超高地隙自走式噴桿噴霧機引進與研究

潘超然　郭洪元　崔佳鵬

摘要：針對我國施藥機具的現(xiàn)狀，研制出一種大型、高效、安全的超高地隙自走式噴桿噴霧機。該機具有可變超高地隙、無級液壓調整輪距、智能化操控、氣流輔助噴霧等技術特點，能對玉米、大豆、小麥、馬鈴薯、棉花、煙草等農作物實施高效、精準、低污染的植保噴霧作業(yè)，尤其適用于玉米等高稈作物生長中后期的病蟲害防治。

關鍵詞：超高地隙；自走式；噴桿噴霧機

中圖分類號：S491文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.04.001

0引言

通過引進研學意大利博格公司（BARGAM S.P.A. ITALIA S.p.A. ITALIA）的具有世界領先水平的超高地隙自走式噴桿噴霧機，結合我國旱作農業(yè)地區(qū)的自然條件及農藝特點，研究開發(fā)超高地隙自走式噴桿噴霧機，填補我國目前在高稈作物施藥裝備方面的空白，提高我國農業(yè)施藥設備的技術水平。該機具有可變超高地隙（噴頭離地間隙最高可達4.3 m、底盤離地間隙最高可達3.1 m）、無級液壓調整輪距、智能化操控、氣流輔助噴霧等技術特點，能對玉米、大豆、小麥、馬鈴薯、棉花、煙草等各種農作物實施高效、精準、低污染的植保噴霧作業(yè)，尤其適用于玉米等高稈作物生長中后期的病蟲害防治。

1引進技術背景

我國是農藥生產(chǎn)和使用大國，有常用農藥近200種，每年產(chǎn)銷農藥制劑達100萬t，加水混拌后至少有1億噸藥液噴灑到農田中。目前，常見的施藥機械主要是小型背負式噴霧器，年產(chǎn)量高達800萬～1000萬臺（社會保有量1億臺），占國內植保機械市場份額的80%，擔負著全國農業(yè)病蟲草害防治面積的70%。其次是小型機動噴霧機（社會保有量約4.2萬臺），絕大多數(shù)由中小企業(yè)或農村手工作坊生產(chǎn)，結構比較簡單，無壓力調節(jié)裝置，這些噴霧設備功能單一，通常采用大容量和大霧滴施藥，噴霧量大，噴霧均勻性差，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴重，作業(yè)效率低、農藥利用率不足30%，遠低于發(fā)達國家50%的平均水平，大部分農藥流失到環(huán)境中，造成了嚴重的環(huán)境污染，經(jīng)常發(fā)生人畜中毒現(xiàn)象。據(jù)報道，我國每年因農藥和藥械使用不當造成的人畜中毒傷亡事故高達10萬人次左右。我國常見的施藥設備和作業(yè)情況如下圖。

近年來，我國在農業(yè)施藥技術方面開展了較為深入的研究，取得了一批具有自主知識產(chǎn)權的先進技術成果，如農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所開發(fā)的背負式機動均勻霧噴霧機、3WZP150小型自走式防飄噴桿噴霧機等；中國農業(yè)機械化科學研究院和現(xiàn)代農裝科技股份有限公司研制的3WZG系列高地隙自走式噴桿噴霧機、3WQX系列風幕式噴桿噴霧機；黑龍江省農業(yè)機械工程科學研究院研發(fā)的3WF-1000系列高效低污染防漂移噴霧機、3WF-1800系列高效低污染防漂移噴霧機和3WQF-4000系列寬幅精準牽引式噴霧機等。這些噴霧機中，很多采用了噴桿自動懸浮平衡技術、氣流輔助高穿透性噴霧技術、恒壓回水技術等先進技術，整體技術達到了20世紀80/90年代國際先進水平。這些施藥設備最大的缺點是地隙小（一般都小于1.5 m），無法適應玉米等高稈作物中后期植保噴霧作業(yè)的要求。

