我國生態(tài)施藥技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王帥軍　李明貴　俞雪奇

摘 要：農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流趨勢，而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要解決的問題之一就是農(nóng)作物病蟲害防治。現(xiàn)階段防治病蟲害的主要手段仍然是化學藥劑防治。相比于傳統(tǒng)人工地面背負式手動噴霧作業(yè)，現(xiàn)代施藥機具和技術更加多樣化。介紹了國內(nèi)噴藥技術的特點及優(yōu)勢，說明了國內(nèi)噴藥技術發(fā)展研究概況，分析了我國噴藥技術面臨的問題并闡述了未來噴藥技術的發(fā)展趨勢?？沙掷m(xù)發(fā)展做為當今世界發(fā)展的主流思想，我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的主要方向，而限制我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素有很多，如施藥機械現(xiàn)代化程度不高、噴藥技術落后等問題都亟待解決。

關鍵詞：噴藥技術；施藥機械；我國現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：S49 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.009

我國各主要農(nóng)作物種植面積均位于世界前列，我國農(nóng)業(yè)科技相對落后，每年需要大量化學藥劑進行病蟲害的防治工作。目前我國在農(nóng)業(yè)防治方面的技術還比較落后，農(nóng)藥利用率低，影響農(nóng)業(yè)生物災害的防控能力，而且還造成了農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標、污染生態(tài)環(huán)境、給人身心健康帶來隱患等一系列問題。因此，在滿足病蟲害的防治工作的同時，控制農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留問題、保護生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)防治的重點問題。研發(fā)低毒、高效環(huán)保的新型農(nóng)藥是今后化學藥劑發(fā)展的必然趨勢。只有這樣才能從源頭上解決農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標、污染生態(tài)環(huán)境、危害身心健康等一系列問題。

1 國內(nèi)化學藥劑及施藥機械使用現(xiàn)狀

當前，我國農(nóng)藥年生產(chǎn)量已達755 萬t（100%有效成分計），實際產(chǎn)量約40萬t，化學藥劑年均用量居世界農(nóng)業(yè)大國前列。因病蟲害每年需要進行農(nóng)藥噴霧作業(yè)的面積在3億hm2左右，農(nóng)藥年消耗量在100萬t。目前我國廣大農(nóng)民植保主要使用的施藥機械以中小型手動和機動噴霧器為主，大型的施藥機械較少，由于施藥機械技術落后，所以造成農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標、污染生態(tài)環(huán)境、給人身心健康帶來隱患等等問題[1]。

2 施藥方法的現(xiàn)狀

國內(nèi)科研人員研究施藥方法的時間較短，就目前來講，大部分使用者在工作時方法單一，還是利用噴霧機械將農(nóng)藥加水稀釋后，噴灑到作物表面，藥液附著在作物表面，極易流失。同時手動噴霧器采取的藥液霧化的方式，是通過高壓由狹小的噴孔噴出，不利于液體分散，藥液需經(jīng)過一段空氣阻力才能達到完全霧化。傳統(tǒng)的施藥方法，很難使霧滴充分霧化。

我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還有很多問題，其中主要存在的問題就是施藥水平落后，至今我國許多地方仍沿用20 世紀50 年代的大容量淋雨式噴霧法，不但農(nóng)藥浪費嚴重，而且藥液在作物表面的附著效果極差；目前在我國農(nóng)業(yè)地區(qū)噴藥作業(yè)還不能達到因地制宜的效果，難以實現(xiàn)針對不同土壤采取不同的、有針對性的施藥辦法和藥劑用量，還是一貫采用大面積噴灑，大容量噴霧技術[2]。

3 智能施藥技術

隨著現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展，微電子技術、信息技術等許多新型技術現(xiàn)已在發(fā)達國家的值保機械中得到了廣泛應用，并向著智能化、機電一體化方向快速發(fā)展。目前我國在智能施藥方面水平只有發(fā)達國家20世紀60～70年代的水平。近年來，我國農(nóng)業(yè)專家在仿形噴霧、對靶噴霧和變量噴霧等智能噴霧領域也進行了較深入的研究。

3.1 仿形噴霧

仿形噴霧是在噴施藥液時，要求農(nóng)機達到自動化的精確噴霧，我國學者對信號采集、圖像處理、施藥決策和數(shù)據(jù)交換等進行深入研究，提出了基于相對色彩因子的樹木圖像分割算法，為以后我國對仿形噴霧的研究打下了基礎[3]。

仿形噴霧主要應用在果樹作業(yè)，張建瓴等從仿形運動的角度，設計出一種果樹仿形噴霧系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過單片機控制各關節(jié)的步進電機。使機構(gòu)能夠根據(jù)果樹形狀，并按照靶標的形狀進行噴頭位置調(diào)節(jié)，當噴頭運動到作業(yè)位置時，啟動噴霧閥對果樹進行噴霧作業(yè)，實現(xiàn)精準噴霧。仿形噴霧是一個機電一體化系統(tǒng)，由三部分構(gòu)成：機械部分、噴霧部分、單片機檢測及控制系統(tǒng)部分。控制系統(tǒng)是實時精準噴藥的核心。用攝像頭采集田間信息，利用系統(tǒng)區(qū)分雜草的分布及覆蓋率，利用模糊控制決定施藥劑量[4]。仿形噴霧主要應用在果樹種植領域，仿形噴霧是通過檢測植被的實際形狀來完成噴藥作業(yè)的。

