中国农业航空施药技术研究进展与展望

农业航空施药是实现国家生态安全和粮食安全的有效保障。对中国农业航空施药技术的研究现状进行了梳理和总结,分别从农用航空机型、航空施药关键技术、航空施药配套装备与技术等方面进行了阐述;通过与发达国家航空施药现状的比较分析,展望了中国农业航空施药的发展前景,以期为国内科研机构、企业的科学研究与发展提供参考。     

飘移控制喷雾施药技术研究进展

农药雾滴飘移是造成药液流失、环境污染、病害防治效果低的重要原因。非目标的雾滴飘失导致了水土污染,人畜中毒,环境恶化等大量问题。为了增强作物种植中施药喷雾对病虫害的防治效果,提高化学农药的使用效率,节省农民的种植成本,减轻农药对环境的污染和人员的伤害,针对喷雾过程中现存的大量问题,结合了目前国内农药的使用现状及相关飘移控制技术的发展,通过对辅助式喷雾、低量低压喷雾、变量喷雾、静电喷雾、抗飘移喷头和农药改善配方的使用等几个方面综述了目前防飘移技术的研究进展,并对其进行综合,提出了一种可行的缓解农药污染的防飘移方案。     

果园风送式施药技术发展现状

近年来,果园风送式喷雾技术得到了广泛应用,在病虫害防治与农药减量增效方面效果显著。文章主要梳理了国内近年来有关喷雾机气流场研究、雾滴沉积研究和雾滴飘移等方面的研究,结合我国果园种植特点提出果园风送式施药技术发展方向。在此基础上提出了冠层结构变化的研究以及喷雾机的多技术集成化将是果园风送式喷雾机的未来趋势。     

美国农业航空技术现状和发展趋势分析

美国是目前农业航空装备技术最先进、应用最广泛的国家,农业航空服务组织体系完善,航空施药作业规范,施药部件系列齐全.一些精准农业技术手段如GPS自动导航、施药自动控制系统、各种作业模型已步入实用阶段,作业精准、高效,对环境的污染低.随着精准农业的发展,航空遥感技术、空间统计学、变量施药控制等技术也用于美国农田产量监测,植物的水分、营养状况、病虫害监测.提出了为改善目前技术存在的不足,提高数据准确性和生产效率,需解决的主要技术问题和研究热点,包括:图像实时处理技术、多传感器数据融合技术、航空变量喷洒技术.     

国内外农业施药技术研究进展

本文简要介绍了雾滴尺寸的分类和测量方法,分析了不同的雾滴尺寸、飘移对喷雾效果的影响,简介了我国在农药使用中存在的问题及当前国外控制雾滴飘移的先进技术,为国内研究有效控制雾滴飘移,提高农药效果的技术提供参考。     

飞行参数对结荚期花生航空施药雾滴沉积特性的影响

花生结荚期是提高花生群体质量、促进产量形成的关键阶段,此时正值高温高湿期,容易遭受病虫害的影响,在这一时期做好病虫害防控对于花生高产具有重要意义。为探究花生结荚期使用植保无人机施药时,飞行参数对雾滴沉积特性的影响,采用三因素五水平的正交试验方法,研究极飞P30植保无人机飞行高度、飞行速度、喷药量对雾滴覆盖率、雾滴沉积密度和雾滴沉积量的影响。极差分析结果表明,飞行高度为2 m、飞行速度为3.5 m/s、喷药量为15 000 mL/hm~2时雾滴覆盖率和雾滴沉积量最优,分别为5.48%、0.448μL;飞行高度为2.5 m、飞行速度为3.5 m/s、喷药量为15 000 mL/hm~2时雾滴沉积密度最优;并得出飞行参数对雾滴沉积影响的主次顺序。使用SPSS对试验结果进行方差分析,结果表明,喷药量对雾滴沉积特性的影响均为极显著。本试验可为花生结荚期进行植保无人机施药作业参数确定提供参考依据。     

施药喷嘴的喷洒性能研究现状及展望

使用植保机械进行化学农药的喷洒是防治作物病虫害最有效的手段之一,施药喷嘴作为植保机械的关键部件,对作业效果起着决定性作用.随着目前植保机械的迅速发展,施药喷嘴的种类和型号不断增加,作业时喷嘴的选型也变得越来越困难,因使用喷嘴不当造成的雾滴飘失距离远、沉积结构差等问题常有发生,使得研究施药喷嘴的喷洒性能变得十分必要,从而...     

