数字技术助力果树精准施药

• 花匠小妙招
• 2024-11-23 16:46

随着数字化浪潮席卷各行各业，数实融合推动全要素生产效率提升，已成为农业产业领域新质生产力的生动写照。２０２４年全国两会上，有代表委员提出，加快推进数字农业建设，将信息化、智能化创新成果加速应用到农业生产中，以新质生产力引领农业高质量发展。

在我国农业领域，水果生产采用了不与粮食争耕地的“上坡下滩”种植策略，在种植管理过程中劳动强度大，在果树农药喷洒等诸多环节亟待数字技术的赋能。丘陵山地立体种植模式的果树，不同于平面种植的农作物，喷洒农药难度更大。

通常而言，果树树冠是一个立体空间的靶标，冠层内部结构与边界轮廓具有多边无序的特点，加之不同生长期、不同部位的枝叶茂密程度与叶面积指数并不相同，最理想的施药效果是喷雾机输出的风量和喷雾量，与果树不同部位的冠层结构及叶面指数相匹配，实现智能仿形变量喷雾。这样不仅能降低喷雾作业过程中农药雾滴的飘移与流失、提高防治效果，还能大大提高农药有效利用率，减少农药用量和减少喷雾作业次数，提高喷雾作业生产效率，降低劳动强度，减少因农药雾滴飘移对非靶标作物造成的药害。

为了实现喷雾机智能精准喷洒农药，中国农业大学的科研人员利用激光传感器根据果树冠层分布特点，从扫描树冠轮廓、建模、决策、风量及喷雾量，到实时调节风机转速和喷头流量，实现高效无死角精准喷雾与均匀沉积。这种智能喷雾机识别距离在０—１０米，喷雾决策响应时间小于０.５秒，最小识别间距０.３米。利用仿真方木作为人工靶标模拟冠层密度的结果显示，喷雾机的系统误差可控制在１０％以内。

除了考虑喷雾机为果树喷洒的部位精准之外，农药喷雾量与风量也是需要考虑的重点内容。为了做到哪里需要，喷雾机就将药喷到哪里，针对不同的农药与防治对象，选用各自合适的雾滴大小喷雾，科研人员还研发出智能变量控制喷雾系统。该系统由分段控制阀、总控制阀、控制面板、传感器、中央处理器组成的智能变量喷雾控制系统，搭配喷雾计算机系统，在计算机面板上可显示喷头压力、喷头类型、雾滴大小，以及施药量等信息。

为了更好地进行智能农业机械装备的研发和实验，中国农业大学成立了农业无人机系统研究院。目前，研究院承担了６项智慧农业示范项目，并在北京平谷、吉林延边、湖北枝江等地建成了智慧果园，基于数字技术赋能完成了肥料、农药与灌溉用水高效利用，提高了植保与施肥作业功效，省肥４０％以上，省水、省药５０％以上。

当前，包括大数据、物联网、移动互联网、云计算等前沿数字技术已成为智慧农业的重要支撑，能高效响应果园内各种机械化、智能化的应用场景需求，实现农业生产全过程的信息感知、优化决策、精准控制和精细管理，推动智慧农业向纵深发展。

（作者系中国农业大学教授）

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