國外植保機(jī)械及施藥技術(shù)發(fā)展概況

1、國外植保機(jī)械及施藥技術(shù)發(fā)展概況摘要：目前我國的農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處于國際先進(jìn)水平，而我國的植保機(jī)械和施藥技術(shù)嚴(yán)重落后, 帶來了諸如農(nóng)藥有效利用率低、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)和環(huán)境污染等問題。為此，介紹了國 外植保機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀和國外的施藥新技術(shù)，對(duì)提升我國植保機(jī)械和施藥技術(shù)水平具有重 要指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：施藥技術(shù)、化肥、噴嘴、殺蟲劑、噴霧器?，F(xiàn)代農(nóng)藥使用技術(shù)3由部分組成：農(nóng)藥與劑型、施藥工藝、施藥器械。三者緊密聯(lián)系、 互相促進(jìn)，植保機(jī)械的發(fā)展必然以農(nóng)藥劑型及施藥工藝的發(fā)展為依托。目前，我國農(nóng)藥生產(chǎn) 技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平，但施藥機(jī)具和技術(shù)的水平卻嚴(yán)重滯后，病蟲害防治過程中不僅農(nóng) 藥利用率低、施藥效果差，

2、而且還造成了農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)、環(huán)境污染、作物藥害和操 作者中毒等一系列問題。因此，了解國外植保機(jī)械和植保技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)和借鑒農(nóng)業(yè) 發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，滿足農(nóng)作物病蟲害防治要求，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和操作人員安全及環(huán) 境保護(hù)具有重要意義，同時(shí)對(duì)提升我國植保機(jī)械和施藥技術(shù)水平有著極其重要的指導(dǎo)意義。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，一些發(fā)達(dá)國家的主要農(nóng)作物產(chǎn)量增長顯著。這些產(chǎn)量的增長與機(jī) 械化普及、雜交育種、使用化肥和噴灑植保劑等有著密切關(guān)系。本文提到的一些先進(jìn)技術(shù)， 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植中使用化肥和噴灑農(nóng)藥提供了技術(shù)基礎(chǔ)。背景和歷史雖然施肥機(jī)械直到近代才發(fā)展使用，但施肥技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到古代希臘和古羅馬時(shí) 期

3、。在園藝和田間作物噴灑殺蟲劑的應(yīng)用中噴霧器和顆粒施藥器已經(jīng)使用了 100多年。最簡 單的噴灑化學(xué)粉塵的設(shè)備是搖動(dòng)式底部打孔或鋪設(shè)有孔布袋的施藥設(shè)備。在19時(shí)期初期壓 縮空氣式噴霧機(jī)的發(fā)明為應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)的應(yīng)用提供了改進(jìn)方法。隨著機(jī)械氣泵的產(chǎn)生，大大 提高了施藥的速度和植物覆蓋率。在19世紀(jì)初期小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用之前，畜力噴霧器和 噴粉機(jī)被普遍使用。應(yīng)用泵和壓力調(diào)節(jié)器的噴霧器與早期基于壓縮空氣式噴霧器的發(fā)展不同。早期的噴嘴僅 僅是帶孔的噴管，只能在植物表面產(chǎn)生連續(xù)水流?，F(xiàn)在廣泛使用的扇型噴嘴能夠產(chǎn)生均勻 的霧滴分布，極大的提高藥劑的利用率，并減少環(huán)境污染。隨著1939年現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)藥的發(fā)展，需要一種

4、可以快速、均勻、統(tǒng)一使用化學(xué)農(nóng)藥的設(shè)備。 該設(shè)備需要將液體或干燥的化學(xué)物質(zhì)霧化、輸送并沉積在土壤或植物上。噴霧器可以快速、 有效的將農(nóng)用化學(xué)品霧化、輸送并沉積，但這些設(shè)備的設(shè)計(jì)需要相關(guān)知識(shí)、各種材料以及可 靠的電源等作為基礎(chǔ)。因此，從非常簡單的開始，各種各樣的高效農(nóng)藥設(shè)備得以開發(fā)應(yīng)用。隨著除草劑2、4-D的出現(xiàn)，許多小公司將低壓式噴霧推入農(nóng)機(jī)市場。在此之前大部分 噴灑僅限于園藝作物，高壓噴灑殺菌劑和殺蟲劑的成本非常高。新型條播作物噴霧器的設(shè)計(jì) 要求是200升到500升/公頃。噴灑藥罐通常使用標(biāo)準(zhǔn)210L油桶，很少注意條播農(nóng)作物噴霧器 的實(shí)際應(yīng)用需求，也沒有監(jiān)管機(jī)構(gòu)的制定泵的適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)壓力以及軟管

