī)對(duì)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(jī)施藥也得到了應(yīng)用。不過它不是進(jìn)行病蟲害防治，而是給棉花噴脫葉劑，進(jìn)行脫葉。新疆的棉花種植面積比較大，機(jī)采棉時(shí)，棉花有大量的葉子，必須先用噴施脫葉劑讓葉子落掉。進(jìn)行無人機(jī)噴灑，把整個(gè)的葉子脫掉，然后再用采棉機(jī)采棉，采棉效率和質(zhì)量得到提升。

無人機(jī)對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的意義

澎湃新聞：相對(duì)于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，使用植保無人機(jī)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)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(gè)重要標(biāo)志。

美國(guó)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(jī)施藥處理的土地，占整個(gè)農(nóng)業(yè)土地的50%左右。而我國(guó)現(xiàn)在僅僅占到2.6%。如果參照美國(guó)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(gè)重要趨勢(shì)。

另一方面，無人機(jī)技術(shù)也是人工智能技術(shù)的一個(gè)非常好的應(yīng)用。近幾年人工智能一些先進(jìn)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(gè)重要標(biāo)志。

從作業(yè)效率來講，無人機(jī)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(jī)進(jìn)行田間噴藥，飛行速度大概在一秒鐘3到5米。每小時(shí)能夠作業(yè)40到60畝，如果我們按10小時(shí)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(jī)協(xié)同的作業(yè)方式，就是一個(gè)人可以同時(shí)操控多架無人機(jī)進(jìn)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(jì)，作業(yè)效率是人工的30倍左右。

另外對(duì)環(huán)境污染來講，無人機(jī)是一個(gè)低容量的施藥方式，代表它的施藥量是非常低的，符合我國(guó)“農(nóng)藥的零增長(zhǎng)”和降低農(nóng)藥使用量的整體趨勢(shì)。

中國(guó)農(nóng)用無人機(jī)的推行現(xiàn)狀和困難

澎湃新聞：關(guān)于植保無人機(jī)的應(yīng)用，像東北土地廣袤，可能適合植保無人機(jī)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(tái)植保無人機(jī)。推廣使用上會(huì)不會(huì)有一些問題？

張瑞瑞：其實(shí)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(jī)施藥。那里有非常成熟的有人固定翼飛機(jī)，它更適合大面積的使用，而無人機(jī)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(jī)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(jī)作業(yè)。

未來一定不是說是無人機(jī)代替有人機(jī)，或者是有人機(jī)完全替代無人機(jī)。應(yīng)該是無人機(jī)、有人機(jī)并行發(fā)展，或者并存、互為補(bǔ)充的一個(gè)階段。

當(dāng)然成本是一個(gè)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(huì)逐漸地下降，特別是無人機(jī)。以多旋翼無人機(jī)為例，它在2011、2012年誕生。剛剛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，進(jìn)行農(nóng)業(yè)植保的時(shí)候，多旋翼無人機(jī)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(guó)幾個(gè)非常大的做多旋翼無人機(jī)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(chǎng)上來了，另一方面整體技術(shù)成熟了，所以成本必然會(huì)下降。

但是我還要補(bǔ)充一個(gè)，像無人機(jī)這種器械，其實(shí)不只無人機(jī)，我們國(guó)家大型的農(nóng)機(jī)很少，現(xiàn)在不是每一個(gè)農(nóng)戶都有一臺(tái)，而是形成合作社。國(guó)家鼓勵(lì)農(nóng)民成立農(nóng)民合作社，大家共有一個(gè)設(shè)備。通過這樣的方式，成本會(huì)降低一些。

澎湃新聞：從我國(guó)第一臺(tái)農(nóng)用無人機(jī)的引進(jìn)到現(xiàn)在，無人機(jī)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(jī)的推廣是在質(zhì)疑和曲折中前進(jìn)的，技術(shù)也在逐漸地完善。

質(zhì)疑聲主要來自于幾個(gè)方面。

一是當(dāng)各種無人機(jī)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(jìn)行市場(chǎng)推廣，從而造成市場(chǎng)混亂。有很多的無人機(jī)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?yàn)闊o人機(jī)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(jī)設(shè)備，現(xiàn)在國(guó)家缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)廠家、每個(gè)企業(yè)各自為戰(zhàn)，造成了產(chǎn)品型號(hào)、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(gè)方面無人機(jī)的飛行對(duì)整個(gè)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(jī)在機(jī)場(chǎng)附近，或在一些敏感的區(qū)域進(jìn)行飛行，影響了公共安全。但是這些無人機(jī)大部分是來源于航拍的無人機(jī)，或者是一些娛樂愛好者的無人機(jī)。進(jìn)行植保作業(yè)的無人機(jī)，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(guó)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(guó)家提建議，制定農(nóng)用無人機(jī)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(cè)的規(guī)范，從而讓市場(chǎng)更加有序。

有人預(yù)測(cè)無人機(jī)在2018年到2020年是一個(gè)暴漲期。我們也希望看到，在那段時(shí)間農(nóng)業(yè)無人機(jī)能夠有一個(gè)更好的發(fā)展。

澎湃新聞：為什么2018年到2020年可能會(huì)是暴漲期？

張瑞瑞：因?yàn)楝F(xiàn)在無人機(jī)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(gè)來預(yù)測(cè)。

但我覺得我們國(guó)家可能更快。因?yàn)槲覀兊氖袌?chǎng)更大，農(nóng)田面積比它大，所以說可能會(huì)更快地進(jìn)入一個(gè)暴漲期。但是以目前來講，大部分人都預(yù)測(cè)是2018年到2020年。

農(nóng)用無人機(jī)未來的暢想

澎湃新聞：我國(guó)植保無人機(jī)在世界上處在什么樣的水平？

張瑞瑞：其他發(fā)達(dá)國(guó)家，軍用無人機(jī)或工業(yè)無人機(jī)發(fā)展比較早，中國(guó)和它們相比，在技術(shù)上有一定差距。但是如果說到無人機(jī)的產(chǎn)業(yè)或者是通用型的無人機(jī)、民用型的無人機(jī)，我們國(guó)家現(xiàn)在已經(jīng)領(lǐng)先了。

如果談到植保無人機(jī)的發(fā)展，世界上除了日本之外，中國(guó)應(yīng)該說是唯一的一個(gè)將植保無人機(jī)大規(guī)模應(yīng)用的國(guó)家。

澎湃新聞：對(duì)于農(nóng)用無人機(jī)未來的應(yīng)用，還有哪些可能性？

張瑞瑞：植保無人機(jī)未來會(huì)變得越來越自動(dòng)化。現(xiàn)在無人機(jī)在田間施藥，其實(shí)是在一個(gè)超低空復(fù)雜環(huán)境下施藥，可能威脅到人身的安全，因?yàn)樘镩g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(huì)對(duì)無人機(jī)的飛行造成影響。以后的無人機(jī)發(fā)展一定會(huì)越來越智能，人工自動(dòng)避障技術(shù)、自動(dòng)的導(dǎo)引技術(shù)都會(huì)運(yùn)用到無人機(jī)飛行上，從而讓無人機(jī)的飛行更加安全、作業(yè)質(zhì)量更好、自主性更強(qiáng)。

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

另外飛行數(shù)據(jù)的積累有利于我們?cè)谵r(nóng)業(yè)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。因?yàn)槌Ｄ暝谕粋€(gè)區(qū)域進(jìn)行施藥量的累積計(jì)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(jìn)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(píng)估。

我們采用無人機(jī)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(jìn)人與環(huán)境的和諧相處，也有利于生物多樣性。