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1、第二章 常用植保机械,第一节 概述,自从人类开始农耕以来就面临农作物病虫草害的挑战，农业生产所蒙受的损失之大是人所共知的。因此，与病虫草害进行斗争是人类的一项持久任务，至今也仍然是联合国粮农组织（FAO）的一个严峻课题。世界各国的有关专家半个世纪以来每隔几年都要举行一次国际植物保护大会（International Congress of Plant Protection，简称ICPP）来共商对策。同病虫草害斗争所采取的办法和手段，从最原始的求助于神灵和手工防治，到后来的喷撒化学农药，其间经历了漫长的历史阶段和各种方式的探索，包括生物的方法、物理机械的方法、农耕的方法和化学的方法和综合防治方法。
2、,当化学农药的巨大威力被发现以后，化学防治技术就以空前的速度发展起来。化学农药之所以这样容易地被农民和政府部门所接受，与化学农药的两个重要特点有关：一是快速，二是高效。病虫草害也有两个重要特点：一是种类繁多，二是繁殖快速。仅已有的记载病虫草鼠害达数千种，试图用非化学的方法来完全控制这么多种类的有害生物是不可能的。因此，化学防治法的发展突飞猛进并一直保持着强大的生命力，到目前为止，仍是人类对病虫草害进行综合防治中最有效、最主要的手段。,植物保护机械与农药、施药技术一样是化学防治的三大支柱之一。在旧中国，植保机械几乎是一张白纸。每年全国由于虫灾造成的粮食损失高达数百亿公斤。新中国成立后党和政府大力
3、发展农业，植保机械得到了较快的发展，其间经历了由仿制到自行设计；由人力手动喷雾器到与小型动力配套的机动植保机械和与拖拉机相配套的大中型施药机械，以及农用飞机。,随着农业高速发展，高效农药的应用以及人们对生存环境要求的提高，施药技术与施药器械面临着新的挑战。农药对环境和非靶标生物的影响成为社会所关注的问题，施药技术及植保机械的研究面临两大课题：如何提高农药的使用效率和有效利用率；如何避免或减轻农药对非靶标生物的影响和对环境的污染。,近年来由于在农业生产中采取了一系列先进的措施，农业科学向深度、广度进军，耕作制度改变，复种指数提高，间作面积扩大，越冬作物增加以及高产品种的推广，农药施用量的增加，一
4、方面使农业生产获得了相当程度的高产，另一方面又给病虫草害的产生创造了有利条件，使发生繁衍规律也发生了变化，对作物的威胁更为严重。这就给扑灭病虫草害的及时性和机具使用的可靠性提出了更加苛刻的要求，这不仅对植保机械提出了一个个新的课题，也反映了植保机械的使用和发展在农业生产和农业科技的发展中占有极其重要的地位。,由此看来，现代农业生产的发展表现了对植保机械很强的依赖性，现代化的农业生产离不了植保机械。植保机械除对确保粮棉高产、稳产起着巨大的作用外，也是保护其它经济作物、果树、牧草以及卫生防疫等方面不可缺少的器械，它已成为农业发展不可缺少的组成部分，是推动我国农业现代化的重要因素。,一、植保机械的作
5、用和分类,植物保护是农业生产的重要组成部分。是确保农业丰产丰收的重要措施之一。为了经济而有效地进行植物保护，应发挥各种防治方法和积极作用，贯彻“预防为主，综合防治”的方针，把病、虫、草害以及其它有害生物消灭于危害之前，不使其成灾。,植保机械的种类很多。由于农药的剂型和作物种类多种多样，要求对不同病虫害的施药技术手段和喷洒方式也多种多样，决定了植保机械品种的多样性。常见的有喷雾机(器)、喷粉器、烟雾机、撒粒机、诱杀器、拌种机和土壤消毒机等。施药机械的分类方法也多种多样，可按种类、用途、配套动力、操作方式等分类。,按喷施农药的剂型和用途分，有喷雾器(机)、喷粉器（机）、烟雾机、撒粒机等。按配套动力
