潘超然　郭洪元　崔佳鵬

摘要：針對(duì)我國(guó)施藥機(jī)具的現(xiàn)狀，研制出一種大型、高效、安全的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)。該機(jī)具有可變超高地隙、無(wú)級(jí)液壓調(diào)整輪距、智能化操控、氣流輔助噴霧等技術(shù)特點(diǎn)，能對(duì)玉米、大豆、小麥、馬鈴薯、棉花、煙草等農(nóng)作物實(shí)施高效、精準(zhǔn)、低污染的植保噴霧作業(yè)，尤其適用于玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期的病蟲害防治。

關(guān)鍵詞：超高地隙；自走式；噴桿噴霧機(jī)

中圖分類號(hào)：S491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.04.001

0引言

通過(guò)引進(jìn)研學(xué)意大利博格公司（BARGAM S.P.A. ITALIA S.p.A. ITALIA）的具有世界領(lǐng)先水平的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)，結(jié)合我國(guó)旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)的自然條件及農(nóng)藝特點(diǎn)，研究開發(fā)超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)，填補(bǔ)我國(guó)目前在高稈作物施藥裝備方面的空白，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)施藥設(shè)備的技術(shù)水平。該機(jī)具有可變超高地隙（噴頭離地間隙最高可達(dá)4.3 m、底盤離地間隙最高可達(dá)3.1 m）、無(wú)級(jí)液壓調(diào)整輪距、智能化操控、氣流輔助噴霧等技術(shù)特點(diǎn)，能對(duì)玉米、大豆、小麥、馬鈴薯、棉花、煙草等各種農(nóng)作物實(shí)施高效、精準(zhǔn)、低污染的植保噴霧作業(yè)，尤其適用于玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期的病蟲害防治。

1引進(jìn)技術(shù)背景

我國(guó)是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國(guó)，有常用農(nóng)藥近200種，每年產(chǎn)銷農(nóng)藥制劑達(dá)100萬(wàn)t，加水混拌后至少有1億噸藥液噴灑到農(nóng)田中。目前，常見(jiàn)的施藥機(jī)械主要是小型背負(fù)式噴霧器，年產(chǎn)量高達(dá)800萬(wàn)～1000萬(wàn)臺(tái)（社會(huì)保有量1億臺(tái)），占國(guó)內(nèi)植保機(jī)械市場(chǎng)份額的80%，擔(dān)負(fù)著全國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲草害防治面積的70%。其次是小型機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)（社會(huì)保有量約4.2萬(wàn)臺(tái)），絕大多數(shù)由中小企業(yè)或農(nóng)村手工作坊生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，無(wú)壓力調(diào)節(jié)裝置，這些噴霧設(shè)備功能單一，通常采用大容量和大霧滴施藥，噴霧量大，噴霧均勻性差，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重，作業(yè)效率低、農(nóng)藥利用率不足30%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家50%的平均水平，大部分農(nóng)藥流失到環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，經(jīng)常發(fā)生人畜中毒現(xiàn)象。據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年因農(nóng)藥和藥械使用不當(dāng)造成的人畜中毒傷亡事故高達(dá)10萬(wàn)人次左右。我國(guó)常見(jiàn)的施藥設(shè)備和作業(yè)情況如下圖。

近年來(lái)，我國(guó)在農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)方面開展了較為深入的研究，取得了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)成果，如農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所開發(fā)的背負(fù)式機(jī)動(dòng)均勻霧噴霧機(jī)、3WZP150小型自走式防飄噴桿噴霧機(jī)等；中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院和現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制的3WZG系列高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)、3WQX系列風(fēng)幕式噴桿噴霧機(jī)；黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院研發(fā)的3WF-1000系列高效低污染防漂移噴霧機(jī)、3WF-1800系列高效低污染防漂移噴霧機(jī)和3WQF-4000系列寬幅精準(zhǔn)牽引式噴霧機(jī)等。這些噴霧機(jī)中，很多采用了噴桿自動(dòng)懸浮平衡技術(shù)、氣流輔助高穿透性噴霧技術(shù)、恒壓回水技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，整體技術(shù)達(dá)到了20世紀(jì)80/90年代國(guó)際先進(jìn)水平。這些施藥設(shè)備最大的缺點(diǎn)是地隙?。ㄒ话愣夹∮?.5 m），無(wú)法適應(yīng)玉米等高稈作物中后期植保噴霧作業(yè)的要求。

