于俊萍

隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境污染和食品安全的高度重視，農(nóng)藥綠色化、施藥精準(zhǔn)化和防控預(yù)警化等需求不斷凸顯，研究新型病蟲害防控技術(shù)是現(xiàn)代植保的必然需求。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)都面臨著人口老齡化、勞動(dòng)力短缺和勞動(dòng)力成本增加的嚴(yán)峻形勢(shì)，催生了國(guó)內(nèi)外各種高效植保作業(yè)裝備的快速發(fā)展應(yīng)用。

一、植保機(jī)械的概述

植保機(jī)械是對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行植物保護(hù)的機(jī)械，是農(nóng)林生產(chǎn)的重要組成部分，也是確保農(nóng)林業(yè)豐產(chǎn)豐收的重要措施之一。植保機(jī)械有效解決了勞動(dòng)力不足，提高了生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)作業(yè)等問(wèn)題。

由于農(nóng)藥劑型、作物種類多種多樣、區(qū)域地貌不同以及噴灑方式方法不同，決定了植保機(jī)具多種多樣性。種類主要有手動(dòng)噴霧器、機(jī)動(dòng)噴霧器、自走式履帶風(fēng)送噴霧機(jī)、自走式履帶噴桿噴霧機(jī)、拖拉機(jī)牽引式噴桿噴霧機(jī)、拖拉機(jī)懸掛式噴桿噴霧機(jī)、農(nóng)林航空植保機(jī)、自動(dòng)駕駛噴霧機(jī)。比較先進(jìn)的技術(shù)有靜電噴霧技術(shù)、靶向噴霧技術(shù)、航空無(wú)人植保技術(shù)及無(wú)人駕駛技術(shù)。

植保機(jī)械不同于其他的農(nóng)業(yè)機(jī)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。在我國(guó)入世承諾中，植保機(jī)械被列入強(qiáng)制性產(chǎn)品3C 目錄，必須執(zhí)行國(guó)家強(qiáng)制的安全認(rèn)證。歐盟每年大約要使用40 萬(wàn)噸的農(nóng)藥，而配套使用的植保施藥器械，都必須符合歐盟的農(nóng)用機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了所有針對(duì)健康、安全和環(huán)境保護(hù)的相關(guān)要求，從業(yè)經(jīng)營(yíng)者也必須持有許可證，且使用的噴霧器要定期檢查通過(guò)才可進(jìn)行植保作業(yè)。

植保機(jī)械的發(fā)展與應(yīng)用經(jīng)歷了由手動(dòng)噴霧器到機(jī)動(dòng)植保機(jī)械的蛻變?cè)俚揭弘娮詣?dòng)化植保機(jī)械的問(wèn)世與廣泛應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）等新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，越來(lái)越多先進(jìn)適用、高效植保機(jī)械被研發(fā)出來(lái)，霧化效果好、節(jié)藥省水，減少了環(huán)境污染。我們相信隨著科技的進(jìn)步，在科研人員的共同努力下，最終將實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人駕駛植保和智能化航空植保并存的美好前景。

二、國(guó)外植保機(jī)械的發(fā)展應(yīng)用

目前，國(guó)外植保機(jī)械先進(jìn)、技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家主要有美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、丹麥、日本等。國(guó)外植保機(jī)械有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

（一）以大型植保機(jī)械、專用植保機(jī)械和航空植保為主體的防治體系。上世紀(jì)中期，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家逐步形成大型農(nóng)場(chǎng)專業(yè)化生產(chǎn)方式，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平很高，大田農(nóng)作物的病蟲害防治及化學(xué)除草一部分采用大型懸掛式或牽引式噴桿噴霧機(jī)。另一部分大田作物一般采用農(nóng)業(yè)專用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥，美國(guó)擁有農(nóng)用飛機(jī)6000 架以上，以有人駕駛固定翼飛機(jī)為主，約占88%。日本農(nóng)民戶均耕地面積較小，地形多山，耕地面積較小，不適合有人駕駛固定翼飛機(jī)作業(yè)，因此日本以農(nóng)業(yè)航空直升機(jī)為主，截至到2010年10 月底，登記在冊(cè)的無(wú)人植保機(jī)保有量為2346架，無(wú)人植保機(jī)操者14163 人，占航空作業(yè)38%

