國內外植保機械及植保技術研究現狀

關鍵詞：植物保護；植保機械；綜述；植保技術 

引言 
       在我國加入世貿組織的承諾中，植保機械被列入強制性產品目錄。因此，了解國內外植保機械和植保技術的發展現狀，學習和借鑒農業發達國家的先進技術，對我國的農業機械發展有著極其重要的意義。

1  國外植保機械及植保技術研究現狀 
       20世紀中期，農業發達國家逐漸形成了以大農場為主的規?；洜I，農業機械化得到全面、迅速的發展。農作物的病蟲害防治和化學除草采用大型懸掛式或牽引式噴桿噴霧機。其藥液容量400～3000L，噴幅達18～34m。棉花、水稻和牧草采用農業專用飛機進行噴藥。1912年，加拿大就有了噴灑農藥的專用飛機[1]。目前，美國擁有農用飛機6000多架。日本以直升機為主，果樹和啤酒花等經濟作物采用風送式和高架噴霧機噴灑農藥，形成了以大型植保機械和航空植保為主體的防治體系[2]。近年來，國外在植保機械上采用了系列新技術，大大改善了施藥效果。

1.1  國外植保新機具 
       1.1.1  農藥直接注入系統 
       20世紀80年代中期，美國開發了Mid－West Technology CCI-2000型農藥直接注入系統[3]。該系統將水與藥液進行分置，由蠕動泵控制使藥液定量進入主水管道與水混合。與傳統噴霧機相比，農藥直接注入系統在藥液處理及清洗方面更加安全、
方便。 
       1.1.2  多級過濾系統 
       國外大中型噴霧機一般都具備4級過濾系統，即在藥液箱加液口、加液斗和水源吸水頭處都裝有過濾網，在系統中還裝有一種自潔壓力過濾器。設置這4級過濾裝置避免了系統堵塞、漏噴和霧化不良現象[2,3]。
       1.1.3  防漂設施
       霧滴漂移和沉降是噴藥過程中不可避免的問題。霧滴漂移和沉降嚴重時，引起的浪費可達施藥量的70%～80%。少漂噴頭和防風屏有效地解決了這一問題。少漂（LD）噴頭是在扇形噴頭后面安裝一孔片，使藥液環繞內腔“渦動”霧化成窄霧普霧滴，易漂移的霧滴大大減少。防風屏則是輔助阻擋霧滴漂移和沉降的，有機械式和氣力式兩種。試驗表明：機械式防風屏能使常規噴桿的漂移和沉降減少65%～81%、氣力式則只在風速小于2m/s時起作用。風送式噴桿噴霧機，采用了氣力輔助噴霧技術，大大提高了霧滴在作物各個部位的附著量。靜電噴頭可用于噴桿噴霧機和背負式機動噴霧噴粉機上，該噴頭提高了霧滴的附著率，比普通噴頭可減少藥液損失65%以上。另外，吸油繩式涂抹機也克服了噴霧不易對靶與霧滴漂移等難題，在國外得到廣泛使用。

       1.1.4  無人駕駛噴霧機  
        為避免對操作者的人身危害，日本開發了一種感應電纜式無人駕駛果樹噴霧機。該機作業時無人操作，沿事先設好的感應電纜行走。

       1.1.5  航空植保設備
       農用飛機的使用大大提高了施藥作業效率。有人駕駛的飛機效率高、省力且成本較低，但在農田與住宅混雜區以及輪作栽培區則難以使用。因此，無人駕駛飛機作為補充手段進行噴灑作業已開始實用化。

       1.1.6  地下施藥機械
        空氣射流注射器耕耘鏟是一種利用高速空氣射流將農藥注入土壤中的裝置，由一只雙流體霧化器和裝在一只標準的箭形耕耘鏟后方的多管分配器組成。高速氣流將藥液霧化并輸送給分配管，繞過箭形耕耘鏟注入土壤[3]。

       1.1.7  生物與物理防治機械
       前蘇聯成功研制了一種生物植保器械IIP3－35害蟲天敵（赤眼蜂）全面投放器。該機可以把天敵投放在谷類、蔬菜、豆類及玉米等多年生草本植物和半空閑地上，既提高了勞動效率，降低了勞動強度，又減少了環境污染[3]。前蘇聯研制的3Ⅱ－Ⅰ型電子殺蟲器，利用高壓電場誘蟲和殺蟲。英國發明了機械式滅蟲機[7]。1990年，日本采用小容量高電壓脈沖的電火花放電殺死雜草，還發明了紅外輻射殺傷雜草法[3]。

1.2  國外先進植保技術

       1.2.1  風送噴霧技術
       20世紀80年代末，國外出現了風囊式噴霧機，即在噴霧機上加設風機與風囊，作業時在風囊出口形成的風幕強迫霧滴向作物沉積[8]。風送噴霧，一方面可以使霧滴集合在一起，以防止被自然風吹走；另一方面，可以吹散作物，并使作物得到全方位的噴霧。
       1.2.2  靜電噴霧技術
靜電方法可使藥液霧滴帶電，提高霧滴附著率。該方法減少了藥液向周圍環境的散失，既提高了藥液利用率，又降低了環境污染。

