我们知道，无人机飞防水平是农药机械化程度高低的重要标准，在当前我国农业生产过程中，农作物保护仍以人工加手动、电动喷雾机这样的半机械化装备为主，约占作业总量的90%以上，机械化植保设备，如拖拉机悬挂式施药施肥机械仅占不到1%的份额，我国无人机植保在我国占比1.67%，远远低于日本和美国的50%以上的水平。
 
1  无人机植保的优越性

1.1  高效自动化

随着土地流转，大型农场将持续产生，对种植业的机械化、自动化程度要求提高。植保无人机单日作业面积可达300亩，效率高于常规喷洒数十倍。且作业采用飞控导航自主作业，喷洒前，将农田里农作物的GPS信息采集到，并把航线规划好，飞机基本可实现自动作业，甚至市场期待的“傻瓜机”，降低操作人员的技术壁垒。
 
1.2  替代人力,安全性高
　　
农药对人体伤害较大，年轻人一般不愿意进行农药喷洒。无人机与人工作业相比，劳动强度大大降低，为目前农村劳动力紧张、劳动力成本高的问题提供了可行的解决方法。人工喷洒农药对作业人员的危害性非常大，据中国植保咨询网报道，我国每年农药中毒人数有10万之众，致死率约20%，农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计，植保无人机可远距离遥控操作，避免了喷洒作业人员暴露于农药的危险，保障了喷洒作业的安全。
 
1.3  节省资源,降低污染
　　
农业植保无人机喷洒技术采用喷雾喷洒方式，无人机直升机具有作业高度低，飘移少，可空中悬停等特点，喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性，防治效果好，也可以节约50%的农药使用量，90%的用水量，大大降低了资源成本。
 
1.4  防控效果好
　　
飞机飞行产生的下降气流吹动叶片，能使叶片正反面均能着药，防治效果相比人工与机械提高15%～35%，应对突发、暴发性病虫害的防控效果较好，不受作物长势的限制。
 
1.5  适应性强,易于推广
　　
无人机作业，既可喷药，也可喷施叶面肥；既适用于小麦、大豆、水稻等低秆作物，也适用于玉米、棉花、高粱等高秆作物和林果带；同时还适用丘陵山区作业，其适应性强。无需专用航站，近地飞行，可在空中悬停，体积小、重量轻，用面包车就可以实现跨区转移作业，易于推广普及应用。
 
2  我国无人机植保市场的现状
　　
我国农业植保方式以手动施药为主，占比高达93%，地面机械式植保药械占比约6%，航空植保占比极低；我国的农田状况不同于美国。美国主要为大地块形态，农药喷洒用固定翼的载人机即可解决大部分问题。从纬度、地块形态来看，我国和日本的农田状况更为相似，从作物类型来看，我国和日本都大面积种植水稻，因此，使用无人机是必然的。所不同的是，日本的田地间水泥机耕道比较完备，农民收入比较高，喷洒作业收入是中国的10倍。因此，日本选择起飞质量110 kg的雅马哈油动无人机作为植保无人机，可以达到出入田间作业，而且较长的滞空时间降低了起降的次数，从而降低了事故率，提升了作业效率。对中国植保无人机而言，既要达到一定的载药量和滞空时间，以满足中国田地间作业经济的需求，同时还要满足中国复杂地况的起降，包括复杂的田埂、沟渠、树林带、田间电线等地况。因此，100 kg以上的起飞质量和无人机价格，在现阶段是不适合中国市场的现阶段，比较实际的机型是载药量10～15 kg的起飞质量在35 kg左右的工程型油动无人机。
 

图1  全球主要国家农用航空作业占耕地面积比例
 
3  我国无人机植保市场空间测算
　　
根据最新的统计，2015年底，我国投入使用的农用无人机已超过3,000台，飞控手人数达2,500多人，大部分集中在种植大户及小型农场中。虽然我国农用无人机的总量依然很低，实际应用面积依然很少，但由于其在施肥、施药、授粉等方面的巨大优势，发展前景广阔。我国耕地面积超18亿亩，但山地丘陵面积较大，以每年喷洒5次，每亩作业价格10～20元为例，农用无人机一年的理论作业收入接近千亿元。
 
