煙草植保機(jī)械研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王龍飛，李建華

(河南省煙草公司 許昌市公司，河南 許昌 461000)

0 引言

我國(guó)是煙草種植大國(guó)，煙草作為我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物之一，其快速發(fā)展為國(guó)家的稅收做出了很大的貢獻(xiàn)[1]。但病蟲害防治問題一直是煙草種植方面一個(gè)難以逾越的難題[2]，由于我國(guó)植保機(jī)械存在的一些不足，病蟲害的防治作業(yè)不但在一定程度上增加了煙草的生產(chǎn)成本，也對(duì)環(huán)境污染和人體健康造成了一定的危害。近年來(lái)，隨著國(guó)家一系列關(guān)于農(nóng)藥減施增效政策的提出和《中國(guó)制造2025》中對(duì)于農(nóng)機(jī)裝備未來(lái)發(fā)展的解讀，新型高效植保機(jī)械的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)是大勢(shì)所趨[3]。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外煙草植保機(jī)械的研究和發(fā)展現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)煙草植保機(jī)械同植保機(jī)械發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在的差距進(jìn)行了分析，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況對(duì)煙草植保機(jī)械未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)提出了幾點(diǎn)建議。

1 國(guó)外煙草植保機(jī)械

國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)的植保機(jī)械起步普遍較早，相比我國(guó)也具有很大的優(yōu)勢(shì)。目前，在植保機(jī)械上具有領(lǐng)先地位的主要有美國(guó)、德國(guó)、丹麥、荷蘭、日本等國(guó)家。其植保機(jī)械的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在植保機(jī)械大型化、人性化和多采用先進(jìn)技術(shù)和裝備上。

1.1 植保機(jī)械大型化

歐美等植保機(jī)械發(fā)達(dá)的國(guó)家，由于其特有的大型農(nóng)場(chǎng)式的種植模式，大多使用大型寬幅的植保機(jī)械，這種植保機(jī)械的開發(fā)和應(yīng)用在大大提高工作效率的同時(shí)也有效的解決了植保作業(yè)過程中存在的土壤壓實(shí)等問題。如，荷蘭凱斯公司設(shè)計(jì)的SPX3310型自走式噴霧機(jī)，其有效噴施幅度就能達(dá)到27 m左右，其他在歐美地區(qū)占主流地位的植保機(jī)械噴施幅度也大多在20～30 m之間[4]。

1.2 植保機(jī)械人性化

在1985年前后，美國(guó)就開發(fā)了一種在線混藥的系統(tǒng)。將水和農(nóng)藥分置，在使用時(shí)使其在混合室內(nèi)混合。這種混藥方式減少了人與藥液的接觸，降低了在藥液混合時(shí)藥液對(duì)人體的危害。

1.3 多采用先進(jìn)技術(shù)和裝備

植保機(jī)械具有領(lǐng)先地位的國(guó)家，在其后續(xù)的發(fā)展過程中更加注重先進(jìn)技術(shù)和裝備在植保機(jī)械中的應(yīng)用。現(xiàn)在的植保機(jī)械都在向“精準(zhǔn)”“精量化”發(fā)展，如靶向噴霧、藥物防飄和藥物霧滴回收等技術(shù)在國(guó)外的研究和應(yīng)用都是領(lǐng)先我們一步的。Lee w s等[5]在1999年研究了集機(jī)器視覺識(shí)別和噴霧精準(zhǔn)噴施等技術(shù)于一體的噴霧智能控制系統(tǒng)；May等人在1991年研究了氣流輔助式防飄移技術(shù)；美國(guó)Lurmark、德國(guó)Lechler等公司也開發(fā)了很多不同類型的防飄噴頭。這些先進(jìn)技術(shù)和裝備的開發(fā)與使用極大程度上減少了藥液的浪費(fèi)，提高了藥液的利用率，也減少了植保作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的污染，保護(hù)了環(huán)境。

2 國(guó)內(nèi)煙草植保機(jī)械

國(guó)內(nèi)煙草植保機(jī)械起步較晚，但經(jīng)過眾多科研院所、企業(yè)和高校的不懈努力，也取得了一系列成果。目前，國(guó)內(nèi)的煙草植保機(jī)械主要有背負(fù)式植保機(jī)械、懸掛式植保機(jī)械、自走式植保機(jī)械和航空植保機(jī)械4大類。

2.1 背負(fù)式植保機(jī)械

背負(fù)式植保機(jī)械經(jīng)歷了從背負(fù)式手動(dòng)噴霧機(jī)到背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)這一過程的轉(zhuǎn)變，其市場(chǎng)占有率和防治面積占有率都居高不下。這種植保機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格也比較低，但作業(yè)環(huán)境差、環(huán)境污染嚴(yán)重、農(nóng)藥利用率低、易使操作人員中毒等缺點(diǎn)決定了其已經(jīng)逐漸達(dá)不到煙草病蟲害防治的要求。

