中国精准施药技术和装备研究现状及发展建议

分类：论文范文 发表时间：2020-09-03 10:58

　　摘要: 植物化学保护即使用植保机械喷施化学农药是当前最主要的病虫害防控方法，一直以来对保障农业生产安全与粮食有效供给起至关重要作用。能够实现按需精准施药、变量施药、人机分离与人药分离的高效、精准、智能的施药技术和装备是提高农药药效与利用率的保证，也是保障食品安全、降低农民劳动强度的重要措施，是目前国内外研究的热点。本研究对精准施药关键技术及研究现状进行了分析，对适用于不同作业场景的精准施药装备的研究现状、典型代表、应用进展等进行了分类总结，分析了目前精准施药发展中面临的挑战，并提出了对策和建议。本研究可为精准施药技术研究的推进、智能施药装备的研发和现代化农业的发展提供参考和思路。

　　关键词: 精准施药；变量施药；自动对靶喷雾；仿形喷雾机；喷杆喷雾机；无人机

　　1 引言

　　农药在保障国家粮食安全和农产品有效供给中发挥着不可替代的作用。自1997年起，中国成为世界上最大的农药生产国与使用国[1]，但中国施药技术与植保机械发展水平却和农药高速发展水平极不相称，农药有效利用率仅为20%~40%[2]。此外，现阶段中国农业还存在农药用量大、利用率低、植保机械作业效率低、农民劳动强度大、农产品农药残留超标等问题。

　　2 精准施药关键技术及研究现状

　　精准施药技术是通过传感探测技术获取喷雾靶标即农作物与病虫草害的信息，利用计算决策系统制订精准喷雾策略，驱动变量执行系统或机构实现实时、非均一、非连续的精准喷雾作业，最终实现按需施药[4]。技术体系包括探测技术、施药控制系统及算法、喷雾控制技术等。

　　施药技术与施药装备正向着智能、精准、低量、高效方向发展。表1为国内精准施药关键技术的主要研发团队和研究内容。

　　3 精准施药装备研究进展

　　依托精准施药技术的发展，中国精准施药装备的发展也非常迅速。果园自动对靶喷雾机、基于风量调节的果园变量喷雾机、玉米田间自动对靶除草机、可调地隙与轮距的高地隙自走式喷杆喷雾机、自适应均匀喷雾机、循环喷雾机以及仿形喷雾机等新型施药装备纷纷问题，实现了农药的精准喷施，大大提高了农药利用率。此外还有遥控自走式作物喷杆喷雾机和植保无人机，它们实现了人机分离和人药分离，非常适合中国中小型农场的减量精准施药技术要求，发展迅速，深受用户欢迎。

　　3.1　果园自动对靶喷雾机

　　为解决传统果园喷雾机无法识别靶标及靶标间空隙差异连续喷雾而造成农药浪费和环境污染问题，研究人员开展了一系列针对果园自动对靶喷雾装备的研究探索。表2为中国研制成功的果园自动对靶喷雾机典型成果及关键技术点。

　　从表2可以看出，目前果园自动对靶喷雾机的关键技术集中于红外传感激光测距和超声波等。相比于传统的风送式果园喷雾机，自动对靶喷雾机能够提高在目标冠层及叶片背面的沉积量，且沉积均匀，使农药沉积利用率达到52.5%，实现节药40%~60%，减少雾滴的飘失及农药浪费，提高农药利用率及防治效果[31]。但是，目前自动对靶喷雾机靶标识别过程中产生误判概率高，尤其是在复杂环境中精准识别靶标的能力不强，在识别精度上仍有提高空间。

　　3.2　果园风送变量喷雾机

　　中国各地果园大多密植且布局形态各异，果树冠层在不同生长周期枝叶茂密程度不一，叶面指数（Leaf Area Index，LAI）在生长期内由0不断增大直至最大值，传统的纯液力喷雾机难以穿透枝叶茂密的果树冠层在树膛内沉积，且在早期的稀疏冠层内容易造成雾滴飘失。

　　参考文献

　　[1] 何雄奎. 植保精准施药技术装备[J]. 农业工程技术, 2017, 37(30): 22-26.

　　[2] 何雄奎. 我国植保无人机喷雾系统与施药技术[J]. 农业工程技术, 2018, 38(9): 33-38.

　　[3] 翟长远, 朱瑞祥, 张佐经, 等. 精准施药技术现状分析[J]. 农机化研究, 2010, 32(5): 9-12.

　　Zhai C, Zhu R, Zhang Z, et al. Status analysis of precision pesticide application techniques[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2010, 32(5): 9-12.

　　作者何雄奎

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