國內外植保機械的發(fā)展與應用.pdf

2 020 06 國內外植保機械的發(fā)展與應用 于俊萍 調 查 研 究 隨著世界各國對環(huán)境污染和食品安全的高度重 視 農藥綠色化 施藥精準化和防控預警化等需求不 斷凸顯 研究新型病蟲害防控技術是現代植保的必 然需求 另外 隨著經濟的不斷發(fā)展 世界各國都面 臨著人口老齡化 勞動力短缺和勞動力成本增加的 嚴峻形勢 催生了國內外各種高效植保作業(yè)裝備的 快速發(fā)展應用 一 植保機械的概述 植保機械是對農作物進行植物保護的機械 是 農林生產的重要組成部分 也是確保農林業(yè)豐產豐 收的重要措施之一 植保機械有效解決了勞動力不 足 提高了生產效率和精準作業(yè)等問題 由于農藥劑型 作物種類多種多樣 區(qū)域地貌不 同以及噴灑方式方法不同 決定了植保機具多種多 樣性 種類主要有手動噴霧器 機動噴霧器 自走式 履帶風送噴霧機 自走式履帶噴桿噴霧機 拖拉機牽 引式噴桿噴霧機 拖拉機懸掛式噴桿噴霧機 農林航 空植保機 自動駕駛噴霧機 比較先進的技術有靜 電噴霧技術 靶向噴霧技術 航空無人植保技術及無 人駕駛技術 植保機械不同于其他的農業(yè)機械 其質量和使 用的好壞牽涉到操作人員和農產品的安全 在我國 入世承諾中 植保機械被列入強制性產品 3C 目錄 必須執(zhí)行國家強制的安全認證 歐盟每年大約要使 用 40 萬噸的農藥 而配套使用的植保施藥器械 都 必須符合歐盟的農用機械標準 這個 標準 規(guī) 定了 所 有 針 對 健康 安全和環(huán)境保護的 相關 要求 從 業(yè)經 營 者 也必須 持 有 許可 證 且 使用的噴霧器要定 期檢查 通過才可 進行植保作業(yè) 植保機械的發(fā)展 與 應用經 歷 了由手動噴霧器到 機動植保機械的 蛻變再 到 液 電自動化植保機械的問 世 與廣泛 應用 隨著物 聯網 和 北斗導 航 系統(tǒng) GPS 等新技術的發(fā)展應用 越來越 多先進 適 用 高效植保 機械被研發(fā) 出來 霧化效 果 好 節(jié) 藥 省水 減少 了環(huán) 境污染 我 們相信 隨著 科 技的進 步 在 科 研人員的 共 同 努 力 下 最終將實 現 智能 化無人駕駛植保和 智能 化航空植保 并存 的 美 好 前景 二 國外植保機械的發(fā)展應用 目 前 國外植保機械先進 技術 領 先的國家主要 有 美 國 法國 德 國 意 大 利 丹麥 日 本等 國外植保 機械有以 下兩個特點 一 以大型植保機械 專用植保機械和航空植 保為主體的防治體系 上 世 紀 中 期 農業(yè)發(fā) 達 國家 逐步 形成大型農 場專 業(yè)化生產方式 農業(yè)機械化 水 平很 高 大 田 農作物的病蟲害防 治 及化 學除草 一部 分 采 用大型懸掛式 或 牽引式噴桿噴霧機 另一部分 大 田 作物一 般采 用農業(yè) 專 用 飛 機噴灑農藥 美 國 擁 有農用 飛 機 6000 架 以 上 以有人駕駛 固 定 翼飛 機 為 主 約 占 88 日 本農 民戶均耕 地面 積 較 小 地形多 山 耕 地面 積 較 小 不 適 合有人駕駛 固 定 翼飛 機作 業(yè) 因此日 本以農業(yè)航空 直升 機 為 主 截至 到 2010 年 10 月底 登記 在 冊 的無人植保機保有量 為 2346 架 無人植保機操 者 14163 人 占 航空作業(yè) 38 二 采用先進技術與裝備 很 多植保機械先 進 技術 領 先的國家 特別 重視安全施藥 保護生 態(tài) 環(huán)境等問題 研發(fā)的植保機械 融 合了先進的技術 避免 了在施藥 過程 中農藥對機手的污染 也 減輕 了 農藥 流失 飄移 對生 態(tài) 環(huán)境的污染 