近年來，我國在農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)的發(fā)展上取得了一系列成果。但是，與發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用相比，我國在航空施藥基礎(chǔ)理論、低空噴灑沉降規(guī)律、航空靜電噴霧技術(shù)、航空變量施藥技術(shù)等方面，還存在不足 。這一期，我將從航空施藥關(guān)鍵技術(shù)、航空施藥配套裝備等方面，聊聊中國農(nóng)業(yè)航空施藥的發(fā)展現(xiàn)狀，希望能夠?yàn)閲鴥?nèi)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的研究應(yīng)用提供參考。
無人機(jī)施藥關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)階段，無人機(jī)因其效率高、性能優(yōu)越、應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在中國呈井噴式發(fā)展。尤其是近年，無人機(jī)低空低容量噴灑、遠(yuǎn)程控制施藥等技術(shù)在中國均取得突破性進(jìn)展。
在農(nóng)業(yè)病蟲害防治中，無人機(jī)的作業(yè)高度、氣流場(chǎng)對(duì)霧滴均勻性、霧滴沉積和飄失有較大影響。比如，為明確小型無人機(jī)的工作參數(shù)，以及探索適用于其施藥的藥劑劑型，研究人員應(yīng)用無人機(jī)噴施了不同劑型的毒死蜱防治玉米螟。試驗(yàn)表明，飛行速度為 5 m/s 時(shí)，試驗(yàn)設(shè)定的 3 個(gè)飛行高度中，以離植株頂部高度為 2.5 m 時(shí)防治效果最好。飛行過高影響防治效果，過低影響作業(yè)效率。
又比如，在小麥吸漿蟲的防治中，應(yīng)用了小型無人機(jī)進(jìn)行低空噴灑，試驗(yàn)使用了不同霧化方式的噴頭噴灑不同藥劑、不同劑型以及添加不同助劑的藥劑，在對(duì)霧滴沉積分布狀況及防治效果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，兩種霧化方式相比，離心式霧化噴頭的霧滴沉積密度優(yōu)于液力霧化噴頭。
離心噴頭工作示意圖
無人機(jī)施藥配套裝備與技術(shù)的發(fā)展
航空噴嘴的試驗(yàn)與改進(jìn)
目前，世界發(fā)達(dá)國家農(nóng)用航空飛機(jī)作業(yè)，主要使用液力霧化噴嘴和旋轉(zhuǎn)離心式霧化噴嘴，目的是實(shí)現(xiàn)霧滴可控、噴灑流量大、不易堵塞、噴頭數(shù)少，且實(shí)現(xiàn)低量噴霧，能夠在提高航空作業(yè)效果的同時(shí)，最大化降低環(huán)境污染。
中國大型農(nóng)用施藥飛機(jī)直接從國外采購，大都采用旋轉(zhuǎn)離心式霧化噴頭。對(duì)于這種噴頭的作業(yè)效果如何，是否需要針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)對(duì)其升級(jí)開發(fā)，有待開展系列試驗(yàn)驗(yàn)證。
無人機(jī)要實(shí)現(xiàn)低空、低量、均勻噴施、高功效的噴灑要求，必須對(duì)其霧化部件進(jìn)行優(yōu)化與選擇。我國科研人員已展開無人機(jī)噴嘴的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用效果的測(cè)試研究，并取得了一定進(jìn)展。
但是，我國現(xiàn)開發(fā)的噴嘴多存在霧滴譜寬、漂移量大、霧化效果不可控等不足，以后需從噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上加大研究力度。如重點(diǎn)借鑒發(fā)達(dá)國家使用的超低容量施藥技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)適用于大型農(nóng)用飛機(jī)和不同型號(hào)農(nóng)用無人機(jī)的專用可控霧化噴嘴，以提高藥液的利用率。
先進(jìn)傳感器的開發(fā)與應(yīng)用
當(dāng)前，霧滴飄移監(jiān)測(cè)、霧滴沉積量評(píng)估、霧滴圖像處理系統(tǒng)等傳感器的開發(fā)與使用，是航空施藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
比如，有科研人員開發(fā)了航空施藥中藥霧分布與飄移趨勢(shì)遙測(cè)系統(tǒng)，利用近紅外成像儀在一定距離獲取航空施藥的霧滴云團(tuán)圖像，分析其紅外成像光譜特征，對(duì)藥霧云團(tuán)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而反演藥霧云團(tuán)的濃度圖像，實(shí)現(xiàn)藥霧飄移趨勢(shì)預(yù)測(cè)。
農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所針對(duì)無人機(jī)旋翼風(fēng)場(chǎng)測(cè)試、航空飄移預(yù)測(cè)模型等內(nèi)容開展了系列測(cè)試試驗(yàn)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)成功研制風(fēng)場(chǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)，為航空噴施等作業(yè)參數(shù)的優(yōu)化選擇提供了依據(jù)。
