關(guān)于植保機(jī)
使用飛機(jī)進(jìn)行植保作業(yè)，實(shí)際上并不算是高科技，而已一件非常普通和主流的行為。我們可以從下面一系列數(shù)據(jù)看出，航空植保早已是世界植保的主流方式之一：
航空植保機(jī)/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
1921年，美國(guó)使用飛機(jī)噴灑砷素劑防治牧草害蟲成功，開創(chuàng)了農(nóng)用航空的歷史。1932年Huff-Daland飛機(jī)制造公司在其原有機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，制造出一架應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的飛機(jī)。
澳大利亞早在上世紀(jì)60年代就實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化，更是早在1947年，已經(jīng)開始首次將飛機(jī)用于農(nóng)業(yè)噴撒。最先投入使用的農(nóng)用飛機(jī)是DH82 Tiger Moths，原本作為教練機(jī)使用，經(jīng)過改造效力于農(nóng)業(yè)。
俄羅斯是農(nóng)業(yè)航空大國(guó)，2014年數(shù)據(jù)顯示，俄羅斯擁有農(nóng)用飛機(jī)11000架，航空作業(yè)面積占總耕地面積的35%。
雅馬哈植保無人機(jī)/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
1983年雅馬哈接到來自日本農(nóng)林水產(chǎn)省(隸屬日本中央省廳)提出的發(fā)明單旋翼無人直升機(jī)的要求。經(jīng)過4年研究探索，載荷為20千克的無人直升機(jī)R-50問世。據(jù)雅馬哈方面描述，盡管當(dāng)時(shí)全球其他國(guó)家也在研究類似產(chǎn)品，但R-50是第一款投入農(nóng)業(yè)噴灑實(shí)踐的無人直升機(jī)。
2005年雅馬哈就將無人機(jī)銷往到了韓國(guó)，到了2016年年末，有數(shù)據(jù)顯示稱，全韓共有600臺(tái)雅馬哈進(jìn)行植保作業(yè)。
植保機(jī)使用現(xiàn)狀
就目前而言，各個(gè)主要國(guó)家航空植保占耕地面積比例如下圖：
資料圖 來源網(wǎng)絡(luò)
可以看出，中國(guó)目前航空植保的應(yīng)用比例僅2%，遠(yuǎn)低于17%的世界平均水平。所以2004年，科技部863計(jì)劃、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機(jī)化所等項(xiàng)目和機(jī)構(gòu)開始了植保無人機(jī)的研究和推廣;之后在2008年，開始研究小型無人機(jī)單旋翼低量施肥航空噴霧技術(shù)；在2010年，第一架商用植保無人機(jī)的出現(xiàn)，正式揭開了中國(guó)植保無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化的序幕。
其實(shí)，我們從上述國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來看，美、澳、俄三個(gè)國(guó)家主要使用的是有人機(jī)在作業(yè)，這類飛機(jī)投入高、載重大、效率高，只有日本和韓國(guó)使用的是植保無人機(jī)。那么為什么會(huì)這樣？
植保無人機(jī)VS植保有人機(jī)
這是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，就目前而言，世界的航空植保主流形式，至少?gòu)姆N植面積上來講，是有人機(jī)噴灑。那么為什么中國(guó)注定會(huì)走向日、韓模式而不是美、澳、俄模式？
答案是面積，對(duì)于美、俄、澳三個(gè)國(guó)家而言，廣袤的土地，相對(duì)較少的人口，都決定了他們的單個(gè)經(jīng)濟(jì)單位擁有的可耕種面積是極其龐大的，我們可以看看美國(guó)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)：
2009年美國(guó)農(nóng)業(yè)從業(yè)人口（farmers）為205.6萬人，約有190萬個(gè)農(nóng)場(chǎng)，土地面積為29.7億畝（已經(jīng)扣除休耕面積），平均每個(gè)農(nóng)場(chǎng)土地面積為1563畝，平均每個(gè)農(nóng)場(chǎng)只有1.08人進(jìn)行生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，每個(gè)農(nóng)業(yè)從業(yè)人口平均耕地面積高達(dá)1445畝。
對(duì)于這樣龐大的土地面積，人力成本的均攤是極其低廉的，而小型飛機(jī)（固定翼飛機(jī)）的噴灑精度也能夠滿足這種廣度下的需求，那么即使固定翼飛機(jī)出現(xiàn)無人的形式，由于初期投入的限制，美國(guó)農(nóng)場(chǎng)主的更換動(dòng)力也會(huì)嚴(yán)重的不足，更何況無人機(jī)并不是真正意義上的“無人”，而是飛機(jī)上沒人，而地面上依舊需要人去操作飛機(jī)。這樣，無人機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)也蕩然無存。可想而知，澳洲和俄羅斯面臨的也是同樣的局面。