5、、噴桿的具體使用標(biāo)準(zhǔn)。 事實(shí)上，供應(yīng)市場上相對(duì)廉價(jià)的噴霧器的主要制造商通常沒有專業(yè)噴霧器產(chǎn)品線。許多小制 造商都是通過簡單組裝現(xiàn)有組件制造噴霧機(jī)?，F(xiàn)在的情況明顯不同，許多公司專門設(shè)計(jì)和制 造非常復(fù)雜的農(nóng)業(yè)化學(xué)品的應(yīng)用系統(tǒng)。農(nóng)藥相對(duì)便宜、有效和應(yīng)用廣泛，因?yàn)樽非罄麧欁畲蠡瘜?dǎo)致早期應(yīng)用設(shè)備的設(shè)計(jì)缺乏特 異性。然而，在上世紀(jì)六十年代，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)以外的人越來越關(guān)心農(nóng)藥的廣泛使用。到上世紀(jì)六 十年代末，農(nóng)藥開發(fā)成本開始增加，特異性選擇性增加，利潤大幅減少。然而，除了一些常見 的飛機(jī)作業(yè)方法，幾乎沒有農(nóng)藥相關(guān)使用方法。然后，在七十年代末，通過對(duì)低體積率施藥的 研究，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)霧化噴霧器和靜電噴霧器的產(chǎn)生使用。

6、低量、超低量施藥的使用，再加上苗 期使用大量的除草劑，凸顯了使用方法的重要性?，F(xiàn)在的新產(chǎn)品制定有低施藥率標(biāo)準(zhǔn)和精確 的使用方法。在20世紀(jì)70到80年代，通過改善現(xiàn)有噴霧器組件努力增加施藥的準(zhǔn)確性是設(shè)備發(fā)展的重 要趨勢。很多機(jī)械旋轉(zhuǎn)霧化器逐步替代液壓噴嘴霧化器。與液壓噴嘴霧化器相比這些機(jī)械旋 轉(zhuǎn)霧化器允許農(nóng)藥在超低量的情況下使用，這意味著噴霧應(yīng)用體積率為50 L /公頃，而不是 傳統(tǒng)噴嘴的200升/公頃。雖然旋轉(zhuǎn)霧化器未能完全取代液壓噴嘴霧化器但液壓噴嘴噴霧器 應(yīng)用利率下降的趨勢仍在繼續(xù)?，F(xiàn)在可以設(shè)計(jì)使用一些噴霧器組件增加施藥程序的效率。現(xiàn) 代電子設(shè)備可以控制噴霧機(jī)應(yīng)用過程的速度和測量噴霧用量

7、或作業(yè)面積。在20世紀(jì)70年代末，隨著草甘膦除草劑的發(fā)展，選擇性農(nóng)藥應(yīng)用程序得到了恢復(fù)和推廣。 在20施加80年代，推出了很多選擇性應(yīng)用設(shè)備。這些設(shè)備包括噴嘴、保護(hù)噴嘴、再循環(huán)噴霧 器、滾軸和其他清理設(shè)備被廣泛用于局部植物除草劑的應(yīng)用中?？焖侔l(fā)展的科技合理的投入一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目標(biāo)。對(duì)于為什么要不斷提高化學(xué)藥品的應(yīng)用精度有很多 重要原因：可應(yīng)用于超低量施藥的化學(xué)藥劑的發(fā)展；化學(xué)藥劑的成本增加；噴灑現(xiàn)場人員暴 露問題、食品安全問題、對(duì)水質(zhì)和噴霧偏差產(chǎn)生的環(huán)境問題。生產(chǎn)商、化學(xué)藥劑經(jīng)銷商和商 業(yè)廣告變得復(fù)雜，態(tài)度反映了環(huán)保意識(shí)心態(tài)；公眾監(jiān)督化學(xué)藥劑使用增長；法規(guī)限制農(nóng)業(yè)化 學(xué)品的使用。為提高應(yīng)用效

