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国内外植保机械化发展趋势

2013-11-11 18:54:58      点击:

    目前植物保护的方法主要有化学、物理、生物和综合防治法等。由于化学防治法具有工效高、防治及时等特点,特别是对于那些突发性、大面积暴发的病虫害,能够做到及时控制与防治。因此,它仍然是现阶段乃至今后相当长的时期内世界各国对作物进行病虫草害防治的主要方法。
    从目前来看,一方面,植保机械在我国粮棉的高产、稳产及林业、牧业的病虫害防治中发挥了巨大的作用,平均每年为国家减少粮食损失350多亿公斤,减少皮棉损失1000多万担;另一方面,出于目前我国的施药器械和施药技术还比较落后,农药的有效利用率仅为20%~40%,大部分农药(我因平均每年消耗各种制剂农药70万~80万吨)都流失到土壤和环境中,不仅浪费巨大,而且严重污染生态环境。所以,除了积极开发低毒高效的农药和发展生物防治方法外,进行低量高效施药技术的研究及机具的研制与开发,依然是一项长期的工作。

     一、国外植保机械技术水平及发展趋势

     1. 发展低量喷雾技术除了使用低量高效的农药外,发展低量喷雾技术,开发系列低量喷头。可依据不同的作业对象、气候情况等选用相应的低量喷头,以最少的农药达到最佳防治效果。

     2. 采用机电一体化技术 电子显示和控制系统已成为大中型植保机械不可缺少的部分。电子控制系统一般可以显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等。通过面板操作,可控制和调整系统压力、单位面积喷液量及多路喷杆的喷雾作业等。系统依据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量,依据施药对象和环境严格控制施药量和雾粒直径大小。控制系统除了可与个人计算机相连外,还可配GPS系统,实现精准、精量施药。

     3. 控制药液雾滴的飘移 在施药过程中,控制雾滴的飘移,提高药液的附着率是减少农药流失,降低对土壤和环境污染的重要措施。欧美国家在这方面采用了防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等。据美国的有关数据表明,使用静电喷雾技术可减少药液损失达65%以上。但出于该项技术应用到产品上尚未完全成熟民成本过高,目前只在少量的植保机械上采用;风幕技术于20世纪末在欧洲兴起,即在喷杆喷雾机的喷杆上增加风筒和风机,喷雾时,在喷头上方沿喷雾方向强制送风,形成风幕,这样不仅增大了雾滴的穿透力,而且在有风(小于四级风)的天气下工作,也不会发生雾滴飘移现象。由于风幕技术增加机具的成本较多,使喷杆的悬挂和折叠机构更加复杂,所以目前欧美一些植保机械厂家又开发了新型防飘移喷头。在雾滴防飘和提高附着率方面,使用这种喷头的喷杆喷雾机可以达到与风幕式喷杆喷雾机同样的效果。

     4. 采用自动对靶施药技术 目前国外主要有两种方法实现对靶施药,一是使用图象识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理,并与图象库中的资料进行对比,确定对象是草还是庄稼、何种草等等,以控制系统是否喷药。二是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和一个阀体组成。

     阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试叶色素判别有草存在时,即控制喷头对准目标喷洒除草剂。目前只能在裸地上探侧目标、可依据需要确定传感器的数量,组成喷洒系统,用于果园的行间护道、沟旁和道路两侧喷洒除草剂。据介绍、使用该系统,能节约用药60%~80%。

     5. 全液压驱动 在大型植保机械,尤其是自走式喷杆喷雾机上采用全液压系统,如转向、制动、行走、加压泵等都由液压驱动,不仅使整机结构简化,也使传动系统的可靠性增加。有些机具上还采用了不同于弹簧减震的液压减震悬浮系统(A、P、D),它可以依据负载和斜度的变化进行调整,从而保证喷杆升高和速度变化时系统保持稳定。此外,有些牵引式喷杆喷雾机产品在牵引杆上还装有电控液压转向器,以保证在拖拉机转弯时机具完全保持一致。

     6. 采用农药注入和自清洗系统,避免或减少人员与药液的接触 目前销售的大中型喷杆喷雾机都装有农药注入系统(有的厂家是选配件),即农药不直接加到大水箱中,而是倒入专用加药箱,由精确计量泵依据设定的量抽人大水箱中混合;或是利用专用药箱的刻度,计量加入的药量,用非计量泵抽入水箱中,抽尽为止;或把药放入专门的加药箱内,加水时用混药器按一定比例自动把药吸入水中和水混合,再通过液体搅拌系统把药液搅匀。喷杆喷雾机上一般还备有两个清水箱,一个用来洗手,一个用来清洗药液箱和加药箱(药箱内装有专用清洗喷头)及清洗机具外部(备有清洗喷枪、清洗刷和卷管器)。人体基本上不和药液接触。