目前，國內少數(shù)幾家農機企業(yè)研制了簡易型高稈作物噴桿式噴霧機，如北京豐茂植保機械有限公司生產(chǎn)的3WX-280G 型自走式高稈作物噴桿噴霧機，最高地隙可達2.5 m以上，可用于玉米等高稈作物中后期植保噴霧作業(yè)。但該機結構比較簡單，藥箱容積小，無壓力調節(jié)和行走減震機構，作業(yè)速度慢（一般小于4 km/h），因而工作穩(wěn)定性差，作業(yè)效率低、效果差。特別是沒有駕駛室或駕駛室不是全封閉的，操作者工作條件十分惡劣，缺乏有效的保護，極容易發(fā)生中毒現(xiàn)象。

航空施藥作業(yè)具有效率高、速度快、適宜大面積集中作業(yè)等優(yōu)點，但也有明顯的缺點：一是航空植保機械價格高，并需建設機場等配套設施，運營成本高；二是航空植保機械僅適合在有統(tǒng)一種植規(guī)劃的墾區(qū)大地塊上集中作業(yè)，而農村一家一戶地塊小、種植作物不同，無法統(tǒng)一進行航空施藥作業(yè)；三是航空植保機械受風力風向等因素影響較大，噴灑均勻性較差，容易造成重噴和漏噴，多用于草原滅蝗、森林治蟲等大面積病蟲害防治。

2012年7月中旬到8月下旬，華北及東北地區(qū)大面積爆發(fā)玉米粘蟲災害，而我國當前擁有的施藥設備包括：小型背負式噴霧器、噴桿式噴霧機、航空施藥設備都有各自明顯的缺點，無法勝任在玉米生長中后期大規(guī)模爆發(fā)病蟲害時快速、安全、有效進行施藥作業(yè)的任務。因此，我國當前急需一種安全、高效并且具有超高地隙能在玉米等高稈作物生長中后期進地施藥作業(yè)的新型施藥設備。

2引進技術先進性

該機具有最高3.1 m的可變超高地隙，能夠保證在玉米等高稈作物的生長期全程都能進地進行施藥作業(yè)；無級液壓輪距調整可在行進間調整輪距（1.8～3.1 m），非常適合我國這種緯度跨度比較大、玉米種植農藝比較復雜、行距種類較多的狀況。全液壓驅動和操控使用方便，操作準確；集成電子監(jiān)測控制系統(tǒng)能實現(xiàn)精準噴霧，顯著提高了作業(yè)質量；氣流輔助助噴霧系統(tǒng)減小了噴霧過程中的漂移，提高了霧滴的穿透性，使霧滴能夠到達高稈作物下層莖葉，提高了農藥有效利用率；帶有空調和濾芯的駕駛室，可以保證施藥過程中操作人員的安全。四輪驅動，作業(yè)時整機通過性好，穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的爬坡能力，地形適應性強；噴桿架電子調平裝置能夠保證噴桿架與地面保持平行，提高了噴霧機在各種地形條件下噴霧的均勻性；引進機型所具有的多項先進技術是當前我國農業(yè)施藥設備所不具備的。

3引進技術必要性

長期以來，我國有關植保的研究大多集中于農藥本身，對施藥機械和施藥方法的研究開發(fā)很少。我國目前使用的主要施藥機械還都是小型背負式噴霧器和少量的噴桿式噴霧機，品種單一，機型不全，技術落后，作業(yè)效率低，安全性差。沒有一種適合玉米等高稈作物生長中后期施藥作業(yè)的機型，導致玉米等高稈作物生長中后期爆發(fā)病蟲草害每年所造成的損失達總產(chǎn)量的5%～10%。究其原因，主要是現(xiàn)有噴桿式噴霧機地隙較低。懸掛式、牽引式噴桿噴霧機受配套動力地隙所限，不可能大幅提高。現(xiàn)有高架自走式噴桿噴霧機地隙也都在1.1～1.5 m之間，在我國尤其是東北地區(qū)玉米后期高度都在3 m以上，青貯玉米甚至能到4 m多，現(xiàn)有的噴桿式噴霧機因地隙低而無法進地作業(yè)。