2.2 懸掛式植保機(jī)械

懸掛式植保機(jī)械多使用于大田，基本采用懸掛形式和半自動(dòng)作業(yè)模式。該類裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在我國(guó)具有一定的市場(chǎng)占有量。不足之處是農(nóng)藥利用率較低、農(nóng)藥殘留多、多作用于葉片上表面、對(duì)煙草等高稈作物具有一定局限性。而且存在著土壤壓實(shí)和造成土壤粉塵過多等影響后續(xù)作業(yè)和環(huán)境污染的問題。

2.3 自走式植保機(jī)械

我國(guó)的自走式植保機(jī)械發(fā)展較晚，生產(chǎn)廠家主要以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為主，也取得了很大的進(jìn)步。如，山東亞泰研制的3WZC-1500型自走式高地隙噴霧機(jī)能通過調(diào)整地隙高度和輪距，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同高度、不同周期、不同行距作物的施藥作業(yè)。其在噴頭上也做出了改進(jìn)，使用了防滴噴頭，減少了藥液的無(wú)效浪費(fèi)，提高了藥液利用率。該類植保機(jī)械能夠大幅度提高工作效率，能夠應(yīng)用到不同作物的植保作業(yè)上，使用維修也較為方便。但其穩(wěn)定性差、自動(dòng)化程度低等問題使其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展緩慢[6-7]。

2.4 航空植保機(jī)械

近年來(lái)，航空植保機(jī)械發(fā)展速度較快。大疆、全豐等多家國(guó)內(nèi)植保機(jī)械公司也設(shè)計(jì)并開發(fā)了不少航空植保機(jī)械。很多研究院所和高校(如南京農(nóng)機(jī)化研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等)也都對(duì)航空植保機(jī)械做了不少探究性研究，并取得了不錯(cuò)的成果?？傮w來(lái)說，航空植保機(jī)械具有很多地面農(nóng)業(yè)裝備沒有的優(yōu)勢(shì)，其不受地形限制且作業(yè)效率大大提高，能有效解決高稈類作物和丘陵山區(qū)等地面植保機(jī)械施藥不便的問題[8-9]。

但航空植保機(jī)械作為一種現(xiàn)代化的植保機(jī)械，在推廣方面也有很多限制。主要體現(xiàn)在：對(duì)操作要求較高，操作人員要經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)才能操作；其使用的藥劑同傳統(tǒng)植保機(jī)械有差異，以油劑最好，但市場(chǎng)上沒有較好的藥劑銷售，這點(diǎn)對(duì)其推廣也有一定限制；國(guó)家對(duì)航空植保機(jī)械方面沒有具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和政策[10]。

3 國(guó)內(nèi)煙草植保機(jī)械存在的不足

在國(guó)家的大力支持和眾多科研人員的不懈努力下，我國(guó)植保機(jī)械的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。但由于起步較晚，同國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)仍存在著不小的差距，其差距與不足主要有專業(yè)化程度低、智能化程度低、行業(yè)政策及標(biāo)準(zhǔn)不健全、體系不完整等。

3.1 專業(yè)化程度低

國(guó)外的植保機(jī)械現(xiàn)在基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，各種作物有其專業(yè)的植保機(jī)械。國(guó)內(nèi)在這方面有很大的發(fā)展空間，國(guó)內(nèi)大多采用的是一種機(jī)械完成行距相同的不同作物施藥作業(yè)的模式。該模式雖然提高了植保機(jī)械的通用性，其后期維修保養(yǎng)也較為方便。但難以滿足不同作物特有的植保要求，這也是農(nóng)藥的利用率難以提高的原因之一[11]。

3.2 智能化程度低

隨著科技的進(jìn)步，國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)有大量的智能化手段應(yīng)用到了植保機(jī)械中。其中典型的如靶向噴霧技術(shù)、機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)、GPS技術(shù)、農(nóng)藥防飄移技術(shù)等應(yīng)用的已經(jīng)相對(duì)成熟，而我國(guó)大多數(shù)科研院所及高校對(duì)這些技術(shù)真正應(yīng)用到植保機(jī)械上基本還停留在試驗(yàn)研究的階段，并沒有達(dá)到智能化植保機(jī)械批量生產(chǎn)的程度。

