农业植保机械化发展现状及趋势

晁 栓

（江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212000）

植保作业作为农业生产中重要环节之一，其在预防农作物病虫害，保证作物的稳产和高产方面具有重要作用[1]。先进的植保技术与装备不仅能迅速控制病虫害，而且能有效提高农药利用率，减少农药对食品和环境的污染[2]。随着我国农业技术的不断发展，传统的人工、半人工喷施植保方式已不能满足现代农业植保的要求，农业植保机械化成为全面实现农业现代化的迫切需求。

1 我国植保机械化发展现状

我国对于植保机械化技术的研究起步较晚，总体来看经历了人力、畜力小型植保机械——小型动力植保机械和与拖拉机相配套的大中型施药机械——自走型植保机械，以及在某些地区和领域已得到较广泛应用的航空植保机械的发展历程[3]。

中国于20 世纪30年代研制成单管和双管喷雾器。20 世纪50年代，先后开始生产手动压缩喷雾器、畜力地轮传动式喷雾机和手推车式机动喷雾及喷粉机、手扶拖拉机配套喷雾机、担架式机动喷粉喷雾机、拖拉机悬挂式喷粉喷雾机、手提式烟雾机等；70年代后研制了背负机动弥雾喷粉机，手持微量喷雾器和背负机动微量弥雾机等[4]。改革开放以来，单管、压缩和背负式喷雾器等老三样手动喷雾器完成绝大部分的防治面积。农民普遍采用单一机型“打遍百药”来防治各种作物的病虫害，不仅作业效率低，而且防治效果不佳。

近年来随着农机技术的不断积累和进步，以及农业耕地规模化经营面积的不断增长，中大型植保机械和高效率的航空植保机械得到了较快的普及与发展，但是与我国先进的农药生产技术相比，我国先进的植保机械设备依然严重落后。目前国内各类植保机械年产量约300万台（套），但是70%左右的植保机械处于欧美国家20 世纪80年代的水平[5]。总体来看，我国植保机械化技术不规范，而且缺乏相配套的施药技术，严重制约了现代农业的发展。近几年，我国农业主管部门从顶层设计出发，加大了对植保机械化的宣传和推广工作，并将高效植保机械作为农机推广的重点来抓，这对提高植保作业机械化质量和农业生产的绿色防控起到了重要促进作用。

2 现有植保机械种类及特点

2.1 手动喷雾器

人工植保机械中使用最广泛的是背负式手动喷雾器，该机具主要由药液箱焊接件、唧筒、气室、出水管、手柄开关、喷杆、喷头、摇杆部件和背带系统组成。由于设备的结构十分简单，操作方便，应用范围很广，占普通农业生产的70%左右[6]。但由于喷头技术相对简单，喷头易被污物堵塞，造成雾化效果不佳，作业效率降低，且由于作业主观性明显，漏喷重喷现象比较严重，不仅降低了农药的利用率，而且直接影响病虫害防治效果。作业时植保人员直接暴露在农药环境下，极易发生中毒事件。

2.2 喷杆式喷雾机

喷杆式喷雾机是传统的大宗粮食作物主要植保机械，现阶段的应用较为广泛，根据作业形式和动力来源的不同，大体可分为悬挂式、自走式和高地隙三类[7]。悬挂式喷杆喷雾机需与拖拉机进行配套作业，通过拖拉机实现牵引，并为喷药机的泵体提供动力，进而保证喷药的压力供给。由于采用了悬挂式结构，整机的技术提升受到了限制，不利于部分先进技术的应用。自走式喷杆喷雾机是在普通的喷杆喷雾技术的基础上增加了独立的动力和控制系统，使其成为一个合理的整体。自走式喷杆喷雾机主要包括发动机、传动系统、转向和控制系统、检测系统、液压装置和喷杆喷雾装置等部分。先进的自走式喷杆喷雾机还应用了自吸加水、自动拌药等技术，由于整体结构设计更加紧凑，具有转弯半径小、轧苗率低的优点。高地隙喷杆喷雾机的结构和工作原理与自走式喷杆喷雾机十分类似，主要是为适应小麦、水稻、玉米和部分蔬菜生长中、后期的药物喷施所生产的机型，具有离地间隙高的特点，通常情况下采取轮距可调的设计结构，以利于田间行走的便捷性。

2.3 植保无人机

植保无人机是近年来兴起的新式植保机具，主要分为单旋翼和多旋翼两种。与传统植保机械相比，无人机植保作业具备诸多优点：一是不受地形与环境的限制，适应能力强；二是作业效率高，尤其在防治农作物突发性病虫害方面表现出独特优势；三是喷施均匀性好，农药及水的利用率高，与传统植保方式相比，无人机喷药可减少20%～40%的农药使用量，节水90%以上；四是自动化程度高，植保人员只需远程操控，无需暴露在农药环境下，安全性好[8]。

3 植保机械化的发展趋势

预计未来几年，我国将迎来植保机械化发展的黄金时期，从农业生产实际看，我国植保机械化应向以下几个方面发展：

3.1 向更先进、智能方向发展

我国农机技术水平的不断提高，为植保机械化技术的快速发展提供了良好的基础条件，未来的植保机械应充分使用先进的植保技术，例如静电喷雾技术、智能风送技术和药液回收技术等。还应充分发挥我国北斗卫星导航定位系统的独特优势，实现植保机械的无人驾驶和远程操控，同时应用现有的智能和信息技术，实现对植保机械的作业速度、作业面积、喷雾压力和喷雾量的有效监测。

3.2 向更精准、高效方向发展

把农药精量、准确地施撒到作物上，提高农药的有效利用率，是对现代植保机械化的基本要求。现代农业植保机械技术必须要突出药物喷施的精准性和高效性，同时也要具备变量喷施的技术，以更好地满足不同农作物对药量的不同需求。目前我国大部分作物还属于粗犷型的植保方式，因此，需要不断提高先进技术的应用水平，加强对精准施药和变量喷施的技术研究，把植保机械推向更精准、高效方向上来。

3.3 向更绿色、环保方向发展

施药过程中飘移、流失的农药是一种环境污染源，我国每年因药剂雾滴飘移而引起作物药害造成的损失达数亿人民币。另外，农药环境污染也是我国农产品农药残留超标的重要原因之一，为保证农业生产的长久发展和我国人民的食品安全，植保作业必须尽早脱离传统的粗放模式，向更加绿色且环保的方向上来，降低农药的使用量，提升农药的利用率。喷头质量在防止药剂雾滴飘移方面起着非常重要的作用，先进的扇形喷头和其他专用型喷头可有效减少雾流中小雾滴的数量，降低农药的漂移浪费，同时可以加大力度研发具有药液雾滴回收装置的循环式喷雾机具，将未被作物附着的雾滴进行回收，从而减少对环境的污染。

4 结 语

实践证明，病虫害防治是农业生产顺利实施的基础，也是保证农作物产量的关键所在。我国植保机械技术经过多年推广已初具成效，在农业大规模稳产、增产上发挥了积极的作用，但总体看与世界先进水平还有一定差距。今后一段时间应充分借助《中国制造2025》中指出的契机，围绕建设资源节约型、环境友好型农业，大力发展新型高效农业植保机械化装备与技术，实现植保机械的专业化和现代化。