目前，國(guó)內(nèi)少數(shù)幾家農(nóng)機(jī)企業(yè)研制了簡(jiǎn)易型高稈作物噴桿式噴霧機(jī)，如北京豐茂植保機(jī)械有限公司生產(chǎn)的3WX-280G 型自走式高稈作物噴桿噴霧機(jī)，最高地隙可達(dá)2.5 m以上，可用于玉米等高稈作物中后期植保噴霧作業(yè)。但該機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，藥箱容積小，無(wú)壓力調(diào)節(jié)和行走減震機(jī)構(gòu)，作業(yè)速度慢（一般小于4 km/h），因而工作穩(wěn)定性差，作業(yè)效率低、效果差。特別是沒(méi)有駕駛室或駕駛室不是全封閉的，操作者工作條件十分惡劣，缺乏有效的保護(hù)，極容易發(fā)生中毒現(xiàn)象。

航空施藥作業(yè)具有效率高、速度快、適宜大面積集中作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，但也有明顯的缺點(diǎn)：一是航空植保機(jī)械價(jià)格高，并需建設(shè)機(jī)場(chǎng)等配套設(shè)施，運(yùn)營(yíng)成本高；二是航空植保機(jī)械僅適合在有統(tǒng)一種植規(guī)劃的墾區(qū)大地塊上集中作業(yè)，而農(nóng)村一家一戶地塊小、種植作物不同，無(wú)法統(tǒng)一進(jìn)行航空施藥作業(yè)；三是航空植保機(jī)械受風(fēng)力風(fēng)向等因素影響較大，噴灑均勻性較差，容易造成重噴和漏噴，多用于草原滅蝗、森林治蟲等大面積病蟲害防治。

2012年7月中旬到8月下旬，華北及東北地區(qū)大面積爆發(fā)玉米粘蟲災(zāi)害，而我國(guó)當(dāng)前擁有的施藥設(shè)備包括：小型背負(fù)式噴霧器、噴桿式噴霧機(jī)、航空施藥設(shè)備都有各自明顯的缺點(diǎn)，無(wú)法勝任在玉米生長(zhǎng)中后期大規(guī)模爆發(fā)病蟲害時(shí)快速、安全、有效進(jìn)行施藥作業(yè)的任務(wù)。因此，我國(guó)當(dāng)前急需一種安全、高效并且具有超高地隙能在玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期進(jìn)地施藥作業(yè)的新型施藥設(shè)備。

2引進(jìn)技術(shù)先進(jìn)性

該機(jī)具有最高3.1 m的可變超高地隙，能夠保證在玉米等高稈作物的生長(zhǎng)期全程都能進(jìn)地進(jìn)行施藥作業(yè)；無(wú)級(jí)液壓輪距調(diào)整可在行進(jìn)間調(diào)整輪距（1.8～3.1 m），非常適合我國(guó)這種緯度跨度比較大、玉米種植農(nóng)藝比較復(fù)雜、行距種類較多的狀況。全液壓驅(qū)動(dòng)和操控使用方便，操作準(zhǔn)確；集成電子監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴霧，顯著提高了作業(yè)質(zhì)量；氣流輔助助噴霧系統(tǒng)減小了噴霧過(guò)程中的漂移，提高了霧滴的穿透性，使霧滴能夠到達(dá)高稈作物下層莖葉，提高了農(nóng)藥有效利用率；帶有空調(diào)和濾芯的駕駛室，可以保證施藥過(guò)程中操作人員的安全。四輪驅(qū)動(dòng)，作業(yè)時(shí)整機(jī)通過(guò)性好，穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的爬坡能力，地形適應(yīng)性強(qiáng)；噴桿架電子調(diào)平裝置能夠保證噴桿架與地面保持平行，提高了噴霧機(jī)在各種地形條件下噴霧的均勻性；引進(jìn)機(jī)型所具有的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)施藥設(shè)備所不具備的。

3引進(jìn)技術(shù)必要性

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)有關(guān)植保的研究大多集中于農(nóng)藥本身，對(duì)施藥機(jī)械和施藥方法的研究開發(fā)很少。我國(guó)目前使用的主要施藥機(jī)械還都是小型背負(fù)式噴霧器和少量的噴桿式噴霧機(jī)，品種單一，機(jī)型不全，技術(shù)落后，作業(yè)效率低，安全性差。沒(méi)有一種適合玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期施藥作業(yè)的機(jī)型，導(dǎo)致玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期爆發(fā)病蟲草害每年所造成的損失達(dá)總產(chǎn)量的5%～10%。究其原因，主要是現(xiàn)有噴桿式噴霧機(jī)地隙較低。懸掛式、牽引式噴桿噴霧機(jī)受配套動(dòng)力地隙所限，不可能大幅提高?，F(xiàn)有高架自走式噴桿噴霧機(jī)地隙也都在1.1～1.5 m之間，在我國(guó)尤其是東北地區(qū)玉米后期高度都在3 m以上，青貯玉米甚至能到4 m多，現(xiàn)有的噴桿式噴霧機(jī)因地隙低而無(wú)法進(jìn)地作業(yè)。

