20世纪50年代，我国开始以有人固定翼飞机为主的航空喷洒技术的研究和应用。2007年，我国开始探索植保无人机领域；2010年，我国正式开始植保无人机的推广和使用。随着技术不断的发展，目前市场中植保无人机机型数量约为230个，其中单旋翼占比27.5%，多旋翼占比72.1%；电池动力约占80.3%，油动力占19.7%。无人机主流有效载荷从5Kg到30Kg不等。截止到2015年底，植保无人机总作业面积已达到1152.8万亩。截止到2016年5月，我国已有4986人持有民用无人驾驶航空器系统驾驶合格证。
随着民用无人机市场的发展，植保无人机也开始“飞”入寻常百姓家，随着土地流转规模的扩大，我国植保无人机产业存在着近千亿元的潜在市场。虽然国内植保无人机发展前景可观，但其发展仍面临诸多障碍。
二、黑龙江垦区的基本情况
黑龙江垦区位于闻名的黑土地，是我国三大垦区之一。经过60年的开发及建设，黑龙江垦区目前已建设成为我国的国有农场群，成为我国重要商品粮基地、粮食战略后备基地和的绿色、有机、无公害食品基地。黑龙江垦区地处三江平原、松嫩平原和小兴安岭山麓，辖区总面积5.76万平方公里，现有耕地4320万亩、林地1380万亩、草原527万亩、水面378万亩，是生态示范区。下辖9个管理局、113个农牧场，866家国有及国有控股企业，152家非国有企业，分布在全省12个市，总人口173.4万人，其中从业人员98.3万人年粮食商品量超过400亿斤。
黑龙江垦区地势平坦，耕地集中、种植连片，高压线和防护林带经过科学区划，布局合理，更适合有人固定翼飞机大面积作业。近年，垦区集中投入近亿元，新建多条标准水泥跑到，使垦区机场跑道总数达到75条，可供飞机作业农场数量达到82个，高标准扩建了农业航空作业基地，并完善了消防、配套设施，购进先进的通讯、导航、气象设备，改善了农用飞机场环境条件，提高了飞机的作业效率和作业质量，使指挥和保障农业航空作业的手段上层次，达到了国内先进水平。
随着垦区航化作业面积不断扩大，作业需求不断扩大，为此垦区以北大荒通用航空有限公司为主体，吸收部分航空公司组成农业航空作业联合体，建立了飞机调配、技术标准、航材供应、结算价格、航行管制“五统一”的管理体制，共同完成垦区航化作业，年航化作业出动飞机90左右，年航化作业面积2500万亩左右。各种农作物病、虫害防治采用飞机作业，有效的防止了暴发性、突发性病虫害的危害。叶面施肥和喷洒微量元素使用飞机作业，增产效果显著，平均可增产10%以上，灭虫防效95%以上，防病效果超过85%。截止到2016年，累计作业面积达到3亿亩，累计飞行20万小时。累计增产粮豆200多亿斤，创经济效益和社会效益300多亿元。
三、植保无人机在黑龙江垦区应用前景的分析
1.无人机的优势
相比于有人固定翼飞机，农用无人机的优势在于作业的灵活性，其适合完成小面积区域的喷洒作业。对于高秆作物及人无法进入的地块作业无人机作业优势明显。无人机飞行高度低，其喷洒效果优于人工喷洒药液效果。无人机业通常在田间，方便临时根据不同作物及农户的需求做出调整。所以，黑龙江垦区可以建立农用无人机与有人机互补作业，实施小地块差别作业，或对固定翼飞机无法作业的高压线密集地区或偏远地区进行补充作业。相比于垦区，黑龙江地方多为个人土地，地块面积小，各种作物混合种植，更适合无人机作业。
2.植保无人机进入垦区存在的问题
（1）作业效率问题
相比于有人固定翼飞机，植保无人机作业效率低。黑龙江垦区农种植的作物为一年一季，可作业农时极短，有效作业天数为20天，农用无人机平均一架一天作业效率为300亩，一个作业季节为6000亩地。有人固定翼飞机日作业效率为30000亩，作业效率是农用无人机无法比拟的。相比于垦区，植保无人机更适于在河南、海南等一年多季种植且地块分散的省份进行作业。