M18系列飞机不同施药浓度下的雾滴沉积分布

针对航空施药中存在的雾滴飘移严重、利用率低等问题,对水稻田施药后药液的沉积分布进行了分析。通过M18系列飞机在水稻田进行田间试验,在施药作业中雾化喷头在50m/s的喷洒速度下,进行了3种不同的液体直径对雾滴的直径、数量和沉积密度的比较。结果表明:-40～50m的水敏纸均有药液沉积,主要集中在-25～-20m之间,且随着漂移距离的增加,药液沉积量逐渐减少。分析结果表明:3个采样区中液体直径越大,相应的雾滴粒径越大,雾滴数量越少,沉积点数主要分布在-25m和至0m范围内。本研究对合理喷施农药、提高喷洒效率、防治病虫害大面积暴发具有重要意义。     

直升机航空施药供液装置设计研究

为解决航空施药供液装置存在的喷洒范围小、能耗高、作业效率低等问题,设计一款适用于R44轻型直升机的供液装置.通过延伸喷杆扩大作业喷幅,利用防晃结构减少药液晃动.施药试验结果表明,装置适用于轻型直升机施药作业.     

航空施药中雾滴沉积传感器系统设计与实验

基于变介电常数电容器原理设计雾滴沉积传感器及检测系统,由此实现对航空施药中雾滴地面沉积量的快速获取。通过实验,分析建立了传感器对电导率487μS/cm、25 mS/cm雾滴的沉积量测量线性回归方程,决定系数R2分别为0.9923和0.9544。利用M-18B型飞机和AU-5000型喷雾机,对系统进行了应用测试,结果表明:与水敏纸图像分析方法对比,2种方法获得的雾滴地面沉积量分布曲线拟合度可达0.914 6,样点单位面积沉积量的相对测量误差分布在10%~50%之间。     

不同施药机具在玉米田间的雾滴沉积分布试验

针对我国玉米等高秆作物生长中后期的机械化植保难题,进行了3WX-1000G喷杆喷雾机、3WX-2 0 0 0 G喷杆喷雾机、STORM1 5 0 0风送远程喷雾机等3种大型自走式施药机具的玉米田间喷雾试验,比较分析了不同施药技术与机具对雾滴沉积分布规律的影响,为筛选技术水平先进,并与玉米病虫害防治要求相适应的施药技术与植保机具的技术提升提供依据。试验结果表明:风幕辅助气流能有效提高雾滴在玉米冠层内的沉积量和覆盖率,在冠层中部和下部的平均沉积量比无风幕时提高了36.4%和17%;冠层各部分的覆盖率均比无风幕时有所提高,冠层下部增长率最高,达到28%;风幕辅助气流还能有效改善雾滴在玉米植株上的分布均匀性;风送式远程喷雾机的风力辅助作用有助于将雾滴向远程输送,大大提高了喷幅及作业效率,但大量雾滴集中于喷幅的前段区间,使其在整个喷幅范围内的雾量分布均匀性远差于喷杆喷雾机,最大变异系数超过1。     

设施农业施药技术装备机械化研究进展

首先,指出了设施农业对施药技术装备要求的特殊性;其次,分析了目前国内设施农业施药技术装备的应用现状;然后,从工作原理、结构特点、创新点等方面详细论述了现有应用于设施农业可控雾滴施药技术装备,指出设施农业可控雾滴施药技术装备已有的研究成果和未来有待进一步研究的模块。最后,针对设施农业可控雾滴施药技术装备引发的思考及未来该领域的研究重点及发展方向,提出了相关的建议与对策。本文旨在为我国设施农业施药技术装备的应用发展提供借鉴。     

风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析

航空喷雾作业受侧风的影响容易产生雾滴的随风飘失,影响喷雾效果。对影响雾滴飘移行为的相关因素进行了分析,运用在三维坐标系中建立的雾滴运动方程,获得了雾滴在侧风作用下的飘移预测模型,通过计算可以预测雾滴在侧风作用下的飘移距离。利用风洞通过雾滴浓度测试方法进行了不同气流条件和喷雾条件下的雾滴飘移规律的试验研究,并通过线性回归模拟法计算获得雾滴在风洞试验条件下的实际飘移距离。试验结果显示,随着气流速度增大,雾滴飘移距离明显增加,小于200μm的雾滴在侧风作用下更容易发生飘移;对于雾滴粒径在250μm以上大雾滴虽然也会沿风洞下风方向发生飘移,但其垂直方向的动能也比较大,因而飘移距离比较短。通过分析比较了试验计算的雾滴飘移距离与运动模型得到的雾滴飘移距离预测值,雾滴飘移随雾滴粒径和气流大小的变化规律的结果比较吻合,雾滴运动模型作为雾滴飘移行为的显性表达式是可行的。     

