我国植保机械的发展状况与前景分析

摘 要：目前，我国病虫害的防治还是以化学防治方法为主，即采取机械喷洒农药防治病虫害。我国是农药生产与使用大国，但我国植物保护机械却严重落后，造成了农药利用率低、环境污染严重等问题。本文通过对国内外植物保护机械发展与使用情况的分析，提出我国植保机械存在的技术问题和主要的发展方向。

关键词：农药；喷雾机；植保机械；高地隙打药机

中图分类号：S49 文献标识码：A

人类的不断进化过程，就是不断征服自然的过程。农作物的生物防治、物理防治和化学防治对农业的增产增收起到了重要的作用。随着科学技术的发展，最有效的化学防治在农业生产中的地位已经不可替代。我国是农药生产和使用大国，年产量80～100万t，而农药的使用效率仅为20%～40%，60%～80%的农药都损失了[1]。

2012年8月正是玉米生长中后期，却爆发了粘虫灾害，全国遭受虫害的面积达433万hm2，严重受害面积43.33万hm2，危害程度近十年最重。粘虫因其群聚性、迁飞性、杂食性、暴食性，成为全国性重要农业害虫。今年降雨较多，玉米植株大，田间封闭，给灭虫工作带来了巨大的困难。由于灾情的突发性，农民在面对虫灾时，只有背负手动式喷雾器行走在浓密的玉米田，在喷洒高效剧毒的农药过程中，造成了多人的中毒事件。最终在政府的大力支持和保障下，各种适合此时期使用的高地隙打药机如雨后春笋般出现，为及时消灭虫灾，减少农民经济损失，起到了重要作用。

1国外植保机械的发展情况

20世纪中期，规模化的大农场经营模式在欧美农业发达国家迅速形成，促使农业机械化与自动化得到全面、快速的发展，在强大的经济实力和科学技术支撑下，防治病虫草害体系由航空植保机械和大型自走式植保喷雾机械作为主体[2]。1912年，加拿大率先使用了喷洒农药的专用飞机[3]；日本防治水稻病虫害主要也以直升机为主，久保田公司生产了世界先进的无人驾驶农用KG-200型直升机，最大功率可以达到13.2kW，装载药量11L。世界上最大的农机制造商约翰迪尔公司生产了4000型系列大型自走式喷雾机，采用智能化精准农业管理系统，该系统是GPS导航、产量图、变量施用和喷杆控制产品的完整组合，离地间隙40～250cm，适于高秆作物的大面积、高效率和精准植保作业；德国雷肯公司生产的牵引式大田喷雾机Primus、Albatros和悬挂式大田喷雾机EuroLux，采用了中央钟摆式悬挂系统，可在不平坦的地面作业时保持平衡，并在高速行驶情况下保证精确的喷雾量，有先进的液压调控系统，可调节喷头工作高度和喷杆倾斜度；凯斯纽荷兰“爱国者”系列打药机包括3种机型3230、3330和4420型自走式喷雾机，爱国者喷药机配有AimCommand变量喷药系统和减震悬架，喷药机备有微量、中量和大量不同喷口尺寸的多种喷嘴，用户可以根据作物、药量和风速等实际作业条件自由选择；国十方国际公司生产的海吉DTS10自走式喷药机，距地面1.85m，能够自动调整悬挂，喷架可视性好。国外大型自走式植保机械采用了诸多的先进技术，主要包括以下几个方面：

1.1精准变量喷药技术

发达国家（以德国、美国、日本为代表）经过20多年的探索，已形成了较为成熟的基于GPS、GIS及传感器技术的可实时变量喷药控制系统，可通过多种控制方式，根据灾害情况和受害位置变量喷药，使农药的利用率最大和污染降到最小，减小了对农业环境的破坏。