我們將引進的超高地隙自走式噴桿噴霧機地隙可通過液壓調整，最高地隙可達3.1 m，噴桿高度最高可達4.3 m，能夠在玉米等高稈作物生長期全程正常進地作業(yè)，能夠完全解決我國在玉米等高稈農作物生長中后期沒有合適的施藥設備的問題，是我國農民和農業(yè)生產(chǎn)急需的機型。

4機具的優(yōu)勢及創(chuàng)新

通過消化吸收國外先進的農業(yè)施藥技術和先進裝備，結合我國實際情況進行如下創(chuàng)新工作：

引進意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司HORSE HS 3000型自走式噴桿噴霧機，通過研學先進的精準噴霧施藥技術，結合我國旱作地區(qū)的自然條件、農藝特點，研制超高地隙自走式噴桿噴霧機，可實施高效、精準、低污染植保噴霧作業(yè)。

4.1可變超高地隙

駕駛室高度可調，在運輸或矮桿作物施藥作業(yè)時，駕駛室保持較低的高度。在玉米等高稈作物生長中后期施藥作業(yè)時，通過液壓裝置能夠將駕駛室提高到適當高度。藥箱等部件經(jīng)過精心設計，具有較窄的寬度，可以保證在我國現(xiàn)有農藝要求下作業(yè)時不會刮傷作物。噴霧機最高地隙能達到3.1 m，從而滿足高稈作物作業(yè)要求。

4.2輪距液壓無級調整機構

輪距在行進間可進行無級液壓調整，調整范圍為（1.7～3.0 m），能夠滿足我國目前絕大多數(shù)農作物施藥作業(yè)時對進地機械輪距的要求。

4.3智能化控制系統(tǒng)

可以讓所有功能通過一個在拖拉機駕駛室內的電子控制器來控制，能使壓力精確地調整，通過電磁閥可迅速地開關等壓分路閥，壓力顯示由壓力計或數(shù)顯來實現(xiàn)，可全自動調整預先設定的施藥量。采用參數(shù)模糊自整定控制器，該系統(tǒng)可保證植保所需的噴霧量隨配套動力前進速度變化而變化，既可達到農藥的節(jié)本增效，又可滿足農藥噴霧量的要求。

4.4實現(xiàn)多方向緩沖的性能

先進的傳感器控制技術和電子平衡調節(jié)機構可以等距離噴藥，噴灑過程中穩(wěn)定性好，噴桿前后、上下的角度偏移量小于2%，與傳統(tǒng)噴霧機噴桿相比實現(xiàn)了多方向的緩沖，減輕了噴霧作業(yè)時噴桿劇烈震動搖擺導致噴頭霧形紊亂而造成的沿噴桿方向噴霧均勻性急劇下降的問題。

5推廣前景

超高地隙自走式噴桿噴霧機徹底解決了我國噴桿式噴霧機在玉米等高稈作物生長中后期因地隙低而無法進地作業(yè)的難題，添補我國在超高地隙自走式噴桿噴霧機領域的空白。其所具有的可調超高地隙、輪距液壓無級調整、全液壓驅動、全電子智能化操控、氣流輔助噴霧技術、同步精量噴霧技術等先進技術將使我國真正具備研發(fā)具有世界先進水平噴桿式噴霧機的能力，為我國農業(yè)病蟲草害防治提供能夠在作物生長期全程進行防治作業(yè)的現(xiàn)代化施藥設備。該機將因其先進性、高適應性、安全性以及較高的作業(yè)效率而具有廣闊的市場前景。

從玉米這一單一作物來看，我國2012年玉米種植面積為3500萬hm2，如其中50%需超高地隙自走式噴桿噴霧機進行農藥噴灑作業(yè)，按一臺噴霧機每年工作300 h，作業(yè)面積3000 hm2計算，需1.17萬臺。馬鈴薯、棉花、煙草等其它作物對先進的噴桿式噴霧機也有很大需求。

