摘要：为探究无人机气流扰动对果园微气候的调控效果及其防霜潜力，以T20和MG- 1S无人机在不同高度与频率下进行扰动作业。试验结果表明，无人机扰动可显著提升近地层温度、降低湿度、增强气流扰动，有效减轻霜冻危害，其中T20 无人机在2 .5m高度、高频（1 — 2min/次）干预下综合效果最佳。

       关键词：无人机扰动；果园；微气候；防霜冻效应

       果园微气候是果树生长发育、产量形成与品质提升的核心环境因子 [1] 。霜冻作为果园生产中频发的气象灾害，尤其在果树萌芽、开花期，低温冻害易导致花芽冻伤、花瓣脱落、幼果坏死，成为制约果园产业可持续发展的突出瓶颈 [2] 。已有研究成果表明，无人机气流扰动能够有效调节农田、设施大棚等场景的局部微气候，通过促进空气流通、均衡温度分布，减少低温积聚，从而降低冻害发生风险 [3] 。基于此，系统探究无人机扰动对果园微气候（空气温度和湿度、风速等）的影响规律，以降低果园低温冻害的发生。

       1. 试验材料与方法

       1.1 试验地点

       试验地位于宁夏回族自治区固原市红梅杏果园，分别选择平地果园和坡地果园各 1 处，两处果园距离不小于 500m。试验果园红梅杏树龄 3—4 年，平地果园海拔约 1750m，坡地果园海拔约 1820m，均为当地主栽红梅杏品种，种植面积均不小于 0.3hm2。

       1.2 试验器材

       无人机：选取 2 台不同型号大疆无人机（MG-1S、 T20） ，具备低空飞行稳定、作业范围广、可搭载传感器等特点，适配果园低空扰动作业，无人机具体技术参数如表 1 所示。

       试验果树：选择长势一致、无病虫害、树龄 3-4年的植株，平地果园和坡地果园分别标记 20 株标准株。

       1.3 试验设计

       试验设置 2 种地形（平地、坡地） ，每种地形设置 2 个处理（无人机干预组、对照组） ，每个处理 3次 重 复， 共 计 12 个 试 验 小 区， 每 个 小 区 面 积30m×40m，小区间设置 5m 隔离带。

       平地干预组：平地红梅杏果园，实施无人机扰动防霜作业，按预设参数进行飞行干预。

       平地对照组：平地红梅杏果园，不实施任何防霜措施。

       坡地干预组：坡地红梅杏果园，实施无人机扰动防霜作业，作业参数与平地干预组一致。

       坡地对照组：与平地对照组一致。

       无人机设置 2 种无人机型号、2 种飞行高度、2种干预频率，开展正交试验，优化最佳作业参数组合。

       飞行高度：设置 2.2m、2.5m 两个高度。

       干 预 频 率： 设 置 10—12min/ 次、1—2min/ 次 两个梯度。

       飞行路线：平地果园采用沿果树行向匀速飞行，东西方向各延展 3 行，南北方向各延展 60m；坡地果园采用蛇形往返飞行，沿坡向调整飞行轨迹，确保作业区域全覆盖。

       1.4 试验指标

       1.4.1 增温除湿效果 同步监测干预组与对照组果园 近 地 面（0.6m、1.5m）温 度 和 湿 度， 采 集 频 率5min/ 次，计算两组同一时段温度差值。

       1.4.2 气流扰动强度 同步监测干预组与对照组果园近地面（0.6m、1.5m）风速， 采集频率 5min/ 次，计算无人机作业期间干预组与对照组的风速差值。

       1.4.3 霜冻损失率 晚 霜冻结束后 7 天内，调查各小区标准株红梅杏霜冻损失情况，统计每株受冻果实数（花、幼果）、正常果实数，结合单果平均重量，计算霜冻损失率（霜冻损失率 = 受冻果实总产量 / 正常果实总产量 ×100%）。

       1.4.4 有效防护时长 将单次作业后果园近地 1.5m处较对照组空气温度提升≥ 0.5℃作为有效防护标准，统计每次作业期间达到该标准的持续时间，即为有效防护时长。

