植物保護機械之噴霧機械與農藥有效利用

南浩+王世強

植物保護機械是指用于防治危害植物的病、蟲、雜草等的各類機械和工具的總稱，簡稱植保機械。本文主要介紹噴霧機械。

一、植物保護在農業生產中的地位

有關研究表明，在現有的科技成果中：優良品種可使農作物增產8%～12%；增施化肥并改進施肥方法可使農作物增產5%～6%；耕作方法和栽培技術的革新可使農作物增產4%～8%；而對農作物實施病蟲草害綜合防治技術可挽回產量損失10%～20%。

二、我國農藥噴霧使用技術中存在的問題

目前，我國在植物保護中化學防治面積已達6億公頃，并且還在以每年0.13億公頃的速度遞增，每年都有100萬噸農藥制劑、1億噸藥液噴灑到農田中。但我國在農藥使用的技術理論和技術措施上的研究還嚴重不足，農藥使用技術仍停留在大容量、大霧滴噴霧技術水平上。由于以上原因，我國農藥有效利用率只有10%～30%，遠低于發達國家50%的平均水平，噴灑的農藥大部分流失到環境中，造成了嚴重的環境污染、地下水和地表水污染、害蟲的天敵或其他益蟲迅速減少以及人畜中毒，農藥在食物和環境中殘留毒性的積累效應日益成為威脅人類健康的嚴重問題。

我國農藥有效利用率較低的主要表現：一是濫用、亂用農藥，錯用除草劑、殺菌劑等損失驚人。二是不能對癥下藥，防治效果不佳或者根本沒有防治效果。三是缺少計量器具，這也是導致用藥量過大的原因。四是不必要的加大用藥量，是造成我國農藥有效利用率低的又一重要原因。五是其他原因。如落后的農藥使用手段；錯誤的施藥方法；缺少田間噴霧標準，農藥藥液理化性質差等。

三、國外噴霧機械新技術與產品

植保產品在歐美國家大型化趨勢較顯著，普遍采用GPS、自動變量控制和作業參數監測技術，產品進一步向精準化方向發展，作業過程機械傳動、電子設備、液壓驅動集中控制，四輪獨立減振、噴桿平衡性能好，作業質量高、速度快、可靠性好，駕駛舒適，適合于旱地。

日本、韓國根據本國土地資源特點開發的植保機械以小型自走式為主，機型輕巧、作業方便，以機械傳動為主。而液壓驅動（HST裝置）剛開始采用，兩輪驅動、四輪驅動切換，適合于水田、蔬菜作業。

四、國內噴霧機械現狀

國產噴霧機械有20多個品種、80多個型號，其中80%處于發達國家20世紀50～60年代水平，尤其是年產量高達800萬～1000萬臺（社會保有量1億臺）的各種手動噴霧器，常用機具仍是單管、壓縮、背負式噴霧器等。

目前農民普遍采用單一機型防治各種作物的病蟲害，且90%以上的噴霧器使用圓錐霧噴頭，這是造成噴藥不均勻、農藥用量大、農產品農殘超標、操作者中毒等的重要原因之一。

國內主要使用小型人力背負式噴霧器，該設備操作簡單方便，不受種植條件影響。缺點是噴霧壓力不穩定，霧化質量差，純液壓驅動力霧化射程近；人力背負，勞動強度大，效率低。使用機動背負式噴霧器的缺點是霧流集中成束，霧滴沉積不均勻，霧滴易蒸發、飄失；人力背負，勞動強度大，效率低。

其他人力、機動小型噴霧機械受水源限制，管路長，噴霧壓力損失大；噴霧壓力不穩定，施藥量大；同時射程較遠時呈水柱狀，霧化質量差，造成大量農藥流失。純液壓驅動力霧化穿透性差，果樹冠層內霧滴沉積不均勻；人力背負，勞動強度大。

五、國內噴藥技術的發展趨勢

1. 發展低量噴霧技術

除了使用低量高效的農藥外，還要發展低量噴霧技術，開發系列低量噴頭。大力發展集成GPS、GIS和變量控制技術，在田間可根據作物處方圖和機具的移動速度對農田實施因地噴藥，實現精準、精量噴藥。

2. 采用機電液一體化技術

采用機電液一體化技術以提高機具自動化和安全性水平，實現多方向緩沖的性能。電子顯示和控制系統已成為大中型植保機械不可缺少的部分，電子顯示系統一般可以顯示機組前進速度、噴桿傾斜度、噴量、壓力、噴灑面積和藥箱藥液量等；通過面板操作，可控制和調整系統壓力、單位面積噴液量和噴射寬度等。系統還可根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嚴格控制施藥量和霧滴直徑大小。

3. 控制藥液霧滴的漂移

在施藥過程中，控制霧滴的漂移，提高藥液的附著率是減少農藥流失，降低對土壤和環境污染的重要措施。在這方面歐美國家采用的是防飄噴頭、風幕技術、靜電噴霧技術和霧滴回收技術等。

靜電噴霧技術是應用高壓靜電使霧滴帶電，帶電的細霧滴做定向運動趨向植株靶標，最后吸附在靶標上，從而使其沉積率顯著提高，在靶標上附著量增大，覆蓋均勻，沉降速度增快，尤其是提高了在靶標葉片背面的沉積量，減少了漂移和流失。