对比日本，日本是无人机植保应用最成熟的国家，目前在田间作业的无人机有3,500多架，飞手1.4万多人，而中国的农作物耕地面积是日本的24倍，基于谨慎原则，我们根据我国土地经营规模化面积对无人机需求量进行了测算，根据我们的预测，我国植保无人机市场需求约2.75万架。从土地经营规模化角度测算，预计2015年土地承包经营权试点覆盖面积达到5.8亿亩；农垦系统还有约9,180万亩耕地，累计土地规模达到6.7亿亩，农用无人机一年的理论作业收入接近千亿元。
 
随着我国无人机发展技术渐趋熟，产品价格下降，预计植保无人机对人工作业的替代性更强，催生更多需求。
 
4  我国无人机市场存在的主要问题

4.1  无人机性能需要提高
　　
无人机性能还不稳定，无人机植保是以无人机为载体，无人机的性能直接影响作业效果。油动力无人机噪音较大，维护保养成本略高，维护程度相对复杂，对操作人员素质要求较高；电池动力农用无人机作业能力小、抗风能力差、续航时间短、电池价格高寿命短、电池折旧成本高，电池充电时间长。再就是售后服务的问题，如果售后服务不及时，也会影响农用无人植保机超低量喷药技术的发展。目前电动无人机一块电池续航能力为8～10分钟，需要准备多组后备电池更换，电池充电时间长，电池成本高，频繁更换且影响植保效率；油动力无人机续航能力为10～30分钟，油电混合动力的续航能力超过60分钟。国内无人植保飞机一般载重能力仅为5～15 kg，油电混合动力的一些机型能达到17.5 kg以上。就目前情况来看，电池动力无人机大幅度提升载重能力比较困难，油动力无人机实现相对简单，但必须改进飞控系统，增加智能模块化和程序化的设置，弥补人员操作技术的不足。
 
4.2  无规矩不成方圆
　　
目前，我国无人机的生产还处于起步阶段，缺乏安全操作规范、农药喷洒标准、药剂标准等相关的作业规范，为数不多的生产企业和科研机构也是各自为政，没有统一的行业标准，生产推广应用受到一定的限制，且也缺少无人机管理方面的政策法规，与有人驾驶机一样，无人机的管理也分适航管理、飞行标准和无线电管理3个方面。无人机产业要保持稳定长期的发展，相关的标准和规范不可缺乏，相关管理部门应早日制定我国农业无人飞机的制造标准、鉴定标准、作业规范。

目前，酝酿中的安全规则和商业化准入门槛，可能是无人机产业发展的最大变数。不同级别的无人机技术要求也不同，中国企业很有必要未雨绸缪，提前做好相应的功能预研和技术储备。与专业级无人机更关注可靠性、技术的先进性、负载能力不同，消费级无人机则更多地关注产品的用户体验和性价比，由于产品定位和目标人群不同，消费级无人机产品的市场容量远超专业级无人机市场，未来在消费级无人机市场的竞争会更加激烈。
 
4.3  无人机技术还需要完善
　　
一是要优化无人机自身性能，使之便于操控。通过航路规划、自动导航实现傻瓜式操作，降低操作难度和复杂性。二是对农药雾滴的沉积飘逸规律也要进一步地加强研究，对于不同旋翼直径的机型需要进一步试验研究，优化作业高度、作业幅宽和作业雾滴直径。三是加大低蒸发超低量药剂的研发力度，进一步消除飘逸效应。农用无人植保飞机采用超低量喷雾，农药的剂型应以油剂为好，其次是乳油、水剂、水乳剂等。目前市场上销售的药剂多为传统喷雾设备设计生产的，不适合无人机植保机械。
 
其它问题，产品可靠性差坠机率高，一般约5%，实际使用中一到两周坠机一次，果树类树冠较大作物漏喷率较高；维修困难，行业发展时间短，经销商网络不健全，只卖不修；无人机保有量低，零部件库存备货不足；飞手瓶颈，AOPA认证飞手培训学校20余个，严重不足，油机飞手培训较为困难；闲置费用高，无人机实际工作时间短，中部地区约80～120天，农闲时间需要负担飞手人工成本；配套差，缺乏成熟的喷施作业规范和专用的喷施药剂，燃油、道路、虫情精准信息配套严重不足。
 
无人机植保应用是一个系统工程，有关科研单位、无人机生产企业和农药及药械企业要密切配合，通过产学研结合，加大创新研发力度。一是加大无人机研发力度，不断改进提高无人机性能，提升无人机续航能力和载重量，提高防治效率，降低防治成本。二是加强配套技术研究。针对不同低空超低量施药器械，研发与之相匹配的药液，力争在药剂雾化、喷洒技术等方面有所突破。三是加强电动无人机电池的研究，开发应用高效无人机动力电池，降低电池的成本，提升电池的容量，确保单次足够的续航能力，油动力无人机主要是在载重量上要有所突破。
 