（二）采用先進(jìn)技術(shù)與裝備。很多植保機(jī)械先進(jìn)、技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家特別重視安全施藥、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題，研發(fā)的植保機(jī)械融合了先進(jìn)的技術(shù)，避免了在施藥過(guò)程中農(nóng)藥對(duì)機(jī)手的污染，也減輕了農(nóng)藥流失、飄移對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。

1.在線混藥技術(shù)的應(yīng)用（直接注入式噴霧機(jī)）。20 世紀(jì)80 年代中期，美國(guó)開(kāi)發(fā)了農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)。該系統(tǒng)將水與藥液進(jìn)行分置，實(shí)現(xiàn)在線混藥。在機(jī)器上分別設(shè)置藥箱與水箱，使農(nóng)藥原液從藥箱直接注入噴霧管道系統(tǒng)，與來(lái)自水箱的清水在噴藥過(guò)程中進(jìn)行在線混藥，輸送至噴頭噴出。與通常的噴霧機(jī)相比，農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)在藥液處理及清洗方面更加安全、方便。

2.多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)的應(yīng)用。國(guó)外大中型噴霧機(jī)一般都具備4 級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，即在藥液箱加液口、加液斗和水源吸水頭處都裝有過(guò)濾網(wǎng)，在系統(tǒng)中還裝有一種自潔壓力過(guò)濾器。設(shè)置這4 級(jí)過(guò)濾裝置避免了系統(tǒng)堵塞、漏噴和霧化不良現(xiàn)象。

3.防漂技術(shù)的應(yīng)用。霧滴漂移和沉降是噴藥過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。霧滴漂移和沉降嚴(yán)重時(shí)，引起的浪費(fèi)可達(dá)施藥量的70%～80%。少漂噴頭、靜電噴頭和防風(fēng)屏有效地解決了這一問(wèn)題。在噴霧機(jī)上采用了“少飄”（LD）噴頭，因霧流中小霧滴少，可使飄移污染減少33%～60%。靜電噴頭，提高了霧滴的附著率，比普通噴頭可減少藥液損失65%以上。在噴霧機(jī)的噴桿上安裝防風(fēng)屏，可使常規(guī)噴桿的霧滴飄移減少65%～81%。

4.藥液霧滴回收裝置的應(yīng)用（循環(huán)式噴霧機(jī)）。噴霧時(shí)霧流橫向穿過(guò)作物葉片，未被葉片附著的霧滴再進(jìn)入回收裝置，過(guò)濾后返回藥液箱。這樣既可提高農(nóng)藥的有效利用，又減少了農(nóng)藥進(jìn)入外部環(huán)境的機(jī)會(huì)。

5.靶向噴霧技術(shù)的應(yīng)用。在噴霧機(jī)上設(shè)有近紅外線傳感器、超聲波傳感器和控制電路，利用近紅外線光的反射來(lái)辨別雜草，利用超聲波傳感器來(lái)辨別樹空，通過(guò)控制電路和噴灑系統(tǒng)進(jìn)行靶向噴灑。

6.航空植保技術(shù)的應(yīng)用。農(nóng)用飛機(jī)的使用較大提高了施藥作業(yè)效率。農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)是美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西、日本、韓國(guó)等國(guó)家重要組成部分。根據(jù)農(nóng)田飛行作業(yè)環(huán)境的適宜程度，國(guó)外農(nóng)業(yè)航空植保分為有人駕駛和無(wú)人駕駛兩種作業(yè)形式，在美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西等戶均耕地面積較大的國(guó)家，普遍采用有人駕駛固定翼飛機(jī)作業(yè)，而在日本、韓國(guó)等戶均耕地面積較小地國(guó)家，主要采用微小型無(wú)人機(jī)用于航空植保作業(yè)。

