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　　我國植保機械化發(fā)展研究(上)

在農(nóng)機購置補貼政策拉動下，我國農(nóng)機化水平已近73%，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力。但我國植保機械化水平顯著滯后，并已成為導致農(nóng)藥用量過高、有效利用率偏低、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危機、農(nóng)殘超標嚴重、對外貿(mào)易受阻以及環(huán)境污染加劇等系列問題的重要成因，嚴重阻礙和制約農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

因此，2015—2022年連續(xù)8年中央一號文件從環(huán)保、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、可持續(xù)發(fā)展等戰(zhàn)略高度，對植保機械化提出具體要求；《中國制造2025》對植保機械化進一步具體化：圍繞建設資源節(jié)約、環(huán)境友好農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)資源綜合循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設保護，發(fā)展新型高效農(nóng)業(yè)機械裝備，實現(xiàn)“安全多能、自動高效、精準智能”，支撐農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)。本文就此展開研究，以期提高我國植保機械化，加速全面農(nóng)機化發(fā)展。

一、我國植保機械化現(xiàn)狀與存在問題

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對植物生長過程中產(chǎn)生的病、蟲、草害進行防治，是確保農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。而施藥技術則處于植保的中心地位?，F(xiàn)代農(nóng)藥使用技術由三部分組成：農(nóng)藥與劑型、施藥工藝、施藥器械。因此，植保機械、農(nóng)藥、防治技術成了化學防治的3大支柱。我國農(nóng)藥生產(chǎn)技術處于國際先進水平，美國排名第一，我國位居第二。而我國植保機械和農(nóng)藥使用技術嚴重落后的現(xiàn)狀，與我國高速發(fā)展的農(nóng)藥水平極不相稱，我國植保機械落后于歐美發(fā)達國家15年達左右。我國采用落后的植保機具和施藥技術不合理，使農(nóng)藥殘留居高不下。據(jù)對陜西省漢中市南鄭區(qū)調(diào)查，目前全縣廣泛使用的植保器械主要是背負式手動（電動）噴霧器，占全縣植保器械總量的60％以上，主要為一家一戶的農(nóng)民所持有，平均2~4個農(nóng)戶擁有一部背負式手動噴霧器，而機動植保機械僅占不到40%，與規(guī)?；a(chǎn)對高效植保機械的現(xiàn)實需要極不相稱。植保機械不同于其他的農(nóng)業(yè)機械，其質(zhì)量和使用的好壞牽涉到操作人員和農(nóng)產(chǎn)品的安全，對提高我國農(nóng)產(chǎn)品安全性具有戰(zhàn)略意義。

為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，我國引進生產(chǎn)了結(jié)構(gòu)簡單的單筒式噴霧機和手搖式噴粉機，加之中國農(nóng)村勞動力多、經(jīng)濟基礎薄弱等多種原因，噴藥防治一直是以手動藥械為主。進入21世紀以來，脈沖噴氣式動力煙霧機、氣壓式自動噴霧器等相繼研制成功。植保機械行業(yè)已涌現(xiàn)一批優(yōu)秀企業(yè)，目前國內(nèi)擁有各類植保機械生產(chǎn)企業(yè)350余家，形成年產(chǎn)300萬臺套100余種規(guī)格型號的植保機械產(chǎn)能。目前，我國70％左右的植保機械處于發(fā)達國家20世紀80—90年代的水平。雖然近年來出現(xiàn)了國產(chǎn)先進的智能化植保機械、農(nóng)用飛機等，但由于受戶營農(nóng)業(yè)超小經(jīng)營規(guī)模的限制，普及率提速緩慢。常用機具仍以背負式噴霧機、噴桿噴霧機等，存在嚴重的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。同時，當前機械施藥技術不規(guī)范，農(nóng)民缺乏正確的施藥方法指導，每年因農(nóng)藥和藥械使用不當而產(chǎn)生大量的中毒傷亡事故，造成農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標，使農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，價格難以提高，制約農(nóng)民收入的提高，挫傷農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。同時也難以滿足人們對優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的消費需求，從宏觀上制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際看，我國植保機械化存在的主要問題是：

1、植保機械型號品種單一 ，工效低下。無法滿足不同作物、不同病蟲害防治的需要；一方面單一的植保機械品種不能適應病蟲害適時防治和應急防治。用一種機型防治各種農(nóng)作物的病、蟲、草害，“打遍百藥”是造成農(nóng)藥用量過大、農(nóng)藥浪費、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標、環(huán)境污染、作物藥害、操作者中毒等重要原因之一。另一方面，植保機具70％是手動（電動）背負式噴霧器，很難保證適時防治?，F(xiàn)有的植保機具不僅工效低而且用水量高。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年消耗在施藥作業(yè)上的勞動量達5億個勞動日，消耗的水資源達3000萬t，這與開發(fā)適合西部地區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)使用新機器的戰(zhàn)略極不適應。

