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設(shè)備與工具
在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中，病蟲(chóng)草鼠害的有效防控措施是保證糧食安全生產(chǎn)的一個(gè)不可缺省的重要環(huán)節(jié)，直接影響糧食的產(chǎn)量與質(zhì)量。高效植保機(jī)械化技術(shù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合能力的重要組成部分。航空植保能快速高效地完成病蟲(chóng)草害的防治,特別是能及時(shí)有效地防治大面積爆發(fā)性有害生物災(zāi)害；同時(shí)，它不受地理因素的制約，無(wú)論山區(qū)或平原、水田還是旱田，以及不同的作物生長(zhǎng)期，農(nóng)藥的噴灑一般不受太多因素的影響，都可順利高效的完成作業(yè)任務(wù)。但航空植保投入大，作業(yè)程序復(fù)雜，對(duì)使用者的技術(shù)素養(yǎng)要求很高。由于經(jīng)濟(jì)方面和管理機(jī)制的原因，我國(guó)農(nóng)用航空的應(yīng)用水平與我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要不適應(yīng)，與國(guó)外相比差距較大。
農(nóng)業(yè)飛機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
自1903年萊特兄弟發(fā)明了世界上的第一架載人動(dòng)力飛機(jī)后，美國(guó)在1918年就第一次用飛機(jī)噴撒農(nóng)藥殺滅棉蟲(chóng)，開(kāi)創(chuàng)了農(nóng)業(yè)航空的歷史，隨后加拿大、前蘇聯(lián)、德國(guó)和新西蘭等國(guó)也將飛機(jī)用于農(nóng)業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)以后，化學(xué)殺蟲(chóng)劑、除草劑等農(nóng)藥相繼出現(xiàn)，迫切需要一種高效率的噴灑機(jī)具；同時(shí)戰(zhàn)后大量小型飛機(jī)過(guò)剩，紛紛轉(zhuǎn)用到農(nóng)業(yè)上來(lái)。農(nóng)業(yè)航空得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)50年代以后。為農(nóng)業(yè)而設(shè)計(jì)的專用和多用途農(nóng)業(yè)飛機(jī)相繼出現(xiàn)。到50年代末，直升機(jī)也加入農(nóng)業(yè)航空行列。
美國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)航空最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度規(guī)?；?。目前使用的農(nóng)業(yè)用飛機(jī)約9000架．實(shí)際在用的飛機(jī)大約4000架，年處理耕地面積超過(guò)120Mhm2，占總耕地面積的50％以上。美國(guó)的農(nóng)用飛機(jī)大約有20多種機(jī)型，大部分是有人駕駛固定翼飛機(jī)。美國(guó)的農(nóng)用固定翼飛機(jī)基本上都使用活塞型發(fā)動(dòng)機(jī)，且多為后三點(diǎn)式，飛機(jī)的安全性能較高，抗墜毀性好；空中作業(yè)效率高，麥田滅草比地面機(jī)械效率高5.7倍,相當(dāng)于人工噴霧的200，250倍；突擊能力強(qiáng)，利于消滅爆發(fā)性病蟲(chóng)害；不受作物長(zhǎng)勢(shì)的限制，利于作物后期作業(yè)。
日本是一個(gè)人口多、耕地少的國(guó)家，農(nóng)家每戶平均耕地面積較小，農(nóng)業(yè)以兼業(yè)農(nóng)戶比重為主，糧食作物以水稻為主。由于種植規(guī)模較小，日本的施藥裝備以小型機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)和直升飛機(jī)航空噴霧設(shè)備為主。近幾年來(lái)，具有作業(yè)效率高、單位面積施藥液量小、農(nóng)藥飄移少等優(yōu)點(diǎn)的無(wú)人駕駛超低空作業(yè)農(nóng)用輕型直升飛機(jī)在日本發(fā)展迅猛。截止到2005年底，日本登記在冊(cè)的無(wú)人駕駛農(nóng)用輕型直升飛機(jī)保有量已經(jīng)從1997年的892架增加到2002架；防治面積從1997年的200khm2增加到663khm2，超過(guò)了有人駕駛農(nóng)用直升飛機(jī)的防治面積。在日本，采用農(nóng)用無(wú)人駕駛輕型直升飛機(jī)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為發(fā)展趨勢(shì)之一。
