国内外农用喷雾机的发展现状及趋势

第57卷 第3期Vol. 57 No. 3

2019年3月

March 2019农业装备与车辆工程

AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING

doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.03.005

国内外农用喷雾机的发展现状及趋势

李震1，孙宜田2，何青海2，刘美丽1，李曰阳1

（1. 250100 山东省 济南市 山东农业工程学院；2. 250100 山东省 济南市 山东省农业机械科学研究院） [摘要]分析了国内外农用喷雾机的发展现状，把当前我国农用喷雾机现状与国外相比较，客观地提出了

国内外农用喷雾机未来的发展趋势。提出了精准变量施药技术、混药技术以及机电一体化技术的提升会促

进喷雾机进一步的大发展。

[关键词] 农用喷雾机；变量；施药；混药；一体化

[中图分类号] S493 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)03-0023-04

Development Status and Trend of Agricultural Sprayer at Home and Abroad

Li Zhen1, Sun Yitian2, He Qinghai2, Liu Meili1, Li Yueyang1

(1. Shandong Agricultural and Engineering University, Jinan City, Shandong Province 250100, China;

2. Shandong Academy of Agricultural Machinery Sciences, Jinan City, Shandong Province 250100, China) [Abstract] By analyzing the development of agricultural sprayer at home and abroad, the current situation of agricultural sprayer in China is compared with that in other countries. The future development trend of agricultural sprayer at home and abroad is objectively pointed out. Precise variable spraying technology, mixing technology and mechatronics technology upgrading will promote the further development of sprayer.

[Key words] agricultural sprayer; variables; spraying; mixing pesticide; integration

0 引言

我国是农业大国，农作物种类繁多、种植面积大。据不完全统计,每年我国农作物病虫害的发生面积约为2.4亿hm2·次，生产的化学农药品种达到2 000多种，年产量100~110万t制剂，年防治病虫害面积近3.1亿hm2·次。因此，采取有效措施防治各种农作物病虫害，不仅是维护和提高农产品价值的问题，也是关系到我国农业安全生产的战略问题。

植物保护机械一般指农业机械喷洒化学农药防治病虫害和杂草，以及农业机械和设备的预防、控制疾病、害虫、驱逐鸟类和动物等的物理方法。在植保领域，保障粮食安全、促进农业生产稳定增长必然需要提高农药施用设备机械化水平、提高农药施用技术以及加强病虫害防治能力。其中，降低农药残留的最有效手段是精准施药技术。

目前常见的植保机械主要有喷雾式、喷粉式和喷烟式等。其中，喷雾式机械简称喷雾机，作为机械的一种，主要是将液体分散成为雾状的一种机器，主要应用在农业、医疗和工业等领域，农用的喷雾机是农业作业中典型的植保机械。由人力驱动的植保喷雾机械称为喷雾器，由发动机、电动机等动力驱动的植保喷雾机械称为喷雾机。

喷雾机有多种分类方式，按照其工作原理可以分为液力、气力和离心式喷雾机；按照其携带方式可以分为手持式、背负式、肩挎式、推车式、自走式、踏板式、担架式、车载式、悬挂式等；另外还有航空喷雾机[1]。提高喷雾效率、喷雾质量与药液利用率以及加强对施药人员的防护是农用喷雾机的研究重点。

1 国外农用喷雾机现状

欧美、德国、日本等发达国家植保机械化程度较高，其显著特征是以大、中型为主，采用了机、电、液、声、光、磁一体化的复杂设计，操作方便，设计可靠性高，适应性强[2]。据报道,英国卡姆喷雾机厂生产的各种规格喷雾机，药箱

基金项目：山东省农机装备研发创新计划项目（2018YF013）；山东高等学校科技计划项目（J18KA129）

收稿日期: 2018-12-04 修回日期: 2018-12-12

24农业装备与车辆工程 2019年

容量从24 L到3 000 L，规格齐全，喷头使用寿命比一般铜质喷头提高3倍。喷杆自动平衡机构以及灵敏的防滴漏装置最大的特点就是适应地形起伏，其对地平的适应能力极强。以色列发展了以计算机控制为中心的喷灌、滴灌系统，可根据作物生长发育期的需水和土壤墒情自动进行适时适量灌溉，同时还附加了施液肥和施农药防治病虫害等功能，极大地提高了水肥药等资源的综合利用率[3]。

