设施农业施药技术装备机械化研究进展

设施农业施药技术装备机械化研究进展

马志锋

（济源市农机技术推广中心河南省济源市459000）

摘要：首先，指出了设施农业对施药技术装备要求的特殊性;其次，分析了目前国内设施农业施药技术装备的应用现状;然后，从工作原理、结构特点、创新点等方面详细论述了现有应用于设施农业可控雾滴施药技术装备，指出设施农业可控雾滴施药技术装备已有的研究成果和未来有待进一步研究的模块。最后，对设施农业可控雾滴施药技术装备引发的思考及未来该领域的研究重点及发展方向，提出了相关的建议与对策。本文旨在为我国设施农业施药技术装备的应用发展提供借鉴。

关键词：设施农业;施药技术;装备机械化

引言

设施农业在现代化农业发展中具有重要地位，近年来，随着我国对农业领域的重视程度不断提高，设施农业也得到了高度重视，我国设施农业开始逐步实现快速发展。但是不能忽视的是，由于我国设施农业起点较低，基础工作较为薄弱，对设施棚内配套的机械装备重视程度不够，制约了我国农业的整体发展。相较于露天栽培作物，设施栽培作物更容易遭受病虫的侵袭，更容易发生病虫害，主要原因在于棚内空间较为封闭、高温高湿，而且棚内天敌种类及数量较少，作物对病虫的抵抗力较低。由于设施农业具有独特的生态环境的特点，因此对环境的要求更为苛刻，使得以农药为重点的作物防治的使用频率更高，这就要求施药技术的进一步提高。

一、传统设施农业施药技术装备概况及存在的问题

（一）背负式手动及电动喷雾器

在我国农业施药机具的研究报告中，由于背负式手动及电动喷雾器具有成本低、操作简便、适应性较强的特点，成为我国广大农村地区使用人数最多、购买频率较大的施药机具。背负式手动及电动喷雾器的适用范围较广，可以适用于小麦、棉花、玉米、水稻、果树、设施大棚、等各种农作物的施药要求。但是我们也能明显感受到背负式手动及电动喷雾器在农业施药过程中存在的明显不足。这类喷雾器主要依赖于人力，施药效率较低，对规模化作物防治造成了很大阻碍。同时，这类喷雾器使得药物在作物植株上的附着率较低，药物雾化效果不佳，这则使得农药的使用效率大大降低。

（二）背负式动力喷雾器

高压喷雾是背负式动力喷雾器采用的主要方法，使用高压喷雾能够保证药物雾化效果较好，药物在农作物表面的穿透性较强，这一特点使得药物对农作物病虫害防治的效果更为突出。但由于这类机具本身存在的不足，药物喷洒的直径较大，虽然药物的喷洒面积较广，但药物在实际运用过程中存在诸多缺陷，比如植物表面附着率偏低等问题，除此之外，这类技术在使用后期出现大面积潮湿的环境，这则造成内部湿度增加，又极易造成其他病虫害滋长的条件，出现恶性循环。

（三）常温烟雾机

常温烟雾机是近年来在国内开始推广并广泛应用于农业施药技术病虫害防治的新技术。这类烟雾机在施药过程中具有较好的自动性，不需要施药人员进入棚内，因此不存在对操作人员的人身安全造成药物威胁。在药物雾化过程中能够有效提高作业质量，同时用水量较为合理，棚内的湿度增加不显著，避免了对农作物的二次伤害。但是常温烟雾机存在的缺陷主要在于当喷射部件管路系统过滤未达标时，容易导致喷射口堵塞，难以清理，机具故障率较高，从而加大了维修成本。

（四）推车式离心雾化喷雾机

推车式离心雾化喷雾机是以离心雾化技术为重要基础，结合现代化的遥控等高新技术结合，其主要用于农业发展过程中的病虫害防治工作，通过雾化可以有效的提升农药在使用过程中的效率，避免了农药使用过程中的浪费，同时这种方法具备较高的操控性，其可以实现大面积的控制，节约药物成本。相对于前面三种喷雾机具而言，推车式离心雾化喷雾机的防治效果更好，但是这类喷雾机的投入成本较高，一般大棚农户难以承受。