6、分，有人力植保机具、畜力植保机具、小型动力植保机具、拖拉机悬挂或牵引式大型植保机具、航空植保机具等。人力驱动的施药机具一般称为喷雾器、喷粉器；机动的施药机具一般称为喷雾机、喷粉机等。,按运载方式分，有手持式、肩挂式、背负式、手提式、担架式、手推车式、拖拉机牵引式、拖拉机悬挂式及自走式等。随着农药的不断更新换代以及对喷洒(撒)技术的深入研究，国内外出现了许多新的喷洒(撒)技术和新的喷洒理论，从而又出现了对植保机械以施药液量多少、雾滴大小、雾化方式等进行分类。,按施液量多少，可分为常量喷雾、低容量喷雾、超低容量喷雾等机具。按雾化方式，可分为液力式喷雾机、风送式喷雾机、热力式喷雾机、离心式喷雾机、静
7、电喷雾机等。总之，施药机具的分类方法很多，较为复杂，往往一种机具的名称包含着几种不同分类的综合。如泰山3WF-18型背负式机动喷雾喷粉机，就包含着按携带方式、配套动力和雾化原理3种分类的综合。,二、植物保护的主要方法,植物保护的方法很多，按其作用原理和应用技术可分为以下几类：1农业技术防治法它包括选育抗病虫的作物品种，改进栽培方法，实行合理轮作，深耕和改良土壤，加强田间管理及植物检疫等方面。2生物防治法利用害虫的天敌，利用生物间的寄生关系或抗生作用来防治病虫害。近年来这种方法在国内外都获得很大发展，如我国在培育赤眼蜂防止玉米螟、夜蛾等虫害方面取得了很大成绩。为了大量繁殖这种昆虫，还研制成功培育
8、赤眼蜂的机械，使生产率显著提高。又如国外研制成功用x射线或射线照射需要防治的雄虫，破坏雄虫生殖腺内的生殖细胞，造成雌虫的卵不能生育，以达到消灭这种害虫的目的。采用生物防治法，可减少农药残毒对农产品、空气和水的污染，保障人类健康，因此，这种防治方法日益受到重视，并得到迅速发展。,3物理和机械防治法利用物理方法和工具来防治病虫害，如利用诱杀灯消灭害虫，利用温汤浸种杀死病菌，利用选种机剔除病粒等。目前，国内外还在研究用微波技术来防治病虫害。4化学防治法利用各种化学药剂来消灭病虫、杂草及其他有害动物的方法。特别是有机农药大量生产和广泛使用以来，已成为植物保护的重要手段。这种防治方法的特点是操作简单，防
9、治效果好，生产率高，而且受地区和季节的影响较少，故应用较广。但是如果农药不合理使用，就会出现污染环境，破坏或影响整个农业生态系统，在作物植株和果实中易留残毒，影响人体健康。因此，使用时一定要注意安全。经过国内外多年来实践证明，单纯的使用某一防治方法，并不能很好地解决病、虫、草害的防治。如能进行综合防治，即充分发挥农业技术防治、化学防治、生物防治及物理机械防治及其它新方法、新途径的应用（昆虫性外激素、保幼激素、抗保幼激素、不育技术、拒食剂、抗菌素及微生物农药等）的综合效用，能更好地控制病、虫、草害。单独依靠化学防治的做法将逐步减少，以至不复存在。但在综合防治中化学防治仍占着重要的地位。,三、植何
10、机械的农艺技术要求,（1）应能满足农业、圆艺、林业等不同种类、不同生态以及不同自然条件下植物病、虫、草害的防治要求。（2）应能将液体、粉剂、颗粒等各种剂型的化学农药均匀地分布在施用对象所要求的部位上。（3）对所施用的化学农药应有较高的附着率，以及较少的飘移损失。（4）机具应有较高的生产效率和较好的使用经济性和安全性。,四、国内外植保机械的发展概况,我国植保机械是在解放后发展起来的。在国家有关部门的支持下，各省、市、自治区先后建立了农药机械厂。其发展主要经历了仿制、自行研制、联合设计与攻关等几个阶段，由人力到机动的迅速发展过程，广泛采用新结构、新材料、新工艺，设计制造了许多新的产品。基本解决了农
11、作物的植保问题，促进了农业生产的发展。步入上世纪九十年代以来，国家主管部门坚持一靠政策、二靠科学、三靠投入的原则，使我国植物保护机械走上了健康发展的道路。国外先进技术不断消化、吸收，形成了一片繁荣景象。“九五”期间研制了系列低量喷头和24 m风幕式喷杆喷雾机。南京林业大学从1999年开始在林业上进行基于树木图像处理的精确农药施用技术的探索，并且利用实时系统进行树木特征图像采集与处理。“十五”期间，中国农业大学研制出利用红外线“电子眼”探测靶标的果园自动对靶静电喷雾机，实现风送静电对靶喷雾。南京农机所研制的设施农业用的BT2000-自控施药常温烟雾机采用微电脑控制技术，可在使用前自我设定转向时间