1.2精准定靶喷药的杂草识别技术

采用遥感技术和机器视觉技术进行田间病虫草检测和识别，如德国 Biller 等[4]应用光电传感器设计出的杂草识别装置已被应用到喷药装置上；美国加利福尼亚大学戴维斯分校对成行作物实施精量喷雾系统的研制，也是基于视觉传感器；Giles 等[5]研制的一种基于机器视觉的精确喷药装置，与传统喷药方式相比，该装置能节约 66%～80%的杀虫剂，目标作物上的雾滴沉降效率提高了 2.5～3.7倍，空中飘移减少了62%～93%；日本的 Dohi等[6]利用计算机视觉技术，设计了为除草装置提供杂草位置信息的系统。

1.3防漂移技术

在喷药过程中，减少雾滴的漂移，增加药液的附着率，是提高农药利用率、降低对农业环境污染的重要措施，国外喷雾机上主要使用风幕技术、防漂移喷头和静电喷雾技术[7]，目前大型自走式喷雾机上主要采用风幕技术。

1.4风幕技术

在欧洲20世纪末兴起的风幕技术，已成为现在大型自走式喷雾机防雾滴漂移的主要技术，它是把风筒增加在喷雾机的喷杆上，施药时，沿喷雾方向强制送风在喷头上方形成风幕，在增大了雾滴的穿透力同时，即使有风（小于四级风）的天气下工作，也不会发生雾滴飘移现象。

1.5全液压驱动技术

国外的大中型自走式喷雾机在行走、转向、制动、喷杆升降和折叠、整机地隙的升降等方面，已实现了全液压控制，行走系统主要由液压马达来驱动，使整机结构简化，底盘升高，更造于中耕作物喷药，且增加了传动系统的可靠性。有些机具上还采用了液压减震悬浮系统，此液压减震不同于弹簧减震，它可以依据地势的变化和机器负载进行调整，从而保证速度变化和喷杆升高时系统都能保持稳定。另外，有些牵引式喷杆喷雾机，在牵引杆上装有电控液压转向器，可以保证在拖拉机转弯时与机具保持一致[7]。

1.6安全自动混药技术

安全自动混药技术的使用减少了人药接触，有效地避免了引发慢性中毒事件，而且混药操作方便灵活，可根据需要调节混药比例[7]。约翰迪尔4630等大型自走式喷杆喷雾机，均采用自动混药技术，配药时，先把母液倒入稀释罐中，然后从水箱中吸水到配药箱，与母液混合，配成一定比例的药液，再导入到药箱中。

2国内植保机械发展现状

我国的植保机械发展较慢，随着国情的改变，劳动力价格的不断提高，值此植保机械进入人们的视野。我国植保机械拥有20多种品种，型号达80多个[8]，现在国内主要使用的植保机械有以下几种：

2.1手动背负式植保机械

1950年我国引进并大量生产了单管式喷雾器和手摇式喷粉机，随后的メソう型手压背负式喷雾器是在单管式喷雾器的基础上改进而来[9]，而现在使用的手压式背负式喷雾器也是将手柄改到了身侧，更便于给药箱加压。手动背负式喷雾器由于其简单的结构，便宜的价格，占据了整个植保机械80%的市场份额，全国70%以上的病虫害防治面积依靠它完成，主要型号有3WB-16型、3WBB-16型等， 552型压气型和3WS-16型喷雾器，由于使用时容易漏气和装载药量少，逐渐被淘汰了，572型和57型手摇喷粉器，因666粉剂和其他粉剂使用量减少，产销量而逐渐减少，FY-5型仅有少数在温室中使用[12]。

2.2航空植保机械

自1950年以来，我国已开始使用飞机进行蝗虫防治和其他防治工作，1957年生产了安-2型飞机[9]，它是一种小型双翼飞机，仿制前苏联的AH-2型飞机，现有运-5型、蜜蜂-3型和运-11型飞机。目前，全球用于病虫草害防治的飞机为2万架，而国内保有量不足200架[10]。由于我国部分耕地面积和国情的约束，航空植保受到了很大的制约。

2.3 机动植保机械

机动式植保机械主要包括两个类型：一是机动背负式喷雾弥雾机，二是机动担架式喷雾弥雾机。机动植保机械我国当前拥有26个品种，市场保有量为300万台，背负式弥雾喷粉机的代表品种为WFB-18型，它是超低雾喷雾机，能够以超低量喷射乳油型农药而不用水；机动担架式有多个品种，市场保养量为16.8万台，代表品种为工农-36、山城-30型等，都属于多用途的机械，它主要用在果园中。

