农机农艺深度融合助推植保防控现代化措施

平邑县农业机械发展促进中心 廉伟

1 目前植保防控技术现状

1.1 我国农药使用分析

通过国家数据统计局数据显示，2001 年我国农药使用量为127.48 万吨，同年农作物总播种面积为155707.86 千公顷，合8.187 千克每公顷；2019 年使用量为139.17 万吨，同年全国农作物总播种面积为165931 千公顷，合8.387 千克每公顷；农药使用量相差不足12 万吨，合算到每公顷使用量相差不大；但是在2013 年我国农药使用量达到了180.77 万吨，同年农作物总播种面积为163702.25 千公顷，合11 千克每公顷，然而美国只有2.2千克每公顷，法国为3.69 千克每公顷，日本为3.72 千克每公顷，因此我国农药使用量依然很大，有极大的改善空间。

1.2 我国农药使用结构

在我国农药使用比例中，曾经出现了三个“70%”，即杀虫剂占到所有农药使用量的70%，杀虫剂中高毒农药占到70%，高毒杀虫剂中有机磷杀虫剂占到70%。随着社会各界对农产品的安全及环境保护的日益重视，近年来，我国农药使用比例也发生了改变，目前主要体现为杀虫剂比例逐渐降低，尤其是高毒性农药的使用大幅降低，杀菌剂的比例基本没变，除草剂的比例有所增加。

1.3 我国施药方式的现状

我国农作物主要分为三种类型，一是大田作物类；二是设施作物类；三是林果作物类。这三种类型的施药方式略微有所不同。在20 世纪末及21 世纪00 年代，我国农药的主要喷施器具是背负式手摇喷雾机，因为每家地块面积有限，背负式手摇喷雾机成本低廉，且实用方便，所以广泛应用于大田作物及设施类作物的施药上。由于人工手持喷药杆施药，因此对于叶面、叶背或者作物叶面、茎或者根部，农户可根据情况灵活掌握进行喷施，符合农药喷施要求及农艺要求；而林果业施药大多数是由柴油机（农用机动三轮车）带动喷药泵，人工手持喷药杆进行喷施，喷药量大，且喷施面广。这两种方法均是由于条件限制，缺点也是显而易见，一方面喷药量大，容易对环境造成不可小视的污染；另一方面，由于人体和药液的直接接触，对人体损害也较大，更重要的是，这些方式效率低且用工大，完全不符合现代化农业、绿色农业的要求。

如今，随着技术的发展，一方面伴随着农药配方比例及对环境保护的重视日益提高，农药的成分及对环境所造成的影响大幅改善；另一方面，随着我国农机工业水平的快速提高，施药方式也产生了革命性的改变。自走式喷杆喷雾机、无人作业植保机、果园喷雾机、弥雾机等各类植保机械可完全满足目前大田类作物、设施作物及林果作物的植保需求，不仅提高了作业效率，还实现了农作物的精准施药，减少了施药量，也提高了效果，施药更科学，更加符合现代化农业的要求。

2 各类植保机械分析

首先要明确作物的施药农艺要求，喷施的药剂不同，施药标准也有所不同，目前施药主要有两种：一是病虫害防治，二是除草；喷施病虫害药剂时，大部分作物的农艺要求是喷透、喷匀；除草剂则避开作物主要向地面喷洒。而果树的防控项目更多，但是不管是杀虫剂、杀螨剂还是杀菌剂、机油乳剂，一定要将整棵树包括树枝、树干、叶面、叶背等部位全部喷洒到，不能留有空白部位。

2.1 无人植保机

无人植保机可以说是目前最为热门的植保机械之一，也被视为高科技农业的应用典型。无人植保机是指用于农作物及林果等植物保护作业的无人驾驶飞机，包括多轴飞行器、固定翼飞机、直升机等，目前市场上较多的是多轴飞行器，例如：大疆、极飞等品牌最受市场欢迎。无人植保机一般由飞行平台、导航控制系统以及施药系统三部分组成，通过人员远程遥控或者电脑绘制地形，自行导航作业，应用场景多，喷施效果好。

对于农作物的农艺要求来讲，首先大田类传统作物，例如小麦、玉米、大豆、花生等，施药时要求喷透、喷匀。无人植保机作业时一般距离作物较近，高度低，因此通过无人机螺旋桨的超强风力作用，药液漂移少，穿透力强，而且风力会扰乱气流，叶面叶背和地面都可喷到，可充分满足病虫害及草害的防治要求。其次是林果类施药，由于林果类要求喷施量较大，且大树枝叶较为密集，因此无人植保机对大树的防治效果较差，不宜推荐，而小型树木或者树苗尚可；设施类作物则不适用。

对于无人植保机的应用层面来讲，无人植保机由于携药量小，因此喷洒多为高浓度农药，喷洒量小且喷洒精准率高、药液漂移少，对环境污染少。而且无人植保机不受地形限制，部分机型还具备自动导航及自主避障功能，在操作平台上人工绘制面积后无人植保机可自主规划路线，避免重喷漏喷，方便快捷。无人植保机动力能源多为电力，少部分机型使用燃油发动机，在理想状况下，一天一台无人机可进行800 亩到1000 亩的农药喷洒作业，再加上该设备简单易学，购置费用不高，作业成本低，因此诸多地区都成立了飞行团队，专门为中大型农场（多为上千亩地的大型组织）提供飞防作业，应用十分广泛，极大地促进了现代化农业的发展。