6預期效益

2013年引進一臺意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司生產(chǎn)的HORSE HS 3000型自走式噴霧機。通過研學，系統(tǒng)地掌握國外先進的噴霧機設計理論、方法以及先進的制造工藝，掌握使用、維修與保養(yǎng)要素。結合我國旱作農業(yè)地區(qū)的自然條件、農藝特點及用戶的經(jīng)濟狀況以及我國現(xiàn)有施藥設備的現(xiàn)狀、特點，開發(fā)出適合我國國情的超高地隙自走式噴桿噴霧機。解決我國噴桿式噴霧機在玉米等高稈作物生長中后期因地隙低而無法進地作業(yè)的難題，添補我國在超高地隙自走式噴桿噴霧機領域的空白。

6.1經(jīng)濟效益

我國2012年玉米種植面積為3500萬hm2，如其中50%需超高地隙自走式噴桿噴霧機進行農藥噴灑作業(yè)，按一臺噴霧機每年工作300 h，作業(yè)面積3000 hm2計算，需1.17萬臺。每臺按50萬元銷售價計算，直接產(chǎn)值達57.5億元。

在玉米生長中后期由于沒有適用的噴霧機進行施藥作業(yè)而造成的病蟲害損失約占玉米總產(chǎn)量的5%～10%。聯(lián)合國糧農組織（FAO）稱：2013年中國玉米產(chǎn)量達到新的紀錄1.975億t，即損失達98.75億～1975億 kg，以每千克2.4元計算，今年損失將達237億～474億元。

超高地隙自走式噴桿噴霧機可降低施藥量20%～60%，與目前國內使用的噴桿式噴霧機相比，平均節(jié)支28%。一臺超高地隙自走式噴桿噴霧機一年可為農戶節(jié)省7200 kg農藥，節(jié)省農藥開支12.6萬元，全國農民可節(jié)省農藥開支14.74億元。

6.2社會效益

該機具代表國際領先水平的超高地隙自走式噴桿噴霧機，通過消化吸收再創(chuàng)新，在關鍵技術及裝備上將取得突破，能極大促進我國在施藥設備方面的技術進步，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代，縮小與發(fā)達國家在農業(yè)施藥技術方面的差距，并形成自主核心技術，提高我國農業(yè)施藥裝備行業(yè)的自主創(chuàng)新能力，促進行業(yè)技術進步。新技術新裝備的開發(fā)推廣首次為我國玉米等高稈作物的施藥作業(yè)提供了適用的裝備，提高了我國農業(yè)施藥技術水平，降低了農藥用量，保護了農民施藥作業(yè)安全。同時提高了糧食產(chǎn)量，減輕了糧食中農藥殘留，減少了環(huán)境污染。對保障國家糧食安全、增加農民收入具有重要的作用。

6.3生態(tài)效益

通過引進研學開發(fā)的超高地隙自走式噴桿噴霧機采用智能化控制、同步變量噴霧、氣流輔助噴霧等多項國際先進技術，提高了農藥利用率，減少了農藥用量，降低了環(huán)境污染，保護了操作者的身體健康，具有顯著的生態(tài)效益。

7結束語

超高地隙自走式噴桿噴霧機具有世界先進水平并擁有自主知識產(chǎn)權的智能型農業(yè)施藥設備，提高機械施藥效率和效果，對于改善我國農業(yè)病蟲草害防治現(xiàn)狀、降低農藥殘留和環(huán)境污染、保護人身安全都將發(fā)揮重要作用，對于我國發(fā)展優(yōu)質、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代農業(yè)將作出重要貢獻。

參考文獻：

[1]陳寶昌，李存斌，王立軍，等.飛機噴霧及影響其噴霧質量的因素[J].農機使用與維修，2014（5）：26-29.

[2]孫文峰，王立君，陳寶昌，等. 農藥噴施技術國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農機化研究，2009（9）.（04）