7.自動(dòng)駕駛噴霧機(jī)的研發(fā)。由于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及GPS 定位系統(tǒng)的應(yīng)用，很多發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研發(fā)自動(dòng)駕駛噴霧機(jī)。2019 年美國(guó)一家公司研制出全球第一款自動(dòng)駕駛果園噴霧機(jī)，于2019 年11 月份獲得CES 2020 創(chuàng)新獎(jiǎng)。操作員通過(guò)電腦來(lái)監(jiān)控自動(dòng)駕駛噴霧機(jī)，一個(gè)操作員可以在皮卡車內(nèi)同時(shí)監(jiān)控多達(dá)8 臺(tái)自動(dòng)駕駛噴霧機(jī)工作，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力。另外其高精度定位技術(shù)可以最大限度地保障農(nóng)藥合理使用，并保障工作人員的安全。這款自動(dòng)駕駛果園噴霧機(jī)主要用于向杏、開(kāi)心果、柑橘等果樹噴灑殺菌劑和殺蟲劑，大大提高了以往使用60 年的噴霧技術(shù)。

三、國(guó)內(nèi)植保機(jī)械的發(fā)展應(yīng)用

近幾年由于中國(guó)土地規(guī)模化種植和國(guó)家農(nóng)藥零增長(zhǎng)政策的推進(jìn)，地面高效寬幅噴桿噴霧機(jī)、果園彌霧機(jī)和無(wú)人植保機(jī)等高效植保作業(yè)裝備得以迅速發(fā)展。但由于施藥技術(shù)不成熟，專用藥劑研究缺失，導(dǎo)致低容量、超低容量噴霧過(guò)程中農(nóng)藥飄失現(xiàn)象突出，作物藥害事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響環(huán)境污染，中國(guó)一年農(nóng)藥使用量高達(dá)30 萬(wàn)噸，而沉積到作物上的只有30%，高達(dá)70%藥物都漂移流失到環(huán)境中去了。

我國(guó)植保機(jī)械和施藥技術(shù)的發(fā)展可追朔到20世紀(jì)30 年代。新中國(guó)成立后，我國(guó)植保機(jī)械行業(yè)得到了快速發(fā)展，為防治農(nóng)作物病蟲害，實(shí)現(xiàn)糧棉、油料、水果等作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了積極貢獻(xiàn)。后來(lái)經(jīng)歷了由仿制國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品到自行研制設(shè)計(jì)，由手動(dòng)噴霧器到小型機(jī)動(dòng)植保器械和與拖拉機(jī)相配套的大中型施藥器械，以及在某些地區(qū)和領(lǐng)域已得到比較廣泛應(yīng)用的農(nóng)林航空施藥機(jī)，技術(shù)在不斷進(jìn)步。但是從總體上來(lái)說(shuō)，我國(guó)植保機(jī)械性能和施藥技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定差距，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家20 世紀(jì)四五十年代水平，無(wú)法滿足當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)要求。

（一）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，專業(yè)化、系列化程度低。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的植保機(jī)械發(fā)展自20 世紀(jì)40 年代起，就已逐步實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、系列化，大田作業(yè)有農(nóng)作物專用噴霧機(jī)，蘋果、梨、葡萄等果園有專用噴霧機(jī)。與此形成鮮明對(duì)比的是目前國(guó)內(nèi)植保機(jī)械種類較少，產(chǎn)品單一，基本上以手動(dòng)和小型機(jī)具為主。據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有手動(dòng)植保機(jī)械的社會(huì)保有量約為6000 萬(wàn)臺(tái)；背負(fù)式和擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧噴粉機(jī)及電動(dòng)噴霧機(jī)的社會(huì)保有量為300 多萬(wàn)臺(tái)；大型植保機(jī)械保有量?jī)H4 萬(wàn)臺(tái)多。另一方面，專用植保機(jī)械還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，大多利用同一種機(jī)具進(jìn)行多種不同的施藥作業(yè)，尤其是這些器械所使用的噴頭只有少量幾種，無(wú)法滿足農(nóng)作物病蟲害防治對(duì)施藥器械多樣化的需求。