2.2 自走式喷杆喷雾机

自走式喷杆喷雾机在市场上也较为火爆，一般由底盘行走装置、药箱及喷杆装置、驾驶室组成。相对于无人植保机，自走式喷杆喷雾机药箱大，多为1000L 以上，且自走式喷杆喷雾机动力来源多为燃油发动机，续航长。根据自走式喷杆喷雾机的规格不同，喷杆长度也有所不同，短的4 到5 米，长的有10 米以上，且轮胎多为窄面大直径轮胎，轮距可调，可适用不同行距的作物，且不会压伤作物，平台整体较高，多分为两个等级，一即低地隙喷杆喷雾机及高地隙喷杆喷雾机。低地隙喷杆喷雾机机架中心距离地面多为1.1 米~1.5 米，喷杆高度上下可调，可进行1.5 米株高作物的施药作业，例如小麦、水稻、陆地蔬菜、棉花、大豆等；二为高地隙喷杆喷雾机机架中心距离地面通常为2 米及以上，驾驶室及喷杆高度可调。

对于农艺要求来讲，喷杆高度可调，因此喷杆喷头可最大限度地接近作物，减少药液的漂移，喷药量也较大，喷施杀虫剂时可精准喷施到植株上；喷洒除草剂时，可通过导管将喷头引到地面上空进行喷施，满足除草剂的喷施要求，而且还不会将药液喷洒到作物中心，避免对作物植株造成损伤。高地隙喷杆喷雾机可以对玉米、高粱甚至是低矮的果树进行植保防控作业，在喷杆喷雾机的优势基础之上，部分高地隙喷杆喷雾机在喷杆上还加装有风扇，如同无人植保机一样，扰乱气流，将叶面叶背都喷施上，喷洒更均匀，效果更好。

从自走式喷杆喷雾机的应用层面上来讲，该种装备携药量大，喷洒均匀，且轮距可调适用于不同株距作物的施药作业，不用单独开辟行车道，作业可靠，价格适中，可在大田作物包括小麦、水稻、棉花、大豆、陆地蔬菜以及部分林果业例如枸杞、大枣等作物上使用，使用普及率很高。

2.3 果园喷雾机

目前来讲，果园喷雾机在国内果园应用较为广泛，而且种类也较多，有自走式果园喷雾机、悬挂式果园喷雾机、牵引式果园喷雾机以及遥控式果园喷雾机，但是大多数原理都为风送式喷药，大多数构成为机架平台、药箱、隔膜泵及喷头组成，部分先进的设备还加装有静电发生装置。

对于林果类施药要求来讲，果园携药量多、且雾滴均匀，喷头喷药幅度几乎可达270°，再加上鼓风机的强力作用，其喷药射程远、喷药量大、穿透力强，果树叶面、叶背、树枝、树干均可喷施到，可完全符合林果作物的喷施要求。对于环保方面，加装了静电发生装置的喷雾机可产生正负电荷附着在药滴上，药滴的吸附性更强，能更好地吸附在叶面、叶背、树枝、树干上，可减少30%的药液使用量，减少药液对环境造成的伤害；国外最先进的静电喷雾机在施药的方式上采用半包围施药方式，一方面喷洒药液，另一方面可回收多余的药滴，从而最大程度地降低农药的使用量，这种设备我国目前主要还依赖于进口。

对于应用层面来讲，自走式果园喷雾机价格较高，但携药量较大，多为1000L~2000L 甚至以上，设备高度较低但长度较长，因此大多适用于平原地区的中大型果园；悬挂式果园喷雾机与拖拉机悬挂配套使用，对动力要求较小，携药量多为500L 左右，优点是调头灵活，适合山地丘陵及平原地区的中小型果园使用；牵引式果园喷雾机同样与拖拉机牵引配套使用，携药量大多为1600L~2000L，适合平原地区的中大型果园使用；遥控式果园喷雾机通常由电力或者燃油发动机提供动力，操控人员远程遥控，遥控距离多为100 米以内，携药量较小，一般为300 至500 升，适合丘陵山地地区及平原地区的中小型果园。

2.4 弥雾机

弥雾机主要由药箱及弥雾发生装置组成，该装备与老式手摇式喷雾机一样，由人员背负手持使用，动力来源多为小型燃油发动机，其优点是产品体积小、价格低廉，可喷施水雾及烟雾，射程可达5 至6 米，覆盖面积广。对于农艺要求方面，该设备的喷雾量可达100L 以上每小时，烟雾穿透力强、粘附性强、雾滴细微、在空中飘浮时间长，可很好地吸附在植株的叶面、叶背以及根茎。从应用层面上来讲，弥雾机目前已经被广泛地使用在设施内及小规模林果业、露天蔬菜的施药施肥及消毒杀菌上，但缺点也很明显，如果工作人员防护不到位则会严重影响工作人员的健康。

3 农艺也应贴合农机

目前来讲，农机对于农艺的融合程度较高，无论是大田作物、陆地蔬菜还是林果行业，现有的植保机械均可满足其施药的农艺要求，但是为了降低使用成本，更好地发展现代化农业，目前的农艺甚至说是农业也应贴合农机的使用要求。

3.1 集中大规模种植，降低机械设备的使用成本

目前来讲，不管是无人植保机还是自走式喷杆喷雾机，其购置成本较高，而且拥有着较大的效率，上文提到，在理想的条件下，一台无人植保机一天最多可作业1000 亩，自走式喷杆喷雾机一天的作业量也可达数百亩，因此集中大规模种植是发挥农机经济效益的基本保障。

3.2 改善农药配方，做到“作物、农药、农机三融合”

不同机具作业，农药浓度及施药量也有所不同。例如，无人植保机由于携药量少，因此为保证效率需要少量喷施高浓度药物；而自走式喷杆喷雾机或者果园喷雾机由于携药量大则可以大量喷施低浓度药物，而部分作物对部分药液的浓度较为敏感，因此，科研人员应当重视此问题，从作物的抗药性及农药配方比例等方面入手，做到“作物、农药、农机三融合”，真正推进现代化农业的发展。