烟草植保机械研究现状及发展趋势

王龙飞，李建华

(河南省烟草公司 许昌市公司，河南 许昌 461000)

0 引言

我国是烟草种植大国，烟草作为我国的重要经济作物之一，其快速发展为国家的税收做出了很大的贡献[1]。但病虫害防治问题一直是烟草种植方面一个难以逾越的难题[2]，由于我国植保机械存在的一些不足，病虫害的防治作业不但在一定程度上增加了烟草的生产成本，也对环境污染和人体健康造成了一定的危害。近年来，随着国家一系列关于农药减施增效政策的提出和《中国制造2025》中对于农机装备未来发展的解读，新型高效植保机械的开发和应用已经是大势所趋[3]。本文对国内外烟草植保机械的研究和发展现状以及国内烟草植保机械同植保机械发达国家之间存在的差距进行了分析，结合我国实际情况对烟草植保机械未来的发展趋势提出了几点建议。

1 国外烟草植保机械

国外发达地区的植保机械起步普遍较早，相比我国也具有很大的优势。目前，在植保机械上具有领先地位的主要有美国、德国、丹麦、荷兰、日本等国家。其植保机械的特点和优势主要体现在植保机械大型化、人性化和多采用先进技术和装备上。

1.1 植保机械大型化

欧美等植保机械发达的国家，由于其特有的大型农场式的种植模式，大多使用大型宽幅的植保机械，这种植保机械的开发和应用在大大提高工作效率的同时也有效的解决了植保作业过程中存在的土壤压实等问题。如，荷兰凯斯公司设计的SPX3310型自走式喷雾机，其有效喷施幅度就能达到27 m左右，其他在欧美地区占主流地位的植保机械喷施幅度也大多在20～30 m之间[4]。

1.2 植保机械人性化

在1985年前后，美国就开发了一种在线混药的系统。将水和农药分置，在使用时使其在混合室内混合。这种混药方式减少了人与药液的接触，降低了在药液混合时药液对人体的危害。

1.3 多采用先进技术和装备

植保机械具有领先地位的国家，在其后续的发展过程中更加注重先进技术和装备在植保机械中的应用。现在的植保机械都在向“精准”“精量化”发展，如靶向喷雾、药物防飘和药物雾滴回收等技术在国外的研究和应用都是领先我们一步的。Lee w s等[5]在1999年研究了集机器视觉识别和喷雾精准喷施等技术于一体的喷雾智能控制系统；May等人在1991年研究了气流辅助式防飘移技术；美国Lurmark、德国Lechler等公司也开发了很多不同类型的防飘喷头。这些先进技术和装备的开发与使用极大程度上减少了药液的浪费，提高了药液的利用率，也减少了植保作业时产生的污染，保护了环境。

2 国内烟草植保机械

国内烟草植保机械起步较晚，但经过众多科研院所、企业和高校的不懈努力，也取得了一系列成果。目前，国内的烟草植保机械主要有背负式植保机械、悬挂式植保机械、自走式植保机械和航空植保机械4大类。

2.1 背负式植保机械

背负式植保机械经历了从背负式手动喷雾机到背负式机动喷雾机这一过程的转变，其市场占有率和防治面积占有率都居高不下。这种植保机械结构简单，价格也比较低，但作业环境差、环境污染严重、农药利用率低、易使操作人员中毒等缺点决定了其已经逐渐达不到烟草病虫害防治的要求。

2.2 悬挂式植保机械

悬挂式植保机械多使用于大田，基本采用悬挂形式和半自动作业模式。该类装置结构简单、成本低，在我国具有一定的市场占有量。不足之处是农药利用率较低、农药残留多、多作用于叶片上表面、对烟草等高秆作物具有一定局限性。而且存在着土壤压实和造成土壤粉尘过多等影响后续作业和环境污染的问题。

2.3 自走式植保机械

我国的自走式植保机械发展较晚，生产厂家主要以经济实用为主，也取得了很大的进步。如，山东亚泰研制的3WZC-1500型自走式高地隙喷雾机能通过调整地隙高度和轮距，实现对不同高度、不同周期、不同行距作物的施药作业。其在喷头上也做出了改进，使用了防滴喷头，减少了药液的无效浪费，提高了药液利用率。该类植保机械能够大幅度提高工作效率，能够应用到不同作物的植保作业上，使用维修也较为方便。但其稳定性差、自动化程度低等问题使其在国内市场发展缓慢[6-7]。

2.4 航空植保机械

近年来，航空植保机械发展速度较快。大疆、全丰等多家国内植保机械公司也设计并开发了不少航空植保机械。很多研究院所和高校(如南京农机化研究所、中国农业大学、华南农业大学、南京农业大学等)也都对航空植保机械做了不少探究性研究，并取得了不错的成果。总体来说，航空植保机械具有很多地面农业装备没有的优势，其不受地形限制且作业效率大大提高，能有效解决高秆类作物和丘陵山区等地面植保机械施药不便的问题[8-9]。