5  植保无人机市场的竞争情况

规格和价格的竞争情况。目前国内主流植保无人机载药量为15～30 kg，续航时间为10～25分钟，作业效率约为1～2亩/分钟，产品售价因载药量而异，产品售价从8万至30万不等。根据合肥植保会走访和调研，无人机载药量为15～20 kg市场接受度较高，价格与购买的数量、服务有高相关。
 
目前，我国涉及无人机产业生产企业，预计200多家，主流大概十几家，我们梳理一下，广州极飞、天翔航空、高科新农、北方天途、无锡汉和、安阳全丰、珠海羽人、珠海绿卫士进行对比分析见表1。8家公司主力机型的产品参数包括药箱容量、续航时间、空机重量、喷幅、最大载荷、作业高度、作业速度、作业效率等，主流厂商的技术参数差距不大，但稳定性（炸机率）、性价比（电动便宜）、操作性（精准定位、操作难易）上更具验证空间。
 
以汉和为例。目前，企业主打产品是CD-15型，携药15 kg，售价大概在25万元，毛利率较高，飞控及喷药系统均自主研发，发动机自小松采购。2015年6月，公司完成A轮融资，募集资金5,000万元，预计今年营业收入2,000万元左右。今明两年将重点布局3个方向：一是渠道建设，在全国建设汉和7S店（集售前、售后、飞防培训及金融服务为一体）。目前已完成35家左右，预计明年底前要完成100家店的建设。植保无人机产业链，无人机是基础，渠道是关键，占据了渠道就占据了无人机及植保服务推广的最有利位置，对产业链卡位至关重要。二是CD-20-40等新型号机型的研制，丰富公司无人机产品系列（大型机方面可能与其他公司合作，引进对方成熟产品）。三是同步开拓国际市场。目前，公司已组建国际市场开发团队，重点拓展俄罗斯、韩国、南非及以色列等国家。

表1  国内部分主流型号植保无人机参数与价格

大疆无人机的资方主要来自风投。创投巨擘红杉资本便是大疆的投资方之一，2014年红杉向大疆创新投资了约3,000万美元。2015年5月投资大疆的Accel Partners同样来自硅谷，也是Facebook和Dropbox的投资方之一。目前大疆的市值为80亿元人民币，未来大疆的发展，具体体现在三个方面。一是进入美国，占领无人机高端市场；二是进入百姓日常生活；三是构建技术壁垒，需求技术突破。
 
不过，由于我国无人机正处于起步阶段，这些公司整体规模小实力弱，具备完善的研发、生产和服务能力的公司数量更少，在农业植保方面有针对性的创新能力普遍不足。企业售后服务体系建设还不完善，服务能力也有待提高。无人机不同于普通农机产品，平日的维修和保养必须到位，并且对维修人员的技术水平要求也很高。国内大多农用无人机出现故障后需要返厂维修，耗时又耗钱，也限制了无人机的推广和应用。目前，主流厂家都已启动建设各自的售后服务体系，如建设4S店、招募经销商并进行培训做维修保养，同时兼为农民做植保服务。此外，目前植保无人机的稳定性和可靠性仍不够，还不能满足大规模、连续作业的要求。如电池续航能力弱，导致作业时需要频繁更换电池，使用效率大打折扣。只有续航能力提高到2～3小时以上才能体现出其效率优势，大范围推广应用。药箱容量小，无法满足大面积农田作业要求。
 
随着土地流转和单位面积喷洒收入的提升，高载药量的无人机需求会逐步显现出来。因此，为应对越来越增长的大地块数量和越来越高的人工费用，2015年以后市场对载药量15～20 kg的无人机需求会越来越明显，而到2020年会出现载药量超过20 kg的无人机。总之，高载量、高效率是市场发展的必然趋势。
 
行业竞争特点表现是，产业链一体化、服务市场正处于跑马圈地阶段。无人机植保服务正处于市场培育期，购买无人机的客户还比较有限，上游制造企业一般都会主动去做推广服务。另外，无人机植保服务专业性很强，一旦与终端客户建立了合作模式，其他竞争对手很难切入，因此，行业内竞争对手也有意识加快跑马圈地，以期更好实现产业链卡位。
 
