国内外植保机械及植保技术研究现状

国内外植保机械及植保技术研究现状

耿爱军，李法德，李陆星

（山东农业大学机电学院，山东泰安 271018）

摘 要：药物防治是确保农业稳产增收的重要措施。随着科技的进步，人们对施药机械和施药技术提出了更高的要求，即不仅能有效防治病虫害，还要尽量节约资源，降低环境污染，减少作物农药残留，保护操作人员的安全。为此，介绍了国内外植保机械及植保技术的研究现状，并指出了今后的研究方向。

关键词：植物保护；植保机械；综述；植保技术

中图分类号：S209 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2007)04—0189—03

0 引言

在我国加入世贸组织的承诺中，植保机械被列入强制性产品目录。因此，了解国内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，对我国的农业机械发展有着极其重要的意义。

1 国外植保机械及植保技术研究现状

20世纪中期，农业发达国家逐渐形成了以大农场为主的规模化经营，农业机械化得到全面、迅速的发展。农作物的病虫害防治和化学除草采用大型悬挂式或牵引式喷杆喷雾机。其药液容量400～3000L，喷幅达18～34m。棉花、水稻和牧草采用农业专用飞机进行喷药。1912年，加拿大就有了喷洒农药的专用飞机[1]。目前，美国拥有农用飞机6000多架。日本以直升机为主，果树和啤酒花等经济作物采用风送式和高架喷雾机喷洒农药，形成了以大型植保机械和航空植保为主体的防治体系[2]。近年来，国外在植保机械上采用了系列新技术，大大改善了施药效果。

1.1 国外植保新机具

1.1.1农药直接注入系统

20世纪80年代中期，美国开发了Mid－West Technology CCI-2000型农药直接注入系统[3]。该系统将水与药液进行分置，由蠕动泵控制使药液定量进入主水管道与水混合。与传统喷雾机相比，农药直接注入系统在药液处理及清洗方面更加安全、方便。

1.1.2多级过滤系统

国外大中型喷雾机一般都具备4级过滤系统，即在药液箱加液口、加液斗和水源吸水头处都装有过滤网，在系统中还装有一种自洁压力过滤器。设置这4级过滤装置避免了系统堵塞、漏喷和雾化不良现象[2,3]。

1.1.3 防漂设施

雾滴漂移和沉降是喷药过程中不可避免的问题。雾滴漂移和沉降严重时，引起的浪费可达施药量的70%～80%。少漂喷头和防风屏有效地解决了这一问题。少漂（LD）喷头是在扇形喷头后面安装一孔片，使药液环绕内腔“涡动”雾化成窄雾普雾滴，易漂移的雾滴大大减少[3,4]。防风屏则是辅助阻挡雾滴漂移和沉降的，有机械式和气力式两种[3]。试验表明：机械式防风屏能使常规喷杆的漂移和沉降减少65%～81%[2]，气力式则只在风速小于2m/s时起作用[3]。丹麦哈迪公司研制的ALPHA2000型风送式喷杆喷雾机，采用了气力辅助喷雾技术，大大提高了雾滴在作物各个部位的附着量[5]。Bertelli，Randell公司生产的静电喷头可用于喷杆喷雾机和背负式机动喷雾喷粉机上，该喷头提高了雾滴的附着率，比普通喷头可减少药液损失65%以上[5]。

另外，吸油绳式涂抹机也克服了喷雾不易对靶与雾滴漂移等难题，在国外得到广泛使用[3]。

1.1.4 无人驾驶喷雾机

为避免对操作者的人身危害，日本开发了一种感应电缆式无人驾驶果树喷雾机。该机作业时无人操作，沿事先设好的感应电缆行走[3]。

1.1.5航空植保设备

农用飞机的使用大大提高了施药作业效率。有人驾驶的飞机效率高、省力且成本较低，但在农田与住宅混杂区以及轮作栽培区则难以使用。因此，

收稿日期：2006-07-14

作者简介：耿爱军（1973-），女，山东高青人，工程师，硕士，（E-mail）zhilan@。

通讯作者：李法德（1962-），男，山东潍坊人，教授，博士生导师。

无人驾驶飞机作为补充手段进行喷洒作业已开始实用化[2,5,6]。

1.1.6 地下施药机械

空气射流注射器耕耘铲是一种利用高速空气射流将农药注入土壤中的装置，由一只双流体雾化器和装在一只标准的箭形耕耘铲后方的多管分配器组成。高速气流将药液雾化并输送给分配管，绕过箭形耕耘铲注入土壤[3]。