我國(guó)從1951年開(kāi)始用飛機(jī)參與防治東亞飛蝗、護(hù)林防火和播種造林等工作。1956年中國(guó)民用航空局設(shè)立專業(yè)航空機(jī)構(gòu)，開(kāi)展多種農(nóng)業(yè)航空業(yè)務(wù)。目前，已有6個(gè)機(jī)種400多架飛機(jī)在大面積的墾區(qū)和農(nóng)場(chǎng)從事農(nóng)業(yè)航空工作，主要機(jī)型包括“農(nóng)業(yè)5”、“Y5B”、“Y11”、“海燕650B”等固定翼飛機(jī)。作為農(nóng)業(yè)用途的無(wú)人駕駛輕型直升飛機(jī)在國(guó)內(nèi)目前處于初級(jí)研究階段。
農(nóng)用航空施藥技術(shù)發(fā)展概況
從世界植保技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，化學(xué)防治仍是農(nóng)作物防治病、蟲(chóng)、草、鼠害的主要方法。為避免或減輕農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物的影響和對(duì)環(huán)境的污染．航空施藥作業(yè)必須考慮以下二個(gè)方面的因素：①作業(yè)條件，如作業(yè)時(shí)的氣象條件,特別是風(fēng)向、風(fēng)速；②飛行參數(shù)，飛行高度和飛行速度需根據(jù)作業(yè)條件(氣象條件、田塊大小等)、噴液量的要求調(diào)整。航空施藥技術(shù)主要解決以下三個(gè)方面的問(wèn)題：①非靶標(biāo)區(qū)的飄移；②提高防治效率：③提高作業(yè)可靠性。
航空噴霧設(shè)備主要由供藥系統(tǒng)、噴射部件及控制部件等組成。供藥系統(tǒng)由藥箱、液泵、管路等組成。噴射部件應(yīng)能根據(jù)不同施藥作業(yè)要求更換不同型號(hào)的噴嘴或噴射部件。目前我國(guó)在用的航空噴霧設(shè)備使用的噴射部件采用的噴霧方式有低壓液力噴霧及離心霧化兩種型式，在美國(guó)、日本及歐洲的一些國(guó)家，除了上述噴霧型式外．航空靜電霧化技術(shù)已進(jìn)入了實(shí)施階段。
目前,發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)航空噴霧控制技術(shù)的研究熱點(diǎn)在以下兩方面：①建立飛機(jī)噴霧的霧滴分布仿真數(shù)學(xué)模型．通過(guò)模型分析霧滴沉降規(guī)律，研究噴施高度、風(fēng)速、不同飛機(jī)對(duì)霧滴粒徑及霧滴漂移的影響。另一個(gè)已投入使用的技術(shù)是可控霧滴技術(shù)。飛行員按作業(yè)條件選擇相應(yīng)的噴嘴和噴霧參數(shù)．達(dá)到控制霧滴種類、直徑、漂移率等，取得最佳噴霧效果。②全球性定位系統(tǒng)(GPS)及精準(zhǔn)施藥技術(shù)在航空作業(yè)中的使用。航空植保作業(yè)時(shí)．通過(guò)SSM中不同區(qū)域(較小的面積單元)所需殺蟲(chóng)藥、肥料用量，進(jìn)行變量噴施；最近，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)也得到應(yīng)用，當(dāng)飛機(jī)到達(dá)作業(yè)區(qū)域時(shí)．GPS能實(shí)時(shí)將作區(qū)域的信息圖像傳送到控制平臺(tái)(電腦)，但是當(dāng)飛機(jī)速度／>65m／s。GPS技術(shù)尚不能很好的完成即時(shí)數(shù)據(jù)回傳．但在較小速度下的使用已能達(dá)到作業(yè)位置精確定位與自動(dòng)導(dǎo)航．最終實(shí)現(xiàn)精確施藥及噴幅精確對(duì)接。
航空施藥準(zhǔn)則及法規(guī)
飛機(jī)施藥通常存在以下的問(wèn)題：一是飛行安全問(wèn)題。航空植保作業(yè)通常在低空或超低空中進(jìn)行，飛機(jī)距農(nóng)作物、林木高度較小。理論上講，在考慮到農(nóng)藥噴灑、沉降、漂移等因素后。大田作物的作業(yè)高度為3.4m。林區(qū)和地形復(fù)雜地區(qū)的作業(yè)高度為10～15m。二是不合理噴施造成農(nóng)藥噴撒(灑)漂移操作者及環(huán)境產(chǎn)生危害。三是農(nóng)藥對(duì)飛機(jī)機(jī)體、結(jié)構(gòu)的腐蝕造成安全隱患。
為了保證飛行安全，減少植保作業(yè)的負(fù)面影響，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)制定了《飛機(jī)施用農(nóng)藥的正確操作準(zhǔn)則》，準(zhǔn)則規(guī)定了飛行員的培訓(xùn)；農(nóng)藥的選擇、運(yùn)輸及貯存；個(gè)人防護(hù)及意外事故的處理；機(jī)具的技術(shù)要求包括：施藥機(jī)具的選擇、機(jī)具性能要求、噴霧系統(tǒng)的校準(zhǔn)、作業(yè)區(qū)域預(yù)先警示；田間施藥技術(shù)要求包括：田塊的調(diào)查、氣象條件、處理時(shí)間、藥液配制、田間操作、機(jī)具清洗、個(gè)人防護(hù)、殘液處理等；在作業(yè)完成后田間噴霧記錄、設(shè)備維修保養(yǎng)記錄、操作人員健康監(jiān)測(cè)記錄、個(gè)人防護(hù)設(shè)備記錄等。
航空植?？煽啃院桶踩苑治?