3.3 行業(yè)政策及標(biāo)準(zhǔn)不健全、體系不完整

國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)由于其植保機(jī)械發(fā)展起步較早，目前行業(yè)內(nèi)的一些政策及標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較健全，形成了一套完整的體系。我國(guó)在前期發(fā)展的過程中國(guó)家對(duì)于這方面政策和行業(yè)間標(biāo)準(zhǔn)的制定都沒有達(dá)到與國(guó)際接軌的水平。體系也并不完整，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的結(jié)合、植保機(jī)械的監(jiān)管力度、施藥標(biāo)準(zhǔn)的管控不能有效結(jié)合起來(lái)，這也阻礙了我國(guó)植保機(jī)械的快速發(fā)展。

4 煙草植保機(jī)械未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，國(guó)家已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)植保機(jī)械方面的關(guān)注和投入，也提出了農(nóng)藥零增長(zhǎng)等推進(jìn)植保機(jī)械快速發(fā)展的政策[12]。瞄準(zhǔn)當(dāng)今國(guó)際相關(guān)科技前沿和制高點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，總結(jié)了煙草植保機(jī)械的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 系統(tǒng)化、專業(yè)化發(fā)展

基于我國(guó)目前煙草植保機(jī)械的現(xiàn)狀，未來(lái)應(yīng)向系統(tǒng)化、專業(yè)化方向發(fā)展。根據(jù)煙草的生長(zhǎng)特點(diǎn)，研制專業(yè)的植保機(jī)械并推廣應(yīng)用。在研制過程中充分考慮煙草整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)其植保作業(yè)應(yīng)注意的問題，研制出適用于煙草植保作業(yè)的噴桿、噴頭等設(shè)備[13-14]，解決現(xiàn)有植保機(jī)械在煙草中后期施藥不便；藥液大多置于煙草上層表面，中下層施藥不均勻等問題。煙草植保機(jī)械系統(tǒng)化、專業(yè)化發(fā)展對(duì)于提高藥液利用率、提升工作效率都有極強(qiáng)的推進(jìn)作用。

4.2 智能化發(fā)展

隨著科技的進(jìn)步，植保機(jī)械向智能化方向發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨。機(jī)器視覺識(shí)別與圖像處理、衛(wèi)星導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛以及變量噴霧等各項(xiàng)技術(shù)在不斷發(fā)展的過程中日益成熟，智能化技術(shù)和手段同植保機(jī)械結(jié)合起來(lái)，研制一種經(jīng)過機(jī)器視覺識(shí)別和圖像處理后，根據(jù)導(dǎo)航等技術(shù)進(jìn)行路徑規(guī)劃，結(jié)合自動(dòng)駕駛和變量噴霧技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)作業(yè)的智能化植保機(jī)械是國(guó)內(nèi)眾多科研院所和高校正在努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方向[15-19]。

4.3 綠色化發(fā)展

不論植保機(jī)械未來(lái)如何發(fā)展，綠色環(huán)保都是貫徹始終的底線，綠色植保也是植保機(jī)械的必然趨勢(shì)。像低量噴霧技術(shù)和防飄移技術(shù)等能減少藥液浪費(fèi)、提高藥液利用率的技術(shù)在植保機(jī)械中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。

低量、超低量噴霧能減小霧滴的體積、增加霧滴的吸附能力，使其容易吸附在煙葉上；而防飄移技術(shù)能夠很大程度上減少霧滴從噴頭到煙葉過程的浪費(fèi)。這些技術(shù)在減少藥液浪費(fèi)的基礎(chǔ)上也保護(hù)了環(huán)境[20-22]。

4.4 人性化發(fā)展

由于施藥技術(shù)的落后，每年因施藥導(dǎo)致操作人員中毒的事件時(shí)有發(fā)生。在植保機(jī)械未來(lái)的發(fā)展過程中，也要遵循我國(guó)以人為本的政策，更加人性化。大力發(fā)展自動(dòng)混藥技術(shù)、駕駛室內(nèi)的空氣過濾技術(shù)以及自動(dòng)駕駛技術(shù)等，以減少人體和藥液接觸。改善操作人員作業(yè)環(huán)境的技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展過程中也大有可為。

5 結(jié)語(yǔ)

為了響應(yīng)《中國(guó)制造2025》國(guó)家行動(dòng)綱領(lǐng)和農(nóng)藥零增長(zhǎng)及減肥增效的政策，為了助力煙草現(xiàn)代化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)的煙草植保機(jī)械在未來(lái)一定會(huì)迎來(lái)巨大的發(fā)展空間。根據(jù)目前煙草植保機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，專業(yè)化在其未來(lái)的發(fā)展過程中至關(guān)重要。在專業(yè)化的基礎(chǔ)上綜合植保機(jī)械的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合智能化的技術(shù)和手段，考慮人性化的設(shè)計(jì)，保障綠色化的底線，我國(guó)的煙草植保機(jī)械必將迎來(lái)美好前景。

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