国内外植保机械的发展与应用.pdf

2 020 06 国内外植保机械的发展与应用 于俊萍 调 查 研 究 随着世界各国对环境污染和食品安全的高度重 视 农药绿色化 施药精准化和防控预警化等需求不 断凸显 研究新型病虫害防控技术是现代植保的必 然需求 另外 随着经济的不断发展 世界各国都面 临着人口老龄化 劳动力短缺和劳动力成本增加的 严峻形势 催生了国内外各种高效植保作业装备的 快速发展应用 一 植保机械的概述 植保机械是对农作物进行植物保护的机械 是 农林生产的重要组成部分 也是确保农林业丰产丰 收的重要措施之一 植保机械有效解决了劳动力不 足 提高了生产效率和精准作业等问题 由于农药剂型 作物种类多种多样 区域地貌不 同以及喷洒方式方法不同 决定了植保机具多种多 样性 种类主要有手动喷雾器 机动喷雾器 自走式 履带风送喷雾机 自走式履带喷杆喷雾机 拖拉机牵 引式喷杆喷雾机 拖拉机悬挂式喷杆喷雾机 农林航 空植保机 自动驾驶喷雾机 比较先进的技术有静 电喷雾技术 靶向喷雾技术 航空无人植保技术及无 人驾驶技术 植保机械不同于其他的农业机械 其质量和使 用的好坏牵涉到操作人员和农产品的安全 在我国 入世承诺中 植保机械被列入强制性产品 3C 目录 必须执行国家强制的安全认证 欧盟每年大约要使 用 40 万吨的农药 而配套使用的植保施药器械 都 必须符合欧盟的农用机械标准 这个 标准 规 定了 所 有 针 对 健康 安全和环境保护的 相关 要求 从 业经 营 者 也必须 持 有 许可 证 且 使用的喷雾器要定 期检查 通过才可 进行植保作业 植保机械的发展 与 应用经 历 了由手动喷雾器到 机动植保机械的 蜕变再 到 液 电自动化植保机械的问 世 与广泛 应用 随着物 联网 和 北斗导 航 系统 GPS 等新技术的发展应用 越来越 多先进 适 用 高效植保 机械被研发 出来 雾化效 果 好 节 药 省水 减少 了环 境污染 我 们相信 随着 科 技的进 步 在 科 研人员的 共 同 努 力 下 最终将实 现 智能 化无人驾驶植保和 智能 化航空植保 并存 的 美 好 前景 二 国外植保机械的发展应用 目 前 国外植保机械先进 技术 领 先的国家主要 有 美 国 法国 德 国 意 大 利 丹麦 日 本等 国外植保 机械有以 下两个特点 一 以大型植保机械 专用植保机械和航空植 保为主体的防治体系 上 世 纪 中 期 农业发 达 国家 逐步 形成大型农 场专 业化生产方式 农业机械化 水 平很 高 大 田 农作物的病虫害防 治 及化 学除草 一部 分 采 用大型悬挂式 或 牵引式喷杆喷雾机 另一部分 大 田 作物一 般采 用农业 专 用 飞 机喷洒农药 美 国 拥 有农用 飞 机 6000 架 以 上 以有人驾驶 固 定 翼飞 机 为 主 约 占 88 日 本农 民户均耕 地面 积 较 小 地形多 山 耕 地面 积 较 小 不 适 合有人驾驶 固 定 翼飞 机作 业 因此日 本以农业航空 直升 机 为 主 截至 到 2010 年 10 月底 登记 在 册 的无人植保机保有量 为 2346 架 无人植保机操 者 14163 人 占 航空作业 38 二 采用先进技术与装备 很 多植保机械先 进 技术 领 先的国家 特别 重视安全施药 保护生 态 环境等问题 研发的植保机械 融 合了先进的技术 避免 了在施药 过程 中农药对机手的污染 也 减轻 了 农药 流失 飘移 对生 态 环境的污染 1 在 线混 药技术的应用 直接注 入式喷雾机 20 世 纪 80 年代中 期 美 国 开 发了农药 直接注 入 系 统 该系统将水与 药 液 进行分 置 实 现在 线混 药 在 机器 上 分 别设置 药 箱与水箱 使农药 原液从 药 箱直 接注 入喷雾 管道系统 与来 自 水箱 的 清水 在喷药 过 程 中进行在 线混 药 输 送 至 喷 头 喷 出 与通常 的喷雾 28 2 020 06 调 查 研 究 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 2 多级过滤系统的应用 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 3 防漂技术的应用 