隧道噴霧技術(shù)研究與發(fā)展

殷慧子，徐 金，奚小波，張瑞宏,

（1.揚州大學(xué)機械工程學(xué)院，江蘇 揚州2252127；2.江蘇銀濤智能裝備有限公司，江蘇 泰州225311）

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物種類繁多，種植面積大，其中籬架式作物已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)種植的重要組成部分，我國的籬架式作物種植范圍也越來越廣[1]。在作物管理中，植保作業(yè)對預(yù)防病蟲害、確保作物的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)具有重要作用。當(dāng)前植保作業(yè)采用的噴霧機械與國際上目前使用的噴霧機械有很大的差距。我國籬架式作物植保作業(yè)大多釆用以下種方式：第一種方式是用手動背負式噴霧器作業(yè)，作業(yè)條件差，勞動強度大，而且噴出的藥液顆粒大，不均勻，彌漫性差，增大了藥物殘留量[2]，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致作業(yè)人員中毒；第二種方式是用背負式機動噴霧噴粉機，雖霧化效果較好，但由于藥箱容量有限，需要經(jīng)常添加藥液，作業(yè)效率較低；第三種方式是將藥桶放在農(nóng)用運輸車上，車子停在果園的道路上，操作人員拖管子、噴槍進地作業(yè)，雨后作業(yè)時，其勞動強度也較大[3-4]。隨著籬架式作物（葡萄、黃瓜、豆）種植面積的不斷擴大，廣大種植戶對實現(xiàn)籬架式作物生產(chǎn)機械化的愿望愈發(fā)強烈，我國籬架式作物植保機械還剛剛起步。因此，實施和推廣適用籬架式作物的噴霧機是解決上述問題的重要舉措。

1 國外研究現(xiàn)狀

從世界范圍來看，美國、日本的植保技術(shù)較發(fā)達，處于世界領(lǐng)先水平。除此之外，還有澳大利亞、加拿大、俄羅斯、巴西、韓國等國家。這些國家無論是在機械設(shè)備、藥劑及智能化設(shè)備的研發(fā)上，還是在先進的植保技術(shù)方面，都給我國提供了大量的可借鑒經(jīng)驗[5]。

在植保作業(yè)中，有許多方法用來減少農(nóng)藥流失嚴(yán)重的狀況，采用隧道噴霧技術(shù)就是其中的一種方法。隧道噴霧機將隧道式罩蓋蓋住籬架式作物，藥液從蓋罩中噴灑至靶標(biāo)上，未達靶的藥液將回收至回收槽中重新進入藥液箱中再次使用。該噴霧機針對籬架式作物能夠?qū)⒘魇У脑囼炈幰号c飄失霧滴有效回收，能夠節(jié)約農(nóng)藥使用量和減輕環(huán)境污染，從而達到籬架式作物病蟲害防治以及環(huán)境保護的目的[6-8]。

20世紀(jì)70年代，國外果園開始種植果樹冠層2.5 m以下的果樹，未能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋式噴霧，循環(huán)噴霧機就此誕生。循環(huán)噴霧機種類許多，大體可以分為“π”型罩蓋型、收集器型、反射型和氣流循環(huán)型四類[9-11]。H.W.Hogmire等通過采用Curtec橫流風(fēng)扇或Proptec風(fēng)扇的隧道式噴霧機與傳統(tǒng)的空氣噴霧機進行病蟲和疾病控制，發(fā)現(xiàn)Curtec和Proptec風(fēng)扇提供的控制等于或優(yōu)于空氣噴霧機[12]。S.Planas等通過比較評估了空氣輔助隧道式循環(huán)噴霧機在地中海果園和葡萄園中的使用，并認為隧道式循環(huán)噴霧機可能是滿足未來噴霧機應(yīng)用環(huán)境要求的一種選擇，只要作物栽培系統(tǒng)改變?yōu)檩^小尺寸的果園和墻狀棚架葡萄園[13]。Ade等通過實驗發(fā)現(xiàn)相比普通風(fēng)送噴霧機，隧道噴霧機的地面流失量減少5%，霧滴沉積量也高達87%[14]。目前市場上比較常見的是LIPCO和MUNCKHOF公司生產(chǎn)的隧道噴霧機。據(jù)資料顯示LIPCO公司生產(chǎn)的隧道噴霧機在枝葉稀少時藥液回收能達到70%，MUNCKHOF公司生產(chǎn)的隧道噴霧機在枝葉稀少時藥液回收率在30%～60%[15]。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國的農(nóng)藥、施藥機械經(jīng)過建國以來的發(fā)展，取得了顯著的提升，但在使用的技術(shù)理論和技術(shù)措施方面仍然無法匹配我國農(nóng)業(yè)大國的水平，目前我國籬架式作物很少有專用的施藥機具，一直以來，施藥僅是使用老式的噴霧機，農(nóng)藥的流失和霧滴的飄失無法回收，而且通用的植保機具對籬架式作物進行植保作業(yè)過程中，普遍存在低效、高殘留、高污染和嚴(yán)重影響作物品質(zhì)等問題，制約著籬架式作物施藥工作的效果和效率，無法有效控制已噴和未噴界限，造成農(nóng)藥的利用率僅為20%～30%，遠低于發(fā)達國家50%的水平，造成農(nóng)藥流失，嚴(yán)重污染了環(huán)境。