       1.2.3  光電技術
       在噴霧機上設有近紅外線傳感器和控制電路，利用近紅外線光的反射來辨別雜草，通過控制電路和噴灑系統進行有針對性的噴灑。

       1.2.4  自動對靶施藥技術
       自動對靶施藥技術可節約用藥60%～80%。該技術是在噴霧器上安裝電腦芯片、紅外線光譜探測器、光學傳感器或超聲波傳感器，自動辨別雜草，針對目標施藥。美國FMC公司將計算機控制系統用于果園風送噴霧機，通過超聲波傳感器確定果樹形狀，機載計算機使農藥噴霧特性更精確地與果樹形狀相一致[5]。俄羅斯研制的∏Ｏл-2型果園噴霧機也采用超聲波技術確定果樹位置，只對目標噴霧，在果樹空檔則自動停止噴霧。

       1.2.5  機電一體化技術
       國外大中型植保機械一般都安裝有電子顯示和控制系統。該系統可以依據機組前進速度自動調節單位時間噴灑量，依據施藥對象和環境條件嚴格控制施藥量。系統除可以與個人計算機相連外，還可配GPS系統，實現精確、精量施藥。 

       1.2.6  農藥回收技術
       德國在植保機械上設置農藥回收裝置，利用靜電或氣流負壓等技術將靶標外的霧滴回收[6]。

2  國內植保機械及植保技術研究現狀 

       我國自1950年開始引進生產單筒式噴霧機和手搖式噴粉機，并于1974年開始用運-5型農用運輸機進行航空超低容量噴霧，目前僅有運-5型、運-11型飛機及小型蜜蜂-3型傘翼機上配裝超低容量噴霧裝置。我國農用航空植保設備的保有量不足200架。
       “九五”期間，我國研制了系列低量噴頭和24 m風幕式噴桿噴霧機[14]。南京林業大學從1999年開始在林業上進行基于樹木圖像處理的精確農藥施用技術的探索，并且利用實時系統進行樹木特征圖像采集與處理。
       “十五”期間，我國研制出自動對靶噴霧機，利用紅外線“電子眼”探測靶標。果園自動對靶靜電噴霧機利用紅外線傳感探測技術確定靶標，實現風送靜電對靶噴霧。我國研制的設施農業用的BT2000-Ⅲ自控施藥常溫煙霧機采用微電腦控制技術，可在使用前自我設定轉向時間間隔和一周內任何時段自動施藥系統。我國很早就開始了靜電噴霧技術的研究，但至今未廣泛使用。近年來，我國引進境外先進技術，研制了3VB-16型氣壓背負式自動噴霧機，該機以二氧化碳氣體為動力源，無噪音，無污染，在部分地區得到使用。
       目前，我國常用施藥機械仍是手動或機動噴霧噴粉機，包括手動背負式噴霧器、手動壓縮式噴霧器、手動壓縮式噴霧器、背負式噴霧噴粉機、擔架式機動噴霧機及小型機動噴煙機等。其中，手動植保機械占整個市場份額的80%左右?，F在，我國的施藥方式仍以“大霧量、雨淋式”的噴霧為主，農藥利用率只有20%～30%，其余70%～80%都沉降到地面和飄移到周圍環境中，不僅浪費了資源，增加了農民負擔，而且造成環境污染。對于地下病蟲害的防治仍是采用種衣劑包衣、藥劑拌種、撒埋毒土及藥液灌根等傳統手工防治方法。近年來，甘肅張掖追肥槍有限公司生產的LYJ多功能藥肥槍可以將槍尖插入地下，利用手壓動力將藥液直接施入地下，防治效果有了很大改善，但勞動強度大，施藥效率低。

3  建議

       綜上所述，我國的植保機械和施藥技術與農業發達國家相比還存在較大差距，必須加大發展力度。
1) 加大政策扶持，增加植保機械及植保技術科研經費；
2) 健全我國植保機具的監督審查機制；

3) 借鑒國外先進技術，降低成本，研制中小型機具，以適應我國家庭承包的生產方式；
4) 研制地下施藥機械，防治作物地下病蟲害。

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The Plant Protection Machinery and Technology at Home and Abroad
GENG Ai-jun, LI Fa-de, LI Lu-xing
(Mechanical and Electronic College, Shandong Agricultural University, Tai’an 150081, China)
Abstract: The pharmaceutical inhabitation is an important measurement to ensure the stable-yield and high-income for agriculture. Following with the progresses of the science and technology, the stricter requirements are put forward to the pesticide applying machine and technology. The requirements are referred to inhibiting the diseases and insect pests efficiently, saving energy, reducing the environmental pollution, decreasing the leftover of pesticides, protect the operator. Hence, this paper introduces the research situation of plant protection machine and technology at home and abroad, and points out the research directions in the future. Key words: plant protection; plant protection machine; summary; plant protection technology