从国外农用喷雾机现状来看，国外喷雾机的共同特点是重心较低，行走平稳；风力适中，雾滴附着力好，飘移小；智能化程度高，可通过智能面板自由控制喷洒压力和喷洒量；机具以牵引式和悬挂式为主，农具与拖拉机的匹配性较高。主要向智能化、精准化、机电一体化方向发展，体现在以下方面：

（1）机械大型化。大型喷杆喷雾机喷幅在18 m以上，甚至达42 m[4]，药箱容量为400 ~ 3 000 L，作业速度达8~10 km/h，配套拖拉机功率在59~74 kW，甚至更高。

（2）机、电、液、声、光、磁一体化技术开始全面利用。喷杆的工作姿态、平衡与稳定、作业速度与面积、喷雾压力和喷雾量的监测和调整均显示出了跨学科交叉融合的应用效果。

（3）环境保护受到高度重视。一般喷雾机上都装有过滤系统和防滴阀等，重点研究防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等。

（4）生产过程以人为本。农药防护驾驶室配备有农药保护设备和空气净化系统。农药保护设备能够消除所有的粉尘、霉菌、沙子和空气中传播的过敏源。

（5）大型机械智能化。目前，无线电技术、机器视觉、GPS、激光等多种技术正被研究用于农用机械领域，其中GPS导航技术在国外农业中的应用已经较为成熟。如：以GPS为基础的美国约翰·迪尔某型喷雾机配备的智能化精准农业管理系统，配有导航、自动驾驶、绘图、喷药自动控制和喷杆位置调节等功能，通过显示器进行智能化控制。该系统内置了多种通用的喷雾机应用软件，能够实现平行跟踪卫星导航人工辅助驾驶、监视屏幕显示喷药作业地图、控制变量喷药和管理全功能文件等功能。

（6）植保手段立体化。日本是无人机飞防最成熟的国家,据统计，日本应用无人直升机进行病虫害防治的水稻种植总面积占有45%。美国是全球农业航空技术最先进、也是应用农业航空技术最广泛的国家，其航空植保技术经历了从有人驾驶直升机向无人驾驶的过程。美国科研机构很早就展开了农用无人机航空雾滴飘移方面的研究，并取得了显著的成果。目前，图像实时处理、变量喷洒及多传感器数据融合等技术已成为美国在农业航空技术方面的研究热点。俄罗斯的农业作业以有人驾驶固定翼飞机为主，拥有数量高达1.1万架的农用飞机作业队伍。在加拿大、澳大利亚、巴西等国家，则是以有人驾驶的固定翼飞机和旋翼直升机为主。

2 国内农用喷雾机现状

目前国内常用的农用喷雾机有手动式与超低量喷雾器、担架式机动式与拖拉机配套的喷杆式及航空喷雾机、背负式机动与果园用风送式弥雾机等。目前国内企业生产喷雾机的规格有十大类50余种，企业规模从几十人到2 000余人。但和发达国家相比较，而我国的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。其中，前者担负的防治面积占60~70%；后者担负的防治面积占15~20%。这些喷雾器大部分产品结构简单，环境污染严重，操作者容易中毒，防治功效低，农药的有效利用率仅占在大田作物的20~30%。据有关部门统计分析，我国喷雾机械主导产品的技术水平落后于发达国家将近30年。

围绕我国农业未来对施药装置和施药技术的重大需求，国家专门设立了“863计划”重点项目——新型施药技术与农用药械。我国目前使用的设备主要以手动式、担架式、背负式等为主，其劳动强度大、化学药物和人体近距离接触、对人体健康造成较大伤害。先进的农药施用机械能够精准喷雾作业，避免施药过程中的“跑、冒、滴、漏”现象，提高农药利用率，减少农药用量。目前果园用风送式弥雾机和隧道式循环喷雾机两种设备使用效率较高,但是不能很好地实现农林、果树的冠膛定点作业方面。