农业无人机果树及农作物霜冻灾害防护作业技术

每年的春末深秋，气候转季，容易形成局部气温剧降，带来低温霜冻，直接影响农作物产量和寿命。多年来，人们总结了各种防止霜冻灾害的方法，有物理的、化学的等方式，但因为低温霜冻来的快，局部温度骤降，要在几个小时内解决低温恢复，需要有更加快捷的办法来完成，农业无人机的出现，能够快捷有效的解决这一问题。

一、低温霜冻灾害影响

霜冻是指在深秋春末季节里，由于冷空气的入侵，温度骤降，当气温在短时间内下降到农作物生长所需要的最低温度以下时，使农作物遭受冻害的现象。

1.霜冻出现的时间

霜冻在秋、冬、春三季都会出现，一般出现在凌晨两点左右，持续几个小时。霜冻发生时温度突然下降，地表温度骤降到0℃以下，使农作物受到损害，甚至死亡。它与霜不同，霜是近地面空气中的水汽达到饱和，并且地面温度低于零度，在物体上直接凝华而成的白色冰晶，有霜冻时并不一定是霜。每年秋季第一次出现的霜冻叫初霜冻，翌年春季最后一次出现的霜冻叫终霜冻。

2.霜冻的主要危害

霜冻会使农作物遭受危害，主要是冻结使细胞脱水引起危害，代谢过程被破坏，原生质结构受损伤以及细胞内冰块的机械损伤。

我国植物霜冻害主要发生在春、秋两季，春霜冻对春季返青生长的越冬作物小麦，春播作物早稻、玉米等以及果树类作物的影响极大。秋霜冻对迟熟的秋熟作物影响较大。在我国东北、西北和华北的秋霜冻往往使作物不能成熟，严重影响产量。

小麦霜冻是在地面层温度骤降到0℃以下，并低于小麦在一定发育阶段所能承受的低温度，而使小麦遭受冻害。小麦拔节后，抗寒能力渐弱，易遭晚霜冻害，受霜冻害的小麦从植株外部形状看有的是茎部受伤害，有的是叶片变黄、扭曲，严重的植株枯萎，还会造成穗部的雌雄芯受冻，小花退化，结实率降低而影响产量。

二、低温霜冻灾害防护技术

1.传统防护方式及效果

传统的防霜冻方式有：熏烟法、灌溉法、遮盖法、延迟开花、树冠喷水、喷防冻剂、煤炉加温、吹风对流。这些防护技术在灾情中都有不同的效果，但是仍然存在速度慢、费工时、成本高、效果差等等。

特别是近年来使用的“吹风对流”方式：在果园附近和上空安装使用大功率鼓风机搅动空气，增强空气流通，吹散凝集的冷空气来防止霜冻。缺点是：需要建立固定塔台，不能移动，防护面积小，建设成本高。

2.农业无人机低温霜冻灾害防护技术

农业无人机的霜冻防护是通过物理升温的方式对农作物进行防护。因为冷空气的密度相对于热空气的密度较大，所以冷空气都悬浮在下层，无人机在飞行过程中会产生向下的下压力进而带动上层的温热空气向地面冷空气层运动，使上下热冷空气产生对流，让地面的冷空气产生升温的效果。

根据2021年4月进行的无人机果树霜冻防护测试，根据有效数据显示一小时左右的时间无人机带动果树上层的热空气使果树下层冷空气的温度上升了4℃。

农业无人机能对果树花果有效的进行霜冻防护的同时也能提高果树的座果率。无人机在作业面积内的果树上空都是进行平飞作业，无人机所产生的向下气流会带动着花粉漂移，进而促进了果花的授粉率也提高了座果率。

根据往年果树霜冻防护的经验，基本在8分钟左右冷空气的温度就会降为霜冻的临界点。为保证果树霜冻防护的质量，无人机的飞行要保证在8分钟内完成一个循环。按照对果树霜冻防护的条件，根据测试得到无人机的风场最佳辐射直径为9米，无人机飞行高度为7.5米，无人机飞行速度为7.5米/秒，8分钟内一架农业无人机可对约50亩的果树进行覆盖飞行。

3.农业无人机低温霜冻灾害防护时间及周期

小麦霜冻防护的时间预计在三月中下旬至四中旬为期二十多天；果树霜冻防护的时间预计在四月初至四月底为期一个月，具体时间与周期根据天气情况而定。

4.无人机霜冻防护作业方式

签约作业：农户和无人机经营者签订作业合同，如需霜冻防护作业时，需提前一小时通知机手。在得到通知后务必在一小时内将所有无人机安排到指定地点进行起飞作业。按照作业面积支付作业费。

待机作业：在区域可能发生霜冻的（一个月左右）时间段内，租用无人机在指定的作业区域内待机，农户支付一定的租赁费，随时为自己的区域服务。

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