设施农业可控雾滴智能施药技术研究与应用

为解决我国设施栽培作物病虫害防治过程中施药量大、农药利用率低,高效防治技术与装备匮乏等问题,利用高速摄影、激光粒度分析等方法,开展可控雾滴雾化机理研究,探明不同雾化器结构参数和工作参数(转速、流量)等对雾滴粒谱的影响主效应。基于离心雾化技术,生物最佳粒径理论等,完成可控雾滴雾化器等关键基础部件的创新研发;集成激光识别、自动化控制等技术,研制设施农业可控雾滴智能施药装备,完成自动识别、定位喷洒对象的自走式对靶喷洒作业,从而在保证防效的同时,提高农药有效利用率,减少农药使用量。通过田间试验可知,转速1 500～3 000 r/min条件下,可控雾滴智能施药装备的雾滴粒径在30～200μm无级可控,且水平射程≥8 m,实现人机分离作业,提高作业效率,避免化学农药对施药人员的危害。     

建设现代农业大力发展农业航空

农业航空是指用农用飞机进行农业生产的航空作业手段和过程，包括化学灭草、叶面追肥、土壤处理、病虫害防治、护林防火、森林灭火、抢险救灾等。农业航空是农业机械化的发展和延伸，用飞机进行航化作业，是农业生产中应用的一项高新技术，是农业现代化的显著特征和标志之一。     

我国施药技术和施药机械的现状及问题

施药技术和施药机械严重落后的现状与我国高速发展的农药水平极不相称,在病虫害防治过程中造成了农药利用率低、施药效果差、农药残留超标及环境污染等一系列问题。随着社会的发展,人们对食品安全愈来愈重视,对我国的施药技术和施药机械提出了更高要求。为此,分析了我国施药技术和施药机械的落后现状,提出了改进和提高的对策与措施。     

温室自走式黄瓜超声喷雾施药机设计与试验

针对黄瓜机械化病虫害防治中存在农药利用率低、劳动强度大、环境污染和操作人员易中毒等问题,基于超声雾化技术,设计了温室自走式黄瓜超声喷雾施药机.装置的设计主要包括整机结构、履带底盘行走系统和超声气力喷雾系统,并通过样机性能试验进行验证.试验结果表明:样机行走稳定、无明显震动,施药参数为超声发生器功率300W,气压50kP...     

农用无人机喷头类型及其在农业航空中的应用

近年来,农业航空植保技术得到了快速发展和广泛应用,其喷雾效果的好坏与雾滴粒径大小、雾滴飘移及沉降速度等因素密切相关。其中,雾滴粒径主要是由喷头类型决定的,是农药喷雾技术中相对容易控制的参数,也是直接影响到农用无人机喷雾质量及作业效果的关键因素之一。为了减少环境污染,节约农药资源,提高喷施效率,解决当前农用无人机在农业领域的发展问题,课题组阐述了农业航空喷洒中常用的喷头种类,并且指出了不同喷头类型对农业航空喷施质量产生的不同影响,最后根据农业航空喷施的特点,提出了可控雾滴施药技术是无人机喷头发展重要趋势的论断。研究结果表明：在农药喷洒技术中,雾滴直径是最容易控制的因素,它的大小对喷洒的品质和病虫害的防治效果有很大的影响;为了减少环境污染,达到最好的病虫害防治效果,还应对喷雾颗粒尺寸进行适当的控制。     

植保无人飞机施药技术研究进展

植保无人飞机是田间病虫害防治的有效方法。随着我国农业生产趋向机械化、智能化,植保无人飞机施药技术开始崛起。剖析国内外植保无人飞机在飞控技术、航路规划、旋翼下洗气流的研究、田间植保技术和安全施药技术规范方面的应用优势,梳理了植保无人飞机施药技术的研究进展。分析发展中面临的主要问题:拥有飞控研发能力的企业不多、航路规划的要求越来越高、旋翼下洗气流对雾滴运动规律研究不足、静电施药系统中核心技术理论研究不足等。同时归纳总结出植保无人飞机的复合控制方法、实时航路规划、在空间和时间维度下下洗气流的分布特征、多机合作等是未来几大发展趋势,为植保无人飞机的推广应用提供参考。     

精准施药技术与装备发展现状分析

精准施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是施药发展的方向。为此,首先介绍了国内外精准施药技术发展现状,包括变量施药控制系统、控制算法、对靶施药控制技术和基于处方图施药技术现状分析。其次,分析了国内外精准施药装备发展现状:普遍应用于果园的风送施药机极大提高了工作效率及喷雾均匀性;风幕式喷杆喷雾机适用于大田喷雾,在减小劳动强度的同时提高了喷雾均匀性,降低了药液漂失量;循环喷雾机以回收利用沉积药液为目的,可提高药液的利用效率,减轻对环境的污染。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,指出国内精准施药技术研究不足,需要利用电子信息和自动化技术进一步提升精准施药装备水平。