○江蘇省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站 陶 雷 卞兆娟 夏利利 劉 勇

○江蘇省農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站 鐘志堂

施藥技術(shù)主要是通過利用物理、化學(xué)、生態(tài)等方法對糧食作物、經(jīng)濟作物、森林和園林綠植等在生長環(huán)節(jié)中進行保護，使其免受有害生物病蟲草的影響，從而滿足人類發(fā)展的需要。長期以來，農(nóng)藥大量的使用，一方面保證了農(nóng)業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)，解決了人類生存的糧食需求問題；另一方面由于農(nóng)藥殘留，造成了生態(tài)環(huán)境惡化。因此，如何減少農(nóng)藥施用，降低殘留，提高農(nóng)藥的有效利用，成為該專業(yè)方向的研究重點。

一、施藥技術(shù)現(xiàn)狀

發(fā)達國家自上世紀60、70年代起就開始尋求高效、低污染的施藥技術(shù)及其機具的研制，到80年代就已經(jīng)基本實現(xiàn)植物病、草、蟲害防治的高度機械化和“四化”（即專業(yè)化、法律化、機具現(xiàn)代化和指標國際化）。近幾年，一些發(fā)達國家的植保機械已由電子化、機械化向精量化、精準化發(fā)展。

我國植保機械及技術(shù)的發(fā)展在緊跟發(fā)達國家的步伐下，結(jié)合自身生產(chǎn)實際也得到了快速發(fā)展，基本上由傳統(tǒng)的勞動密集型作業(yè)轉(zhuǎn)移到機械化作業(yè)。近年來，無人駕駛、智能管理系統(tǒng)等現(xiàn)代化技術(shù)也開始應(yīng)用到施藥技術(shù)方面，在減量施藥方面，起到了促進作用。

二、減量施藥技術(shù)

減量施藥是指在保證有效防治效果的前提下，減少農(nóng)藥的施用量。在施藥過程中，通過采用藥液改性、輔助裝置等方法增加霧滴在植物靶標上的沉積，減少霧滴向非作業(yè)區(qū)域流失；通過采用智能化控制手段，提高施藥均勻性，減少施藥過程中重噴、漏噴和非作業(yè)區(qū)域施藥等，減少農(nóng)藥的施用量。在施藥技術(shù)方面，一種是通過減少施藥過程中藥液的流失，達到減量的目的，如防漂噴霧技術(shù)；另一種是利用現(xiàn)代化控制技術(shù)減少藥液施用量的方式，如精準施藥技術(shù)。

1.防漂噴霧技術(shù)。該技術(shù)主要通過減少施藥過程中藥液霧滴漂移，減少霧滴在非靶標區(qū)域的沉積，提高農(nóng)藥的有效利用率。目前主要采用靜電噴霧、輔助氣流噴霧、循環(huán)噴霧、防漂噴頭和防漂助劑等手段來提高霧滴在靶標區(qū)域的沉積、收集未附著的霧滴或改善霧滴尺寸等方式來減少霧滴的漂失。

（1）靜電噴霧。靜電噴霧是利用高壓靜電發(fā)生裝置，使其噴射的霧滴帶電，在噴頭電極、帶電霧滴和植物靶標之間形成一個靜電場，帶電霧滴在靜電場的作用下可以快速附著在植物靶標上，減少霧滴揮發(fā)、漂移，且能夠在植物靶標的背面有效沉積。靜電噴霧技術(shù)不僅增加了藥液沉積量，而且減少了霧滴在大氣中的漂浮，提高了使用安全性和減少了環(huán)境污染。常用的靜電噴霧裝備主要有高壓靜電噴槍，該噴槍可以與背負式動力噴霧機配套使用；風(fēng)送式靜電噴霧機和噴桿式靜電噴霧機也有少量使用。目前，國內(nèi)靜電噴霧技術(shù)實際使用較少。

（2）輔助氣流噴霧。輔助氣流噴霧是指作業(yè)過程中通過風(fēng)幕或擋板、罩蓋等方式改變氣流運動方向，脅迫霧滴向植物靶標運動，提高霧滴的穿透性、減少霧滴漂失和促使霧滴沉降，達到減量施藥的目的。風(fēng)幕主要應(yīng)用在噴桿噴霧機上，主要有風(fēng)機、氣囊等組成，氣囊的底部有正對地面的風(fēng)孔，風(fēng)孔吹出的風(fēng)幕輔助霧滴附著在植物上，同時風(fēng)幕使枝葉翻動，提高了霧滴在植物冠層中的穿透性，提高了防治效果。

