农药的科学使用问题与农药应用工艺学

农药应用工艺学是研究提高农药利用率和施药效率,减轻或消除农药对环境的污染和对人、畜及有益生物危害风险的一门综合性学科。近20年来,中国在农药的吸收传导、控制释放、剂型研发、省力化施药、雾滴运动、高效装备及智能精准施药等方面取得了长足的进步：建立了药剂吸收量与种子包衣剂量之间的关系模型;阐明了农药控制释放的动力学规律,揭示了缓释农药提高作物安全性的生物学机制;研发了超低容量制剂、烟雾剂、粉尘剂、展膜油剂、缓释颗粒剂等省力化农药剂型和与之匹配的省力化施药技术;探明了农药雾滴在作物冠层的沉积流失规律,建立了农药利用率模型;建立了农药施用定量分析计算理论,提出了农药雾滴“杀伤半径”概念,推动了农药低容量喷雾技术发展;建立了植保无人飞机低容量喷雾技术体系,开启了人工智能 (AI) 施药技术的研究和应用,初步建立人工智能精准喷雾技术。中国农药应用已逐步实现从简单、粗放向科学、安全、智能精准的转变,为农药减施增效提供理论依据和技术支撑。     

基于EBF神经网络模型的喷雾机吊喷分禾器参数优化

喷杆-吊杆组合式喷雾机被广泛应用于棉花催熟脱叶剂的喷施,由于棉花采用密植栽培模式,棉花冠层中下部脱叶剂喷施覆盖率低,脱叶效果差,严重影响了机采棉品质。为提高棉花中下部的喷洒覆盖率,减小喷雾机行驶阻力,提出吊杆分禾器参数优化方案,采用Box-Behnken设计制定试验方案,以分禾器前倾角、安装高度、作业速度等参数作为试验因素,通过田间试验获取雾滴覆盖率、分禾阻力等响应数据,使用椭球基神经网络(Ellipsoidal basis function neural network,EBFNN)逼近响应和试验因素之间的关系,建立精度可靠的近似模型,基于该模型对试验因素分析、优化。并得到最佳试验参数组合:分禾器离地高度210 mm、分禾器前倾角12°、喷雾机作业速度4 km/h。在此条件下进行田间试验,棉花冠层平均雾滴覆盖率为22.49%,与模型预测值相比误差为10.89%;分禾阻力试验均方根为70.9 N,与模型预测值相比误差为7.78%。     

植保无人机作业参数对棕榈树雾滴沉积的影响

为探究单旋翼油动无人机对高大乔木棕榈树的雾滴沉积效果,设置三因素三水平的正交试验,通过方差分析研究喷头流量、作业高度、飞行速度对棕榈树雾滴沉积、雾滴穿透性、地面流失量的影响程度,并分析试验指标与雾滴沉积、雾滴穿透性、地面流失量的关系.结果 表明:最佳作业参数为喷头流量4.2 L/min、作业高度3 m、飞行速度3 m/...     

N-3型农用无人直升机航空施药飘移模拟与试验

为了判定N-3型农用无人直升机在进行病虫害防治作业时所需的安全农药飘移缓冲区,该文通过模拟和试验,研究了飞机在飞行速度为3 m/s、侧风风速分别为1、2和3 m/s、飞行高度为5、6和7 m时在非靶标区域的药液飘移情况。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,在约束条件下对作业过程中旋翼风场和农药喷洒的两相流进行了模拟,并设计了条件相似的对应试验进行验证。模拟的结果表明,在无人机飞行速度3 m/s,侧风风速相同的情况下,作业飞行高度为5、6、7 m时,药液在侧风下方(Z轴正向)的最大飘移距离和在无人直升机后方(X轴负向)的最大沉积量位置差异不大;在作业飞行高度相同的情况下,侧风风速为1、2、3 m/s时候,药液在侧风下方的最大飘移距离和在无人直升机后方的最大沉积量位置发生变化明显。通过相应试验,对飘移量(飞行高度6 m,飞行速度3 m/s)的模拟数值与试验值的变化趋势进行了比较,并进行线性回归分析,拟合直线决定系数R2分别为0.7482、0.8050和0.6875。本文提出一种较传统检测方法更为方便的CFD模拟方法,来对N-3型无人直升机施药作业中药液的飘移情况进行分析,模拟研究可以比较准确地定性地模拟出实际飘移情况,对实际生产具有一定的指导意义。     

