国外植保机械及施药技术发展概况

国外植保机械及施药技术发展概况
摘要：目前我国的农药生产技术处于国际先进水平, 而我国的植保机械和施药技术严重落后, 带来了诸如农药有效利用率低、农产品中农药残留超标和环境污染等问题。

为此, 介绍了国外植保机械的发展现状和国外的施药新技术, 对提升我国植保机械和施药技术水平具有重
要指导意义。

关键词：施药技术、化肥、喷嘴、杀虫剂、喷雾器。

现代农药使用技术3由部分组成: 农药与剂型、施药工艺、施药器械。

三者紧密联系、互相促进, 植保机械的发展必然以农药剂型及施药工艺的发展为依托。

目前, 我国农药生产技术已处于世界先进水平，但施药机具和技术的水平却严重滞后, 病虫害防治过程中不仅农药利用率低、施药效果差, 而且还造成了农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害和操作者中毒等一系列问题。

因此, 了解国外植保机械和植保技术的发展现状, 学习和借鉴农业发达国家的先进技术, 满足农作物病虫害防治要求, 确保农产品质量和操作人员安全及环
境保护具有重要意义, 同时对提升我国植保机械和施药技术水平有着极其重要的指导意义。

在过去的一个世纪里，一些发达国家的主要农作物产量增长显著。

这些产量的增长与机械化普及、杂交育种、使用化肥和喷洒植保剂等有着密切关系。

本文提到的一些先进技术，为现代农业种植中使用化肥和喷洒农药提供了技术基础。

背景和历史
虽然施肥机械直到近代才发展使用，但施肥技术的应用可以追溯到古代希腊和古罗马时期。

在园艺和田间作物喷洒杀虫剂的应用中喷雾器和颗粒施药器已经使用了100多年。

最简单的喷洒化学粉尘的设备是摇动式底部打孔或铺设有孔布袋的施药设备。

在19时期初期压缩空气式喷雾机的发明为应用化学物质的应用提供了改进方法。

随着机械气泵的产生，大大提高了施药的速度和植物覆盖率。

在19世纪初期小型汽油发动机使用之前，畜力喷雾器和喷粉机被普遍使用。

应用泵和压力调节器的喷雾器与早期基于压缩空气式喷雾器的发展不同。

早期的喷嘴仅仅是带孔的喷管，只能在植物表面产生连续水流。

现在广泛使用的扇型喷嘴,能够产生均匀的雾滴分布，极大的提高药剂的利用率，并减少环境污染。

随着1939年现代化学农药的发展,需要一种可以快速、均匀、统一使用化学农药的设备。

该设备需要将液体或干燥的化学物质雾化、输送并沉积在土壤或植物上。

喷雾器可以快速、有效的将农用化学品雾化、输送并沉积,但这些设备的设计需要相关知识、各种材料以及可靠的电源等作为基础。

因此,从非常简单的开始,各种各样的高效农药设备得以开发应用。

随着除草剂2、4-D的出现，许多小公司将低压式喷雾推入农机市场。

在此之前,大部分喷洒仅限于园艺作物,高压喷洒杀菌剂和杀虫剂的成本非常高。

新型条播作物喷雾器的设计要求是200升到500升/公顷。

喷洒药罐通常使用标准210 L油桶，很少注意条播农作物喷雾器的实际应用需求，也没有监管机构的制定泵的适应标准压力以及软管、喷杆的具体使用标准。

事实上,供应市场上相对廉价的喷雾器的主要制造商通常没有专业喷雾器产品线。

许多小制造商都是通过简单组装现有组件制造喷雾机。

现在的情况明显不同，许多公司专门设计和制造非常复杂的农业化学品的应用系统。

农药相对便宜、有效和应用广泛，因为追求利润最大化导致早期应用设备的设计缺乏特异性。

然而,在上世纪六十年代,传统农业以外的人越来越关心农药的广泛使用。

到上世纪六十年代末,农药开发成本开始增加，特异性选择性增加,利润大幅减少。

然而,除了一些常见
的飞机作业方法，几乎没有农药相关使用方法。

然后,在七十年代末,通过对低体积率施药的研究，导致旋转雾化喷雾器和静电喷雾器的产生使用。

低量、超低量施药的使用,再加上苗期使用大量的除草剂,凸显了使用方法的重要性。

现在的新产品制定有低施药率标准和精确的使用方法。

在20世纪70到80年代，通过改善现有喷雾器组件努力增加施药的准确性是设备发展的重要趋势。

很多机械旋转雾化器逐步替代液压喷嘴雾化器。

与液压喷嘴雾化器相比这些机械旋转雾化器允许农药在超低量的情况下使用,这意味着喷雾应用体积率为50 L /公顷，而不是传统喷嘴的200升/公顷。

虽然旋转雾化器未能完全取代液压喷嘴雾化器,但液压喷嘴喷雾器应用利率下降的趋势仍在继续。

现在可以设计使用一些喷雾器组件增加施药程序的效率。

现代电子设备可以控制喷雾机应用过程的速度和测量喷雾用量或作业面积。

在20世纪70年代末，随着草甘膦除草剂的发展，选择性农药应用程序得到了恢复和推广。

在20施加80年代，推出了很多选择性应用设备。

这些设备包括喷嘴、保护喷嘴、再循环喷雾器、滚轴和其他清理设备被广泛用于局部植物除草剂的应用中。

快速发展的科技
合理的投入一直是农业生产的目标。

对于为什么要不断提高化学药品的应用精度有很多重要原因：可应用于超低量施药的化学药剂的发展；化学药剂的成本增加；喷洒现场人员暴露问题、食品安全问题、对水质和喷雾偏差产生的环境问题。