     7. 积极研究生物防治技术,研制生物农药的喷洒装置

     二、国内植保机械技术水平及发展趋势

     随着我国农业经营规模的缩小和种植结构的调整,市场对大中型植保机械的需求逐步递减,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。其技术水平至少落后于发达国家20~30年。尤其是目前农民大量使用的手动喷雾器,产品结构陈旧落后,喷射部件品种单一,作业效率低,药效利用率低、浪费大,污染严重,防治效果差。

     近几年有关单位也开发了一些性能较好的手动喷雾器、但由于成本高等原因,目前仍只是少量销售。“九五”期间,我国还研制了系列低量喷头和24米风幕式喷杆喷雾机(自动显承主要参数,主要工作部件,如风机、泵及喷杆的折叠采用液压驱动),但由于市场经济水平的限制,除喷头有一些销售外,风幕喷杆喷雾机目前仍处于样机阶段。

     “十五”期间及今后10年,我国植保机械发展总的趋势是:由小型化向大中型逐步发展,并不断推出适用、先进、节能、高效、安全、低喷量、低污染的植保机械系列新产品。主要表现在以下几个方面:

     1. 施药工效提高

       2. 农药有效利用率提高

       3. 施药的安全性大大提高

       4. 喷洒部件标准化和系列化

       5. 施药精准化

       6. 生物防治器械需求逐步增加

      三、新阶段我国需要发展的

       植保机械关键技术和设备

      1. 主要关键技术 ①低量喷雾技术研究,重点研究雾化原理及部件的性能与结构参数,进一步完善设计方法;②雾滴防飘移技术研究,重点寻找影响雾滴飘移的主要因素,探讨防止的主要方法。继续加强对静电喷雾技术的研究,力争在十年内推出实用产品,广泛用于电动喷雾器机动弥雾机喷杆喷雾机果园弥雾机和航空喷雾系统上。研制喷杆喷雾机用防飘喷头;③对靶喷雾技术研究,重点研究传感元件、信号器喷雾设备控制系统的技术、图象采集与数据处理技术;④精量喷雾和机电一体化技术研究,研制植保机械专用流量传感器、压力传感器、电子分配阀及控制显示系统,重点研究喷雾量精确控制技术,积极开发适应我国情的GPS控制精准和精量施药系统,并做到低成本,操作简单,维护方便;⑤测试技术与设备研究,重点研究保机械主要工作部件及整机的室内性能测试技术与设备,整机田间作业时的喷洒质量测试技术与检测设备,不断提高我国植保机械的研究测试水平

      2. 需要研究和开发的设备 ①加速基础工作部件的研发,重点加强液泵、喷头及喷射部件系列新产品的研发,以提高我国植保机械基础工作部件的配套性能,缩短新产品的开发周期。以满足各种新型手动和机动喷雾机的配套需要,提高机具的施药质量和农药有效利用率,减少农药浪费,提高防治效果,减轻农药对生态环境的污染,以降低我国病,草害防治的作业成本。②积极开展背负式塑料喷雾器系列新产品的研发,提高我国背负式手动喷雾器的技术性能,加速现有老产品的更新换代。重点解决目前背负式喷雾器存在的结构陈旧、喷雾性能差、作业工效低、农药浪费严重、使用安全性差、对操作者和生态环环境污染严重等问题,向着低量高效施药技术方向发展。③加速小型机动喷雾机系列新产品的研发,重点研究以1~3kW汽油机为配套动力的小型便携式及移动式机动喷雾机,以满足我国农田、果园、设施农业及城镇卫生防疫与环境保护的迫切需要,提高我国南方水稻和果园病虫害防治的作业质量与机械化水平。④加速喷杆式喷雾机系列新产品的研发,重点研发喷幅为8~24m、带防飘移装置的悬挂式及牵引式低量喷杆喷雾机系列新产品,以满足广大国营农场、适度规模经营的家庭农场及植保服务队发展的需要,提高我国旱作地区大田农作物病、虫、草害防治的作业质量和机械化水平。⑤加速果园和水田喷雾机系列新产品的研发,重点是9~15kW小型四轮拖拉机牵引的小型风送式果园喷雾机和小型低底盘自走式果园弥雾机,以提高我国果园病虫害防治的作业质量和机械化水平;研制水田植保用系列喷雾机,解决水田病虫害防治劳动强度大、防治效果差的问题。⑥加速生物防治器械的研发,重点是繁殖或施放害虫天敌的器械和装置及喷施生物农药的药械,以满足生防面积逐步加大的需要。