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農業無人機果樹及農作物霜凍災害防護作業技術

來源/作者: 寧梅萍\屈棟才

每年的春末深秋,氣候轉季,容易形成局部氣溫劇降,帶來低溫霜凍,直接影響農作物產量和壽命。多年來,人們總結了各種防止霜凍災害的方法,有物理的、化學的等方式,但因為低溫霜凍來的快,局部溫度驟降,要在幾個小時內解決低溫恢復,需要有更加快捷的辦法來完成,農業無人機的出現,能夠快捷有效的解決這一問題。

一、低溫霜凍災害影響

霜凍是指在深秋春末季節里,由于冷空氣的入侵,溫度驟降,當氣溫在短時間內下降到農作物生長所需要的最低溫度以下時,使農作物遭受凍害的現象。

1. 霜凍出現的時間

霜凍在秋、冬、春三季都會出現,一般出現在凌晨兩點左右,持續幾個小時。霜凍發生時溫度突然下降,地表溫度驟降到0℃以下,使農作物受到損害,甚至死亡。它與霜不同,霜是近地面空氣中的水汽達到飽和,并且地面溫度低于零度,在物體上直接凝華而成的白色冰晶,有霜凍時并不一定是霜。每年秋季第一次出現的霜凍叫初霜凍,翌年春季最后一次出現的霜凍叫終霜凍。

2. 霜凍的主要危害

霜凍會使農作物遭受危害,主要是凍結使細胞脫水引起危害,代謝過程被破壞,原生質結構受損傷以及細胞內冰塊的機械損傷。

我國植物霜凍害主要發生在春、秋兩季,春霜凍對春季返青生長的越冬作物小麥,春播作物早稻、玉米等以及果樹類作物的影響極大。秋霜凍對遲熟的秋熟作物影響較大。在我國東北、西北和華北的秋霜凍往往使作物不能成熟,嚴重影響產量。

小麥霜凍是在地面層溫度驟降到0℃以下,并低于小麥在一定發育階段所能承受的低溫度,而使小麥遭受凍害。小麥拔節后,抗寒能力漸弱,易遭晚霜凍害,受霜凍害的小麥從植株外部形狀看有的是莖部受傷害,有的是葉片變黃、扭曲,嚴重的植株枯萎,還會造成穗部的雌雄芯受凍,小花退化,結實率降低而影響產量。

二、低溫霜凍災害防護技術

1. 傳統防護方式及效果

傳統的防霜凍方式有:熏煙法、灌溉法、遮蓋法、延遲開花、樹冠噴水、噴防凍劑、煤爐加溫、吹風對流。這些防護技術在災情中都有不同的效果,但是仍然存在速度慢、費工時、成本高、效果差等等。

特別是近年來使用的“吹風對流”方式:在果園附近和上空安裝使用大功率鼓風機攪動空氣,增強空氣流通,吹散凝集的冷空氣來防止霜凍。缺點是:需要建立固定塔臺,不能移動,防護面積小,建設成本高。

2. 農業無人機低溫霜凍災害防護技術

農業無人機的霜凍防護是通過物理升溫的方式對農作物進行防護。因為冷空氣的密度相對于熱空氣的密度較大,所以冷空氣都懸浮在下層,無人機在飛行過程中會產生向下的下壓力進而帶動上層的溫熱空氣向地面冷空氣層運動,使上下熱冷空氣產生對流,讓地面的冷空氣產生升溫的效果。

根據2021年4月進行的無人機果樹霜凍防護測試,根據有效數據顯示一小時左右的時間無人機帶動果樹上層的熱空氣使果樹下層冷空氣的溫度上升了4℃。

農業無人機能對果樹花果有效的進行霜凍防護的同時也能提高果樹的座果率。無人機在作業面積內的果樹上空都是進行平飛作業,無人機所產生的向下氣流會帶動著花粉漂移,進而促進了果花的授粉率也提高了座果率。

根據往年果樹霜凍防護的經驗,基本在8分鐘左右冷空氣的溫度就會降為霜凍的臨界點。為保證果樹霜凍防護的質量,無人機的飛行要保證在8分鐘內完成一個循環。按照對果樹霜凍防護的條件,根據測試得到無人機的風場最佳輻射直徑為9米,無人機飛行高度為7.5米,無人機飛行速度為7.5米/秒,8分鐘內一架農業無人機可對約50畝的果樹進行覆蓋飛行。

3. 農業無人機低溫霜凍災害防護時間及周期

小麥霜凍防護的時間預計在三月中下旬至四中旬為期二十多天;果樹霜凍防護的時間預計在四月初至四月底為期一個月,具體時間與周期根據天氣情況而定。

4. 無人機霜凍防護作業方式

簽約作業:農戶和無人機經營者簽訂作業合同,如需霜凍防護作業時,需提前一小時通知機手。在得到通知后務必在一小時內將所有無人機安排到指定地點進行起飛作業。按照作業面積支付作業費。

待機作業:在區域可能發生霜凍的(一個月左右)時間段內,租用無人機在指定的作業區域內待機,農戶支付一定的租賃費,隨時為自己的區域服務。

發布時間:2022-03-04 提交人:山西省農業機械發展中心 李舒婷 責任編輯:總站信息處 劉玉
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