6  植保无人机推广和盈利模式

无人机植保是以无人机做载体的，无人机的操作、维修保养也需要一定技术能力的人员，未来一家一户的发展模式会受到一定的限制，也不符合统防统治的要求，各级政府要加大对无人机植保应用的调研和引导，根据各地实际生产需要，加大政策扶持力度，以种粮大户、家庭农场和农业（机）合作组织为载体，统一规划，建设区域化喷药防治中心或作业队，统一管理，统一作业。
 
在日本，无人机购买主要是协会组织和大量植保服务公司。其构成比例为：农业协会占28%、植保组合及服务公司占45%、团队占8%。根据我们的调研发现，无人机厂家自己组建飞防大队，或飞防大队购买无人机热情很高，市场占比较大。飞防大队购买无人机植保，工作天数对回收周期影响最大，中性预测下一年工作50天，回收周期电动1.4年、油动2.4年，电动无人机的回收周期显著快于油动。飞防大队购买无人机植保，工作天数对回收周期影响最大，中性预测下一年工作50天，回收周期电动1.4年、油动2.4年，电动无人机的回收周期显著快于油动。
 
无人机植保作业经济性测算，车载平台单价10万元/台，每台搭载2架无人机。作业时间：从6月15日到9月30日是植保的农忙期，一般在80～100天。东北地区一季种植植保天数30～50天，河北、河南等中部地区在60～80天，广西、福建、海南等南方地区植保天数90～120天。
 
拆分成本。固定成本包含折旧、固定人工、保险；变动成本包含发动机、燃油、电池、炸机维修。折旧：油动5年折旧，电动3年折旧，20%备用机；人工：1.5～2人/台飞机*12月*2千元固定工资*1.35（含35%固定工资三险一金）+提成1元/亩*1.5～2人；（油动难操作、电动易操作）；燃油：0.5元/亩；发动机：每200小时更换一次发动机，0.5万元/台发动机；电池：200次充放电（200架次飞行，一次15亩），1.5万元一组电池；保险：0.3万～0.6万元/年；维修方面，假设每5天炸机一次，油动维修500元/次，电动100元/次。
 
按无人机的采购价格，以及作业服务的费用来估算，客户购买无人机的投资回报期最快可能在2～3年，回报率目前较高。

无人机的盈利模式。无人机的盈利模式主要分为两种：出售无人机和飞行服务。目前，专业级无人机的采购批量较小，个性化定制程度较高，因此规模效应难以体现，并且售后的维保可能牵扯企业大量的精力，非常考验无人机企业的管理运营能力。同时，由于专业无人机的操控难度较大，对于飞手的要求较高，用户拿到无人机后存在“不会飞、不敢飞”的现象。因此，行业未来的盈利模式将会由硬件盈利，逐步向服务盈利、数据盈利的方向发展，这就对飞手队伍建设和后期数据处理提出了要求。
 
7  我国植保无人机驱动因素

7.1  土地流转

目前我国土地出现高速流转的特点，土地集中度提高，对无人机市场靶向作用加强。根据全国农技中心的数据，目前，我国各种新型主体也快速发展，家庭农场有87万个，各种农场经营合作社达到121万个，全国农村承包50亩以上大户达到287万家，家庭农场平均面积达到200亩，有800多个县市12,000余个乡镇建立土地承包经营权流转服务中心。从区域看，沿海发达地区流转较快，如浙江已为39%，内陆地区则较低，如四川经营权流转的比率在10%左右。据中国农机流通协会的调查显示，农机合作组织、种粮大户、家庭农场、农民合作社在消费主体中的比重正以15%的年均速度快速增长，新型农业主体的崛起，以及新形势下农资市场的一系列变革，都在为我国农用飞机作业的发展提供有利的条件。
 
随着中国农村土地流转和集约化管理的加快，愿意务农人数减少，劳力成本快速攀升，统防统治和专业化防治日渐普及，采用无人机植保作业已经成为中国农业的发展趋势，根据我们的预测，土地流转率每增加2%，小型无人机市场的增量为5,400台，可见，土地流转率和无人机市场保有量有高相关性。
 