8、率，保護(hù)環(huán)境，新技術(shù)不斷進(jìn)入市場。下面是總結(jié)目前一些復(fù)雜 應(yīng)用設(shè)備發(fā)展過程。直接噴灑技術(shù)直接噴灑技術(shù)在20世紀(jì)80年代被引入。直接噴灑，噴霧藥箱只包含水或媒介物質(zhì)，化學(xué) 藥劑或其他混合物都是直接注射到噴霧應(yīng)用載體。直接噴射系統(tǒng)通?？梢哉{(diào)節(jié)以適應(yīng)在同 一時(shí)使用一到三種化學(xué)物質(zhì)。通過控制開關(guān)，操作員可以隨時(shí)調(diào)整化學(xué)藥劑的數(shù)量和類型。 可以通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序準(zhǔn)確的控制用藥率。直接噴灑技術(shù)消除了對(duì)化學(xué)藥劑混合的需要，因此也消除了農(nóng)藥兼容性問題。通過無殘 余技術(shù)處理，大大減少了清理設(shè)備。因?yàn)榛瘜W(xué)物質(zhì)在封閉的系統(tǒng)內(nèi)做可回收處理操作者暴 露的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大大降低。因?yàn)橹苯幼⑸渚_度高，可只在需要的地方噴灑殺蟲劑保

9、證藥量的 節(jié)約和環(huán)境污染的最小化。裝載車系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代，國外在利用裝載車系統(tǒng)進(jìn)行肥料和除草劑的裝載已經(jīng)被廣泛使用。最 初肥料裝載是在肥料車間進(jìn)行的，需要配備有氣動(dòng)式轉(zhuǎn)載機(jī)。這些裝載設(shè)備在噴霧機(jī)械到達(dá) 作業(yè)區(qū)后進(jìn)行轉(zhuǎn)載。作業(yè)輔助裝載設(shè)備減少操作者和藥劑的接觸，消除除草劑在混合設(shè)備中 的殘留、氣味對(duì)周圍植物的污染。另一個(gè)好處是方便消除未裝載使用肥料。處理系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代化學(xué)藥劑公司和設(shè)備制造商的工作主要重點(diǎn)是找到使化學(xué)品處理更加 方便并減少操作者暴露的創(chuàng)新方法。藥罐和迷你藥罐處理系統(tǒng)就是一個(gè)很好的例子。大部分 藥罐現(xiàn)在用于存儲(chǔ)、運(yùn)輸、處理液體和顆粒殺蟲劑。大部分可回循環(huán)使用的藥箱比不

10、可循環(huán) 使用的藥箱更容易清潔處理，商業(yè)用途或私人可以購買可循環(huán)利用藥箱裝載農(nóng)藥產(chǎn)品，減少 農(nóng)藥接觸。大部分迷你藥罐處理系統(tǒng)可以保證使用者對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行安全處理。大部分藥罐相關(guān) 聯(lián)的封閉系統(tǒng)減少運(yùn)營商接觸和潛在的溢出，可回收的1000L-1500L藥罐，容器處理消除。 靜電噴涂靜電的力量一直在追究使用農(nóng)藥應(yīng)用了幾十年。靜電噴霧器廣泛測試但結(jié)果不一致。 滴到植物的藥量由液滴的大小和速度的影響，動(dòng)力噴霧器，天氣條件，植物的物理性質(zhì)。電現(xiàn) 象的沉積之間的電場梯度的荷電霧滴霧化和植物，空間電荷，電荷影響形象。對(duì)于高價(jià)值的蔬 菜作物帶電噴霧是有效的，但并沒有發(fā)現(xiàn)普遍使用在大面積種植的作物的中。空氣輔助噴霧器歐