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 静电喷 头和防风屏有效地解决了这一问题 在喷雾机上采 用了 少飘 LD 喷头 因雾流中小雾滴少 可使飘 移污染减少 33 60 静电喷头 提高了雾滴的附 着率 比普通喷头可减少药液损失 65 以上 在喷雾 机的喷杆上安装防风屏 可使常规喷杆的雾滴飘移 减少 65 81 4 药液雾滴回收装置的应用 循环式喷雾机 喷雾时雾流横向穿过作物叶片 未被叶片附着的雾 滴再进入回收装置 过滤后返回药液箱 这样既可提 高农药的有效利用 又减少了农药进入外部环境的 机会 5 靶向喷雾技术的应用 在喷雾机上设有近红 外线传感器 超声波传感器和控制电路 利用近红外 线光的反射来辨别杂草 利用超声波传感器来辨别 树空 通过控制电路和喷洒系统进行靶向喷洒 6 航空植保技术的应用 农用飞机的使用较大 提高了施药作业效率 农业航空植保技术是美国 俄 罗斯 澳大利亚 加拿大 巴西 日本 韩国等国家重 要组成部分 根据农田飞行作业环境的适宜程度 国 外农业航空植保分为有人驾驶和无人驾驶 两 种作业 形 式 在美国 俄罗斯 澳大利亚 加拿大 巴西等 户 均耕 地面 积 较大的国家 普 遍 采用有人驾驶 固定翼 飞机作业 而 在日本 韩国等 户均耕 地面 积 较小地国 家 主 要采用 微 小型无人机用 于 航空植保作业 7 自 动 驾驶喷雾机的 研发 由于互联 网的 快速 发展 以及 GPS 定位 系统的应用 很 多 发 达国家 开始 研发 自 动 驾驶喷雾机 2019年 美国一家 公司研 制 出 全 球第 一 款 自 动 驾驶 果园 喷雾机 于 2019年 11月 份获得 CES 2020 创新奖 操 作 员 通过电 脑 来 监 控自 动 驾驶喷雾机 一 个操 作 员 可以在 皮卡车内同 时 监 控多达 8 台 自 动 驾驶喷雾机 工 作 节省 了大量的 劳 动 力 另 外 其 高 精 度 定位 技术可以 最 大 限 度地保 障 农药 合 理使用 并 保 障工 作人 员 的安全 这 款 自 动 驾 驶 果园 喷雾机 主 要用 于 向 杏 开心果 柑橘 等 果 树喷 洒 杀菌剂 和 杀虫剂 大大提高了以 往 使用 60年 的喷 雾技术 三 国内植保机械的发展应用 近 几年由于 中国 土 地规 模 化种植和国家农药 零 增长政策 的 推 进 地面高效 宽幅 喷杆喷雾机 果园弥 雾机和无人植保机等高效植保作业装备 得 以 迅速发 展 但由于 施药技术不成 熟 专 用药 剂研究缺 失 导 致低容 量 超 低容 量喷雾过程中农药飘失现象 突出 作物药 害事故频发 严重 影响 环境污染 中国一 年 农 药使用量高达 30万吨 而 沉 积到 作物上的 只 有 30 高达 70 药物都漂移流失 到 环境中 去 了 我 国植保机 械 和施药技术的 发展 可 追朔到 20 世纪 30年代 新 中国成 立 后 我 国植保机 械 行业 得 到 了 快速发展 为防 治 农作物 病虫害 实 现 粮棉 油 料 水 果 等作物的高 产稳产做出 了 积极贡献 后来 经 历 了 由仿 制国外 先 进 产品到 自行 研 制设 计 由手动 喷雾器 到 小型机 动 植保器 械 和 与拖拉 机相 配套 的大 中型施药器 械 以及在 某些 地 区 和 领域已得到 比较 广泛 应用的农 林 航空施药机 技术在不 断 进 步 但 是 从总体 上来 说 我 国植保机 械性能 和施药技术水 平 与发 达国家相比 还有一 定差距 仅 相 当于发 达国家 20世纪四五十年代 水 平 无 法满足当今 农业 生产 和 环境保 护 要 求 一 产品结构单一 专业化 系列化程度低 欧 美 发 达国家的植保机 械发展 自 20世纪 40年代 起 就已逐步实 现 专 业化 系 列 化 大田作业有农作物 专 用喷雾机 苹果 梨 葡萄 等 果园 有 专 用喷雾机 与此 形 成 鲜明对 比的是 目前 国 内 植保机 械 种 类 较少 产 品单 一 基 本上以 手动 和小型机具为 主 据农业部 门 统 计 我 国现有 手动 植保机 械 的 社 会保有量 约 为 6000万台 背负 式和 担架 式机 动 喷雾喷 粉 机及电 动 喷雾机的 社 会保有量为 