（2）作业成本问题
植保无人机作业成本高。农用无人机发展至今，单机购买、日用维护成本在逐年下降，但人工成本却逐年增高，增长幅度远远大于硬件价格下降幅度。农用无人机的亩成本在10元左右，比有人固定翼飞机成本高50%以上，并随着人工费用逐年在增长。一个农场一个作业季作业面积一般在20-50万亩，一架有人固定翼飞机即可满足需求，但无人机则需要50-80架。大量的无人机需要大量的人工加以辅助，而垦区人工数量较少，价格高，不利于降低成本。
（3）作业效果问题
垦区对于有人固定翼飞机的作业效果有完整且严格的规范和要求。固定翼飞机喷药量为17升/亩，雾滴大小为80-200微米，雾滴为25-35个/平方厘米密度，飞机的飞行高度控制也十分严格。而无人机药箱小，喷施量、雾滴大小、密度、穿透力无法满足垦区目前施药技术。无人机的喷施效果还需多年的实践与实验来验证。
有人固定翼飞机喷施的药液中可以同时添加防病、防虫和叶面肥，一次喷洒作业即可达到多种防治效果。农药和追肥药品种类添加的越多，药液粘稠度越大，由于固定翼飞机药箱喷洒压力大，可以喷施粘稠性较高的混合药液，且雾化效果好，同时也可喷施比重大的药品。而无人机由于喷洒压力小、载重小，单次作业只能喷洒防病、防虫和叶面肥中的一种，对于混合药液无法很好的雾化，影响喷洒效果。
无人机一旦远离操作者或作物高度过高时，可视较性差，容易发生危险，且无人机容易收到风的影响，作业效果无法保证。无人机飞行中药液逐渐减少导致重量变化，也导致无人机飞行高度无法准确控制，也会影响作业效果。
（4）植保无人机配套服务滞后及行业标准不完善
目前我国植保无人机在实际应用中存在一大瓶颈是“行业实力不均，配套服务不足”。首先，近年来民用无人机逐渐兴起，各地均有植保无人机制造企业，但相关配套的产业量少且分布不均，所以农户在植保无人机使用过程中如遇到产品部件损毁等问题，不能及时得到维修。其次，植保无人机保险服务近年刚刚起步，不像汽车行业保险业务那样成熟，还需要不断完善。
我国植保无人机产业处于发展阶段，业内并无明确的机身技术、性能和植保效果可供参考，这就使得无人机企业鱼目混杂，同时政府也无法出台确切的支持和扶持政策。据了解，目前我国明确出台有关民用无人机相关技术标准的省份屈指可数，仅有深圳对于各种业务类型的民用无人机制定了较为完备的标准体系。
（5）应对突发能力弱
垦区会根据每年不同的情况对作业进行临时调整，增加灭虫等临时任务，任务时间更短，无人机则无法迅速的完成类似的任务。在面对洪涝灾害等自然灾害是，无人机作业能力弱或无法进行作业。
（6）法律法规及监管的不完善
随着技术的日益成熟无人机市场发展迅速，但无人机的监管及规定却几乎一直处于空白状态。我国出台的关于无人机法规也多为临时性、指导性规定，相关管理规定、适航标准、处罚标准等相对滞后。而无人机的面临最严重的“黑飞”问题，更会给空域带来严重隐患。黑龙江垦区作业季有人固定翼飞机活动密度大，飞行高度低，无人机作业势必会对于固定翼飞机造成威胁。因此，无人机飞行的申报和监管工作亟待改进。
垦区作业的有人固定翼飞机都装有GPS导航系统以记录喷洒轨迹，方便对漏喷错喷等问题的核对。进入垦区的无人机也有必要加装此类设备。且农场方面要有专业人员管理无人机作业活动和区域，以避免药害的发生。
因此，无人机是一种新型的行业，而植保无人机则更为年轻，黑龙江垦区乃至植保无人机都需要时间在实践中去探索与研究。垦区可以建立相应的示范基区以帮助植保无人机逐步发展。