我們將引進(jìn)的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)地隙可通過(guò)液壓調(diào)整，最高地隙可達(dá)3.1 m，噴桿高度最高可達(dá)4.3 m，能夠在玉米等高稈作物生長(zhǎng)期全程正常進(jìn)地作業(yè)，能夠完全解決我國(guó)在玉米等高稈農(nóng)作物生長(zhǎng)中后期沒(méi)有合適的施藥設(shè)備的問(wèn)題，是我國(guó)農(nóng)民和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需的機(jī)型。

4機(jī)具的優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新

通過(guò)消化吸收國(guó)外先進(jìn)的農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)和先進(jìn)裝備，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行如下創(chuàng)新工作：

引進(jìn)意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司HORSE HS 3000型自走式噴桿噴霧機(jī)，通過(guò)研學(xué)先進(jìn)的精準(zhǔn)噴霧施藥技術(shù)，結(jié)合我國(guó)旱作地區(qū)的自然條件、農(nóng)藝特點(diǎn)，研制超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)，可實(shí)施高效、精準(zhǔn)、低污染植保噴霧作業(yè)。

4.1可變超高地隙

駕駛室高度可調(diào)，在運(yùn)輸或矮桿作物施藥作業(yè)時(shí)，駕駛室保持較低的高度。在玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期施藥作業(yè)時(shí)，通過(guò)液壓裝置能夠?qū)Ⅰ{駛室提高到適當(dāng)高度。藥箱等部件經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，具有較窄的寬度，可以保證在我國(guó)現(xiàn)有農(nóng)藝要求下作業(yè)時(shí)不會(huì)刮傷作物。噴霧機(jī)最高地隙能達(dá)到3.1 m，從而滿足高稈作物作業(yè)要求。

4.2輪距液壓無(wú)級(jí)調(diào)整機(jī)構(gòu)

輪距在行進(jìn)間可進(jìn)行無(wú)級(jí)液壓調(diào)整，調(diào)整范圍為（1.7～3.0 m），能夠滿足我國(guó)目前絕大多數(shù)農(nóng)作物施藥作業(yè)時(shí)對(duì)進(jìn)地機(jī)械輪距的要求。

4.3智能化控制系統(tǒng)

可以讓所有功能通過(guò)一個(gè)在拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)的電子控制器來(lái)控制，能使壓力精確地調(diào)整，通過(guò)電磁閥可迅速地開關(guān)等壓分路閥，壓力顯示由壓力計(jì)或數(shù)顯來(lái)實(shí)現(xiàn)，可全自動(dòng)調(diào)整預(yù)先設(shè)定的施藥量。采用參數(shù)模糊自整定控制器，該系統(tǒng)可保證植保所需的噴霧量隨配套動(dòng)力前進(jìn)速度變化而變化，既可達(dá)到農(nóng)藥的節(jié)本增效，又可滿足農(nóng)藥噴霧量的要求。

4.4實(shí)現(xiàn)多方向緩沖的性能

先進(jìn)的傳感器控制技術(shù)和電子平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以等距離噴藥，噴灑過(guò)程中穩(wěn)定性好，噴桿前后、上下的角度偏移量小于2%，與傳統(tǒng)噴霧機(jī)噴桿相比實(shí)現(xiàn)了多方向的緩沖，減輕了噴霧作業(yè)時(shí)噴桿劇烈震動(dòng)搖擺導(dǎo)致噴頭霧形紊亂而造成的沿噴桿方向噴霧均勻性急劇下降的問(wèn)題。

5推廣前景

超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)徹底解決了我國(guó)噴桿式噴霧機(jī)在玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期因地隙低而無(wú)法進(jìn)地作業(yè)的難題，添補(bǔ)我國(guó)在超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)領(lǐng)域的空白。其所具有的可調(diào)超高地隙、輪距液壓無(wú)級(jí)調(diào)整、全液壓驅(qū)動(dòng)、全電子智能化操控、氣流輔助噴霧技術(shù)、同步精量噴霧技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)將使我國(guó)真正具備研發(fā)具有世界先進(jìn)水平噴桿式噴霧機(jī)的能力，為我國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲草害防治提供能夠在作物生長(zhǎng)期全程進(jìn)行防治作業(yè)的現(xiàn)代化施藥設(shè)備。該機(jī)將因其先進(jìn)性、高適應(yīng)性、安全性以及較高的作業(yè)效率而具有廣闊的市場(chǎng)前景。