在航空植保作業(yè)時(shí)，飛行高度過(guò)高會(huì)使霧滴揮發(fā)和漂移，但飛行高度過(guò)低又會(huì)造成條帶狀影響，造成藥液在目標(biāo)物上分布不勻。適宜的飛行高度理論上講是飛機(jī)距作物頂端3～4m，使噴灑的藥液均勻地散布在目標(biāo)物上。但由于低空飛行受地面障礙物(電線桿等）威脅，考慮到安全因素，一般推薦安全作業(yè)高度10m以上。目前，航空植保用飛機(jī)主要有三種：輕型固定翼飛機(jī)、直升機(jī)和輕型無(wú)人駕駛直升機(jī)。
固定翼式輕型飛機(jī)作業(yè)時(shí)盡管是采用超低空飛行，從安全性上講，由于受上升、下降氣流波動(dòng)的影響，很難達(dá)到距作物3-4m飛行高度，且因田間障礙物如電線、電桿、樹(shù)木等，飛行高度過(guò)低極易引起飛行安全的問(wèn)題。
采用直升機(jī)作業(yè)，直升機(jī)的螺旋槳造成的空氣渦流能使農(nóng)藥噴灑到植物莖葉的背面，提高噴灑效果，農(nóng)藥用量比地面作業(yè)低：與固定翼飛機(jī)相比．直升機(jī)的耗油量稍大，但可在田間起降作業(yè)，減少了機(jī)場(chǎng)、跑道等的建設(shè)費(fèi)用。
與前二種機(jī)型相比，輕型無(wú)人駕駛直升機(jī)的優(yōu)越性非常明顯：①具有直升機(jī)的高效作業(yè)性能和良好噴灑效果：②由于無(wú)人機(jī)采用人工遙控技術(shù)和自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)，保證了飛機(jī)操控者的安全性：③自動(dòng)化程度高，作業(yè)機(jī)組人員相對(duì)較少．勞動(dòng)強(qiáng)度低：④采用超低空作業(yè)，噴灑時(shí)漂移減少，使作業(yè)環(huán)境空氣中農(nóng)藥的含量大大降低。減少了對(duì)環(huán)境的污染：⑤無(wú)人機(jī)機(jī)體重量輕，以Z一3輕型直升機(jī)為例．其發(fā)動(dòng)機(jī)功率不到20KW，任務(wù)載荷20kg，運(yùn)行成本低。
我國(guó)航空植保的發(fā)展前景
我國(guó)地域遼闊，地理及氣象條件多樣，農(nóng)業(yè)人口眾多，耕地面積約121.78Mhm2．農(nóng)作物病蟲(chóng)害發(fā)生面積每年約449 Mhm2次。據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)手動(dòng)植保機(jī)具約35個(gè)品種、社會(huì)保有量約5807.99萬(wàn)架，擔(dān)負(fù)著全國(guó)農(nóng)作物病、蟲(chóng)、草害防治面積的70％以上；機(jī)動(dòng)植保機(jī)械有背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)及背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧噴粉機(jī)約8個(gè)品種，社會(huì)保有量約261.73萬(wàn)臺(tái)；擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)社會(huì)保有量約16.82萬(wàn)臺(tái)；小型機(jī)動(dòng)及電動(dòng)噴霧機(jī)社會(huì)保有量25.35萬(wàn)臺(tái)；拖拉機(jī)懸掛式或牽引的噴桿式噴霧機(jī)及風(fēng)送式噴霧機(jī)的社會(huì)保有量4.16萬(wàn)臺(tái)；航空植保作業(yè)裝備保有量?jī)H400架。
地面植保機(jī)具防治效率低，對(duì)于遷飛性害蟲(chóng)暴發(fā)和大區(qū)域流行性病害發(fā)生不能實(shí)現(xiàn)大面積的統(tǒng)防統(tǒng)治。根據(jù)新疆地區(qū)的使用記錄顯示，飛機(jī)的作業(yè)效率是目前地面植保機(jī)具防治效率最高的高架噴霧器作業(yè)效率的8.38倍。飛機(jī)作業(yè)不僅作業(yè)效率高、能節(jié)省大量人力和農(nóng)藥，且完成同樣作業(yè)面積的耗油量也比拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械少。在我國(guó)大量農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力向第二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的情況下，為滿足我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要，航空植保的發(fā)展前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。
結(jié)論
1）我國(guó)目前航空噴灑技術(shù)基礎(chǔ)理論研究工作投入少。低空噴灑沉降規(guī)律、航空靜電噴霧技術(shù)、航空植保精準(zhǔn)施藥變量噴霧技術(shù)、航空安全施藥作業(yè)規(guī)范等將是研究熱點(diǎn)。
2）輕型自動(dòng)導(dǎo)航的無(wú)人駕駛直升機(jī)作業(yè)的安全性高、風(fēng)險(xiǎn)小。即使發(fā)生故障甚至空中停車，也不會(huì)造成大的損失。進(jìn)行植保作業(yè)時(shí)可在田間地頭起降、維護(hù)、保養(yǎng)、加油、加注藥液，減少了往返機(jī)場(chǎng)的飛行時(shí)間及燃料消耗，保證了作業(yè)效率，在產(chǎn)品批量化后用于植保作業(yè)的前景最為廣闊。
2020-10-21 10:08
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