12、间隔和一周内任何时段自动施药系统。,我国植保机械和施药技术水平与发达国家相比还有一定的差距。目前发达国家的植保机械和施药技术可用“四化”来说明其现有水平：非常专业化、全部法律化、机具现代化、指标国际化。西方经济发达国家植物病、虫、草的防治均已高度机械化，目前以使用喷施液体农药的喷雾机为主要药械。美国、俄国、加拿大等国，土地面积大而较平坦，大田植保飞机施药普遍，但以发展与拖拉机配套的悬挂式和牵引式等大型植保机械为主，植保机械正在向着机动、大型、多用、高生产率、高机械化、自动化的方向发展，如发动机功率达160马力，喷幅宽达30多米，药箱容积达4000升。欧州国家农户以中小规模为主，大田植保普遍使用
13、宽幅喷杆式喷雾机，在操纵方面多采用液压操纵装置（用于喷杆折叠）、自动调节装置和计量泵等。日本农户耕地面积较小，经营分散，故以发展小型动力配套的背负式和担架式植保机械为主，但果园施药时普遍使用果园风送式喷雾机较多。为提高效率，近年来开始发展较大型植保机械，如自走式机动喷雾喷粉机。,由于日益重视的生态环境问题,植保机械在德国和欧洲被列为高科技产品,要求工厂生产的产品是高技术、高质量的产品。他们以获得最佳施药效果和最少环境污染为方向,来开展植保机械的科研工作,十分重视机具对环境污染的影响,减少农药漂移和地面无效沉积,提高农药有效利用率,降低单位面积农药使用量。如:定向对靶喷雾,包括使用辅助气流、静电
14、喷雾、利用光电、红外技术等智能测靶喷雾技术;精确喷雾,包括能根据作业速度和作物密度自动调节喷量的智能喷雾技术;可控雾滴施药技术,通过各种机械或电子方法控制雾滴大小,达到使用最佳雾滴直径,提高农药中靶率;农药回收技术,采用静电或气流负压等技术将靶标外的雾滴回收。他们在植保机械设计中采用的高新技术,体现在多个方面。例如,在大田中使用的植保机械为了保证施药中的药液分布均匀,设计了保持喷杆平衡的仿形机构,使机械在行走喷药时始终保持高度一致;他们还设计了利用辅助气流装置,使喷药时的药液雾滴,尤其是小雾滴能够直接喷洒到作物基部,同时还可将药液滴从地面(指未沉积在作物上雾滴)向上反弹和吹动叶片,使叶片背面也
15、有较好的雾滴沉积。,又例如,用于果园的喷雾机,根据树型而设计的导向气流板,可以使下落的药液雾滴尽可能不喷到土壤上,上升的药液雾滴尽量不射向天空,而大部导向树冠,尽可能的使植保机械在施药时达到“精确、适用、经济”。目前德国非常注重研制生物农药来防治农作物病虫害,但是生物农药对喷头的磨损较化学农药大,同时易下沉,为使药物能够均匀地分布在作物上,德国又开始研制新的喷洒系统。坚定不移地以保护生态环境为目的,并将生物技术与工程技术紧密结合在一起来开展植保机械的科研工作。德国政府非常重视对农户的技术培训。各州植物保护局都有责任对农户进行培训,指导农户掌握植保机械的使用技术和正确喷施农药。,由于施药液量比过
16、去有很大的降低，施药液量少，药液从靶标上流失减少，因而农药利用率大大提高。国外提倡精准施药，先进技术如图象处理、机载GPS进入了植保机械工作系统，以减少农药飘移为中心的喷雾机具改进措施则是近年来最热门的研究课题。西方经济发达国家农业机械化程度高，背负式喷雾机主要用在庭园，一般配有2升/分以上流量的液泵。喷洒装置除配有单个圆锥喷雾头外，还配有不同形状的喷杆（加花杆、水平横喷杆或拱形喷杆等）可做多种用途喷施。机动背负机除配带风机进行弥雾喷施的机型外，还配备液泵和喷头的液力式喷雾机机型，喷施压力的调节装置装在喷杆手柄处，压力调节很方便。对新产品和使用过的植保机械的技术性能定期行监控，检验合格者，发给
17、合格证明，并已立法规定喷雾机每使用两年后应进行如液泵的流量、压力表指示的准确性、喷头喷量、搅拌效果和药液沉积分布质量以及其它一些影响喷药质量等内容的检测（简称年检），如果在检测中发现不符合标准，需要维修或更换零部件后再检测才发给检验合格证明。,五、植保机械技术发展趋势,1发展低量喷雾技术 除了使用低量高效的农药外，发展低量喷雾技术，开发系列低量喷头。可依据不同的作业对象、气候情况等选用相应的低量喷头，以最少的农药达到最佳防治效果。2采用机电一体化技术 电子显示和控制系统已成为大中型植保机械不可缺少的部分。电子控制系统一般可以显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等。通过