无人机高浓度施药对水稻品质的影响

探索了2种常规药剂在低量高浓度无人机施药作业方式下对水稻品质的影响。采用2种药剂（毒死蜱chlorpyrifos,己唑醇hexaconazole）,2种作业方式处理南粳5050一个生长季的水稻,对比采后稻谷加工品质。由航空高浓度低量喷洒与常规喷洒处理的水稻籽粒的DMA动力学频谱得知：飞机喷洒毒死蜱处理的水稻硬度高于常规喷洒;飞机喷洒己唑醇处理的水稻与常规喷洒作业的黏弹性指标差异不大。采用X射线衍射仪测定水稻籽粒中淀粉的晶体结构,结果表明：航空施药和常规施药方式对水稻籽粒的微观结构均会产生影响,航空施药对水稻籽粒的微观结构影响小于常规施药对水稻籽粒微观结构的影响。     

基于MVS序列图像的油菜三维模型

为实现油菜作物模型的可视化研究,给油菜作物的数字化管理提供数据基础,以感染虫害的苗期油菜为研究对象,采用MVS序列图像技术,搭建MVS技术的序列图像采集平台。根据SFM和PMVS算法获得虫害油菜的稀疏点云数据和稠密点云数据,同时,探索序列图像数量对于特征点匹配的影响。对MVS序列图像技术获得的虫害油菜三维点云数据,采用滤波、精简、Alpha-Shape曲面重建等处理,得到虫害油菜的三维形态曲面模型。结果显示,使用图像数目多和8邻域匹配两者相结合的方法可以又快又好地匹配图像特征点;在获得合适的Alpha值情况下,Alpha-Shape算法可以真实形象地表现出虫害油菜的生长状态。     

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。     

电动单旋翼植保无人机性能试验

植保无人机近年来在我国得到迅速发展,在病虫害防治中发挥越来越重要的作用,而其性能好坏决定喷洒质量和防治效果。本文针对新开发的CE-20型电动单旋翼植保无人机的性能特点,结合新颁布的标准和相关测试设备,设计测试内容和方法,分别对飞行精度、重喷漏喷率、雾滴覆盖率和农药有效利用率等参数进行测试。测试结果表明,CE-20型电动单旋翼植保无人机水平偏航距最大偏差为0.365 m、高度偏航距最大偏差为0.314 m、飞行速度最大偏差为0.254 m/s、重喷率为7.3%、漏喷率为3.1%、雾滴覆盖率上部和下部的平均值分别为1.17%和0.99%、农药有效利用率为42.3%,具有较好的性能,能满足水稻、小麦等作物大面积的病虫害防治。本文的数据和结果可为机具的性能完善提高提供依据,也可为田间作业提供参考和指导。     

植保无人飞机低空低容量喷雾技术应用与展望

近十年来,我国植保无人飞机迅猛发展,应用的农作物范围越来越广,不仅在水稻、小麦、玉米等主要粮食作物得到了应用,在橡胶、槟榔等高大植株的病虫害防治中更有其独特优势,已经初步形成了我国植保无人飞机低空低容量喷雾的喷头配置、配套药剂、飞防助剂、作业参数等技术体系,对于重要农作物病虫害如稻纵卷叶螟、水稻纹枯病、小麦蚜虫、玉米黏虫等防治效果均在80%以上,在各地病虫害防控中发挥了重要作用。但是,植保无人飞机喷雾作业过程中,还存在炸机或失控、雾滴飘移药害、药液分层结块、防治效果不稳定等问题。通过汇总分析植保无人飞机在重要病虫草害防治工作的成功经验和安全事故,本文提出植保无人飞机低容量喷雾技术将会得到更广泛的应用,植保无人飞机专用药剂和配套助剂、变量施药、多传感器数据融合、多机协同、精准施药、施药标准和规范等都将得到长足的发展,为现代农业和智慧农业发展提供技术支持。     

江苏省农业机械化现状分析及发展建议

现代农业是一种以农业机械化为主要物质技术基础的农业,其发展水平直接关系到我国的现代化水平。要实现到2025年,乡村振兴战略全面推进、农业农村现代化取得重大进展、农业现代化迈上新台阶的目标,离不开提升农业物质技术装备水平,提高农业机械化综合水平。为客观判断江苏省农业机械化发展现状,科学编制农业机械化发展中长期规划,本文对江苏省现代农业物质技术装备需求进行了分析,提出了江苏省农业机械化发展建议,即加快构建农机社会化服务体系、强化科技创新和示范推广、健全购机财政补贴机制,明确了今后一段时期内发展的重点与趋势,以期为江苏省实现农业机械化的全过程、全方位、高质量发展提供强有力的支撑。