（二）高新技術(shù)應(yīng)用少，產(chǎn)品技術(shù)水平低?，F(xiàn)代微電子技術(shù)、儀器與控制技術(shù)、信息技術(shù)等許多高新技術(shù)現(xiàn)已在發(fā)達(dá)國(guó)家植保機(jī)械產(chǎn)品中廣泛地應(yīng)用，并朝著智能化、光機(jī)電一體化方向快速發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)病蟲害防治作業(yè)的高效率、高質(zhì)量、低成本和操作者的舒適性、安全性。然而，目前我國(guó)植保機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)陳舊、科技含量低；發(fā)達(dá)國(guó)家植保機(jī)械研制開(kāi)發(fā)中廣泛采用的低容量寬噴幅噴灑、全密封自動(dòng)混藥、寬噴幅風(fēng)送防飄移、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、靜電噴霧技術(shù)、自動(dòng)對(duì)靶噴霧技術(shù)、GPS 和GIS 技術(shù)等高新技術(shù)，而這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)植保機(jī)械中很少得到應(yīng)用，由此導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)植保機(jī)械主導(dǎo)產(chǎn)品的技術(shù)水平只有發(fā)達(dá)國(guó)家20 世紀(jì)六七十年代的水平，僅有少數(shù)產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際20 世紀(jì)80 年代水平。

（三）行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全，產(chǎn)品質(zhì)量和使用監(jiān)控體系不完善。發(fā)達(dá)國(guó)家在20 世紀(jì)就制訂了一系列植保機(jī)械行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控體系，其主要內(nèi)容涉及植保機(jī)械企業(yè)、銷售及售后產(chǎn)品安全質(zhì)量問(wèn)題的處理方式，以及政府對(duì)相關(guān)法律法規(guī)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)控的規(guī)定等。與此同時(shí)，相關(guān)法律還規(guī)定植保機(jī)械還必須進(jìn)行定期檢驗(yàn)，只有年檢合格后方可進(jìn)行噴霧作業(yè)。進(jìn)入20 世紀(jì)70 年代后，則將植保機(jī)械列入特種農(nóng)業(yè)機(jī)械行列，有專門的管理機(jī)構(gòu)和部門。然而，國(guó)內(nèi)植保機(jī)械的一些關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)與國(guó)外現(xiàn)有的通行標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，不適應(yīng)當(dāng)前植保機(jī)械發(fā)展要求，不能與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌；另一方面，國(guó)內(nèi)對(duì)植保機(jī)械產(chǎn)品監(jiān)控力度不夠，缺乏嚴(yán)格市場(chǎng)管理，致使許多假冒偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，不僅嚴(yán)重干擾了我國(guó)植保機(jī)械的正常市場(chǎng)秩序，而且還損害了廣大農(nóng)民切身利益和人身安全。

（四）施藥技術(shù)落后，農(nóng)藥和施藥器械的研究缺乏有機(jī)結(jié)合。農(nóng)藥的科學(xué)使用涉及農(nóng)藥制劑、噴灑機(jī)具、施藥方法、生物行為、毒理學(xué)、氣象學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等許多方面高度綜合性的應(yīng)用工藝學(xué)。防治水平的提高依賴于施藥機(jī)具和技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械施藥技術(shù)的先進(jìn)與否對(duì)農(nóng)藥在農(nóng)作物的沉積率、農(nóng)藥施用量和利用率、消除對(duì)操作人員的危害以及對(duì)環(huán)境污染有著重要影響。一方面，至今我國(guó)許多地方仍沿用20 世紀(jì)50 年代的大容量淋雨式噴霧法，由于施藥技術(shù)落后，致使大量噴灑農(nóng)藥不到位或不均勻，藥劑不能充分地發(fā)揮作用，并造成了大量農(nóng)藥的浪費(fèi)和環(huán)境水土資源污染。另一方面，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)從事農(nóng)藥藥劑和施藥器械的研究人員缺乏聯(lián)系和合作，二者之間缺乏有機(jī)結(jié)合，這也是導(dǎo)致我國(guó)施藥技術(shù)落后的重要原因之一。