1 在 線混 藥技術的應用 直接注 入式噴霧機 20 世 紀 80 年代中 期 美 國 開 發(fā)了農藥 直接注 入 系 統(tǒng) 該系統(tǒng)將水與 藥 液 進行分 置 實 現在 線混 藥 在 機器 上 分 別設置 藥 箱與水箱 使農藥 原液從 藥 箱直 接注 入噴霧 管道系統(tǒng) 與來 自 水箱 的 清水 在噴藥 過 程 中進行在 線混 藥 輸 送 至 噴 頭 噴 出 與通常 的噴霧 28 2 020 06 調 查 研 究 機相比 農藥直接注入系統(tǒng)在藥液處理及清洗方面 更加安全 方便 2 多級過濾系統(tǒng)的應用 國外大中型噴霧機一 般都具備 4級過濾系統(tǒng) 即在藥液箱加液口 加液斗 和水源吸水頭處都裝有過濾網 在系統(tǒng)中還裝有一 種自潔壓力過濾器 設置這 4級過濾裝置避免了系 統(tǒng)堵塞 漏噴和霧化不良現象 3 防漂技術的應用 霧滴漂移和沉降是噴藥過 程中不可避免的問題 霧滴漂移和沉降嚴重時 引起 的浪費可達施藥量的 70 80 少漂噴頭 靜電噴 頭和防風屏有效地解決了這一問題 在噴霧機上采 用了 少飄 LD 噴頭 因霧流中小霧滴少 可使飄 移污染減少 33 60 靜電噴頭 提高了霧滴的附 著率 比普通噴頭可減少藥液損失 65 以上 在噴霧 機的噴桿上安裝防風屏 可使常規(guī)噴桿的霧滴飄移 減少 65 81 4 藥液霧滴回收裝置的應用 循環(huán)式噴霧機 噴霧時霧流橫向穿過作物葉片 未被葉片附著的霧 滴再進入回收裝置 過濾后返回藥液箱 這樣既可提 高農藥的有效利用 又減少了農藥進入外部環(huán)境的 機會 5 靶向噴霧技術的應用 在噴霧機上設有近紅 外線傳感器 超聲波傳感器和控制電路 利用近紅外 線光的反射來辨別雜草 利用超聲波傳感器來辨別 樹空 通過控制電路和噴灑系統(tǒng)進行靶向噴灑 6 航空植保技術的應用 農用飛機的使用較大 提高了施藥作業(yè)效率 農業(yè)航空植保技術是美國 俄 羅斯 澳大利亞 加拿大 巴西 日本 韓國等國家重 要組成部分 根據農田飛行作業(yè)環(huán)境的適宜程度 國 外農業(yè)航空植保分為有人駕駛和無人駕駛 兩 種作業(yè) 形 式 在美國 俄羅斯 澳大利亞 加拿大 巴西等 戶 均耕 地面 積 較大的國家 普 遍 采用有人駕駛 固定翼 飛機作業(yè) 而 在日本 韓國等 戶均耕 地面 積 較小地國 家 主 要采用 微 小型無人機用 于 航空植保作業(yè) 7 自 動 駕駛噴霧機的 研發(fā) 由于互聯 網的 快速 發(fā)展 以及 GPS 定位 系統(tǒng)的應用 很 多 發(fā) 達國家 開始 研發(fā) 自 動 駕駛噴霧機 2019年 美國一家 公司研 制 出 全 球第 一 款 自 動 駕駛 果園 噴霧機 于 2019年 11月 份獲得 CES 2020 創(chuàng)新獎 操 作 員 通過電 腦 來 監(jiān) 控自 動 駕駛噴霧機 一 個操 作 員 可以在 皮卡車內同 時 監(jiān) 控多達 8 臺 自 動 駕駛噴霧機 工 作 節(jié)省 了大量的 勞 動 力 另 外 其 高 精 度 定位 技術可以 最 大 限 度地保 障 農藥 合 理使用 并 保 障工 作人 員 的安全 這 款 自 動 駕 駛 果園 噴霧機 主 要用 于 向 杏 開心果 柑橘 等 果 樹噴 灑 殺菌劑 和 殺蟲劑 大大提高了以 往 使用 60年 的噴 霧技術 三 國內植保機械的發(fā)展應用 近 幾年由于 中國 土 地規(guī) 模 化種植和國家農藥 零 增長政策 的 推 進 地面高效 寬幅 噴桿噴霧機 果園彌 霧機和無人植保機等高效植保作業(yè)裝備 得 以 迅速發(fā) 展 但由于 施藥技術不成 熟 