2、藥機的噴灑部件相對落后。 現(xiàn)有噴霧機及噴灑部件不適合科學使用農(nóng)藥的要求，75％以上的噴霧機還是使用圓錐霧噴頭。近幾年來雖然化學除草發(fā)展很快，但由于沒有與之配套、質(zhì)量好的扇型噴頭，使除草效果大大降低，且單位面積上使用的除草劑劑量成倍增加，既造成周圍敏感作物的藥害，同時也大大增加了相應的支出，提高了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

3、農(nóng)藥與施藥機械的研究分離。農(nóng)藥施用問題涉及農(nóng)藥制劑、噴撒機具、施藥方法、施藥行為、生物行為、藥物毒理學、氣象學以及環(huán)境科學各方面的綜合性科學技術。化學防治水平的提高和植保機械的研究、開發(fā)、生產(chǎn)也有賴于農(nóng)藥應用工藝學的發(fā)展，并反過來促進農(nóng)藥應用工藝學的進一步發(fā)展和提高；長期以來，農(nóng)藥劑型和施藥機具的研究互相分離，沒有形成農(nóng)藥與施藥機具的有機結(jié)合。

4、農(nóng)藥有效利用率低、浪費大、流失嚴重。采用現(xiàn)有植保機具和施藥技術，農(nóng)藥的有效利用效率最好的也不足30％，農(nóng)藥的流失量高達60％~70％，不僅經(jīng)濟損失重大，也造成了嚴重的“農(nóng)殘問題”。此外，施藥過程中飄移、流失的農(nóng)藥是一種非常危險的環(huán)境污染源，每年因除草劑霧滴飄移而引起作物藥害造成很大的經(jīng)濟損失。

二、歐美發(fā)達國家的植保機械向智能化、光機電一體化方向快速發(fā)展

采用大型懸掛式或牽引式噴桿噴霧機，噴幅達18~34m，藥箱容量為400~3000L，作業(yè)速度達8~10km/h，配套拖拉機功率在5.88~73.5kW。各種大型植保機械都是機、電、液一體化的復雜系統(tǒng)，設計完善，制作精美，工作安全可靠，操作方便。

1、 采用機電一體化技術 

電子控制系統(tǒng)顯示機組前進速度、噴桿傾斜度、噴量、壓力、噴灑面積和藥箱藥液量等。通過面板操作，控制和調(diào)整系統(tǒng)壓力、單位面積噴液量及多路噴桿的噴霧作業(yè)等。系統(tǒng)依據(jù)機組前進速度自動調(diào)節(jié)單位時間噴灑量，依據(jù)施藥對象和環(huán)境嚴格控制施藥量和霧粒直徑大小?？刂葡到y(tǒng)與個人計算機相連，還可配置GPS系統(tǒng)，實現(xiàn)精準、精量施藥。

2、 采用全液壓驅(qū)動系統(tǒng) 

在大型自走式噴桿噴霧機上采用全液壓系統(tǒng)，如轉(zhuǎn)向、制動、行走、加壓泵等都由液壓驅(qū)動，不僅使整機結(jié)構(gòu)簡化，也使傳動系統(tǒng)的可靠性提高。采用液壓減震懸浮系統(tǒng)，它可以依據(jù)負載和斜度的變化進行調(diào)整，從而保證噴桿升高和速度變化時系統(tǒng)保持穩(wěn)定。此外，有些牽引式噴桿噴霧機產(chǎn)品在牽引桿上還裝有電控液壓轉(zhuǎn)向器，以保證在拖拉機轉(zhuǎn)彎時與機具完全保持一致。

3、 采用農(nóng)藥注入和自清洗系統(tǒng)

 國外植保機械已采用自動混藥技術，由于母液制備量比藥液少得多，不但減少了原藥與水源、人體接觸的機會，而且方便靈活，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)混藥比例。這種方法免除了配藥時操作人員與農(nóng)藥的接觸，同時用藥量可以隨時調(diào)節(jié)，防止藥瓶直接連接到噴桿的混藥器上，利用液體的抽吸作用在霧化前自動混藥，完全避免了農(nóng)藥原液與操作者接觸的危險。

4、 完善的過濾系統(tǒng)和產(chǎn)品系列化

噴霧系統(tǒng)一般都具備四級過濾，避免系統(tǒng)堵塞及因堵塞造成漏噴或噴頭霧化不良。一種有自潔能力的壓力過濾器安裝在系統(tǒng)中以提高過濾能力，減少堵塞或可減少操作者排堵的勞動強度以及污染的可能。另一方面，其植保機械產(chǎn)品品種多，專用化程度高。針對不同作物、不同地區(qū)、不同種植制度研制相應的植保機械。從液泵到噴頭，每一種工作部件都有完整的系列產(chǎn)品，僅噴頭就有幾十個系列，幾百種規(guī)格，可以滿足各種作物和藥劑的不同噴霧要求，大大提高了噴灑質(zhì)量。