2015年，日本全國(guó)耕地面積為449.6萬公頃，農(nóng)業(yè)人口跌破200萬人，與1990年相比減少了60%，農(nóng)業(yè)人口平均年齡已高達(dá)67歲。同時(shí)日本農(nóng)業(yè)協(xié)同工會(huì)掌握著日本農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)與流通的命脈，但該協(xié)會(huì)的大部分成員為兼職農(nóng)戶，擁有農(nóng)田的平均面積只有約2公頃。
資料圖 來源網(wǎng)絡(luò)
注：國(guó)際上通?？捶ㄊ?，當(dāng)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)60歲以上老年人口占人口總數(shù)的10%，或65歲以上老年人口占人口總數(shù)的7%，即意味著這個(gè)國(guó)家或地區(qū)的人口處于老齡化社會(huì)。日本人口大概從1965年，65歲以上達(dá)到7%。所以1965年就開始老齡化了。
從上面數(shù)據(jù)來看，日本從上世紀(jì)90年代開始，日本老齡化速度開始加速（同時(shí)開始超過美國(guó)），造成大量勞動(dòng)人口減少。我們知道，基于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的因素，主要農(nóng)作物的生產(chǎn)回報(bào)率長(zhǎng)期來看，必然會(huì)穩(wěn)定維持在較低的水準(zhǔn)，同時(shí)又不會(huì)讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)陷入負(fù)回報(bào)的境地。這就帶來了一個(gè)顯著的結(jié)果，當(dāng)社會(huì)勞動(dòng)力富余的時(shí)候，大量的底層勞動(dòng)力會(huì)富集在土地上，而社會(huì)勞動(dòng)力開始缺少的時(shí)候，最快及最終失血的也必然是農(nóng)業(yè)。
在日本面臨老齡化加速的情況下，面臨著兩種選擇：
第一種是減少人力的參與度，讓更多的機(jī)器去替代人類去工作，以彌補(bǔ)人力的缺失；
第二種是進(jìn)行大規(guī)模的土地流轉(zhuǎn)，利用大型機(jī)械和協(xié)作效應(yīng)去彌補(bǔ)人力的缺失。
坦白來講，單純從農(nóng)業(yè)效率上來講，第二種顯然更優(yōu)秀。但是財(cái)產(chǎn)私有制是資本主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的基石，在這個(gè)大前提下，大規(guī)模讓小農(nóng)失去土地，是一件不可能的任務(wù)。所以我們可以看到，日本最終實(shí)際上采取的是一種折中的方法，既研發(fā)適合中小地塊的農(nóng)業(yè)機(jī)械，又組建世界上最強(qiáng)大的日本農(nóng)業(yè)協(xié)同工會(huì)來發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)（某種程度上替代因?yàn)椴荒艽笠?guī)模土地流轉(zhuǎn)而帶來的效率損失）。
日本農(nóng)業(yè)協(xié)同工會(huì)LOGO
日本農(nóng)業(yè)協(xié)同工會(huì)的口號(hào)是 ：“Each for All All for One”，即“人人為我，我為人人”
從上述對(duì)日本的農(nóng)業(yè)狀況的分析來看，基本解釋了為什么日本植保無人機(jī)的初代研發(fā)源自于政府部門在1983年對(duì)雅馬哈公司的要求，著顯然是政府部門看到人口老齡化即將到來而采取的應(yīng)對(duì)策略。
同時(shí)，也解釋了，為什么中國(guó)政府在2004年，植保無人機(jī)的研發(fā)和推廣是政府部門推動(dòng)的。從上面的圖表來看，中國(guó)的人口老齡化是在2004年左右開始突破7%的數(shù)值的，同時(shí)老齡化速度也是在2004年之后有著明顯的加速。值得稱贊的是，中國(guó)政府的反應(yīng)速度從上面的情況來看，是比日本政府要快得多，雖然這有著技術(shù)成熟和有國(guó)家可以借鑒的情況。
從2004年開始，我們面臨和日本同樣的困難，勞動(dòng)人口的減少（最終指向是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口的極度匱乏）和土地集中的困難。事實(shí)上我們國(guó)家采取的是與日本類似的方式。首先，發(fā)展適用于新的農(nóng)業(yè)形態(tài)的機(jī)械是毋庸置疑的，但是財(cái)產(chǎn)私有制是資本主義的命門，土地所有制也是中國(guó)特色社會(huì)主義的重要組成部分，所以我們采取的也是折中的辦法，一方面是制度創(chuàng)新和延續(xù)，對(duì)土地進(jìn)行流轉(zhuǎn)，另一方面，制度優(yōu)勢(shì)使得國(guó)家各級(jí)政府部門事實(shí)承擔(dān)了日本農(nóng)業(yè)協(xié)同工會(huì)的責(zé)任，對(duì)全局資源進(jìn)行了政策引導(dǎo)和調(diào)配。從這個(gè)角度來預(yù)測(cè)，隨著農(nóng)業(yè)人口的進(jìn)一步老齡化和總量的下降，必然會(huì)帶來下面的變化：