2.4拖拉机配套植保机械

现在大田病虫草害的防治，主要应用喷杆式喷雾机，分为背负式喷杆喷药机、悬挂式喷杆喷药机和自走式高地隙喷杆喷药机。

2.4.1 背负式喷杆喷药机

背负式喷杆喷药机主要由活塞泵、喷杆、喷嘴、药箱等组成。由于30马力以下的拖拉机很少配套动力输出轴，药泵是通过与变速箱一轴的连接的带轮提供动力的，因此，背负式喷杆喷药机，喷杆多前置在拖拉机机头位置，此种喷药机结构简单，造价低廉，在吉林地区应用范围很广，但该种机型多存在漏水漏药现象，农药利用率低，损失严重，作物药害残留大。

2.4.2 悬挂式喷杆喷雾机

悬挂式喷杆喷药机主要由活塞隔膜泵、喷杆、喷嘴、药箱等组成。通过动力输出轴传递动力，通过三点悬挂配套于大中型拖拉机，喷杆延伸可达到18m，药箱容积可达到1000L，此种喷药机作业半径大，喷雾效果较好，但造价昂贵，不适合一般农户使用。

2.4.3自走式高地隙喷杆喷药机

近几年，黑龙江八一农垦、新疆建设兵团等大农场进口了一些大型的自走式喷雾机械，对防治病虫草害起到了重要作用，今年8月的粘虫灾害，让国内的各大厂家看到了商机，一批适合国内使用的高地隙打药机迅速占领市场，主要分为以下几种类型：

2.4.3.1 偏置式三轮高地隙打药机

此种打药机将18马力柴油机布置于打药机的一侧，结构简单，造价便宜，但机架高度和宽度不可变，喷杆高度可通过液压缸进行调节，喷杆架通过液压缸驱动齿轮啮合进行展开与折叠，常出现漏水漏药现象，特别在转弯和高低不平的地势上，容易翻车。

2.4.3.2 中置式三轮高地隙打药机

此种打药机是将动力部分放在整机中间布置，如农用三轮车，采用双向链条驱动，结构简单，造价便宜，机架高度不可调，但是宽度可调，药箱也比偏置式多一个，采用人工混合药液，行走比偏置式更加稳定。

2.4.3.3 四轮链条驱动高地隙打药机

此种打药机主要是将四轮拖拉机进行改装，在拖拉机机身下安装高地隙机架，拖拉机四轮拆卸掉，机架高度和宽度不可调，结构简单，采用的药泵为活塞隔膜泵，均采用国产喷嘴，耐用性和喷雾效果不理想。

2.4.3.4 四轮液压驱动高地隙打药机

采用液压马达驱动行走轮，转向控制系统仿照工程机械控制系统，靠液压阀的开启，没有电控系统，车轮存在扭转，转向不灵活等问题，机架高度可调，宽度可调。此种打药机以趋向于国外的打药机结构，但是还有很多问题，如喷药系统、行走控制系统、自动悬挂平衡系统等。

3国内植保机械存在的主要问题

3.1行业不规范，产品技术水平低

国内拥有大、中、小型各类植保机械生产厂家350多家，年总产量在1400万台左右，生产10大类的产品，50多种规格，其中1200万台在国内销售；企业的规模从2～3人到2000余人，生产能力也从几百台到几万台；不同的生产能力和技术力量，致使生产出的植保机械的各项指标很难达到要求。很多小厂家力求利益最大化，忽略了植保机械本身所肩负的重大责任，8月份出现的粘虫灾害，让很多厂家制造的高地隙打药机一经面世就供不应求，而在使用过程中出现漏药，喷洒不均匀，喷头容易堵等一些现象，从国外大型自走式喷雾机的发展来看，我国的植保机械还有很大的发展空间与潜力，标准化对于植保机械的发展起到了至关重要的作用，国家强制将植保机械进行3C认证，将促使产品规范化。

