基于四川省种植柑橘树的小型果园农用喷雾器设计探索

贺程

摘要：目的：目前，四川省柑橘树种植面积超过全国总面积的60%，在个体农户中种植柑橘树已成为普遍现象，农用喷雾器的改良设计可减轻个体农户负担，以达到省力、舒适的目的，同时，合理的农药使用也可减少环境污染。方法：采用文献调查法、实地调研法以及用户调研法，对种植环境、使用习惯、产品（农用喷雾器）进行分析，确定设计目标。结果：在满足基本喷洒功能基础上，提出设计方向，运用“分离设计”可解决目前使用过程中药液量配比不足，需多次配比压力大的核心问题，同时对背负系统舒适度和喷洒系统便捷性均做合理性改进设计以适应复杂的农业环境，以达到减重的目的。结论：本文将提出农用喷雾器的设计方向，在使用方式与背负方式上的改变，可在一定程度上减轻用户的压力，节省人力的输出，增加作业的便捷性、效率性，以达到人文关怀的目的。

关键词：农用喷雾器;省力;分离设计

四川省多山地、丘陵的优越地理条件使其成为全国种植柑橘树的“大户”。

对于个体农户而言，柑橘树病虫害的防护与产量有直接利害关系，柑橘树是常见的最易产生病虫害的果树之一，病虫害种类多、且不同病虫害防护部位不同，需要建立复杂的防护系统进行防护。而目前个体农户对于柑橘树的病虫害防护问题上依旧采用传统的背负型喷雾器，存在舒适度差（力的支出大）、便捷性差、安全系数低、农业作业效率低等弊端，因此，农用喷雾器的再设计极其重要，本为将从种植环境、产品、用户行为习惯三者进行分析，提出改进的方向。

一、四川省种植柑橘树的小型果园现状概述

种植环境与生产模式。经过实际调研得知，目前四川种植区较为平坦，低山，坡度低，机械化水平低下。柑橘树的种植多选择在地势较为和缓的山腰地带或缓坡地，源于山腰地段较为温暖，利于产出优质果，且为防止生活垃圾的污染，果园选址一般远离居民区，直线距离至少大于1千米，常在2千米左右，一定程度上加大了个体农户运输的负担，个体农户管理时需要步行背负农用喷雾器很长的距离。

个体农户以家庭为单位多实行小规模的生产模式。当前小型柑橘果园的经营特点为经营者自己投入劳动力参与种植与管理，平时以自己家庭成员管理为主，目前管理的人群多为50岁以上中老年人自主管理模式。

二、柑橘树常见病虫害情况及防治措施

（一）病虫害情况分析

柑橘树病虫害的防治主要针对两种：病害和虫害。

病害是由于柑橘树成长过程中管理不当导致的，可以危及到整个柑橘树的生长，以下挑几类常见病害进行分析：炭疽病：柑橘树普遍发生的病害，表现在叶片出现黄褐色斑点，叶、花、果梢、甚至于果实均会得病，高发每年3月上旬至4月;流胶病：表现在天牛等害虫对柑橘树造成伤口后发生，主要发生于主干、树梢;黑斑病：表现在柑橘树的叶片和果实，落花45天内喷3次，常见于4～6月;砂皮病：表现在树枝上出现很多小黑点，1天用药3次以上，常见于9～11月。虫害：柑橘树的根、枝、叶、花等部位均可产生不同的病虫害，虫害种类较多，包括红蜘蛛、蚧壳虫等，常常聚集在叶背，导致叶片衰落，影响品质。从病虫害的分析中可以看出，喷雾器的设计需要有高度的灵活性，适用于柑橘树的各个部分喷洒。

（二）防治措施

目前柑橘树常见的防治措施为：整形修剪，每年修剪病虫枝，将其中要害部分剪去，不仅提高树体耐害性和抗病虫能力，同时也保证了柑橘树果实的生长空间。物理或生物方法防治，悬挂黄色粘虫板，利用害虫对黄色的趋性，以此来吸引捕抓害虫。悬挂频振式杀虫灯，用光来引诱害虫，再利用频振式高压电网进行触杀。化学方式，目前最常用的治理方式，根据病虫害发生的情况，选择适当的时期，按比例配置农药进行病虫害的处理，使用农药是目前病虫害防治中必不可少的一部分。