專 用藥 劑研究缺 失 導 致低容 量 超 低容 量噴霧過程中農藥飄失現象 突出 作物藥 害事故頻發(fā) 嚴重 影響 環(huán)境污染 中國一 年 農 藥使用量高達 30萬噸 而 沉 積到 作物上的 只 有 30 高達 70 藥物都漂移流失 到 環(huán)境中 去 了 我 國植保機 械 和施藥技術的 發(fā)展 可 追朔到 20 世紀 30年代 新 中國成 立 后 我 國植保機 械 行業(yè) 得 到 了 快速發(fā)展 為防 治 農作物 病蟲害 實 現 糧棉 油 料 水 果 等作物的高 產穩(wěn)產做出 了 積極貢獻 后來 經 歷 了 由仿 制國外 先 進 產品到 自行 研 制設 計 由手動 噴霧器 到 小型機 動 植保器 械 和 與拖拉 機相 配套 的大 中型施藥器 械 以及在 某些 地 區(qū) 和 領域已得到 比較 廣泛 應用的農 林 航空施藥機 技術在不 斷 進 步 但 是 從總體 上來 說 我 國植保機 械性能 和施藥技術水 平 與發(fā) 達國家相比 還有一 定差距 僅 相 當于發(fā) 達國家 20世紀四五十年代 水 平 無 法滿足當今 農業(yè) 生產 和 環(huán)境保 護 要 求 一 產品結構單一 專業(yè)化 系列化程度低 歐 美 發(fā) 達國家的植保機 械發(fā)展 自 20世紀 40年代 起 就已逐步實 現 專 業(yè)化 系 列 化 大田作業(yè)有農作物 專 用噴霧機 蘋果 梨 葡萄 等 果園 有 專 用噴霧機 與此 形 成 鮮明對 比的是 目前 國 內 植保機 械 種 類 較少 產 品單 一 基 本上以 手動 和小型機具為 主 據農業(yè)部 門 統(tǒng) 計 我 國現有 手動 植保機 械 的 社 會保有量 約 為 6000萬臺 背負 式和 擔架 式機 動 噴霧噴 粉 機及電 動 噴霧機的 社 會保有量為 300多 萬臺 大型植保機 械 29 2 020 06 調 查 研 究 保有量僅 4 萬臺多 另一方面 專用植保機械還沒有 發(fā)展起來 大多利用同一種機具進行多種不同的施 藥作業(yè) 尤其是這些器械所使用的噴頭只有少量幾 種 無法滿足農作物病蟲害防治對施藥器械多樣化 的需求 二 高新技術應用少 產品技術水平低 現代 微電子技術 儀器與控制技術 信息技術等許多高新 技術現已在發(fā)達國家植保機械產品中廣泛地應用 并朝著智能化 光機電一體化方向快速發(fā)展 以實現 病蟲害防治作業(yè)的高效率 高質量 低成本和操作者 的舒適性 安全性 然而 目前我國植保機械產品結 構簡單 技術陳舊 科技含量低 發(fā)達國家植保機械 研制開發(fā)中廣泛采用的低容量寬噴幅噴灑 全密封 自動混藥 寬噴幅風送防飄移 機器視覺技術 靜電 噴霧技術 自動對靶噴霧技術 GPS 和 GIS 技術等 高新技術 而這些技術在國內植保機械中很少得到 應用 由此導致了國內植保機械主導產品的技術水 平只有發(fā)達國家 20 世紀六七十年代的水平 僅有少 數產品達到國際 20 世紀 80 年代水平 三 行業(yè)技術標準不健全 產品質量和使用監(jiān) 控體系不完善 發(fā)達國家在 20 世紀就制訂了一系列 植保機械行業(yè)技術標準和產品質量監(jiān)控體系 其主 要內容涉及植保機械企業(yè) 銷售及售后產品安全質 量問題的處理方式 以及政府對相關法律法規(guī)的實 施進行監(jiān)控的規(guī)定等 與此同時 相關法律還規(guī)定 植保機械還必須進行定期檢驗 只有年檢合格后方 可進行噴霧作業(yè) 進入 20 世紀 70 年代后 則將植保 機械列入特種農業(yè)機械行列 有專門的管理機構和 部門 然而 國內植保機械的一些關 鍵 技術質量 指 標與國 外 現有的 通 