擋板或罩蓋式噴霧裝置主要有半覆蓋式和全覆蓋式結(jié)構(gòu)，半覆蓋式主要是引導(dǎo)氣流促進霧滴沉積，全覆蓋式是將整個霧滴流覆蓋在罩蓋內(nèi)，與外界環(huán)境氣流隔斷，使霧滴無法逃逸出罩蓋。

目前，風(fēng)幕式噴桿噴霧機在實際生產(chǎn)中使用較多，像大面積棉花種植病蟲草害防治作業(yè)。擋板或罩蓋式噴霧裝備，國內(nèi)使用甚少。

（3）循環(huán)噴霧。循環(huán)噴霧指通過在噴灑部件的對面安裝霧滴收集裝置，捕捉未沉積到植物靶標上的霧滴，霧滴形成液流進入積液槽，液泵將積液槽中的藥液重新注入藥液箱，循環(huán)利用，減少了農(nóng)藥使用。循環(huán)噴霧也稱為隧道式噴霧，該型噴霧機主要用于條帶型種植模式使用，如葡萄、啤酒花等。該項技術(shù)，國外使用較多，國內(nèi)使用較少。

（4）防漂噴頭。防漂噴頭是指采用文丘里管等射流原理，霧滴在霧化過程中，吸入空氣，氣液兩相流混合形成起泡霧滴，增加了霧滴的抗漂移性，提供了農(nóng)藥利用效率；同時氣泡霧滴沉積接觸靶標時，可破碎成細小的霧滴，提高了霧滴沉積覆蓋均勻性。目前防漂噴頭在國內(nèi)逐步得到推廣使用。

（5）防漂助劑。防漂助劑是通過調(diào)節(jié)藥液的粘度和降低表面張力，增大了霧滴粒徑以及大霧滴的比例，減少了易飄移的小霧滴數(shù)，從而提高藥液的利用率，避免了飄移而產(chǎn)生的重噴、漏噴和藥害，避免污染環(huán)境以及對非靶標生物的影響。

2.精準施藥技術(shù)。精準施藥技術(shù)是利用先進工藝、技術(shù)，基于實時視覺傳感或基于地圖的農(nóng)藥施用方法。包括目標信息采集、目標識別、施藥決策、可變量噴霧執(zhí)行等主要技術(shù)要點，以節(jié)約農(nóng)藥、提高農(nóng)藥使用效率和減輕環(huán)境污染，改善施藥工藝和施藥器械，實現(xiàn)農(nóng)藥施用技術(shù)的智能化、精準化和自動化，定時、定量和定點施藥。

（1）對靶噴霧。對靶噴霧指通過探測裝置自動識別靶標，指令系統(tǒng)控制噴霧系統(tǒng)在靶標區(qū)域自動開啟噴霧，在無靶標區(qū)域自動停噴，可節(jié)約農(nóng)藥，減少環(huán)境污染。目前可以采用光譜儀、激光傳感器、超聲波傳感器、熱成像儀和CCD相機等探測方法識別植物形貌、密度、病害、蟲害和草害等，實現(xiàn)精準噴霧。目前該項技術(shù)在研究層面已經(jīng)基本成熟，針對不同種植結(jié)構(gòu)、防治對象等，開發(fā)了相應(yīng)植保機械裝備，但距離投入到實際生產(chǎn)中大面積應(yīng)用，還需要一個接受過程。

（2）在線混藥。在線混藥是將藥箱和水箱分開，利用噴霧機管道系統(tǒng)內(nèi)部的水流或者噴霧機管道系統(tǒng)外部的動力完成農(nóng)藥與水的在線混合，目前主要采用射流式和注入式在線混藥技術(shù)。在線混藥技術(shù)實現(xiàn)了農(nóng)藥的標準化、專業(yè)化、精確化施用。通過混藥器在線控制農(nóng)藥的使用量，避免了農(nóng)藥浪費；同時在施用過程中避免操作者與農(nóng)藥接觸，因此可以減小農(nóng)藥對操作者產(chǎn)生的危害，同時減少對環(huán)境以及周圍非靶標生物的污染。噴霧裝置在施用后更有利于清洗，可拆卸、回收和翻新或安全廢棄并長期無慮。