生产商、化学药剂经销商和商业广告变得复杂，态度反映了环保意识心态；公众监督化学药剂使用增长；法规限制农业化学品的使用。

为提高应用效率,保护环境，新技术不断进入市场。

下面是总结目前一些复杂应用设备发展过程。

直接喷洒技术
直接喷洒技术在20世纪80年代被引入。

直接喷洒,喷雾药箱只包含水或媒介物质，化学药剂或其他混合物都是直接注射到喷雾应用载体。

直接喷射系统通常可以调节,以适应在同一时使用一到三种化学物质。

通过控制开关,操作员可以随时调整化学药剂的数量和类型。

可以通过计算机应用程序准确的控制用药率。

直接喷洒技术消除了对化学药剂混合的需要，因此也消除了农药兼容性问题。

通过无残余技术处理，大大减少了清理设备。

因为化学物质在封闭的系统内做可回收处理,操作者暴露的风险会大大降低。

因为直接注射精确度高，可只在需要的地方喷洒杀虫剂,保证药量的节约和环境污染的最小化。

装载车系统
在20世纪80年代，国外在利用装载车系统进行肥料和除草剂的装载已经被广泛使用。

最初肥料装载是在肥料车间进行的,需要配备有气动式转载机。

这些装载设备在喷雾机械到达作业区后进行转载。

作业辅助装载设备减少操作者和药剂的接触,消除除草剂在混合设备中的残留、气味对周围植物的污染。

另一个好处是方便消除未装载使用肥料。

处理系统
在20世纪90年代化学药剂公司和设备制造商的工作主要重点是找到使化学品处理更加方便并减少操作者暴露的创新方法。

药罐和迷你药罐处理系统就是一个很好的例子。

大部分药罐现在用于存储、运输、处理液体和颗粒杀虫剂。

大部分可回循环使用的药箱比不可循环使用的药箱更容易清洁处理，商业用途或私人可以购买可循环利用药箱装载农药产品,减少农药接触。

大部分迷你药罐处理系统可以保证使用者对农药进行安全处理。

大部分药罐相关联的封闭系统减少运营商接触和潜在的溢出,可回收的1000L-1500L药罐，容器处理消除。

静电喷涂
静电的力量一直在追究使用农药应用了几十年。

静电喷雾器广泛测试,但结果不一致。

滴到植物的药量由液滴的大小和速度的影响,动力喷雾器,天气条件,植物的物理性质。

电现象的沉积之间的电场梯度的荷电雾滴雾化和植物,空间电荷,电荷影响形象。

对于高价值的蔬菜作物带电喷雾是有效的,但并没有发现普遍使用在大面积种植的作物的中。

空气辅助喷雾器
欧洲的空气辅助喷雾技术增加喷雾在植物上的渗透和覆盖, 使用空气辅助雾滴到目标同时也能减少喷雾偏差。

空气辅助喷雾器是建立像普通喷雾器与液压喷嘴除了一套开口是安装在经济。

高流速空气发出开口,伴随着从标准液压液体喷雾喷嘴。

增加使用的杀菌剂田间作物如大豆、空气量辅助喷雾器有潜力增加农药沉积的较低部分植物的树冠。