18、面板操作，可控制和调整系统压力、单位面积喷液量及多路喷杆的喷雾作业等。系统依据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量，依据施药对象和环境严格控制施药量和雾粒直径大小。控制系统除了可与个人计算机相连外，还可配GPS系统，实现精准、精量施药。,3控制药液雾滴的飘移 在施药过程中，控制雾滴的飘移，提高药液的附着率是减少农药流失，降低对土壤和环境污染的重要措施。欧美国家在这方面采用了防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等。据美国的有关数据表明，使用静电喷雾技术可减少药液损失达65以上。但由于该项技术应用到产品上尚未完全成熟且成本过高，目前只在少量的植保机械上采用；风幕技术于20世纪末在欧洲兴起，
19、即在喷杆喷雾机的喷杆上增加风筒和风机，喷雾时，在喷头上方沿喷雾方向强制送风，形成风幕，这样不仅增大了雾滴的穿透力，而且在有风(小于四级风)的天气下工作，也不会发生雾滴飘移现象。由于风幕技术增加机具的成本较多，使喷杆的悬挂和折叠机构更加复杂，所以目前欧美一些植保机械厂家又开发了新型防飘移喷头在雾滴防飘和提高附着率方面，使用这种喷头的喷杆喷雾机可以达到与风幕式喷杆喷雾机同样的效果。,4采用自动对靶施药技术 目前国外主要有两种方法实现对靶施药，一是使用图象识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理，并与图象库中的资料进行对比，确定对象是草还是庄稼、何种草等等，以控制
20、系统是否喷药。一是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和一个阀体组成。阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试色素判别有草存在时，即控制喷头对准目标喷洒除草剂。目前只能在裸地上探测目标，可依据需要确定传感器的数量，组成喷洒系统，用于果园的行间护道、沟旁和道路两侧喷洒除草剂。据介绍，使用该系统，能节约用药60%80%.,5全液压驱动 在大型植保机械，尤其是自走式喷杆喷雾机上采用全液压系统，如转向、制动、行走、加压泵等都由液压驱动,不仅使整机结构简化，也使传动系统的可靠性增加。有些机具上还采用了不同于弹簧减震的液压减震悬浮系统，它可以依据负载和斜度的变化进行
21、调整，从而保证喷杆升高和速度变化时系统保持稳定。此外，有些牵引式喷杆喷雾机产品在牵引杆上还装有电控液压转向器，以保证在拖拉机转弯时机具完全保持一致。,6采用农药注入和自清洗系统，避免或减少人员与药液的接触 目前销售的大中型喷杆喷雾机都装有农药注入系统(有的厂家是选配件)，即农药不直接加到大水箱中，而是倒入专用加药箱，由精确计量泵依据设定的量抽入大水箱中混合：或是利用专用药箱的刻度，计量加入的药量，用非计量泵抽入水箱中，抽尽为止；或把药放入专门的加药箱内，加水时用混药器按一定比例自动把药吸入水中和水混合，再通过液体搅拌系统把药液搅匀。喷杆喷雾机上一般还备有两个清水箱，一个用来洗手，一个用来清洗药液箱和加药箱(药箱内装有专用清洗喷头)及清洗机具外部(备有清洗喷枪、清洗刷和卷管器)。人体基本上不和药液接触。,7积极研究生物防治技术，研制生物农药的喷洒装置。从长远来看，由于对环境友好，生物农药防治农作物病虫害是一种趋势,需要积极研究。生物农药对喷头的磨损较化学农药大,同时易下沉,与化学农药的使用特点有显著差别，为使药物能够均匀地分布在作物上,我们应研制新的喷洒装置。,
