试论我国植保机械与施药技术

我国农业生产标准化是必然之路,但我国落后的植保机械和农药使用技术与之不相适应,带来了诸如农药有效利用率低、农产品中农药残留超标、环境污染等问题.植保机械不同于其他的农业机械,发达的欧美国家在上个世纪70年代就将植保机械列入特种农业机械行列,有专门管理部门和机构.文章根据我国植保机械和施药技术的现状,提出了减少农药用量、提高农产品安全的关键在于改变我国植保机械和施药技术严重落后的现实,并提出解决相关问题的对策.     

中国精准施药技术和装备研究现状及发展建议

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。     

多功能果园作业平台安全性研究进展

多功能果园作业平台主要应用于梨、苹果等容易因碰撞造成表皮损伤的鲜果采摘，同时兼有果品运输、枝干修剪及疏花疏果等运载平台功能，可显著提高果农工作效率和降低劳动强度。近年来，随着我国果园轻简化管理技术的推广应用，多功能果园作业平台设备快速发展，因平台上作业属于半高空和高空作业，其安全性备受关注。基于多功能果园作业平台的通过性、升降机构、自动调平技术及防侧翻4个方面的研究进展，介绍了履带式及轮式行走装置的优缺点及在国内外的具体应用，套缸式、剪叉式、曲臂式及链式升降机构应用场景，自动调平技术的研究进展及在果园应用中的调平水平、平台侧翻评价指标，以及利用该指标进行侧翻预警和主动防侧控制的方法，并提出多功能果园作业平台农机农艺融合、导航技术及智能机械手等多技术融合方向发展趋势，以期为提高作业平台的技术水平及安全性提供参考。      

基于LiDAR扫描的高地隙宽幅喷雾机变量施药系统研制

为提高甘蔗等高茎秆作物的机械化病虫害防治水平,解决普通喷雾机进地困难、农药用量大且利用率低等问题,该研究研制了一套基于三维Li DAR实时扫描的高地隙宽幅喷雾机变量施药系统。该系统搭载的喷雾机作业幅宽24m、地隙1.35 m,喷杆喷雾高度在0.5～2.5 m可调。变量施药系统采用16线激光雷达传感器,对作物的三维信息实时探测,安装于机具后端的脉宽调制(PWM,Pulse-WidthModulation)控制器从CAN总线上获取喷雾机的速度信息并传递给计算机,采用Python控制程序,融合激光雷达数据与实时速度信息绘制喷雾量处方图并发送给PWM控制器。建立了作物冠层高度与施药量之间的数学模型,根据作物冠层所需要的喷雾量,由控制器控制电磁阀的开闭实现精准变量施药。系统组装完成后,在甘蔗地进行田间试验测试。结果显示:激光雷达能够准确识别甘蔗株高,最大识别误差为8.42%,最小识别误差为0.17%,平均误差为4.59%,激光雷达将识别到的株高信息准确传递给变量施药系统。变量系统开启后,喷雾机会根据株高变化实时改变喷雾量,雾滴沉积密度满足相关标准要求。在变量施药条件下,植株上中下3层的雾滴沉积密度变异系数均小于15%,满足喷雾机(器)作业质量标准要求,机具整体作业性能良好。变量施药时布样区施药总量为56.43 L,相比常量施药的施药总量78.96 L,减少农药用量22.53 L,减幅28.5%。该研究可为高茎秆作物病虫害高效精准防治提供新的思路和方法,为新型精准变量施药机械的结构设计和高效施药技术性能优化提供参考。     

果园行间3D LiDAR导航方法

为克服二维激光扫描仪在果园导航中感知信息少、无法有效应对树冠茂密、树干被遮挡等复杂三维果园场景,该研究提出一种基于3D LiDAR的果园行间导航方法。以3D LiDAR为检测设备实时采集果园信息,使用挖空打断后的树墙体心等效树干位置,根据左右树行的最佳平行度对随机采样一致性算法与最小二乘法拟合的树行进行互补融合并求其中心线得到导航线;对纯跟踪算法进行改进,实现差速运动机器人对树行的跟踪。结果表明:系统在篱壁式仿真果园环境下以0.33 m/s的速度沿中心线行走时,绝对航向定位偏差在1.65°以内,绝对横向定位偏差在6.1 cm以内;以0.43 m/s的速度跟踪树行的绝对横向偏差在15 cm以内。在真实梨园下,系统分别以0.68与1.35 m/s的速度跟踪树行,绝对横向偏差分别不超过21.3与22.1 cm。本系统可广泛用于标准果园与复杂三维果园机械的自主导航,具有可靠的稳定性。     

喷雾助剂在微生物农药中的应用

通过对目前国内微生物农药制剂现状、喷雾助剂的功能要求以及应用于微生物农药的可行性进行分析,提出使用喷雾助荆作为微生物农药施用的助剂.     

一种小型机动背负式喷杆喷雾机的性能试验

对一种新研制的机动背负式喷杆喷雾机的流量分布、药液沉积均匀性、农药沉积率及农药对操作者的污染与传统手动喷雾器进行对比研究。结果表明:该机具流量分布变异系数为11.09%;药液沉积的变异系数为20.27%,较传统手动喷雾器低6%;当施药液量为225 L/hm2和300 L/hm2时,处于拔节期水稻上的农药沉积率为25.9%和27.4%,比传统手动喷雾器分别提高了7.8%和5.8%,而操作者体表的农药沉积量分别降低近70%和50%。该机具喷施药液分布均匀,农药沉积率较高,适宜在小型地块实施喷雾作业。     

水稻叶片上露水对农药沉积量的影响

水稻叶片表面独特的微纳米结构是造成农药雾滴在叶片上难以持留的主要原因,叶片上凝结的露水会改变叶片表面的微结构,从而对农药雾滴的沉积状态产生影响。针对这一问题分别进行了田间试验和实验室模拟试验,通过高速摄影以及农药沉积量试验研究没有露水、露水量较少和露水量多3种情况下,使用标准扇形喷头与防飘射流喷头进行喷雾时的农药雾滴沉积。试验结果显示,叶片上露水的存在能够增加农药雾滴的沉积并且影响显著,且不同喷头间存在显著性差异。高速摄影试验结果显示,露水的存在减少了雾滴的弹跳情况,农药雾滴在沉积过程中雾滴与叶片的直接作用变为农药雾滴与露水的作用,从而增加了沉积。     

在静电喷雾中喷液物化特性对荷质比的影响

采用电晕荷电方式,研究静电喷雾中喷液的物理化学特性对雾滴荷质比的影响。配制一系列不同电导率、表面张力、介电常数的喷液,进行静电喷雾,测量雾滴荷质比。结果表明,雾滴荷质比随喷液表面张力的增加无明显变化;随喷液电导率的增加而减小;随喷液介电常数的增加而增大。这些规律为以后静电喷雾制剂的配制提供了理论依据。     

标准扇形雾喷头雾化过程测试分析

为了描述雾滴颗粒特性与飘失之间的关系，用激光衍射粒度仪(PDPA)对植保机械标准扇型雾喷头的雾化场进行了研究，主要描绘了雾化场雾滴特征参数，并对雾滴尺寸空间分布和雾滴的运动进行分析，确定了飘失区域在雾化场中的位置，为进一步分析雾滴的沉降及漂移特性提供了理论支持。结果表明：在逐渐远离喷头的截面上，雾滴直径分布呈中间小边缘大的凹形椭球面，而轴向速度则是呈中间大边缘小的山丘形分布。雾锥体外层空间区域雾滴密度小，小雾滴能量小且易蒸发，易受周围环境影响发生飘失，是雾滴易飘失区域。