我國生態施藥技術現狀與發展趨勢

王帥軍　李明貴　俞雪奇

摘 要：農業可持續發展已經成為當今世界農業發展的主流趨勢，而實現農業可持續發展需要解決的問題之一就是農作物病蟲害防治。現階段防治病蟲害的主要手段仍然是化學藥劑防治。相比于傳統人工地面背負式手動噴霧作業，現代施藥機具和技術更加多樣化。介紹了國內噴藥技術的特點及優勢，說明了國內噴藥技術發展研究概況，分析了我國噴藥技術面臨的問題并闡述了未來噴藥技術的發展趨勢。可持續發展做為當今世界發展的主流思想，我國農業可持續發展已成為農業產業未來發展的主要方向，而限制我國農業可持續發展的制約因素有很多，如施藥機械現代化程度不高、噴藥技術落后等問題都亟待解決。

關鍵詞：噴藥技術；施藥機械；我國現狀；發展趨勢

中圖分類號：S49 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.009

我國各主要農作物種植面積均位于世界前列，我國農業科技相對落后，每年需要大量化學藥劑進行病蟲害的防治工作。目前我國在農業防治方面的技術還比較落后，農藥利用率低，影響農業生物災害的防控能力，而且還造成了農產品農藥殘留超標、污染生態環境、給人身心健康帶來隱患等一系列問題。因此，在滿足病蟲害的防治工作的同時，控制農產品農藥殘留問題、保護生態環境已經成為農業防治的重點問題。研發低毒、高效環保的新型農藥是今后化學藥劑發展的必然趨勢。只有這樣才能從源頭上解決農產品農藥殘留超標、污染生態環境、危害身心健康等一系列問題。

1 國內化學藥劑及施藥機械使用現狀

當前，我國農藥年生產量已達755 萬t（100%有效成分計），實際產量約40萬t，化學藥劑年均用量居世界農業大國前列。因病蟲害每年需要進行農藥噴霧作業的面積在3億hm2左右，農藥年消耗量在100萬t。目前我國廣大農民植保主要使用的施藥機械以中小型手動和機動噴霧器為主，大型的施藥機械較少，由于施藥機械技術落后，所以造成農產品農藥殘留超標、污染生態環境、給人身心健康帶來隱患等等問題[1]。

2 施藥方法的現狀

國內科研人員研究施藥方法的時間較短，就目前來講，大部分使用者在工作時方法單一，還是利用噴霧機械將農藥加水稀釋后，噴灑到作物表面，藥液附著在作物表面，極易流失。同時手動噴霧器采取的藥液霧化的方式，是通過高壓由狹小的噴孔噴出，不利于液體分散，藥液需經過一段空氣阻力才能達到完全霧化。傳統的施藥方法，很難使霧滴充分霧化。

我國在農業生產中還有很多問題，其中主要存在的問題就是施藥水平落后，至今我國許多地方仍沿用20 世紀50 年代的大容量淋雨式噴霧法，不但農藥浪費嚴重，而且藥液在作物表面的附著效果極差；目前在我國農業地區噴藥作業還不能達到因地制宜的效果，難以實現針對不同土壤采取不同的、有針對性的施藥辦法和藥劑用量，還是一貫采用大面積噴灑，大容量噴霧技術[2]。

3 智能施藥技術

隨著現代技術的不斷發展，微電子技術、信息技術等許多新型技術現已在發達國家的值保機械中得到了廣泛應用，并向著智能化、機電一體化方向快速發展。目前我國在智能施藥方面水平只有發達國家20世紀60～70年代的水平。近年來，我國農業專家在仿形噴霧、對靶噴霧和變量噴霧等智能噴霧領域也進行了較深入的研究。

3.1 仿形噴霧

仿形噴霧是在噴施藥液時，要求農機達到自動化的精確噴霧，我國學者對信號采集、圖像處理、施藥決策和數據交換等進行深入研究，提出了基于相對色彩因子的樹木圖像分割算法，為以后我國對仿形噴霧的研究打下了基礎[3]。

仿形噴霧主要應用在果樹作業，張建瓴等從仿形運動的角度，設計出一種果樹仿形噴霧系統。該系統通過單片機控制各關節的步進電機。使機構能夠根據果樹形狀，并按照靶標的形狀進行噴頭位置調節，當噴頭運動到作業位置時，啟動噴霧閥對果樹進行噴霧作業，實現精準噴霧。仿形噴霧是一個機電一體化系統，由三部分構成：機械部分、噴霧部分、單片機檢測及控制系統部分。控制系統是實時精準噴藥的核心。用攝像頭采集田間信息，利用系統區分雜草的分布及覆蓋率，利用模糊控制決定施藥劑量[4]。仿形噴霧主要應用在果樹種植領域，仿形噴霧是通過檢測植被的實際形狀來完成噴藥作業的。