土地经营的规模化，为植保无人机作业创造了前提条件。随着我国土地流转速度加快，未来植保无人机需求将会更加强劲。
 
7.2  购买无人机财政补贴力度和广度

2014年中央在河南、湖南两省将植保无人机列入补贴试点，第一批共补贴300架。中央补贴后，河南、山东、福建、山东、江苏、浙江等省份开始推行省内补贴试点，预计2016年起多个省份会将农用无人机纳入补贴名单。2016年起，预期安徽、广东、云南、东北省份会将农用无人机纳入补贴名单。

表2  我国多个省份无人机补贴政策

根据2015年1月，农业部办公厅、财政部办公厅印发的《2015—2017年农业机械购置补贴实施指导意见》规定，“除新产品补贴试点外，补贴机具应是已获得部级或省级有效推广鉴定证书的产品。”所以各地根据情况，尽快出台了民用无人机相关技术标准，打开购置无人机补贴的壁垒，这样购买无人机财政补贴力度和广度的加大，对刺激无人机的需求产生重大利好，驱动行业发展的空间和前景。
 
7.3  行业政策是无人机发展的催化剂
　　
2013年农业部出台《关于加快推进现代植物保护体系建设的意见》，提出鼓励有条件地区发展无人机防治病虫害。农业“十三•五”规划主攻农业现代化，农机整体渗透率超过60%，植保农机使用最低，弹性最大。2015年2月农业部印发《制定2020年农药使用量零增长行动方案》，淘汰传统喷洒工具，要求喷洒方式改进。主要农作物生产全程机械化推进行动，耕种管收，2016年500个县试点，重点是高效植保设备。
 
　　
东北地区，包括辽宁、吉林、黑龙江三省及内蒙古东四盟，为水稻、玉米、马铃薯、大豆等粮油作物一季种植区，发展大型高效施药机械和飞机航化作业。淮海地区，包括北京、天津、河北、河南、山东及安徽与江苏淮北地区、山西与陕西中南部地区，为小麦、夏玉米轮作区，重点推行绿色防控与化学防治相结合、专业化统防统治与群防群治相结合、地面高效施药机械与飞机航化作业相结合措施。
 
7.4  飞防服务是基础
　　
根据2015年合肥全国植保会调研情况，目前很多公司计划不销售无人机，而是提供植保喷洒农药服务，面向更大的服务市场，如农飞客、隆鑫通用以及全球鹰等。目前制约植保无人机发展的两大因素：一是配套服务能力不足，飞手短缺。全丰航空植保是第一个在植保领域形成规模化生产的国内企业，也是第一个与保险公司联合投保的农用无人机厂商，而且对农用无人机的理解更深，在喷头型号、飞行速度、飞行高度等参数有深厚的数据积累。公司入股全丰航空植保和农飞客后，与公司渠道下游客户合作，以无人机为载体把农飞客打造为全国性农业全产业链服务供应商。2014年，汉和航空成立了汉和航空植保商学院，希望与在农村市场成功运作的企业合作，在当地成立合资公司，共同组建飞防学校，培养集植保无人机操作维修养护及经营于一身的复合型人才，并在此基础上逐步在全国开设无人机销售和维修保养的4S店，代理销售配套农药，在当地成立最大的农药喷洒专业服务队，打造最专业的飞防品牌，提高双方企业的知名度，实现双赢。二是飞防专用农药缺失。目前无人机服务人员配置农药，一般根据手动机械经验来配置农药，传统农药的剂型和浓度不适合无人机喷洒，飞防专用农药具有润湿快、渗透强、分布更均匀、沉降速度快、飘移小、与常规农药相比减少用药量30%，效率提高到80%以上。目前有些企业正在研究植保无人机专用药剂，特别是在水稻、小麦、棉花、玉米等大田作物病虫害的不同靶标的防治，有的企业已经获得国家发明专利或正在申报专利。
 
8  结语
　　
在无人机植保市场尚未健全的情况下，充分发挥社会团体的作用，创建无人机植保市场联盟，依据相关法规，在政府政策的引导下，用商业模式组织起全产业链企业，共同创建健全无人机植保法规化市场，正在成为一种市场趋势。
 
无人机飞防是我国加速实现农业现代化的助推器，植保无人机、飞防员、农药构成了飞防体系的三大要素，而且无人机植保是一个可以做大的行业，且下游产业项目多，如飞防员培训服务、飞防员派遣服务、无人机维修保养服务、喷洒植保服务、无人机租赁、专用农药销售、无人机代理销售、空中灾情评估、飞机及安全保险、飞行俱乐部及竞技表演等项目，无一不是可以独立经营且具有发展前景的项目。