還有研究人員開發(fā)了一套航空施藥霧滴分布指標(biāo)的檢測(cè)裝置及系統(tǒng)，通過對(duì)水敏試紙的掃描圖像進(jìn)行處理，獲得霧滴分布指標(biāo)，降低霧滴分布指標(biāo)的測(cè)量誤差，用于提高霧滴沉積測(cè)量效率。
中國農(nóng)業(yè)航空施藥的發(fā)展前景
中國無論是在固定翼飛機(jī)、旋翼無人機(jī)的數(shù)量、作業(yè)面積等方面都和國外主要國家有較大差距。同時(shí)，也說明農(nóng)用施藥飛機(jī)、無人機(jī)在中國有巨大的發(fā)展和應(yīng)用前景。
我們應(yīng)立足于國內(nèi)農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需求，借鑒美國、俄羅斯、日本、韓國及巴西等應(yīng)用較為成熟的國家在農(nóng)用施藥機(jī)型上的配置經(jīng)驗(yàn)，比如大型農(nóng)用飛機(jī)生產(chǎn)服務(wù)可參考?xì)W美標(biāo)準(zhǔn)，小型無人機(jī)可參考日韓標(biāo)準(zhǔn);應(yīng)大力開發(fā)設(shè)計(jì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)用施藥飛機(jī)( 以開放程度較高、資金投入少的無人機(jī)為主) ，進(jìn)而建立完善的農(nóng)用航空施藥飛機(jī)作業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
中國與發(fā)達(dá)國家航空施藥技術(shù)對(duì)照_宇辰網(wǎng)_讓世界讀懂無人機(jī)_全球?qū)I(yè)無人機(jī)服務(wù)資訊平臺(tái)中國與發(fā)達(dá)國家航空施藥技術(shù)對(duì)照/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
近年來，我國在農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)的發(fā)展上取得了一系列成果。但是，與發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用相比，我國在航空施藥基礎(chǔ)理論、低空噴灑沉降規(guī)律、超低容量噴霧技術(shù)、航空變量施藥技術(shù)等方面，還存在不足。
由表 2 可知，對(duì)于世界航空施藥的最新技術(shù)，如中低速風(fēng)洞風(fēng)場(chǎng)模擬、航空飄移預(yù)測(cè)模型構(gòu)建、靜電噴霧技術(shù)、處方圖變量噴藥、無線傳感監(jiān)測(cè)霧滴沉積等方面，國內(nèi)的北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心、南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)都有相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)開展了跟蹤研究。但由于配套設(shè)備和專項(xiàng)資金支持方面的缺乏等，一些理論研究成果投入到實(shí)際應(yīng)用仍有較大差距。
隨著綠色植保、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、食品安全等熱點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展需求，國家對(duì)農(nóng)業(yè)航空施藥領(lǐng)域予以了重點(diǎn)扶持。我國的科研機(jī)構(gòu)和科技工作者應(yīng)抓住這一戰(zhàn)略發(fā)展期，根據(jù)國情和實(shí)際應(yīng)用需求，在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)發(fā)力:
1、建立并使用專業(yè)風(fēng)洞風(fēng)場(chǎng)研究基地，進(jìn)一步深化航空施藥理論研究;
2、根據(jù)國家地域特點(diǎn)和種植區(qū)劃分，開展有針對(duì)性的施藥技術(shù)探索，形成大型農(nóng)用飛機(jī)、無人直升機(jī)、多旋翼無人機(jī)等多機(jī)型作業(yè)的生產(chǎn)服務(wù)體系;
3、突破霧滴飄移預(yù)測(cè)、靜電噴霧、變量施藥等前沿技術(shù)，形成實(shí)用可行的技術(shù)體系。
在未來的 5 ~ 10 年，隨著國家加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)航空發(fā)展政策的制定與深入宣傳，航空施藥配套設(shè)備專門企業(yè)的培育與發(fā)展，中國將在航空精準(zhǔn)噴霧基礎(chǔ)理論研究和相關(guān)設(shè)備研發(fā)方面取得突破，這將有力推動(dòng)航空精準(zhǔn)施藥技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用普及，真正實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保、安全的農(nóng)業(yè)植保要求。
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