300多 万台 大型植保机 械 29 2 020 06 调 查 研 究 保有量仅 4 万台多 另一方面 专用植保机械还没有 发展起来 大多利用同一种机具进行多种不同的施 药作业 尤其是这些器械所使用的喷头只有少量几 种 无法满足农作物病虫害防治对施药器械多样化 的需求 二 高新技术应用少 产品技术水平低 现代 微电子技术 仪器与控制技术 信息技术等许多高新 技术现已在发达国家植保机械产品中广泛地应用 并朝着智能化 光机电一体化方向快速发展 以实现 病虫害防治作业的高效率 高质量 低成本和操作者 的舒适性 安全性 然而 目前我国植保机械产品结 构简单 技术陈旧 科技含量低 发达国家植保机械 研制开发中广泛采用的低容量宽喷幅喷洒 全密封 自动混药 宽喷幅风送防飘移 机器视觉技术 静电 喷雾技术 自动对靶喷雾技术 GPS 和 GIS 技术等 高新技术 而这些技术在国内植保机械中很少得到 应用 由此导致了国内植保机械主导产品的技术水 平只有发达国家 20 世纪六七十年代的水平 仅有少 数产品达到国际 20 世纪 80 年代水平 三 行业技术标准不健全 产品质量和使用监 控体系不完善 发达国家在 20 世纪就制订了一系列 植保机械行业技术标准和产品质量监控体系 其主 要内容涉及植保机械企业 销售及售后产品安全质 量问题的处理方式 以及政府对相关法律法规的实 施进行监控的规定等 与此同时 相关法律还规定 植保机械还必须进行定期检验 只有年检合格后方 可进行喷雾作业 进入 20 世纪 70 年代后 则将植保 机械列入特种农业机械行列 有专门的管理机构和 部门 然而 国内植保机械的一些关 键 技术质量 指 标与国 外 现有的 通 行标准相 差甚远 不适应 当 前植 保机械 发 展要求 不能与国际标准 接轨 另一 方 面 国内对植保机械产品监控 力度 不 够 缺乏严 格 市场 管理 致使许多 假冒伪劣 产品 充斥市场 不仅 严重干 扰 了我国植保机械的 正常市场秩序 而 且 还 损 害了 广大农 民切身 利 益 和 人身 安全 四 施药技术落后 农药和施药器械的研究缺 乏有机结合 农药的科 学 使用涉及农药制 剂 喷洒 机具 施药 方 法 生 物行 为 毒 理 学 气象学 以及 环境 科 学 等许多 方 面 高度综 合性的应用 工艺学 防 治水 平的 提高依赖于 施药机具和技术的 发 展 机械施药 技术的 先 进与 否 对农药在农作物的 沉积 率 农药施 用量和利用率 消除 对操作 人员 的 危 害以及对 环境 污染 有着 重 要 影响 一 方 面 至今 我国许多 地方仍沿 用 20 世纪 50 年代的大容量 淋雨 式喷雾法 由 于 施 药技术 落 后 致使大量喷洒农药不到 位或 不 均匀 药 剂 不能 充分地发挥 作用 并 造 成了大量农药的 浪费 和 环境 水 土资源污染 另一 方 面 长 期以来国内 从事 农药药 剂 和施药器械的研 究人员缺乏联 系和合作 二 者 之间缺乏 有机结合 这 也 是导致我国施药技术 落 后的 重 要 原因之 一 四 发展对策 分析 国内植保机械化 存 在的问题 应采 取 以 下 对 策 与 措 施来 提升 我国植保机械和施药技术水平 进而 提高 农药利用率和农作物病虫害的 防 治效 果 一 调整产品结构 满足农作物病虫害防治多 样化的需求 我国 幅员辽阔 各地区 农作物种 类 多 种植制 度复杂 为 适应 各地区各 种作物的种植要求 需 调整 产品结构 开 发 专业化 系列化的植保机械产 品 为 此 根据 我国的 地貌 和不同农业 区域 特 点 以 及目前农 村购买力 一 方 面 要研 发 适合平 原地区 水 网地区 山区 旱区 以及 设 施种植的 各类 机动和电 动的 小型地 面 高 效植保机械和 空 中无 人 植保机 提 高 农药利用率 另一 方 面 由 于 大中 型 植保机械具有 效率 高 便于 控制并能大面 积扑灭暴发 性病虫 草 害 等 优点 因 而要 加 快研 发 和 优 化 提升风 送式喷 杆 喷 雾机 果园弥 雾机等大中 型 植保机械 以满足我国农 业规 模经营发 展的需求 同时 加 大研 发力度 攻 关 基 于 GPS 或 者 北斗卫星 定 位 系 统 的无 人驾驶 喷雾机 等 高端装备 研 究发 