植保机械和精确施药技术现状及发展建议

薛 飞

（扬州市农业技术综合服务中心，225000，江苏扬州）

上世纪70 年代，我国农药生产技术与植保机械和农药使用技术极不匹配，主要表现为：农药附着在植物表面的雾滴数量不多且极不均匀；农药雾化后雾滴粒径大小相差甚大；相当一部分农药飘散到空气和土壤中，造成作业人员农药中毒和土壤农药污染。经过数十年发展，我国的植保机械发生巨大变化，植保机械类型和施药技术由传统的单一式向多元化、精确化发展，农药的利用率显著提高。

1 发展现状

过去传统单一的背负式喷雾器因与当前大规模种植面积不匹配而逐渐退出市场，取而代之的是作业效率高、操作安全的植保机械；施药技术也由先前的液体压力式喷雾向变量化、精确化喷雾转变。

1.1 植保机械类型

喷杆喷雾机。当前广泛用于田间作业的机型，特点是喷幅宽、单程作业面广，近年来针对植株高大、枝叶交叉的农作物研发了高地隙自走式喷杆喷雾机，提高了雾滴在植株不同冠层高度的沉积量及沉积均匀性。如今喷杆喷雾机技术已趋成熟。

气力式喷雾机。广泛应用于果园植保作业，还可用于城市绿化等室外大面积场所的杀菌除虫等，以风送式为主。高速气流有助于雾滴穿透茂密的果树枝叶，并促使叶片翻动，提高药液附着率且不会损伤果树的枝条和损坏果实。机型有悬挂式、牵引式和自走式。

无人航空植保机。近几年较为流行的一种新机型，最大的特点是不受地形影响，同时作业效率高，施药效果好，不损伤作物，劳动强度低，不占用存储空间等。操作人员只需在田边遥控，远离农药喷洒区域，可避免农药中毒。

1.2 精确施药技术

静电喷雾。对成形的、大小不均匀的雾滴附加电荷，可以将较大粒径的雾滴二次碎裂，使雾滴的大小更趋于均匀，同时附加电荷的雾滴可以作定向运动被吸附在植株上。

变量喷雾。通过视觉设备、传感器等对需要作业的农作物生长情况进行采集，视觉设备实时监测作物的各部分，根据农作物生长情况调整喷洒流量和喷施方向，以此达到提高喷洒效果、节约农药的目的。

风幕式喷雾。主要应用于喷杆喷雾机，在作业时开启风幕系统形成一道风幕，以此降低雾滴飘移。产生的高速气流还可以使雾滴定向加速飞向靶标，提高了雾滴对植株冠层的穿透性。

2 当前存在的问题

尽管当前针对农药的雾化效果和雾化方式的研究已经趋于成熟，植保机械的动力、样式可以满足不同农作物和地形的需求，但是植保机械的机身与喷雾效率的相互适应性研究却略显不足，似乎呈现各自研究、各自发展的现状。

当前的植保机械大部分是在现成的机械装置上加装喷雾装置而成的。如当前流行的无人航空植保机大部分是在普通小型无人机上加装普通的喷雾装置，这就带来以下问题：一是航空作业的高度影响雾滴沉积率，若遇到大风，沉积率会进一步降低；二是药箱内的药液量随着作业时间会越来越小，意味着整机的重量会随之减小，从而影响无人机续航能力和飞行平稳性。对于喷杆喷雾机，同样是在成熟的动力系统后面加装喷雾装置，对喷雾装置虽考虑到了喷幅、单程作业面积、农作物高低等因素，但对作业过程中可能因机身原因而产生喷洒死角等问题却研究不够。

对于施药技术的研究，国内不少高校和科研院所已经开展多年，施药技术也越来越多样化、精确化，但是还未将精确施药技术广泛应用到生产实际。当前许多植保机械实现了操作智能化、安全化、简单化，但是所加装的仍是简单喷雾系统。同时，诸多精确施药技术由于实验研究时并未考虑整机综合性能，所带来的社会效益和经济效益目前仍未知。

3 发展建议

植保机械涉及机械、流体力学、电工电子、车辆工程等诸多学科，想要实现植保机械真正的智能化、精确化，就要将诸多学科综合考虑，优化完善，将精确施药技术与现代植保机械有效融合。

（1）气液两相流技术是指气体、液体一起混合流动，高压气体有利于将雾滴二次碎裂，使雾滴更加趋于均匀，同时气流吹动农作物叶片，使其发生转动，有效地增加叶片背部农药附着率。这一技术现已广泛用于加湿、降温、除尘和消毒等方面。气液两相流技术既可用于担架式、手推式等中小型植保机械，适用于小型果园、蔬菜大棚等地；又可以用于喷雾车、大型喷杆喷雾机，适用于大型果园、农田作业。

（2）无人航空植保机加装静电喷雾系统，既符合当前智能化植保趋势，又能解决雾滴漂移、利用率不高等问题。同时考虑药箱重量变化对飞行稳定性的影响，可加装监测药液量变化的感应装置，从而控制飞行高度，使作业高度始终保持在一定范围内。

（3）传感器在植保机械上的应用是实现变量喷雾的主要手段，主要有红外传感器、视觉传感器、超声波传感器，可应用于果园喷雾车、喷杆喷雾机及手持式喷枪。随着当今健康绿色发展的倡导与智能化农业的普及，植保机械上变量喷雾技术的应用将得到很大的发展。