农林业病虫害大规模发生，对我们主要粮棉等农作物产量造成不可估量的损失，我国农作物防病防虫主要依靠机械和人工手动进行，全国防治病虫害面积达2亿hm2,现在大部分仍是使用上亿台的手动喷雾器和地面动力喷雾器，每年需补充喷雾器就达到100万台。由于人工防治工效低，不能实现大面积的统防统治，加上病虫害的蔓延和迁徙，防治效果差，且农药的不断使用导致农产品残毒量增大，品质降低。
由于农作物株高和密度的限制，机械难以进入田间喷施农药，即使选用先进的农药喷施机械也会对农作物植株造成一定面积的损伤，影响产量。人工手动喷雾器和背负式喷雾器人均每小时只能喷一亩地左右，不仅作业劳动强度大，作业时间长，而且长时间在农田里喷施农药，透风透光性差，容易引起作业人员药物中毒，同时作业质量差，受药面积和受药程度不均匀，达不到预期的效果，在对高大密集型农作物作业时更是无能为力，导致防病虫或除草失败，这也是目前制约农作物全程机械化的主要技术瓶颈。无人机在农业植保领域的广泛应用，将标志着我国农业真正走向了高新技术农业时代。
国内外农用植保无人机现状
1912年，加拿大已经开始将飞机作为大田作物、果园等喷洒农药辅助工具，从1918美国第一次用飞机喷洒农药防治蝗虫开始，正式拉开了航空植保的历史序幕。但直到1987年，日本Yamaha公司生产出世界上第一台农用植保无人机（R-50）。经过近三十年的发展，目前日本拥有2346架已经注册的农用植保无人机，操作人员14163人，成为世界上农用无人机喷药第一大国，日本的农用植保无人机及其配套施药技术发展比较成熟，已达到在短时间内加注汽油，补充药剂，操作实现傻瓜式，施药效率很高，目前无人机施药已占总施药面积的50%以上。
中国由于农业航空政策法规体系不完善、农业航空社会化服务体系不健全、对农业航空认识不足、与农业航空相适应的农田作业环境基础建设被忽略等原因，因此无人直升机用于航空植保作业正在逐渐兴起。十几年前，国内部分研究无人直升机的单位以及航模发烧友，进行了无人直升机喷洒农药的尝试，但因没有专业的植保知识和药械知识，对植保市场的陌生，进展一直不大。2010年以后，一些农药生产企业开始介入无人直升机航空植保项目，大大推动了该项目在国内的发展。如安阳全丰航空植保科技有限公司在植保无人直升飞机的研制、生产、专用航空喷洒系统和药剂的开发、飞手培训、飞防服务等方面，走在了同行业的前列；该公司生产的载重量10公斤的3WQF80-10型农用无人机及载重量40公斤的3WQF294-40型农用无人机已获得河南省农机补贴。（引自蒙艳华，王志国）
随着全球无人机市场规模的不断扩大，无人机逐渐从专业航模玩家手中飞入寻常百姓家。无人机作为世界顶尖科技的结晶，除了航拍和求婚，在农业植保中也将扮演重要角色，解决农业中劳动力短缺、环境污染、农药中毒等问题。中国是世界上最大的农业机械大国，拥有18亿亩基本农田，每天需要大量的农业植保作业，随着中国农村土地流转和集约化管理的加快，农村劳动力日益短缺，统防统治和专业化防治日渐普及，采用无人机植保作业已经成为中国农业的发展趋势。
从技术角度比较，无人机植保作业与传统植保作业相比，具有精准作业、高效环保、智能化、操作简单等特点，为农户节省大型机械和大量人力的成本。使用无人机雾化喷洒时，无人机旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对农作物的穿透性和附着率，达到立体化吸收，提高防治效果。但是作为一项施药新技术，无人机施药的覆盖度、均匀性、稳定性及最经济有效的施药剂量和用水量等技术参数需要试验验证和探索，同时筛选适宜无人机棉田全程植保的安全、高效药剂和剂型也非常迫切。本项目拟以棉田病虫草害防治（化学除草、蓟马、棉蚜、红蜘蛛）、化控和催熟脱叶三个植保关键环节为立足点，开展无人机施药关键技术参数研究，评价无人机施药与传统施药方法在田间药效、施药成本、工作效率和施药安全性等方面量化的优势和劣势指标，最终完成无人机植保与传统植保的比较优势评价与分析。
一、预期目标
通过新疆现有两到三个无人机服务队作业与传统机具植保的比较验证，出具《关于无人机植保与传统植保的比较优势的报告》，为完善植保无人机的技术标准、产品标准、企业标准提供科学依据，从而实现经济、高效、环保的棉花统防统治植保措施奠定基础。
二、主要任务：
（一）棉田无人机全程植保关键技术及其与传统植保施药技术的比较优势
1.无人机施药防治棉田有害生物关键技术及效果评价
l 无人机施药防治棉蚜田间药效试验
l 无人机施药防治棉叶螨田间药效试验
2.棉田无人机喷施生长调节剂关键技术及效果评价