3.2喷药技术落后，安全性低

在突发的病虫害时，更多的农民只有选择手动背负式喷雾器来进行灭虫，防治效果不理想，造成很多人在田间中毒昏迷，还有慢性中毒的事件。我国农药生产技术达到了世界先进水平，但植保机械却很多是60、70年代产品，农药的利用仅为20%～40%，相对于国外的50%还有很大的差距。如果农药喷量高出10%，那么在247hm2的农田中实施二次喷药将损失2000～10000美元，所以喷药系统对于打药机的作用至关重要。

3.3喷嘴技术指标不合格

尽管喷嘴在整个喷雾过程中是个很小的部件，但是它的作用是至关重要的，国内的生产厂家推出的喷嘴数十种之多，品质性能迥然各异，一个小小的喷嘴往往被大家所忽略，而这恰恰造成了雾滴雾化效果不理想，雾滴漂移严重等一系列问题，在国外雾滴漂移可能引起法律问题。

3.4液压系统的应用水平较低

最先应用在工程机械的液压系统，在农业机械中也起着举足轻重的作用，自走式喷雾机应采用液压系统的全方位驱动，行走、转向、喷杆折叠与展开，这方面我国的喷雾机还有很多的欠缺，先进的液压调控系统，可以轻松调节喷头工作高度和倾斜度，液压助力的使用将使转向更加灵活。

4 国内植保机械发展趋势与前景展望

目前，我国大部分地区仍以背负式手动喷雾器为主，农业机械化过程中，植保机械化还有很长的路要走，发展适合我国各地区多用途植保机械显得尤为重要，随着科学技术的不断发展，生活的不断提高，人们对于农产品药害残留、农业生态环境和劳动力节约的重视，背负式打药机将退出主流植保机械，由于我国耕地面积限制，中小型高地隙打药机将是今后发展的主要产品，它适合于农作物各个时期的病虫草害的防治工作，虽然高地隙打药机目前国内生产仍存在一些问题，但是也看到了今后发展的潜力。研发引进精准喷雾系统，整机全液压驱动、喷嘴标准化，将促使高地隙打药机迈上新的台阶，相信在国家政策的支持和倾斜下，在十二五期间，我国农业机械化将取得重大进展，植保机械也将迅猛发展。

参考文献

[1] 苏少泉，宋祖顺. 中国农田杂草化学防治[M]. 北京： 中国农业出版社， 1996.

[2] 唐辉宇.国外植保机械的发展方向[J].南方农机，2004（6）：43.

[3] Estey， Rplph H. Canadian Use of Aircraft for Plant Protection[J]. Phytoprotection，2004，85（1）：7-12.

[4] Biller R H. Reduced input of herbicides by use of optoelect- ronicsensors[J]. Journal of Agricultural Engineering Research， 1998， 71：357- 362.

[5] Giles D K， Slaughter D C. Precision band spraying with machine-vision guidance and adjust able yaw nozzles[J]. Transaction of the ASAE， 1997， 40（1）： 21- 36.

[6] Dohi M. Robot and its application to weed control in hill space[J].Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinary， 1993，55（6）： 77- 84.

[7] 刘封乐，张晓辉，马伟伟，刘雪梅. 国外大型植保机械及施药技术发展现状[J].农机化研究，2010（3）：246-248.

[8] 陈艳巧，张晓辉.我国植保机械现状及其发展策略[J].农业装备与车辆工程，2006（2）.

[9]南京农学院农业机械化分院.农业机械学（上）[M].南京：南京出版社，1963.

[10][16] 赵明宇，王英姿，邱立春，何凤宇.我国植保机械现状及发展趋势[J].中国农机化，2004（3）：37-38.

[11] 赵明宇，王英姿，邱立春，何凤宇.我国植保机械现状及发展趋势[J].中国农机化，2004（3）.

[12]朱月秋，陈小兵 浅谈我国植保机械的现状与发展机遇[J].农业装备，2004（3）：9-11.

作者简介：付大平（1985-），男，硕士研究生，研究方向：精确农业技术与装备；田耘（1964-），男，硕士生导师，研究方向：精确农业技术与装备。

推荐访问:植保 发展状况 我国 前景分析 机械