二、设施农业可控雾滴施药技术装备的出现

可控雾滴施药技术是目前发达国家发展较快的低容量喷雾技术之一，其核心技术—离心雾化技术是目前国际上普遍认为获得均匀细雾滴的最适宜方式。研究表明:离心雾化施药技术不仅能有效防治农作物病虫害，而且有助于减少对周围环境的污染。该技术通过离心雾化器的转速变化来控制雾滴直径以满足不同对象及气象条件对雾滴的要求，是当前世界上公认的产生雾滴均匀度比较好，雾滴粒谱范围较窄的“可控雾滴”施药技术，经离心雾化的液滴直径在50～100μm。离心雾化器主要有转盘式和转笼式两种结构形式:转盘式离心雾化器工作时，液体被送到转盘表面的中心附近，由于离心力的作用，被抛向盘的边缘先形成液膜，在接近或达到边缘后再形成雾滴，通过改变雾化器的转速，可以有效地控制雾滴的直径;转笼式离心雾化喷头工作时，液体从中心孔流出，在转笼高速旋转产生的离心力作用下，将药液抛到转笼的笼网上，经过第1层网筛的粗细化，第2层网筛的精细化而使其雾化成微小的雾滴，雾滴大小由转笼的工作速度、直径及其网目大小所决定。

离心雾化装置被广泛地应用于农作物病虫害防治和卫生防疫，平均可省水50%以上，节省农药15%～20%左右，适合于农作物中后期的病虫害防治。近年来，离心雾化技术已被应用于飞机超低量喷雾领域。

三、可控雾滴喷雾机具的创新点

（一）雾滴直径精准可控

该离心雾化喷射部件工作转速可在一定范围内实现无级调节，达到了雾滴平均直径在50～200μm范围内的精准可控，改变了传统施药技术装备的雾滴谱宽、雾滴直径不可调的现状，而传统的施药技术装备无法满足不同农作物品种、不同防治对象、农药剂型及设施棚室内的作业环境对雾滴直径的要求。提高药液雾滴在靶标作物上的附着率及分布均匀性的同时，充分考虑到了“生物最佳粒径”理论，很大程度上减少了无效雾滴数量，提高了农药的有效利用率，减少了农药用量，在节约作业成本的同时也有效解决了因过量施药造成的设施棚室内环境污染及农产品农药残留超标的问题。

（二）流量快速、精准可调

通过小流量液压控制、以及信号传输、采集、分析处理等技术研究，以及夹管机构、电动机构、控制电路的设计开发，研制了电子控制夹管流量阀，攻克了采用液泵变频调速、电磁阀控制流道截面等现有技术难以对小流量条件下的液泵流量进行快速、精量调节的技术难题，实现了机具供液流量的实时、精准可调。

结语

我国在设施农业的发展过程中，社会包括各级政府关注度较多的是设施棚架系统等基础设施的建设，而对设施棚内配套的生产条件、机械装备重视程度不够，使得我国设施农业的整体发展水平不高，机械化、自动化、智能化和标准化程度较低。研发设施农业可控雾滴施药技术装备将为我国设施农业提供一种技术水平先进，安全性、可靠性更强，并与棚室作物病虫害防治要求相适应的新型施药技术与装备。设施农业施药技术装备机械化发展任重道远，在设施农业产业实际需求拉动和政府出台的相关政策有效推动下，以及机械设计制造工艺水平的不断提高的基础上，我国的设施农业施药技术装备机械化技术必将走上健康快速发展道路。

参考文献

[1]“新型施药技术与农用药械”重点项目课题[J].中国新技术新产品，2008(06):57-58.

[2]邵振润，郭永旺.我国施药机械与施药技术现状及对策[J].植物保护，2006(02):5-8.