一种类型的空气量辅助空气喷雾器使用高速度进行液压喷嘴雾化的标准。

控制系统
前面提到的许多应用技术的发展是传感器和控制器的发展背后的推动力量。

喷雾控制器已经集成到喷洒显示器上,被广泛用于许多年。

喷雾控制器监视应用过程,弥补任何应用参数的变化。

控制器被设计成自动补偿的速度变化和应用利率。

电脑和控制器共同努力,化肥和农药投入在准确的位置在规定的数量。

全球定位系统(GPS)也增加应用程序的准确性。

GPS技术可用于制导系统,设备(如光栏用于显示器正确的课程,或用于直接控制喷雾器路径通过使用辅助转向系统。

地理信息系统(GIS)可以提供字段信息,如地图、应用领域处方地图,详细的应用程序报告等等。

作业板喷雾器气象站监测风速、风向、温度、湿度,并允许器监控现场天气条件在整个应用程序中,并保存天气数据作为GIS数据的一部分。

自动喷杆控制器使用GPS和GIS自动控制喷杆部分甚至关闭单个喷嘴时经过先前应用领域或者非裁剪水道等领域。

使用超声波传感器来进一步提高喷杆高度控制器保持桁架在离地面或植物树冠的预设高度的一致性。

基于脉冲宽度调制的喷嘴流量通过改变工作周期脉冲期间允许单个喷嘴的电子控制。

标准的喷雾控制器使用压力来改变喷嘴流量响应速度的变化,从而改变液滴的大小。

通过使用基于脉冲宽度调制,涂布有独立控制喷嘴的流量和压力。

地理变量率技术使用GPS、喷雾控制器,和GIS率在不同应用程序领域基于土壤类型、生产能力,害虫的水平,植物品种,或其他因素。

这允许杀虫剂和其他投入应用基于变量需要在这一领域,而不是应用以恒定速率在整个领域。

地理变量率应用的优点是减少农药的使用。

使用变量率应承担的技术申请农药是许多领域获得广泛接受的庄稼。

展望未来
现阶段我国植保机械仍以背负式手动喷雾器和背负式机动弥雾机为主, 主导产品的其技术水平至少落后于发达国家20~ 30 年。

目前市场上面广量大的手动喷雾器产品技术水平低, 结构陈旧落后, 喷射部件品种单一, 而且施药液量大, 雾化性能不良, 作业功效低, 农药浪费现象严重, 给生态环境造成严重污染。

少量的喷杆喷雾机都是简易型的, 连喷杆的平衡机构都简化掉了, 也没有配备喷幅识别装置, 更谈不上采用自动化控制系统。

由于没有使用喷幅识别装置, 作业时机手无法确认已喷和未喷界限, 经常发生重喷和漏喷问题。

近年来虽然在施药机械和施药技术上进行了一些研究和示范推广, 但是还没有得到应有的重视、有效的实施和严格的监督。

借助国外成功的经验与技术, 应加强植保机械的研制和开发和引进, 尽快实现植保机械的更新换代, 同时加大施药技术的研究和应用力度。

相信不久的将来, 我国的植保机械和施药技术一定会与国际接轨。