從玉米這一單一作物來(lái)看，我國(guó)2012年玉米種植面積為3500萬(wàn)hm2，如其中50%需超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑作業(yè)，按一臺(tái)噴霧機(jī)每年工作300 h，作業(yè)面積3000 hm2計(jì)算，需1.17萬(wàn)臺(tái)。馬鈴薯、棉花、煙草等其它作物對(duì)先進(jìn)的噴桿式噴霧機(jī)也有很大需求。

6預(yù)期效益

2013年引進(jìn)一臺(tái)意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司生產(chǎn)的HORSE HS 3000型自走式噴霧機(jī)。通過(guò)研學(xué)，系統(tǒng)地掌握國(guó)外先進(jìn)的噴霧機(jī)設(shè)計(jì)理論、方法以及先進(jìn)的制造工藝，掌握使用、維修與保養(yǎng)要素。結(jié)合我國(guó)旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)的自然條件、農(nóng)藝特點(diǎn)及用戶的經(jīng)濟(jì)狀況以及我國(guó)現(xiàn)有施藥設(shè)備的現(xiàn)狀、特點(diǎn)，開發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)。解決我國(guó)噴桿式噴霧機(jī)在玉米等高稈作物生長(zhǎng)中后期因地隙低而無(wú)法進(jìn)地作業(yè)的難題，添補(bǔ)我國(guó)在超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)領(lǐng)域的空白。

6.1經(jīng)濟(jì)效益

我國(guó)2012年玉米種植面積為3500萬(wàn)hm2，如其中50%需超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑作業(yè)，按一臺(tái)噴霧機(jī)每年工作300 h，作業(yè)面積3000 hm2計(jì)算，需1.17萬(wàn)臺(tái)。每臺(tái)按50萬(wàn)元銷售價(jià)計(jì)算，直接產(chǎn)值達(dá)57.5億元。

在玉米生長(zhǎng)中后期由于沒(méi)有適用的噴霧機(jī)進(jìn)行施藥作業(yè)而造成的病蟲害損失約占玉米總產(chǎn)量的5%～10%。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）稱：2013年中國(guó)玉米產(chǎn)量達(dá)到新的紀(jì)錄1.975億t，即損失達(dá)98.75億～1975億 kg，以每千克2.4元計(jì)算，今年損失將達(dá)237億～474億元。

超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)可降低施藥量20%～60%，與目前國(guó)內(nèi)使用的噴桿式噴霧機(jī)相比，平均節(jié)支28%。一臺(tái)超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)一年可為農(nóng)戶節(jié)省7200 kg農(nóng)藥，節(jié)省農(nóng)藥開支12.6萬(wàn)元，全國(guó)農(nóng)民可節(jié)省農(nóng)藥開支14.74億元。

6.2社會(huì)效益

該機(jī)具代表國(guó)際領(lǐng)先水平的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)，通過(guò)消化吸收再創(chuàng)新，在關(guān)鍵技術(shù)及裝備上將取得突破，能極大促進(jìn)我國(guó)在施藥設(shè)備方面的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家在農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)方面的差距，并形成自主核心技術(shù)，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)施藥裝備行業(yè)的自主創(chuàng)新能力，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。新技術(shù)新裝備的開發(fā)推廣首次為我國(guó)玉米等高稈作物的施藥作業(yè)提供了適用的裝備，提高了我國(guó)農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)水平，降低了農(nóng)藥用量，保護(hù)了農(nóng)民施藥作業(yè)安全。同時(shí)提高了糧食產(chǎn)量，減輕了糧食中農(nóng)藥殘留，減少了環(huán)境污染。對(duì)保障國(guó)家糧食安全、增加農(nóng)民收入具有重要的作用。

6.3生態(tài)效益

通過(guò)引進(jìn)研學(xué)開發(fā)的超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)采用智能化控制、同步變量噴霧、氣流輔助噴霧等多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，提高了農(nóng)藥利用率，減少了農(nóng)藥用量，降低了環(huán)境污染，保護(hù)了操作者的身體健康，具有顯著的生態(tài)效益。

7結(jié)束語(yǔ)

超高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)具有世界先進(jìn)水平并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能型農(nóng)業(yè)施藥設(shè)備，提高機(jī)械施藥效率和效果，對(duì)于改善我國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲草害防治現(xiàn)狀、降低農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染、保護(hù)人身安全都將發(fā)揮重要作用，對(duì)于我國(guó)發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)將作出重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寶昌，李存斌，王立軍，等.飛機(jī)噴霧及影響其噴霧質(zhì)量的因素[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2014（5）：26-29.

[2]孫文峰，王立君，陳寶昌，等. 農(nóng)藥噴施技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)機(jī)化研究，2009（9）.（04）