l 无人机施药化控关键技术及效果评价
l 无人机喷施棉花脱叶剂技术及效果评价
3. 无人机施药与传统施药技术的比较优势分析
（二）无人机施药的机械性能评价（请张书记及张院长补充）
1.无人机的雾化性能及施药均匀性、稳定性等评价
2.无人机施药雾滴密度及空间分布规律的研究
三、拟解决的关键技术问题
(一）如何在稳定的无人机施药性能下提高对棉田有害生物防治效果及发挥高效的生长调节作用，获得具有推广应用价值的施药关键技术参数，形成规范化的操作技术规程。
（二）无人机飞行控制、雾化性能及其对施药效果的影响
四、实施方案
（一）棉田无人机全程植保关键技术及其与传统植保施药技术的比较优势
1.无人机施药防治棉田有害生物关键技术及效果评价
l 无人机施药防治棉蚜田间药效试验
应用植保无人机施用杀虫剂防治棉蚜，探索无人机施药的均匀性、稳定性及最经济有效的施药剂量，筛选适宜无人机施药防治棉蚜（棉叶螨）的高效杀虫剂品种和剂型。（详细实验方案见附件1）
l 无人机施药防治棉叶螨田间药效试验
应用植保无人机施用杀虫剂防治棉叶螨，探索无人机施药的均匀性、稳定性及最经济有效的施药剂量，筛选适宜无人机施药防治棉叶螨的高效杀螨剂品种。（详细实验方案见附件2）
2.棉田无人机喷施生长调节剂关键技术及效果评价
l 无人机施药化控关键技术及效果评价
应用植保无人机施用缩节胺等矮化调控药剂，探索无人机施药的均匀性、稳定性及最经济有效的施药剂量，筛选适宜无人机施药进行棉花矮化调控的生长调节剂。（详细实验方案见附件3）
l 无人机喷施棉花脱叶剂技术及效果评价
应用植保无人机施用脱吐隆等棉花催熟脱叶剂，探索无人机施药的均匀性、稳定性及最经济有效的施药剂量，筛选适宜无人机施药进行棉花脱叶处理的高效品种和剂型。（详细实验方案见附件4）
3. 无人机施药与传统施药技术的比较优势分析
通过上述试验验证，从田间效果、施药成本、技术难度、施药安全性和农药减量使用等指标全方位评价无人机施药防治棉田有害生物、矮化调控和催熟脱叶与传统施药技术（机械施药和人工施药）的比较优势。
（二）无人机施药的机械性能评价（请张书记及张院长补充）
1.无人机的雾化性能及施药均匀性、稳定性等评价
（附件5）暂缺
2.无人机施药雾滴密度及空间分布规律的研究
提高农药有效利用率，最有效的方法是在充分利用气象和作物群体结构的条件下，改进喷雾机具( 袁会珠，2000) 。喷雾机具直接决定了喷液量、雾滴速度和雾滴大小等影响药液沉积的因素，进而影响到生物效果( Ebert and Downer，2006)。利用无人机进行低容量喷雾，通过增加单位体积药液的雾滴数来确保在作物表面的覆盖，可以增加农药雾滴在受体表面的沉积量，降低农药的流失和损耗，进而提高药效，减轻农药对环境的污染。本研究以诱惑红（上海染料研究所）为示踪剂，通过研究无人机施药雾滴细度及空间分布规律研究，优化无人机施药的关键技术参数，以明确无人机施药的最佳喷雾方式及喷液量，提高对棉花害虫防治中农药的利用率，为无人机科学施药提供依据。（附件6，请张院长等修改完善）
五、项目承担单位及分工
（一）农业部农机推广总站
项目主持单位，参与单位自治区农机推广站及鉴定站。负责组织和协调相关技术单位和企业开展各项试验工作，对项目实施进行监督检查、验收和鉴定。通过报账式提供项目实施所需资金，如对农户的田间试验补偿、技术人员的差旅交通及其他试验必须费用等开支。
（二）新疆农业大学
项目技术负责单位，参与单位为农学院和机械交通学院。农学院负责“棉田无人机全程植保关键技术及其与传统植保施药技术的比较优势”的实施。机械交通学院负责“无人机施药的机械性能评价”的实施。
（三）相关企业
项目承担单位，参与单位为新疆极飞农用科技有限公司及新疆天山羽人农业航空科技有限公司。全力落实前述各项研究内容，提供最先进、稳定、可靠的无人机和田间施药保障，确保各项试验的顺利进行。积极配合自治区农机局、新疆农业大学对项目的组织和实施。
六、组织与实施
（一）建立项目小组
组长： 农业部农机推广站 ，
副组长：新疆农机推广站 张山鹰
新疆农业大学农学院 张学军院长
新疆农业大学农学院 马德英教授
新疆极飞农业空间有限公司：郑涛总经理
新疆天山羽人农业航空科技有限公司
成员：新疆极飞公司5人，自治区推广站2人，农学院3人，机械交通学院2人。
七、实验验证起始日期
自
项目同时在巴州尉犁县和昌吉市进行。
八、总结报告
2015年12月前，将实验验证工作总结结题，形成报告上报农业部、新疆维吾尔自治区人民政府。
起草人：新疆项目组
二0一五年五月二十四日