行標準相 差甚遠 不適應 當 前植 保機械 發(fā) 展要求 不能與國際標準 接軌 另一 方 面 國內對植保機械產品監(jiān)控 力度 不 夠 缺乏嚴 格 市場 管理 致使許多 假冒偽劣 產品 充斥市場 不僅 嚴重干 擾 了我國植保機械的 正常市場秩序 而 且 還 損 害了 廣大農 民切身 利 益 和 人身 安全 四 施藥技術落后 農藥和施藥器械的研究缺 乏有機結合 農藥的科 學 使用涉及農藥制 劑 噴灑 機具 施藥 方 法 生 物行 為 毒 理 學 氣象學 以及 環(huán)境 科 學 等許多 方 面 高度綜 合性的應用 工藝學 防 治水 平的 提高依賴于 施藥機具和技術的 發(fā) 展 機械施藥 技術的 先 進與 否 對農藥在農作物的 沉積 率 農藥施 用量和利用率 消除 對操作 人員 的 危 害以及對 環(huán)境 污染 有著 重 要 影響 一 方 面 至今 我國許多 地方仍沿 用 20 世紀 50 年代的大容量 淋雨 式噴霧法 由 于 施 藥技術 落 后 致使大量噴灑農藥不到 位或 不 均勻 藥 劑 不能 充分地發(fā)揮 作用 并 造 成了大量農藥的 浪費 和 環(huán)境 水 土資源污染 另一 方 面 長 期以來國內 從事 農藥藥 劑 和施藥器械的研 究人員缺乏聯 系和合作 二 者 之間缺乏 有機結合 這 也 是導致我國施藥技術 落 后的 重 要 原因之 一 四 發(fā)展對策 分析 國內植保機械化 存 在的問題 應采 取 以 下 對 策 與 措 施來 提升 我國植保機械和施藥技術水平 進而 提高 農藥利用率和農作物病蟲害的 防 治效 果 一 調整產品結構 滿足農作物病蟲害防治多 樣化的需求 我國 幅員遼闊 各地區(qū) 農作物種 類 多 種植制 度復雜 為 適應 各地區(qū)各 種作物的種植要求 需 調整 產品結構 開 發(fā) 專業(yè)化 系列化的植保機械產 品 為 此 根據 我國的 地貌 和不同農業(yè) 區(qū)域 特 點 以 及目前農 村購買力 一 方 面 要研 發(fā) 適合平 原地區(qū) 水 網地區(qū) 山區(qū) 旱區(qū) 以及 設 施種植的 各類 機動和電 動的 小型地 面 高 效植保機械和 空 中無 人 植保機 提 高 農藥利用率 另一 方 面 由 于 大中 型 植保機械具有 效率 高 便于 控制并能大面 積撲滅暴發(fā) 性病蟲 草 害 等 優(yōu)點 因 而要 加 快研 發(fā) 和 優(yōu) 化 提升風 送式噴 桿 噴 霧機 果園彌 霧機等大中 型 植保機械 以滿足我國農 業(yè)規(guī) 模經營發(fā) 展的需求 同時 加 大研 發(fā)力度 攻 關 基 于 GPS 或 者 北斗衛(wèi)星 定 位 系 統(tǒng) 的無 人駕駛 噴霧機 等 高端裝備 研 究發(fā) 二 健全行業(yè)技術標準 完善質量監(jiān)督和使用 體系 產品質量標準在規(guī) 范市場 保 護生 產者 貿易 商 和 消費 者的合法 權益 和利 益方 面起著 重 要作用 因 此 借鑒發(fā) 達國家 經 驗 參照 有關國際標準 建立 和 完善 現行植保機械產品的技術標準體系和質量 鑒 定與檢 測 體系 依 法 強 化產品質量監(jiān)管 要 嚴 格 地執(zhí) 行植保機械 推 廣 鑒 定 證 制 度 對 未按 規(guī)定 取 得 農 30 2 020 06 成武縣農業(yè)機械發(fā)展情況調研 李美英 李同華 一 發(fā)展現狀 成武縣位于魯西南 人口 72 71 萬 面積 998 平 方公里 是全國 平安農機 示范縣 全國主要農作 物生產全程機械化示范縣和全省 兩全兩高 農業(yè) 機械化示范縣 全縣農機總值達 18 9 億元 農機總 動力 342 6 