1.1.7 生物与物理防治机械

前苏联成功研制了一种生物植保器械IIP3－35害虫天敌（赤眼蜂）全面投放器。该机可以把天敌投放在谷类、蔬菜、豆类及玉米等多年生草本植物和半空闲地上，既提高了劳动效率，降低了劳动强度，又减少了环境污染[3]。前苏联研制的3Ⅱ－Ⅰ型电子杀虫器，利用高压电场诱虫和杀虫。英国发明了机械式灭虫机[7]。1990年，日本采用小容量高电压脉冲的电火花放电杀死杂草，还发明了红外辐射杀伤杂草法[3]。

1.2 国外先进植保技术

1.2.1风送喷雾技术

20世纪80年代末，国外出现了风囊式喷雾机，即在喷雾机上加设风机与风囊，作业时在风囊出口形成的风幕强迫雾滴向作物沉积[8]。风送喷雾，一方面可以使雾滴集合在一起，以防止被自然风吹走；另一方面，可以吹散作物，并使作物得到全方位的喷雾。

1.2.2 静电喷雾技术

静电方法可使药液雾滴带电，提高雾滴附着率。该方法减少了药液向周围环境的散失，既提高了药液利用率，又降低了环境污染。

1.2.3光电技术

在喷雾机上设有近红外线传感器和控制电路，利用近红外线光的反射来辨别杂草，通过控制电路和喷洒系统进行有针对性的喷洒。

1.2.4自动对靶施药技术

自动对靶施药技术可节约用药60%～80%。该技术是在喷雾器上安装电脑芯片、红外线光谱探测器、光学传感器或超声波传感器，自动辨别杂草，针对目标施药[2,9,10]。美国FMC公司将计算机控制系统用于果园风送喷雾机，通过超声波传感器确定果树形状，机载计算机使农药喷雾特性更精确地与果树形状相一致[5]。俄罗斯研制的∏Ｏл-2型果园喷雾机也采用超声波技术确定果树位置，只对目标喷雾，在果树空档则自动停止喷雾[5,6]。

1.2.5 机电一体化技术

国外大中型植保机械一般都安装有电子显示和控制系统。该系统可以依据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量，依据施药对象和环境条件严格控制施药量。系统除可以与个人计算机相连外，还可配GPS系统，实现精确、精量施药[3]。

1.2.6农药回收技术

德国在植保机械上设置农药回收装置，利用静电或气流负压等技术将靶标外的雾滴回收[6]。

2 国内植保机械及植保技术研究现状

我国自1950年开始引进生产单筒式喷雾机和手摇式喷粉机，并于1974年开始用运-5型农用运输机进行航空超低容量喷雾[11]，目前仅有运-5型、运-11型飞机及小型蜜蜂-3型伞翼机上配装超低容量喷雾装置。我国农用航空植保设备的保有量不足200架[5,12,13]。

“九五”期间，我国研制了系列低量喷头和24 m风幕式喷杆喷雾机[14]。南京林业大学从1999年开始在林业上进行基于树木图像处理的精确农药施用技术的探索，并且利用实时系统进行树木特征图像采集与处理[15]。

“十五”期间，我国研制出自动对靶喷雾机，利用红外线“电子眼”探测靶标[4]。果园自动对靶静电喷雾机利用红外线传感探测技术确定靶标，实现风送静电对靶喷雾[16]。我国研制的设施农业用的BT2000-Ⅲ自控施药常温烟雾机采用微电脑控制技术，可在使用前自我设定转向时间间隔和一周内任何时段自动施药系统[17]。我国很早就开始了静电喷雾技术的研究，但至今未广泛使用。近年来，我国引进境外先进技术，研制了3VB-16型气压背负式自动喷雾机，该机以二氧化碳气体为动力源，无噪音，无污染，在部分地区得到使用[18]。

目前，我国常用施药机械仍是手动或机动喷雾喷粉机，包括手动背负式喷雾器、手动压缩式喷雾器、手动压缩式喷雾器、背负式喷雾喷粉机、担架式机动喷雾机及小型机动喷烟机等。其中，手动植保机械占整个市场份额的80%左右[5]。现在，我国的施药方式仍以“大雾量、雨淋式”的喷雾为主，农药利用率只有20%～30%，其余70%～80%都沉降到地面和飘移到周围环境中，不仅浪费了资源，增加了农民负担，而且造成环境污染。对于地下病虫害的防治仍是采用种衣剂包衣、药剂拌种、撒埋毒土及药液灌根等传统手工防治方法[19]。近年来，甘肃张掖追肥枪有限公司生产的LYJ多功能药肥枪可以将枪尖插入地下，利用手压动力将药液直接施入地下，防治效果有了很大改善，但劳动强度大，施药效率低。