但航空植保机械作为一种现代化的植保机械，在推广方面也有很多限制。主要体现在：对操作要求较高，操作人员要经过严格的培训才能操作；其使用的药剂同传统植保机械有差异，以油剂最好，但市场上没有较好的药剂销售，这点对其推广也有一定限制；国家对航空植保机械方面没有具体的行业标准和政策[10]。

3 国内烟草植保机械存在的不足

在国家的大力支持和众多科研人员的不懈努力下，我国植保机械的发展已经取得了很大的进步。但由于起步较晚，同国外发达地区仍存在着不小的差距，其差距与不足主要有专业化程度低、智能化程度低、行业政策及标准不健全、体系不完整等。

3.1 专业化程度低

国外的植保机械现在基本上已经实现了专业化，各种作物有其专业的植保机械。国内在这方面有很大的发展空间，国内大多采用的是一种机械完成行距相同的不同作物施药作业的模式。该模式虽然提高了植保机械的通用性，其后期维修保养也较为方便。但难以满足不同作物特有的植保要求，这也是农药的利用率难以提高的原因之一[11]。

3.2 智能化程度低

随着科技的进步，国外发达地区已经有大量的智能化手段应用到了植保机械中。其中典型的如靶向喷雾技术、机器视觉识别技术、GPS技术、农药防飘移技术等应用的已经相对成熟，而我国大多数科研院所及高校对这些技术真正应用到植保机械上基本还停留在试验研究的阶段，并没有达到智能化植保机械批量生产的程度。

3.3 行业政策及标准不健全、体系不完整

国外发达地区由于其植保机械发展起步较早，目前行业内的一些政策及标准已经比较健全，形成了一套完整的体系。我国在前期发展的过程中国家对于这方面政策和行业间标准的制定都没有达到与国际接轨的水平。体系也并不完整，农机与农艺的结合、植保机械的监管力度、施药标准的管控不能有效结合起来，这也阻碍了我国植保机械的快速发展。

4 烟草植保机械未来发展趋势

近年来，国家已经加强了对植保机械方面的关注和投入，也提出了农药零增长等推进植保机械快速发展的政策[12]。瞄准当今国际相关科技前沿和制高点，结合实际情况，总结了烟草植保机械的未来发展趋势。

4.1 系统化、专业化发展

基于我国目前烟草植保机械的现状，未来应向系统化、专业化方向发展。根据烟草的生长特点，研制专业的植保机械并推广应用。在研制过程中充分考虑烟草整个生长周期内其植保作业应注意的问题，研制出适用于烟草植保作业的喷杆、喷头等设备[13-14]，解决现有植保机械在烟草中后期施药不便；药液大多置于烟草上层表面，中下层施药不均匀等问题。烟草植保机械系统化、专业化发展对于提高药液利用率、提升工作效率都有极强的推进作用。

4.2 智能化发展

随着科技的进步，植保机械向智能化方向发展已经是大势所趋。机器视觉识别与图像处理、卫星导航、自动驾驶以及变量喷雾等各项技术在不断发展的过程中日益成熟，智能化技术和手段同植保机械结合起来，研制一种经过机器视觉识别和图像处理后，根据导航等技术进行路径规划，结合自动驾驶和变量喷雾技术进行自动作业的智能化植保机械是国内众多科研院所和高校正在努力实现的目标和方向[15-19]。

4.3 绿色化发展

不论植保机械未来如何发展，绿色环保都是贯彻始终的底线，绿色植保也是植保机械的必然趋势。像低量喷雾技术和防飘移技术等能减少药液浪费、提高药液利用率的技术在植保机械中的应用会越来越多。

低量、超低量喷雾能减小雾滴的体积、增加雾滴的吸附能力，使其容易吸附在烟叶上；而防飘移技术能够很大程度上减少雾滴从喷头到烟叶过程的浪费。这些技术在减少药液浪费的基础上也保护了环境[20-22]。

4.4 人性化发展

由于施药技术的落后，每年因施药导致操作人员中毒的事件时有发生。在植保机械未来的发展过程中，也要遵循我国以人为本的政策，更加人性化。大力发展自动混药技术、驾驶室内的空气过滤技术以及自动驾驶技术等，以减少人体和药液接触。改善操作人员作业环境的技术在未来的发展过程中也大有可为。

5 结语

为了响应《中国制造2025》国家行动纲领和农药零增长及减肥增效的政策，为了助力烟草现代化生产，国内的烟草植保机械在未来一定会迎来巨大的发展空间。根据目前烟草植保机械的发展现状，专业化在其未来的发展过程中至关重要。在专业化的基础上综合植保机械的优缺点，结合智能化的技术和手段，考虑人性化的设计，保障绿色化的底线，我国的烟草植保机械必将迎来美好前景。

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