二 健全行业技术标准 完善质量监督和使用 体系 产品质量标准在规 范市场 保 护生 产者 贸易 商 和 消费 者的合法 权益 和利 益方 面起着 重 要作用 因 此 借鉴发 达国家 经 验 参照 有关国际标准 建立 和 完善 现行植保机械产品的技术标准体系和质量 鉴 定与检 测 体系 依 法 强 化产品质量监管 要 严 格 地执 行植保机械 推 广 鉴 定 证 制 度 对 未按 规定 取 得 农 30 2 020 06 成武县农业机械发展情况调研 李美英 李同华 一 发展现状 成武县位于鲁西南 人口 72 71 万 面积 998 平 方公里 是全国 平安农机 示范县 全国主要农作 物生产全程机械化示范县和全省 两全两高 农业 机械化示范县 全县农机总值达 18 9 亿元 农机总 动力 342 6 万千瓦 平均百亩耕地拥有农机动力 167 5 千瓦 农业综合机械化水平达到 93 其中粮 食生产综合机械化水平达 98 以上 基本实现了农 机化水平由中级阶段向高级阶段的整体跨越 农业 机械已成为农业生产和抗灾救灾的主力军 为农业 农村经济发展提供了强有力的支撑 二 加快农机化发展的主要措施 一 调整农机装备结构 结合实际 科学制定方 案 合理确定机型和补贴额度 解决生产急需 满足 迫切需求 大力推广先进适用 安全可靠 节约环保 的新技术 新机具 二 提高农机作业水平 在 春耕 三夏 三 秋 重要农时季节 抓住机耕 机播 机收等重点生 产环节 组织好机械化生产 搞好农机跨区作业等 社会化服务 满足农民对农机化的需求 促进农业 综合生产能力提高 三 强化农机技术培训 通过加强户上培训 点 上示范 面上推广 加快节本增效农机化技术的普及 与应用 培训工作强调针对性和实用性 让机手真 正学到农机的操作和维修技能 从而能致富创收 四 努力建设和谐农机 加强农机化系统的自 身建设 不断提高干部队伍素质 打造一 支 专 业基 础 好 业务能力强的农机 管 理推广队伍 进 一步 增强 依 法行政 和 管 理服务的能力和水平 解 决 农机化发展 中 出 现的新 情况 和新 问题 三 存在问题 一 农机投入不足 推广力度受限 由于农业 机械 玉米联 合收 割 机等 一次 性 投入 大 效 益比较 低 农户 购买 的 积极 性不高 虽然 有了 购 机补贴 但 资金远远 不能满足需要 补贴机 具种类 和 标准少 局 限 性大 县 财政 对农机的 投入也比较低 二 农机装备水平低 结构性矛盾突显 多数 农村 家庭都采 用 小 型农机作业 不 仅暴露出 大机械 和 小地块 生产方 式 的 矛盾 而 且 成为成武县农机化 水平提高和 规模 化发展的 瓶颈 同 时大农机 数量少 配套率低 科技 含量 不高 技术 状态差 在农机 购置 补贴 政策 的 引导下 农民 购买 农业机械 呈 现 出 三 多 特 点 即 大中型 拖拉 机及 配套 农 具多 收 割 机 多 高 质 量 高性能机械 多 农机 装备 结 构日益优 化 但 从 机推广 许 可 证 的 植 保机械产 品 不 得 进 行 推广与 销 售 同 时 积极探索 农业机械产 品市场准入 制度和 目 录管 理制度的 路子 另一 方面 要 严厉打击假冒伪 劣植 保机械产 品 建 立规 范有 序 的 植 保机械 市场 维 护市场秩序 确保农民人身安全和切身 利益 不 受损 害 此外 农机主 管 部 门 应制定和建 立类似 国 外 的 有 关植 保机械的 年检 制度和 专门 的 管 理机 构 以确 保 植 保机械的性能发 挥 和操作人 员 的安全作业 三 加快基础部件和关键部件的研发 喷头 喷射 部 件 和 液泵 等基 础 部 件 对提高 植 保机械性能 科学合理 地使 用农 药 以及提高农 药利 用 率 和 施药 效 果 有重要作用 建 议各 级 政府 部 门采 用 专项资金 来 推 动 基 础 部 件 和 关键 部 件 的 研 发应用 建 议相关 职 能部 门借鉴 国 外 经 验 以国 内 现有的从 事植 保机 械和 施药 技术的科 研 机 构 高等 院校 为 依托 整合 各 种资源 组建 专门 机 构 从 事植 保机械基 础 部 件 和 关 键 部 件 的 研 发 开 发 作者单位 烟台市农业机械科学研究所 调 查 研 究 31