隧道噴霧機在國內(nèi)的研究較少，宮少俊、宋堅利對國內(nèi)隧道噴霧機起到了推動作用。宋堅利等研發(fā)了“π”型循環(huán)噴霧機將藥液回收率達10%[16]；牛萌萌等設(shè)計了高地隙隧道噴霧機將藥液回收率提高到7.33%左右并且在噴頭安裝偏角15°和30°時有更好的霧滴沉積量[17]；朱松等研發(fā)了隧道式霧滴回收施藥車，該機具地隙可調(diào)節(jié)并采用輪式行走方案，大大降低機具成本[18]；閆曉海等設(shè)計了集噴桿式噴霧和隧道式噴霧兩位一體的煙草噴霧機，通過滑移變形機構(gòu)通過鏈條傳動和變角伸縮機構(gòu)改變噴霧機架形態(tài)，實現(xiàn)噴桿式和隧道式兩種藥液噴施模式，提高煙草不同生長期的藥物噴施效果[19]；苑進等通過實驗驗證了高地隙噴桿式與隧道式一體噴霧機能在煙草打頂期和采收期時,在植株豎直方向上下層葉片正面平均單位面積霧滴沉積量提高50%左右，藥液霧滴霧化煙葉附著效果良好,并且?guī)缀鯚o煙葉損傷[20]；張?zhí)墼谌灰惑w多功能噴霧機實驗中表明隧道式噴霧模式下有風(fēng)時比無風(fēng)時霧滴沉積量提高了26.5%，變異系數(shù)降低了11.7%；隧道式噴霧模式下葉面藥液附著率為52.2%,葉背藥液附著率為37.8%[21]。

3 存在問題

隧道噴霧機能夠及時控制病蟲害，在能夠減少環(huán)境污染的同時確保操作人員的安全，但也存在一定的問題：

（1）國外雖在噴霧機裝置上采用先進的噴霧技術(shù)，提高了農(nóng)藥利用率，但其價格昂貴，一臺設(shè)備幾十萬到上百萬不等，如果單靠進口的話，對于籬架式作物種植成本較高；而且國外噴霧機都以大、中型為主，并不符合我國種植發(fā)展需求。

（2）隧道噴霧機在國內(nèi)研究時間較短，會因人工操作造成藥液難以霧化后再對農(nóng)作物進行施藥，造成農(nóng)藥浪費，并且由于病蟲害嚴(yán)重性不同也會造成無法采取有效的施藥方法，難以達到精細化病蟲害的防治效果，導(dǎo)致隧道噴霧機在中國并未得到較為廣泛的關(guān)注。

（3）國外有針對不同籬架式作物采用的噴霧機，而國內(nèi)缺少噴霧機的針對性研究。國外有針對不同籬架式作物采用的噴霧機，而國內(nèi)缺少噴霧機的針對性研究。

（4）噴霧機種類較少，型號單一，噴頭等重要噴灑部件系列化程度低，無法滿足不同作物、不同病蟲害的防治需要。國內(nèi)噴霧機及其零部件技術(shù)性能落后，制造質(zhì)量和外觀質(zhì)量達不到標(biāo)準(zhǔn),可靠性差，使用壽命短。噴霧機仍采用空心錐形霧化噴嘴，噴嘴材質(zhì)差，耐磨性和耐腐蝕性不高，霧化效果差。一些泵沒有自動卸壓功能，缺乏安全性；泵內(nèi)氣缸的材質(zhì)不具有防腐功能。

4 發(fā)展對策

（1）研發(fā)適合不同籬架式作物的噴霧機具。由于我國種植面積廣、人員分散、作業(yè)強度相對也高，因此需要根據(jù)具體發(fā)展情況，開展適合我國種植發(fā)展需求的噴霧機具是至關(guān)重要的。

（2）加快精準(zhǔn)對靶變量施藥技術(shù)、新型噴頭的研究，加強泵的系列化、減少霧滴飄逸、大力解決滴漏問題、自動對靶技術(shù)等內(nèi)容。

（3）精確控制農(nóng)藥使用劑量，避免操作者與藥物的直接接觸以及藥液排放對環(huán)境的污染，繼續(xù)開展對未被利用農(nóng)藥回收的研究，進一步減少浪費與環(huán)境污染。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)的施藥機械、施藥技術(shù)是目前我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，施藥機械、農(nóng)藥、施藥方法的探索和研究，成為設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的重要環(huán)節(jié)，為高質(zhì)量、綠色產(chǎn)品的提升提供堅實的保障，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的領(lǐng)域?qū)⒊蔀楝F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的就業(yè)領(lǐng)域，同時帶動相關(guān)實體及服務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展，具有長遠的意義。通過開發(fā)、研究、應(yīng)用先進設(shè)施農(nóng)業(yè)機械，加強施藥技術(shù)與機械的研究來提高我國農(nóng)藥施藥技術(shù)水平已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重，因此隧道噴霧機研究具有廣闊的應(yīng)用前景：①籬架式蔬菜等作物不同生長期的病蟲防治；②推廣應(yīng)用于籬架式花卉、林果樹等其他作物的施藥領(lǐng)域。