農用植保機械的關鍵技術及其在我國農業的應用情況

徐 明

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 佳木斯農業機械化研究所，黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

農業生產過程的順利實施離不開有效的植保作業，隨著農業機械化時代的到來，農業生產各個過程逐漸向機械化作業轉變，機械化的高質量、高效率藥物噴施對于防止農作物的病蟲害問題十分有效。總體上講，由于我國的農業生產分布較廣，不同地區農田的環境條件各異，造成農業生產過程中病蟲草害的種類很多，據統計我國農業生產中的病蟲草害種類超過1 700種，其中頻發危害超過110種，因此，必須通過有效的植保防治確保農作物的最終產量和農業生產經濟收益。從目前來看，我國農業機械化植保作業的普及率得到了很大改善，截至2019年，全國植保機械保有量超過8 300萬臺，但是植保機械的技術含量和先進程度仍存在不足，在農藥利用率、噴霧技術、安全防護等很多方面仍有待提升。

1 植保作業的種類與特點

植保作業是農業生產的重要技術措施，有利于保證農業的豐產豐收，是農業規模化生產中的病蟲害防治關鍵技術。現階段的植保作業方式多種多樣，從植保作業實施的形式上分，大體可以分為以下幾種類型。一是化學藥物防治法，目前主要是利用噴霧機械進行實施，機械按照自動化程度分為半自動化植保機和自動化植保機，半自動化植保機需要人力攜帶和操作才能完成植保作業，自動化植保機只需駕駛員駕駛農機，農機即可實現行駛和噴藥等植保工作。目前的機械化化學藥物噴施主要包括噴霧法、彌霧法、噴煙法、噴粉法、超低量法等幾種技術類型，化學藥物多為霧狀進行噴施，部分機具具備粉狀藥物的噴施能力。二是品種優選法防治，在農業生產之初對于農作物的品種進行優化，盡量選擇抗病能力好、品質優良的種子，并在種子處理過程中結合藥物拌種等方式實施，在生產之初將病蟲害威脅盡量降低。除此之外，還有很多植保方法也被應用到農業生產之中，例如害蟲誘捕法，利用燈光或顏色吸引害蟲，將其集中滅殺或粘附，能有效控制害蟲數量；也可利用引進害蟲天敵的方法，如利用瓢蟲、赤眼蜂等減輕蟲害的威脅。總體上講，我國的農業生產病蟲害防治目前以機械化學噴藥作業為主[1]。

2 農業植保機械的關鍵技術

2.1 植保機械的組成特征

常用自動化植保機械包括背負式和自走式兩類，植保作業的基本原理大體相同，只是在使用性能和技術先進性上有所差異，其功能組成如圖1所示。植保機械主要包括了動力系統、底盤系統、控制系統、儲藥罐、輸藥管路、噴藥架、藥物噴頭及其他輔助系統組成[2]。

2.2 機械化植保實施過程

植保機械作業過程，通過駕駛員控制機具前行，動力系統的運轉為底盤運轉和膈膜泵運轉提供動力或電力支持，機具的行駛速度需與藥液噴施量相配合。當噴藥功能啟動后，隔膜泵開始運轉，儲藥罐中的藥液受到壓力的作用吸入進水管經過濾器過濾后，由多路閥進行分流進入各個輸藥管路，先進的噴藥系統在輸藥管路上設置有自動開關，能夠便捷控制噴藥方案，藥液在各自的管路下到達噴頭位置后，由噴頭處理后以霧狀進行噴施。現代化的植保機械多具有寬幅的噴桿結構，能夠在作業時將噴桿展開，實現高效率寬幅噴藥的作業要求。部分現代化的植保機械還具有先進的自動混藥裝置，能實現自動化的農藥配置工作，減少操作過程人員接觸農藥的危險。

3 植保機械應用情況分析

3.1 現階段應用情況

從我國農業生產植保機械的實際應用情況來看，現階段使用的主要機型包括背負式半自動噴霧機、擔架式噴霧機、背負式噴桿噴霧機、自走式噴桿噴霧機、風送式彌霧機、高地隙噴霧機、植保無人機等。盡管機型種類較為豐富，植保機械的年銷量也不斷上升，但是低端機具和半自動化機具仍占據較大比例。據統計，我國現階段采用人工噴霧和人工半自動化噴霧面積達到植保總面積的70%以上，農業植保作業仍存在較大的人力負擔，人工噴施農藥利用率相對較低，平均農藥作用率僅為30%左右[3]。

1.噴頭；2.噴藥架；3.輸藥管路；4.儲藥罐；5.隔膜泵；6.控制器；7.動力系統；8.行駛底盤圖1 植保機械的組成

與拖拉機相配套的背負式植保機相對于人力作業具有更好的品質和作業效率，但與先進的動力植保機具對比，在技術先進性上仍存在一定不足。一方面是自主研發的機具在噴頭技術、混藥技術、過濾技術上的研究相對不足，作業過程很難實現最佳的噴霧效果，且還存在很多機械性的“跑、冒、滴、漏”問題，不利于農藥利用率提升，也不利于農田環保。另一方面，寬幅、高效植保機的應用量仍明顯不足，大部分地區使用的動力植保機作業幅寬仍比較小，單位面積的作業時間較長，農機行駛路線過長過密，易出現重噴漏噴、噴施不均勻等問題。同時，國內使用的農用植保機在精準噴施、綠色農業方面的研究相對不足，作業過程較為粗放，農藥利用率及對病蟲害的防治效果相比于國外先進機型存在一定差距。

3.2 植保機械應用發展趨勢

3.2.1 向功能集成化和應用專項化方向發展

由于我國耕地分布廣泛，不同地區、不同耕地之間存在很大的差異，對于地勢平坦、面積較大的耕地，應大力推廣具有自動混藥、高效過濾、精準噴施的寬幅植保機，使植保作業的效率和作業質量都得到有效提升，同時也有利于節省農藥和農機作業成本。對于耕地面積較小、地勢不良地區，往往難以應用大型植保機作業，此時應針對不同的地形特點，有針對性地設計專用植保機械，這些專用植保機械盡管機型較小，但仍需向高品質和高技術方向發展[4]。

3.2.2 向高度自動化和智能化方向發展

隨著農業機械自動化水平的不斷提升，植保機械上所應用的控制技術和傳感器元件逐漸增多，植保機械也由傳統的機電液一體化技術向高度自動化方向轉變。先進的自動控制技術能夠通過對環境中風力、溫度等數據的檢測，實現自動化的變量噴藥作業，使農藥噴施徹底脫離傳統的一成不變的模式，且噴施系統中的故障問題也將被及時感知和處理，植保機械的故障率將會顯著降低。

3.2.3 向精準化和定制化方向轉變

植保機械的作業精確度不足是現階段農藥浪費的主要原因，這也影響著農業生產的實際效果，因此，在傳統的粗放型噴施方式基礎上，利用機械技術的改進來促進精確植保作業的形成，使我國農民的生產模式發生質的改變。同時，很多農民對于自己承包的大面積耕地有著自己的見解和對植保機械的相關需求，因此，農機廠家可針對農機使用者提供植保機具的個性化功能定制服務，以提高產品的適用范圍。

4 結語

在我國農業產業化政策的推動下，農業的生產模式將會向著高效率、低污染、自動化方向發展，大型、先進的植保機械將會成為農業生產中植保作業的主力機型，從整體上看，我國作為農業大國，各種農作物的生產都離不開植保作業，因此，大力提高我國的植保機械技術水平，使產品結構進一步豐富，機具適應能力進一步提升，是保證機械化植保順利開展的有效手段。