4. 采用自動對靶施藥技術

目前國外主要有兩種方法能實現對靶施藥。一是使用圖像識別技術。該系統由攝像頭、圖像采集卡和計算機組成。計算機把采集的數據進行處理，并與圖像庫中的資料進行對比，確定對象是草而不是莊稼、何種草等，以控制系統是否噴藥。二是采用葉色素光學傳感器。該系統的核心部分由一個獨特的葉色素光學傳感器、控制電路和一個閥體組成。閥體內含有噴頭和電磁閥。當傳感器通過測試色素辨別有草存在時，即控制噴頭對準目標噴灑除草劑。

5. 全液壓驅動技術

在大型植保機械，尤其是自走式噴桿噴霧機上采用全液壓系統，如轉向、制動、行走、加壓泵等都由液壓驅動，不僅能簡化整機結構，還能增加傳動系統的可靠性。有些機具上還采用了不同于彈簧減震的液壓減震懸浮系統，它能根據負載和斜度的變化進行調整，從而保證了噴桿升高和速度變化時系統的穩定性。此外，有些牽引式噴桿噴霧機在牽引桿上還裝有電控液壓轉向器，以保證在拖拉機轉彎時機具完全保持一致。

6. 采用農藥注入和自清洗系統，避免或減少人員與藥液的接觸

采用農藥注入和自清洗系統，避免或減少人員與藥液的接觸，就是噴藥前的藥液配制不是在藥液箱中進行，而是在噴霧管道中進行。農藥制劑在計量器控制下從藥瓶直接定量注入藥液輸送管道中，與從水箱恒速流出的清水在互動過程中混合形成噴霧液，從噴頭噴出，完全消除了配藥時人員與農藥的接觸，也消除了配藥時農藥對噴藥機械表面的污染。目前銷售的大中型噴桿噴霧機都裝有農藥注入系統。噴桿噴霧機上一般還備有兩個清水箱，一個用來洗手，另一個用來清洗藥液箱、加藥箱和機具外部，人體基本上不與藥液接觸。

7. 積極研究生物防治技術，研制生物農藥的噴灑裝置

從長遠來看，由于對環境的友好，利用生物農藥防治農作物蟲害是一種趨勢，需要積極研究。生物農藥對噴頭的磨損較化學農藥大，同時不易下沉，與化學農藥的使用特點有顯著差別，為使藥物能夠均勻地分布在作物上，需要研制新的噴灑裝置。

六、施藥技術的優化

1. 噴霧質量指標

噴霧質量指標由均勻性、飄移性、覆蓋率組成。造成分布均勻性不高的原因很多，但主要原因是多噴頭噴霧時噴頭之間的間隔、高度布置不合適，或噴頭霧型選擇不當，造成漏噴或不均勻分布。另外，側風也很容易造成不均勻分布。飄移性是指霧滴偏離目標的趨勢，用偏離目標霧滴占總噴量的比例來表示。側風是造成飄移的最直接原因。減小飄移的措施主要是通過應用低飄移噴頭產生較大且大小較為均勻、初速度較高的霧滴來抵抗側風的干擾，另外還可采取風助等抗飄移技術。顯然，在相同噴量的情況下，小霧滴的覆蓋率高于大霧滴。

2. 影響噴霧質量因素

霧滴能夠到達目標物上的比例，在很大程度上要受到氣溫、相對濕度、風速和風向的影響。氣溫和相對濕度對霧滴運動的影響，主要表現為對霧滴的蒸發。另外，高溫和濕度的極端情況還會影響霧滴在植物葉面上的附著。風速和風向對霧滴運動的影響更大，不但會加速霧滴的蒸發，更主要的是會造成霧滴飄移而脫離目標。

3. 霧滴大小和密度

霧滴是從噴頭噴出來的，霧滴尺寸直接影響到病蟲害控制和飄移控制。噴頭是噴霧裝置中最為重要的部件之一，霧滴的大小、密度、分布狀況等在很大程度上都決定于噴頭的類型、大小和質量。大田噴灑殺蟲劑、殺菌劑和除草劑對霧滴大小的要求不同，在噴霧參數（噴頭類型、大小、壓力、流量和噴頭高度）選擇時，先根據作業要求的霧滴大小確定噴霧質量指標優先次序，再依據噴霧參數與優先指標的相關程度，選擇噴霧參數。

農藥作為現代農業生產的重要生產資料，其利用效率受人關注。隨著現代科技的發展，隨著我國各地土地流轉和專業化統防統治政策的出臺，大田農作物采用機動噴桿噴霧技術替代背負式手動噴霧，不僅可以改善農藥霧滴的沉積分布均勻性，還能顯著提高作業效率，減輕勞動強度，大幅度提高農藥在植物葉片上的沉積回收率，提高農藥的藥效，減少農藥流失。研究制定不同農藥在作物葉片上的沉積分布密度標準，對于指導田間噴霧非常重要。隨著各地對農藥噴霧技術研究和推廣工作的重視，逐步采用噴桿噴霧技術，并研究建立田間噴霧的霧滴密度標準，就可以顯著提高農藥的有效利用率，減少農藥流失，降低農藥的負面影響。

第一作者簡介：南 浩，副站長，農業機械化及其自動化專業，長期從事農機推廣工作，聯系地址：吉林省洮南市大通農機管理服務站 郵編：137100；王世強 吉林省洮南市職業教育中心 郵編：137100。