22、农业与林业发展的仿生方法

农业与林业发展的仿生方法

1. 无人机在农业中的应用

1.1 农药和化肥喷洒

无人机在农业领域的应用越来越广泛，尤其是在农药和化肥喷洒方面。一些学者研究了利用无人机进行农药喷洒的控制系统，以提高农作物产量。例如，基于四轴飞行器航拍相机和自动农药喷雾器（AAP），可以开发特定区域的 GPS 坐标，实现精准喷洒。在使用农药时，通过 PWM 控制器可以提高安装在无人机上的灌溉系统的效率。还有研究引入了基于静电喷雾技术的六旋翼无人机静电喷雾器，减少了农药的浪费。

1.2 作物健康监测

确保植物健康并早期检测细菌/真菌感染至关重要。农业无人机可以检测植物对不同量的绿光和近红外光谱（NIRS）光的反射情况，从而创建多光谱图像来监测作物的当前状态。快速监测和故障检测有助于拯救作物，在作物歉收的情况下，农民还可以记录损失以进行准确的保险索赔。无人机一次飞行可以覆盖数公顷土地，使用热成像和多光谱相机记录整个观察期间绿色植被的反射情况。例如，NASA 的太阳能探路者加号曾被用作图像采集平台，展示夏威夷 3500 公顷的咖啡种植园；低成本无人机 VIPtero 也可用于葡萄园的监测。

1.3 作物损害评估

配备多光谱和 RGB 传感器的无人机可以检测田间区域的杂草、疾病和害虫。通过拍摄不同波长的五个可见光波段的田间图片，即蓝色波长 440 - 510 nm、绿色波长 520 - 590 nm、红色波长 630 - 685 nm、红边波长 690 - 730 nm 和近红外波长 760 - 850 nm，可以精确确定应对这些侵害所需的化学物质数量，有助于减少农民在作物上的投资。

2. 植物纳米仿生学