土地流轉(zhuǎn)的加速、地區(qū)核心資源調(diào)配中心的形成（不同于日本，中國(guó)遼闊的疆域決定了不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大且管理細(xì)化的中心）以及上述兩個(gè)變化帶來的農(nóng)業(yè)機(jī)械的科技化和智能化。
上述我們講到了，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)回報(bào)率從長(zhǎng)期來看，必然會(huì)維持在較低且穩(wěn)定的位置上，而且承包農(nóng)田需要付出極大的初始成本。同時(shí)農(nóng)業(yè)金融的缺失、缺乏足夠的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖知識(shí)和手段，使得中國(guó)短期內(nèi)必然不會(huì)形成類似美國(guó)的大農(nóng)場(chǎng)形式。按照近幾年現(xiàn)在江浙兩地種植主糧的田地的盈利來看，每畝收益在800元以下，低于50畝意味著家庭收入在4萬元以下，這樣收入的家庭顯然不足以抵御任何形式的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也缺少抵御風(fēng)險(xiǎn)的知識(shí)和能力，所以會(huì)逐漸消失。所以中國(guó)大概率會(huì)形成具有中國(guó)特色的以農(nóng)村保守種植者的50-200畝為基層，以職業(yè)種植者500-1000畝為主流，配以極少的2000畝以上的大農(nóng)場(chǎng)主的農(nóng)田分布格局。
假設(shè)我們的推測(cè)成立，那么將來的農(nóng)機(jī)的主流用戶將是擁有不超過2000畝的小農(nóng)場(chǎng)主，而更小的具有50-200畝的種植戶，可能會(huì)主要采取購(gòu)買服務(wù)的方式來滿足自己的需求。（這一點(diǎn)可以從日本的農(nóng)業(yè)人口平均年齡來看，顯然一個(gè)平均年齡是67歲的的群體是沒有辦法依靠自己來完成整個(gè)作業(yè)流程的，更多的選擇會(huì)是購(gòu)買服務(wù)來滿足自己的需求）。面對(duì)這樣面積的場(chǎng)地，可能還伴隨著農(nóng)田碎片化的格局，超大型農(nóng)業(yè)機(jī)械顯然是不符合現(xiàn)實(shí)需求的，固定翼飛機(jī)（每架次作業(yè)1500畝以上）也是一樣。針對(duì)中小面積作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械顯然會(huì)收到市場(chǎng)的青睞，但是我們也要注意到，并不是越小越好，上面我們講過，超小規(guī)模的農(nóng)戶會(huì)很快會(huì)從主流中消失，過小的農(nóng)業(yè)機(jī)械亦然。
在上面的格局認(rèn)知下，我們國(guó)家對(duì)于植保器械的初步選擇其實(shí)是類似日本的油動(dòng)版本的植保無人機(jī)。但是在2005年12月，當(dāng)雅馬哈公司準(zhǔn)備將第10架同類型飛機(jī)出口給北京一家公司時(shí)，被名古屋海關(guān)扣押，日本政府以植保無人機(jī)可能被用于軍事用途為由禁止雅馬哈公司繼續(xù)將植保無人機(jī)銷售到中國(guó)。在此之后，中國(guó)走上了自主研發(fā)小型植保無人機(jī)道路，經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了油動(dòng)、電動(dòng)和單旋翼、多旋翼之分。其中油動(dòng)單旋翼實(shí)際上起源于日本，而電動(dòng)多旋翼則源自于以大疆為首等一系列科技公司在10年之后的科技創(chuàng)新。這兩者的對(duì)比我們將在下一篇中詳細(xì)的說明。
植保無人機(jī)VS噴桿噴霧機(jī)
理論上這兩者都有各自的優(yōu)勢(shì)，即使在航空噴灑已經(jīng)實(shí)施幾十年的日、美，兩種不同形式的航空噴灑也只是占據(jù)了噴灑方式的50%左右。
噴桿噴霧機(jī)/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
噴桿噴霧機(jī)優(yōu)勢(shì)在于售價(jià)低廉、單位時(shí)間內(nèi)作業(yè)效率高、用戶操作簡(jiǎn)單，但是在作業(yè)時(shí)會(huì)碾壓田地和農(nóng)作物、不適合水田作業(yè)、噴灑水量大、對(duì)駕駛員健康有影響、農(nóng)藥使用量大、 用戶使用和運(yùn)輸不便。
植保無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于不壓苗、適合絕大部分地形、節(jié)省水和農(nóng)藥、轉(zhuǎn)移方便快捷、人員安全性高，但是也有著相對(duì)價(jià)格較高、單位時(shí)間內(nèi)作業(yè)效率不如噴桿噴霧機(jī)、操作相對(duì)比較復(fù)雜等缺點(diǎn)。在實(shí)際操作中，有用戶會(huì)選擇在種植初期不怕壓苗的時(shí)候，選用噴桿噴霧機(jī)；在種植后期，選擇植保無人機(jī)進(jìn)行噴灑作業(yè)。同時(shí)兩者還有其他各自適合的場(chǎng)景。預(yù)計(jì)會(huì)形成與日本類似的兩者共存和協(xié)作的格局。
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