萬千瓦 平均百畝耕地擁有農機動力 167 5 千瓦 農業(yè)綜合機械化水平達到 93 其中糧 食生產綜合機械化水平達 98 以上 基本實現了農 機化水平由中級階段向高級階段的整體跨越 農業(yè) 機械已成為農業(yè)生產和抗災救災的主力軍 為農業(yè) 農村經濟發(fā)展提供了強有力的支撐 二 加快農機化發(fā)展的主要措施 一 調整農機裝備結構 結合實際 科學制定方 案 合理確定機型和補貼額度 解決生產急需 滿足 迫切需求 大力推廣先進適用 安全可靠 節(jié)約環(huán)保 的新技術 新機具 二 提高農機作業(yè)水平 在 春耕 三夏 三 秋 重要農時季節(jié) 抓住機耕 機播 機收等重點生 產環(huán)節(jié) 組織好機械化生產 搞好農機跨區(qū)作業(yè)等 社會化服務 滿足農民對農機化的需求 促進農業(yè) 綜合生產能力提高 三 強化農機技術培訓 通過加強戶上培訓 點 上示范 面上推廣 加快節(jié)本增效農機化技術的普及 與應用 培訓工作強調針對性和實用性 讓機手真 正學到農機的操作和維修技能 從而能致富創(chuàng)收 四 努力建設和諧農機 加強農機化系統(tǒng)的自 身建設 不斷提高干部隊伍素質 打造一 支 專 業(yè)基 礎 好 業(yè)務能力強的農機 管 理推廣隊伍 進 一步 增強 依 法行政 和 管 理服務的能力和水平 解 決 農機化發(fā)展 中 出 現的新 情況 和新 問題 三 存在問題 一 農機投入不足 推廣力度受限 由于農業(yè) 機械 玉米聯 合收 割 機等 一次 性 投入 大 效 益比較 低 農戶 購買 的 積極 性不高 雖然 有了 購 機補貼 但 資金遠遠 不能滿足需要 補貼機 具種類 和 標準少 局 限 性大 縣 財政 對農機的 投入也比較低 二 農機裝備水平低 結構性矛盾突顯 多數 農村 家庭都采 用 小 型農機作業(yè) 不 僅暴露出 大機械 和 小地塊 生產方 式 的 矛盾 而 且 成為成武縣農機化 水平提高和 規(guī)模 化發(fā)展的 瓶頸 同 時大農機 數量少 配套率低 科技 含量 不高 技術 狀態(tài)差 在農機 購置 補貼 政策 的 引導下 農民 購買 農業(yè)機械 呈 現 出 三 多 特 點 即 大中型 拖拉 機及 配套 農 具多 收 割 機 多 高 質 量 高性能機械 多 農機 裝備 結 構日益優(yōu) 化 但 從 機推廣 許 可 證 的 植 保機械產 品 不 得 進 行 推廣與 銷 售 同 時 積極探索 農業(yè)機械產 品市場準入 制度和 目 錄管 理制度的 路子 另一 方面 要 嚴厲打擊假冒偽 劣植 保機械產 品 建 立規(guī) 范有 序 的 植 保機械 市場 維 護市場秩序 確保農民人身安全和切身 利益 不 受損 害 此外 農機主 管 部 門 應制定和建 立類似 國 外 的 有 關植 保機械的 年檢 制度和 專門 的 管 理機 構 以確 保 植 保機械的性能發(fā) 揮 和操作人 員 的安全作業(yè) 三 加快基礎部件和關鍵部件的研發(fā) 噴頭 噴射 部 件 和 液泵 等基 礎 部 件 對提高 植 保機械性能 科學合理 地使 用農 藥 以及提高農 藥利 用 率 和 施藥 效 果 有重要作用 建 議各 級 政府 部 門采 用 專項資金 來 推 動 基 礎 部 件 和 關鍵 部 件 的 研 發(fā)應用 建 議相關 職 能部 門借鑒 國 外 經 驗 以國 內 現有的從 事植 保機 械和 施藥 技術的科 研 機 構 高等 院校 為 依托 整合 各 種資源 組建 專門 機 構 從 事植 保機械基 礎 部 件 和 關 鍵 部 件 的 研 發(fā) 開 發(fā) 作者單位 煙臺市農業(yè)機械科學研究所 調 查 研 究 31