3.2 對靶噴霧

對靶噴霧是實現(xiàn)高效低污染的一種智能噴霧技術，所謂對靶噴霧就是只針對目標作物進行噴藥作業(yè)。我國對靶噴霧采用基于紅外傳感探測技術進行作物自動識別，采用圖像傳感技術，識別作物外形和作物部位，為對靶噴霧提供精準定位。與其他噴霧技術相比可以節(jié)省藥液50%～75% 以上[5]。但是使用紅外傳感探測技術進行作物自動識別，圖像傳感技術目前還未在實際生產(chǎn)中得到推廣應用，主要由于控制技術復雜，生產(chǎn)費用昂貴，不符合我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)需求，尚不能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是對靶噴霧發(fā)展前景好，高效噴霧可有效減少農(nóng)藥使用量，也減少了農(nóng)藥用量過度造成環(huán)境污染。

3.3 變量噴霧

變量噴霧源于”精細農(nóng)業(yè)”要求，對每一塊土地采取最合理的資源均勻而準確地按需施藥。變量噴霧的實現(xiàn)包含兩大部分：即決策的生成和決策的執(zhí)行，目前比較成熟的決策生成技術有兩種基本方式：基于地圖信息的決策生成技術和基于實時傳感器的決策生成。

我國目前對于變量噴霧的研究主要方向在于控制系統(tǒng)方面。陳勇等人開發(fā)了基于機器視覺和模糊控制原理的精確農(nóng)藥可變量噴霧控制系統(tǒng)。通過機器視覺采集識別目標，模糊控制器根據(jù)目標形狀，選擇垂直噴桿上的噴頭進行農(nóng)藥噴灑，從而可以大幅度減少農(nóng)藥使用量[6]。邱白晶等人為了驗證變量噴霧系統(tǒng)基于地圖信息的實時性能，對變量噴霧裝置的響應性能進行了有關試驗，試驗表明，由于系統(tǒng)響應延時的存在，會造成地段噴霧分布不均勻，導致整個變量噴霧作業(yè)的噴量誤差加大，要想盡量減少系統(tǒng)響應帶來的誤差，需通過調(diào)節(jié)值保機械的行進速度尋找合適的行進速度，并設置一定的預留時間[7]。

4 生態(tài)噴藥前景

在目前國內(nèi)病蟲草害防治以化學防治為主，要想取得滿意效果，就要采取先進的噴藥方法。因為噴藥的技術水平將會直接影響農(nóng)藥對病蟲草害的防治效果。因此，必須根據(jù)不同農(nóng)劑、不同防治對象、不同生態(tài)環(huán)境等因素，因地制宜的選擇合理的噴藥方法才能達到讓人滿意的防治效果。今后我國噴藥方法的研究應該注重的發(fā)展方向有：

（1） 加強科技攻關，提高生物農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展生物農(nóng)藥的規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)品的多樣化。

（2）加強對植保機械、噴藥方法的研發(fā)。

（3）在農(nóng)民中普及農(nóng)藥基礎理論指導，指導農(nóng)民安全、規(guī)范使用農(nóng)藥，不盲目增加藥劑用量。每年更換不同種類的農(nóng)藥，防止品種單一化，影響治理效果，同時結(jié)合其他方法綜合防治。

（4）以降低有害生物種群為目標，以農(nóng)藥防治、生物防治等為主、化學藥劑為輔，充分發(fā)揮氣象因子、水肥管理等對有害生物的控制作用，建立可持續(xù)體系。

5 結(jié)論

現(xiàn)階段我國常用藥劑已有180多種，相對而言噴藥技術的研究開發(fā)不足。目前我國農(nóng)民以小型背負式手動噴霧器為主，這種噴霧器由于靠人力驅(qū)動壓力不穩(wěn)定，使噴出藥液的流量、霧液大小不停變化，導致噴藥難以達到預計的效果，同時還給生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。面對我國人口不斷增長，耕地日益減少，糧食需求加劇，環(huán)境保護日以重要的情況，噴藥技術向“高工效、精噴灑、低污染”的目標發(fā)展是當務之急。

參考文獻：

[1] 戴奮奮.簡論我國施藥技術的發(fā)展趨勢[J]植物保護，2004（4）：5-8.

[2] 史萬蘋，王熙，王新忠，等.基于GPS 和GIS 的變量噴藥技術研究[J].農(nóng)機化研究，2007（2）：19-21.

[3] 葛玉峰，周宏平，鄭加強，等.基于機器視覺的室內(nèi)農(nóng)藥自動精確噴霧系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2005，36（3）：86-89.

[4] 張建瓴，陳樹軍，可欣榮，等.仿形噴霧裝置的設計及分析[J].現(xiàn)代制造工程，2006（1）：120-122.

[5] 何雄至，嚴苛榮，儲金宇，等.果園自動對靶靜電噴霧機設計與試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2003，19（6）：78-80.

[6] 陳勇，鄭加強.精確施藥可變量噴霧控制系統(tǒng)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2005，21（5）：69-72.

[7] 邱白晶，李佐鵬，吳昊，等.變量噴霧裝置響應性能的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2007，23（11）；148-152.