3.2 對靶噴霧

對靶噴霧是實現高效低污染的一種智能噴霧技術，所謂對靶噴霧就是只針對目標作物進行噴藥作業。我國對靶噴霧采用基于紅外傳感探測技術進行作物自動識別，采用圖像傳感技術，識別作物外形和作物部位，為對靶噴霧提供精準定位。與其他噴霧技術相比可以節省藥液50%～75% 以上[5]。但是使用紅外傳感探測技術進行作物自動識別，圖像傳感技術目前還未在實際生產中得到推廣應用，主要由于控制技術復雜，生產費用昂貴，不符合我國現階段農業需求，尚不能用于農業生產。但是對靶噴霧發展前景好，高效噴霧可有效減少農藥使用量，也減少了農藥用量過度造成環境污染。

3.3 變量噴霧

變量噴霧源于”精細農業”要求，對每一塊土地采取最合理的資源均勻而準確地按需施藥。變量噴霧的實現包含兩大部分：即決策的生成和決策的執行，目前比較成熟的決策生成技術有兩種基本方式：基于地圖信息的決策生成技術和基于實時傳感器的決策生成。

我國目前對于變量噴霧的研究主要方向在于控制系統方面。陳勇等人開發了基于機器視覺和模糊控制原理的精確農藥可變量噴霧控制系統。通過機器視覺采集識別目標，模糊控制器根據目標形狀，選擇垂直噴桿上的噴頭進行農藥噴灑，從而可以大幅度減少農藥使用量[6]。邱白晶等人為了驗證變量噴霧系統基于地圖信息的實時性能，對變量噴霧裝置的響應性能進行了有關試驗，試驗表明，由于系統響應延時的存在，會造成地段噴霧分布不均勻，導致整個變量噴霧作業的噴量誤差加大，要想盡量減少系統響應帶來的誤差，需通過調節值保機械的行進速度尋找合適的行進速度，并設置一定的預留時間[7]。

4 生態噴藥前景

在目前國內病蟲草害防治以化學防治為主，要想取得滿意效果，就要采取先進的噴藥方法。因為噴藥的技術水平將會直接影響農藥對病蟲草害的防治效果。因此，必須根據不同農劑、不同防治對象、不同生態環境等因素，因地制宜的選擇合理的噴藥方法才能達到讓人滿意的防治效果。今后我國噴藥方法的研究應該注重的發展方向有：

（1） 加強科技攻關，提高生物農藥產品質量，發展生物農藥的規模生產和產品的多樣化。

（2）加強對植保機械、噴藥方法的研發。

（3）在農民中普及農藥基礎理論指導，指導農民安全、規范使用農藥，不盲目增加藥劑用量。每年更換不同種類的農藥，防止品種單一化，影響治理效果，同時結合其他方法綜合防治。

（4）以降低有害生物種群為目標，以農藥防治、生物防治等為主、化學藥劑為輔，充分發揮氣象因子、水肥管理等對有害生物的控制作用，建立可持續體系。

5 結論

現階段我國常用藥劑已有180多種，相對而言噴藥技術的研究開發不足。目前我國農民以小型背負式手動噴霧器為主，這種噴霧器由于靠人力驅動壓力不穩定，使噴出藥液的流量、霧液大小不停變化，導致噴藥難以達到預計的效果，同時還給生態環境造成極大破壞。面對我國人口不斷增長，耕地日益減少，糧食需求加劇，環境保護日以重要的情況，噴藥技術向“高工效、精噴灑、低污染”的目標發展是當務之急。

參考文獻：

[1] 戴奮奮.簡論我國施藥技術的發展趨勢[J]植物保護，2004（4）：5-8.

[2] 史萬蘋，王熙，王新忠，等.基于GPS 和GIS 的變量噴藥技術研究[J].農機化研究，2007（2）：19-21.

[3] 葛玉峰，周宏平，鄭加強，等.基于機器視覺的室內農藥自動精確噴霧系統[J].農業機械學報，2005，36（3）：86-89.

[4] 張建瓴，陳樹軍，可欣榮，等.仿形噴霧裝置的設計及分析[J].現代制造工程，2006（1）：120-122.

[5] 何雄至，嚴苛榮，儲金宇，等.果園自動對靶靜電噴霧機設計與試驗研究[J].農業工程學報，2003，19（6）：78-80.

[6] 陳勇，鄭加強.精確施藥可變量噴霧控制系統的研究[J].農業工程學報，2005，21（5）：69-72.

[7] 邱白晶，李佐鵬，吳昊，等.變量噴霧裝置響應性能的試驗研究[J].農業工程學報，2007，23（11）；148-152.