三、用户使用行为分析

（一）当前使用的工具

根据调研显示，在个体农户中，对于柑橘树喷洒采用传统的背负式手动喷雾器和汽油式机动喷雾机为主，使用最多为背负式喷雾器。在一般情况下，以常用的16L喷雾器（装16kg农药）为例。如果按每亩地两壶水计算，每亩地需要30kg，配比两次可完成一次喷洒。（1亩地=667m2，平均每667m2种植45株，一次工作至少喷洒45株柑橘树），可看出用户需二次配比进行喷洒。

（二）行为习惯分析

根据用户使用情况显示，在使用时会遇到以下困难。一是运输时的压力。用户在运输的过程中，柑橘果园距离较远，大约在1～2km，且分布于中部山腰部分，用户在山底进行药液配置后，需徒步背负上山。二是来源于长时间站立背负的重量和背负装卸重量，用户作业喷洒过程中需维持背负状态并围绕柑橘树重复转圈和手持喷杆来回扫描状态。三是来源于多次往返的药液配比，农药的用水量原本与植株的大小、密度、农药倍数配比有关，但是在个体用户的固有认知和习惯中，常以30kg作为标准。由此可看出，在设计时可考虑药液量配比不够，来回配比对用户的压力问题。

四、常用喷雾器分析

（一）市场现状

目前现有市场喷雾器主要分为5类：背负式、手提式、推车式、车辆类、无人机/飞机类，按特性比较结果如下：

舒适性（省力）：背负式<手提式<推车式<喷药车<无人机/飞机。

灵活性（适应南方复杂地理环境）：喷药车<无人机/飞机<推车式<手提式<背负式。

效率性：背负式<手提式<推车式<喷药车<无人机/飞机。

安全性：背负式、手提式、推车式（直接接触）<喷药车、无人机、飞机（无直接接触）。

对比可以看出，目前我国南方山地、丘陵地区使用的背负式农用喷雾器在舒适性、灵活性、效率性、安全性方面显得相对较弱。

（二）三类常见的背负式农用喷雾器

背负式手动打压喷雾器，主要以手动打压（摇杆运动）方式产生动力源，在目前个体农户中所占比例大，对于个体农户而言，体力要求高，效率低，劳作损害大。优势为价格低廉，价格范围为50～100元之间，倾向于价格优先的个体农户均会选择这款。劣势在于工作效率低下，安全系数低，手动打压很难控制压力的大小，压力不足时，喷洒不出，压力过大时，导致气室爆炸，长时间作业，也会加剧农户的手臂负担。背负式电动喷雾器，与传统的手动打压式喷雾器相比，只有在動力源提供方面有区分，少了摇杆部分，其余部分均相同。但价格上相对而言有增高，大约在200～400元。其优势在于取消了手部（左手）的长时间活动，减少了手部压力，使用更加省力，并且电动泵压力大，增大了喷洒距离和范围，减轻了农民的负担。缺点在于由于是靠小型电动泵进行打压，有一定的重量，对于个体农户而言，维修和保养会相对比手动打压困难，若用户忘记充电，会出现作业未完成，电量耗尽的情况，但在实际调研中发现用户会有一定的计划和准备，断电的情况不常出现。背负式机动喷雾机，在前两类产品基础上增添了一个新功能——喷洒药粉，只需要更换内部的储存药箱便可，由于其内部多机械结构，比普通的电动式喷雾器和手动打压式重。价格方面较贵，成本高，在800～1000元。优势在于喷射距离远、速度快、范围广，一定程度上可减轻农民负担。劣势在于以汽油为燃源，成本高，且动力足，抖动厉害，据调研可知，中老年人控制不易，掌控时间短，且由于机械部件多，需要专业人员进行维修，维修困难。