近年来，精准农业航空植保技术尤其是植保无人机喷施作为解决上述问题的关键创新技术之一，发展迅速。根据农业农村部统计，2020年我国植保无人机保有量达到了10万架，作业面积达到10亿亩次，植保无人机所具有的飞行速度快、喷洒效率高、应对突发灾害能力强等优点，解决了我国当前植保作业困难的问题，保证了粮食的持续增产，精准农业航空尤其是植保无人机喷施具有巨大的发展潜力。
▋精准农业航空植保技术
精准农业航空植保技术利用各种技术和信息工具来实现农作物生产率的最大化，这些技术和信息工具包括机载遥感系统、空间统计学、变量喷施系统、精准导航系统、地面验证技术等。机载遥感系统可以产生精确的空间图像，用于分析农田植物的水分、营养状况、病虫害状况；空间统计学结合数据可以用于更好地分析空间图像，通过图像处理将遥感数据转换成处方图；变量喷施系统根据已给出的作物处方图及航空喷施雾滴沉积模型控制喷施过程中的施药量；精准导航系统根据需作业区域地图规划出施药作业的航路图，准确地使飞机沿着规定路线施药，有效避免重喷和漏喷；地面验证技术可通过地面的雾滴沉积结果来对航空喷施作业的决策进行设计和指导。通过以上技术和信息工具的结合使用，可以有效实现针对农田作物的精准决策、变量喷施。
随着社会的发展和先进技术的引入，航空施药在中国现代农业中将具有巨大的发展潜力。结合中国农业的特点，中国农业航空的发展应因地制宜，走“多机型、多作业方式并举”的道路，根据各地区的实际情况选择适宜机型，如东北、新疆等视野开阔的大面积、大农垦地区宜采用有人驾驶固定翼飞机作业，而在南方丘陵、地形复杂的小地块区域宜采用小型农用无人机作业，以此提高中国航空植保作业的适应性。
▲ 不同类型的农用航空设备
虽然中国航空施药技术研究尚处于起步阶段，但国内的相关科研单位、大学、企业针对农用载人飞机、不同型号无人机的航空施药技术进行了一系列的探索研究。
▋农用载人飞机的施药关键技术
目前，国外研究机构大多侧重于农用载人飞机的航空雾滴飘移、雾滴沉积规律等方面的研究，并配套先进的航空施药设备。国内则直接引进国外先进飞机机型与配套设备，相对缺乏各类机型的实际施药参数测试。特别是国外施药飞行高度一般在3～5m，而国内受防风林、电力电信布线以及作业安全的影响，作业高度一般在4～20m。针对该实际应用差异，北京农业智能装备技术研究中心联合北大荒通用航空公司对M-18B型、510G型飞机的有效喷幅、雾滴均一性进行了测试，首次提供了施药效果测试报告。同时，于2013年7月在黑龙江北大荒农垦集团下辖的前进农场开展了M-18B型飞机雾滴飘移、雾滴沉积分布规律研究。
2016年科技部批复华南农业大学成立国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心，同年研究中心在黑龙江佳木斯和湖北荆州分别进行了农用载人固定翼画眉鸟飞机大豆田喷施试验、载人直升机喷雾沉积与飘移试验，进一步加快了国内载人飞机航空施药技术的研究。
▲ 画眉鸟510G型农用飞机及试验采样带雾滴沉积情况图
▋农用无人机的施药关键技术
近年来，随着国内研究的深入，农用无人机航空喷施系统、低空低量喷施、RTK 精准导航、动态变量喷施、视觉环境感知等技术在中国均取得突破性进展，并被应用于各种农作物的航空施药作业中。为加快推进无人机航空施药技术的研究与推广，华南农业大学精准农业航空团队先后在云南、湖南、新疆、河南、江西、广东等多地开展柑橘、水稻、棉花、小麦等多种作物的无人机航空施药技术应用研究。2016 年，安阳全丰航空植保科技有限公司和华南农业大学共同发起并组织40 多家农用无人机企业成立了国家航空植保科技创新联盟，正式开启中国农用无人机航空施药技术应用研究。2016 年8 月，陕西省30 万亩（1 亩 ≈ 667m²，后同）玉米暴发黏虫，联盟组织多家成员并迅速调动100 余架农用无人机开展紧急防治救灾工作，此次救灾是国内农用无人机航空施药作业的首次协同作战，标志着我国应用农用无人机进行大规模病虫害防治进入新的篇章。2016 ～ 2019 年，联盟先后组织多家单位分别在河南、新疆等地开展小麦蚜虫防治和喷施棉花脱叶催熟剂的测试作业，进一步加快了农用无人机航空施药技术的应用和推广。2021 年3 月，国家航空植保科技创新联盟被农业农村部办公厅认定为标杆联盟，4 月农业农村部办公厅、财政部办公厅发布《2021—2023 年农机购置补贴实施指导意见》，正式将植保无人机纳入补贴制度。
▲ 2016年新疆石河子棉花脱叶催熟剂飞防试验
▋《精准农业航空植保技术》
植保机械迅速变化的同时，植保作业方式以及参与人员也发生了较大的变化，专业化服务者以及服务组织成为植保服务的主要参与者，这便对植保工作提出了新的要求。而现阶段行业内缺乏一本介绍植保、农用无人机以及施药技术知识的综合性书籍，为满足新时期农业发展植保技术方面的需求，故编撰此《精准农业航空植保技术》（兰玉彬著. 北京：科学出版社，2022.1）。本书针对当前快速发展的精准农业航空植保技术，详细介绍了农用无人机、大型农用航空施药设备及精准施药技术发展现状，精准农业航空施药植保知识，小麦、水稻、玉米、棉花等作物的病虫草害发生情况及其防治方法，植保无人机在各类作物上喷施应用实例等。
全书共10 章，第1 章介绍了国内外精准农业航空植保技术发展现状以及未来发展趋势，第2、3 章介绍了精准农业航空的两个主要平台——农用无人机以及农用载人飞机，第4 章介绍了农业航空遥感监测技术，第5 章介绍了精准农业航空植保知识（包括植物病理、昆虫、杂草及农药学知识），第6 ～ 10 章介绍了精准农业航空植保在常见大田作物病虫草害防治中的应用和果树无人机植保喷洒的应用。本书力求从农业生产的实际出发，反映农用无人机在科研、应用、生产方面的最新成果，并系统讲述其相关的植保知识，为田间作业及航空植保知识系统学习提供参考。
本书内容涉及的范围较广，知识较多，主要为一线的飞防操作者以及植保服务者提供基础知识方面的参考，同时可以作为高等院校农学、植保、农业工程等专业的参考书。
本文摘编自《精准农业航空植保技术》（兰玉彬著. 北京：科学出版社，2022.1）一书“前言”“第1 章 绪 论”，有删减修改，标题为编者所加。
化肥和农药减施增效理论与实践丛书/ 吴孔明主编
ISBN 978-7-03-068183-6
责任编辑：陈 新 闫小敏
（本文编辑：刘四旦）