（3）GPS定位系統(tǒng)。通過GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)噴霧機在田間的精確定位、作業(yè)軌跡跟蹤和路徑規(guī)劃，實現(xiàn)往復(fù)噴幅的實時精確拼接；結(jié)合圖像識別，還可自動識別地頭、地邊和地角，通過噴頭的開關(guān)控制，即可實現(xiàn)噴幅的在線調(diào)整；可提高作業(yè)精度，避免重噴、漏噴和噴出界現(xiàn)象。

隨著國家大力發(fā)展和推廣智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，基于北斗導(dǎo)航定位的輔助駕駛系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)、無人植保機等開始大面積推廣應(yīng)用，不僅提高了工作效率、減輕了勞動強度，同時減少了農(nóng)藥使用量和提高了農(nóng)藥使用安全性。

（4）智能噴霧控制系統(tǒng)。通過設(shè)定單位面積內(nèi)噴量、噴霧幅寬和GPS感應(yīng)的行駛速度計算期望流量，流量傳感器讀取實際流量，控制閥根據(jù)期望和實際流量調(diào)節(jié)閥門，實現(xiàn)精準噴霧，節(jié)本增效。目前該智能噴霧控制系統(tǒng)與噴桿式噴霧機配套使用較多，適用于我國東北、西北和內(nèi)蒙旱作區(qū)域大面積地塊作業(yè)使用。

3.超低量噴霧技術(shù)。超低量噴霧器是一種工效和防治效果都較高的新型噴霧機械。噴霧器主要由風(fēng)機、藥液箱組件和噴灑部件所組成。其原理是通過風(fēng)扇葉輪的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高速氣流，再由高速氣流將藥液霧滴送出噴口，噴灑在防治對象上。超低容量噴霧又稱微量噴霧，以油或水為載體，農(nóng)藥濃度達10%～60%，每畝（667平方米）噴液量0.15～0.5升，霧滴中值直徑為15～75微米，也是一種飄移積累性噴霧。適用于少水地區(qū)，防治爆發(fā)性病蟲害，不能用于農(nóng)田化學(xué)除草。具有工效高、節(jié)省農(nóng)藥、防治及時、不用水的優(yōu)點，但操作技術(shù)嚴格、霧滴受氣流影響大，施用不當(dāng)會產(chǎn)生藥害。

三、發(fā)展建議

當(dāng)前國內(nèi)從事減量施藥植保機械裝備技術(shù)研究較多，但實際投入使用的技術(shù)裝備較少。究其原因，一是長期粗放型農(nóng)藥施用，對新技術(shù)、新產(chǎn)品不容易接受；二是法律層面，對農(nóng)藥施用沒有嚴厲的制約，對施藥安全性缺乏認識；三是新技術(shù)、新產(chǎn)品可靠性差，操作人員不易于操作和維護保養(yǎng)；四是植保機械裝備基礎(chǔ)性產(chǎn)品可選擇性太多，高技術(shù)產(chǎn)品必然高價格，不受歡迎。

因此，針對目前植保機械裝備自身以及配套使用存在的問題，應(yīng)從以下幾個方面考慮解決。一是推進立法，從法律層面制約農(nóng)藥施藥安全性和潛在安全性問題，根據(jù)不同種植規(guī)模、種植結(jié)構(gòu)，以及病蟲害草的防治特點，指導(dǎo)植保機械裝備的選擇和使用，嚴格執(zhí)行并追究責(zé)任。二是大力推進土地規(guī)?；?jīng)營，進行標準化、宜機化農(nóng)田改造，農(nóng)機農(nóng)藝融合發(fā)展，推廣節(jié)藥、高效、高安全的植保機械裝備。三是加大植保機械裝備技術(shù)儲備，具有科研開發(fā)能力的機構(gòu)，要立足解決問題，而不是急于求成將不成熟的產(chǎn)品推入市場。四是嚴格市場準入和動態(tài)管理，在植保機械強制性認證基礎(chǔ)上增加安全等級測試和操作人員持證上崗，定期開展在用植保機械裝備動態(tài)管理和操作人員能力評價，對是否持續(xù)符合安全等級要求和人員能力進行動態(tài)管理。