11、洲的空氣輔助噴霧技術(shù)增加噴霧在植物上的滲透和覆蓋，使用空氣輔助霧滴到目標(biāo) 同時(shí)也能減少噴霧偏差?？諝廨o助噴霧器是建立像普通噴霧器與液壓噴嘴除了一套開口是安 裝在經(jīng)濟(jì)。高流速空氣發(fā)出開口，伴隨著從標(biāo)準(zhǔn)液壓液體噴霧噴嘴。增加使用的殺菌劑田間 作物如大豆、空氣量輔助噴霧器有潛力增加農(nóng)藥沉積的較低部分植物的樹冠。一種類型的空 氣量輔助空氣噴霧器使用高速度進(jìn)行液壓噴嘴霧化的標(biāo)準(zhǔn)?？刂葡到y(tǒng)前面提到的許多應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展是傳感器和控制器的發(fā)展背后的推動(dòng)力量。噴霧控制器 已經(jīng)集成到噴灑顯示器上，被廣泛用于許多年。噴霧控制器監(jiān)視應(yīng)用過程，彌補(bǔ)任何應(yīng)用參數(shù) 的變化?？刂破鞅辉O(shè)計(jì)成自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃俣茸兓蛻?yīng)用利率。電腦和

12、控制器共同努力化肥和 農(nóng)藥投入在準(zhǔn)確的位置在規(guī)定的數(shù)量。全球定位系統(tǒng)(GPS)也增加應(yīng)用程序的準(zhǔn)確性GPS技術(shù)可用于制導(dǎo)系統(tǒng)，設(shè)備(如光欄用 于顯示器正確的課程，或用于直接控制噴霧器路徑通過使用輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng) (GIS)可以提供字段信息,如地圖、應(yīng)用領(lǐng)域處方地圖，詳細(xì)的應(yīng)用程序報(bào)告等等。作業(yè)板噴 霧器氣象站監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度，并允許器監(jiān)控現(xiàn)場天氣條件在整個(gè)應(yīng)用程序中， 并保存天氣數(shù)據(jù)作為GIS數(shù)據(jù)的一部分。自動(dòng)噴桿控制器使用GPS和GIS自動(dòng)控制噴桿部分甚 至關(guān)閉單個(gè)噴嘴時(shí)經(jīng)過先前應(yīng)用領(lǐng)域或者非裁剪水道等領(lǐng)域。使用超聲波傳感器來進(jìn)一步提 高噴桿高度控制器保持桁架在離地面或植

13、物樹冠的預(yù)設(shè)高度的一致性?；诿}沖寬度調(diào)制的噴嘴流量通過改變工作周期脈沖期間允許單個(gè)噴嘴的電子控制。標(biāo) 準(zhǔn)的噴霧控制器使用壓力來改變噴嘴流量響應(yīng)速度的變化，從而改變液滴的大小。通過使用 基于脈沖寬度調(diào)制,涂布有獨(dú)立控制噴嘴的流量和壓力。地理變量率技術(shù)使用GPS、噴霧控制 器，和GIS率在不同應(yīng)用程序領(lǐng)域基于土壤類型、生產(chǎn)能力，害蟲的水平，植物品種，或其他因 素。這允許殺蟲劑和其他投入應(yīng)用基于變量需要在這一領(lǐng)域而不是應(yīng)用以恒定速率在整個(gè) 領(lǐng)域。地理變量率應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是減少農(nóng)藥的使用。使用變量率應(yīng)承擔(dān)的技術(shù)申請農(nóng)藥是許多 領(lǐng)域獲得廣泛接受的莊稼。展望未來現(xiàn)階段我國植保機(jī)械仍以背負(fù)式手動(dòng)噴霧器和背負(fù)式機(jī)動(dòng)彌霧機(jī)為主主導(dǎo)產(chǎn)品的其 技術(shù)水平至少落后于發(fā)達(dá)國家20- 30年。目前市場上面廣量大的手動(dòng)噴霧器產(chǎn)品技術(shù)水平 低，結(jié)構(gòu)陳舊落后，噴射部件品種單一，而且施藥液量大，霧化性能不良，作業(yè)功效低，農(nóng)藥 浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。少量的噴桿噴霧機(jī)都是簡易型的連噴桿的平衡 機(jī)構(gòu)都簡化掉了