四、發(fā)展對(duì)策

分析國(guó)內(nèi)植保機(jī)械化存在的問(wèn)題，應(yīng)采取以下對(duì)策與措施來(lái)提升我國(guó)植保機(jī)械和施藥技術(shù)水平，進(jìn)而提高農(nóng)藥利用率和農(nóng)作物病蟲害的防治效果。

（一）調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足農(nóng)作物病蟲害防治多樣化的需求。我國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)農(nóng)作物種類多、種植制度復(fù)雜，為適應(yīng)各地區(qū)各種作物的種植要求，需調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)專業(yè)化、系列化的植保機(jī)械產(chǎn)品。為此，根據(jù)我國(guó)的地貌和不同農(nóng)業(yè)區(qū)域特點(diǎn)，以及目前農(nóng)村購(gòu)買力，一方面，要研發(fā)適合平原地區(qū)、水網(wǎng)地區(qū)、山區(qū)、旱區(qū)以及設(shè)施種植的各類機(jī)動(dòng)和電動(dòng)的小型地面高效植保機(jī)械和空中無(wú)人植保機(jī)，提高農(nóng)藥利用率；另一方面，由于大中型植保機(jī)械具有效率高、便于控制并能大面積撲滅暴發(fā)性病蟲草害等優(yōu)點(diǎn)，因而要加快研發(fā)和優(yōu)化提升風(fēng)送式噴桿噴霧機(jī)、果園彌霧機(jī)等大中型植保機(jī)械，以滿足我國(guó)農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營(yíng)發(fā)展的需求。同時(shí)加大研發(fā)力度，攻關(guān)基于GPS 或者北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的無(wú)人駕駛噴霧機(jī)等高端裝備研究發(fā)。

（二）健全行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完善質(zhì)量監(jiān)督和使用體系。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范市場(chǎng)，保護(hù)生產(chǎn)者、貿(mào)易商和消費(fèi)者的合法權(quán)益和利益方面起著重要作用。因此，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，參照有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善現(xiàn)行植保機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和質(zhì)量鑒定與檢測(cè)體系，依法強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管，要嚴(yán)格地執(zhí)行植保機(jī)械“推廣鑒定證”制度，對(duì)未按規(guī)定取得“農(nóng)機(jī)推廣許可證”的植保機(jī)械產(chǎn)品，不得進(jìn)行推廣與銷售；同時(shí)，積極探索農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入制度和目錄管理制度的路子。另一方面，要嚴(yán)厲打擊假冒偽劣植保機(jī)械產(chǎn)品，建立規(guī)范有序的植保機(jī)械市場(chǎng)，維護(hù)市場(chǎng)秩序，確保農(nóng)民人身安全和切身利益不受損害。此外，農(nóng)機(jī)主管部門應(yīng)制定和建立類似國(guó)外的有關(guān)植保機(jī)械的年檢制度和專門的管理機(jī)構(gòu)，以確保植保機(jī)械的性能發(fā)揮和操作人員的安全作業(yè)。

（三）加快基礎(chǔ)部件和關(guān)鍵部件的研發(fā)。噴頭、噴射部件和液泵等基礎(chǔ)部件對(duì)提高植保機(jī)械性能，科學(xué)合理地使用農(nóng)藥，以及提高農(nóng)藥利用率和施藥效果有重要作用。建議各級(jí)政府部門采用專項(xiàng)資金來(lái)推動(dòng)基礎(chǔ)部件和關(guān)鍵部件的研發(fā)應(yīng)用。建議相關(guān)職能部門借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的從事植保機(jī)械和施藥技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)、高等院校為依托，整合各種資源，組建專門機(jī)構(gòu)從事植保機(jī)械基礎(chǔ)部件和關(guān)鍵部件的研發(fā)開(kāi)發(fā)。