        2. 结果与分析

       2.1 不同处理对增温除湿效果的影响

       不同处理对增温除湿效果的影响试验结果如表 2所示。表 2 数据表明，0.6m 高度温度差值中，P-T-2.5-H较 P-CK、S-CK、P-MG-2.5-L、S-MG-2.2-H 分 别 显著增加 1955.6%、107.9%、42.3%；0.6m 高度湿度差值中 P-T-2.5-H 较 P-CK、S-CK、P-MG-2.5-L、S-MG- 2.2-H 分别显著增加 2125.0%、111.9%、48.3%；1.5m 高 度 温 度 差 值 中， P-T-2.5-H 较 P-CK、 S-CK、P-MG-2.5-L、S-MG-2.2-H 分 别 显 著 增 加2375.0%、104.1%、43.5%；1.5m 高 度 湿 度 差值 中， P-T-2.5-H 较 P-CK、S-CK、P-MG-2.5-L、S-MG-2.2-H 分别显著增加 2966.7%、104.4%、43.8%。

       2.2 不同处理对气流扰动强度的影响

       不同处理对气流扰动强度的影响试验结果如表 3所示。从表 3 可知，0.6m 高度风速差值方面， P-T- 2.2-H 较 P-CK、S-CK、P-MG-2.5-L 分别显著增加1740.0%、119.0%、41.5%； 1.5m 高度风速差值方面， P-T-2.2-H 较 P-CK、S-CK、P-MG-2.5-L 分别显著增加 1650.0%、105.9%、34.6%。

       2.3 不同处理对霜冻损失率的影响

       不同处理对霜冻损失率的影响试验结果如表 4 所示。从表 4 可知， 霜冻损失率方面， P-CK、S-CK 较P-T-2.5-H、P-T-2.2-H  分 别 显著 增 加 100.7%、 86.3%， 较 P-MG-2.5-L、S-MG-2.2-H 分 别 显 著 增加 14.9%、27.8%。

       2.4 不同处理对有效防护时长的影响

       不同处理下的有效防护时长试验结果如表 5 所示。从表 5 可知， 有效防护时长方面， P-T-2.5-H 较P-CK、S-CK 显著增加 3166.7%，较 P-MG-2.5-L 显著增加 44.1%，较 S-MG-2.2-H 显著增加 22.5%。

       3. 讨论与结论

       试验结果表明，采用 T20 无人机在 2.5 米高度、以高频（1—2 分钟 / 次）模式飞行（P-T-2.5-H 处理）的综合效果最佳，这是因为在晴朗、静风的辐射霜冻天气下，地面因长波辐射散热而剧烈降温，导致近地层空气温度低于其上方的空气，形成上暖下冷的逆温  [4] 。无人机低空飞行产生的扰动强制促使上下层空气发生混合，将相对较暖的上层空气输送至果树冠层，从而抬升了冠层温度、降低了空气湿度。 T20 无人机因其更大的轴距、更高的有效载重与功耗，能够产生比 MG-1S 更强劲、更稳定的下沉气流 [5] 。同时，高频次（1—2 分钟 / 次）的干预能持续维持对逆温层的破坏，防止其快速重建。此外，在相同作业参数下，平地果园的防护效果整体优于坡地果园，这与坡地地形下气流更为复杂、冷空气易在低洼处沉积有关。为在宁夏及类似晚霜冻频发的水果产区推广应用此项技术，生产上建议优先选用 T20 或同类性能更强的无人机，并设定 2.5 米左右的飞行高度和 1—2 分钟 / 次的高频干预模式作为核心作业参数，对于坡地果园，建议采用蛇形航线并适当增加飞行架次。

参考文献：

[1] 徐小博 . 无人机技术在农业生产自动化中的应用实践 [J]. 农业开发与装备 , 2026(02): 109-111.

[2] 何建升 , 李加强 , 黎伟文 . 植保无人机飞防技术在东莞荔枝园中的应用 [J]. 中国果业信息 , 2025,42(10): 92-93+100.

[3] 魏奕晨 , 李浩 , 刘素红 , 等 . 基于无人机遥感技术的坡地果园土壤侵蚀模数计算 [J]. 中国水土保持 , 2025(06): 72-75+81.

[4] 陈晓冰 . 植保无人机前飞时旋翼风场和喷雾场在果树冠层中的分布规律研究 [D]. 广东技术师范大学 , 2025.

[5] 王荣英 , 孟纯 , 张九青 , 等 . 基于无人机扰动的果园防霜试验研究[J]. 气象与环境科学 , 2021, 44(05): 105-111.