近年來，我國在農(nóng)業(yè)航空施藥技術的發(fā)展上取得了一系列成果。但是，與發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)航空應用相比，我國在航空施藥基礎理論、低空噴灑沉降規(guī)律、航空靜電噴霧技術、航空變量施藥技術等方面，還存在不足 。這一期，我將從航空施藥關鍵技術、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，希望能夠為國內(nèi)科研機構(gòu)、企業(yè)的研究應用提供參考。
無人機施藥關鍵技術的發(fā)展
現(xiàn)階段，無人機因其效率高、性能優(yōu)越、應對突發(fā)災害能力強等優(yōu)點，在中國呈井噴式發(fā)展。尤其是近年，無人機低空低容量噴灑、遠程控制施藥等技術在中國均取得突破性進展。
在農(nóng)業(yè)病蟲害防治中，無人機的作業(yè)高度、氣流場對霧滴均勻性、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，研究人員應用無人機噴施了不同劑型的毒死蜱防治玉米螟。試驗表明，飛行速度為 5 m/s 時，試驗設定的 3 個飛行高度中，以離植株頂部高度為 2.5 m 時防治效果最好。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，應用了小型無人機進行低空噴灑，試驗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，在對霧滴沉積分布狀況及防治效果進行分析后發(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
無人機施藥配套裝備與技術的發(fā)展
航空噴嘴的試驗與改進
目前，世界發(fā)達國家農(nóng)用航空飛機作業(yè)，主要使用液力霧化噴嘴和旋轉(zhuǎn)離心式霧化噴嘴，目的是實現(xiàn)霧滴可控、噴灑流量大、不易堵塞、噴頭數(shù)少，且實現(xiàn)低量噴霧，能夠在提高航空作業(yè)效果的同時，最大化降低環(huán)境污染。
中國大型農(nóng)用施藥飛機直接從國外采購，大都采用旋轉(zhuǎn)離心式霧化噴頭。對于這種噴頭的作業(yè)效果如何，是否需要針對實際生產(chǎn)對其升級開發(fā)，有待開展系列試驗驗證。
無人機要實現(xiàn)低空、低量、均勻噴施、高功效的噴灑要求，必須對其霧化部件進行優(yōu)化與選擇。我國科研人員已展開無人機噴嘴的結(jié)構(gòu)、性能及應用效果的測試研究，并取得了一定進展。
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)設計上加大研究力度。如重點借鑒發(fā)達國家使用的超低容量施藥技術的應用經(jīng)驗，開發(fā)適用于大型農(nóng)用飛機和不同型號農(nóng)用無人機的專用可控霧化噴嘴，以提高藥液的利用率。
先進傳感器的開發(fā)與應用
當前，霧滴飄移監(jiān)測、霧滴沉積量評估、霧滴圖像處理系統(tǒng)等傳感器的開發(fā)與使用，是航空施藥領域的研究熱點。
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遙測系統(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圖像，分析其紅外成像光譜特征，對藥霧云團進行識別，進而反演藥霧云團的濃度圖像，實現(xiàn)藥霧飄移趨勢預測。
農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所針對無人機旋翼風場測試、航空飄移預測模型等內(nèi)容開展了系列測試試驗。華南農(nóng)業(yè)大學成功研制風場無線傳感器網(wǎng)絡測量系統(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的檢測裝置及系統(tǒng)，通過對水敏試紙的掃描圖像進行處理，獲得霧滴分布指標，降低霧滴分布指標的測量誤差，用于提高霧滴沉積測量效率。
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、旋翼無人機的數(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，也說明農(nóng)用施藥飛機、無人機在中國有巨大的發(fā)展和應用前景。
我們應立足于國內(nèi)農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)需求，借鑒美國、俄羅斯、日本、韓國及巴西等應用較為成熟的國家在農(nóng)用施藥機型上的配置經(jīng)驗，比如大型農(nóng)用飛機生產(chǎn)服務可參考歐美標準，小型無人機可參考日韓標準;應大力開發(fā)設計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)用施藥飛機( 以開放程度較高、資金投入少的無人機為主) ，進而建立完善的農(nóng)用航空施藥飛機作業(yè)行業(yè)標準。
中國與發(fā)達國家航空施藥技術對照_宇辰網(wǎng)_讓世界讀懂無人機_全球?qū)I(yè)無人機服務資訊平臺中國與發(fā)達國家航空施藥技術對照/圖 來源網(wǎng)絡
近年來，我國在農(nóng)業(yè)航空施藥技術的發(fā)展上取得了一系列成果。但是，與發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)航空應用相比，我國在航空施藥基礎理論、低空噴灑沉降規(guī)律、超低容量噴霧技術、航空變量施藥技術等方面，還存在不足。
由表 2 可知，對于世界航空施藥的最新技術，如中低速風洞風場模擬、航空飄移預測模型構(gòu)建、靜電噴霧技術、處方圖變量噴藥、無線傳感監(jiān)測霧滴沉積等方面，國內(nèi)的北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術研究中心、南京農(nóng)業(yè)機械化研究所、華南農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)大學都有相關研究團隊開展了跟蹤研究。但由于配套設備和專項資金支持方面的缺乏等，一些理論研究成果投入到實際應用仍有較大差距。
隨著綠色植保、精準農(nóng)業(yè)、食品安全等熱點領域的發(fā)展需求，國家對農(nóng)業(yè)航空施藥領域予以了重點扶持。我國的科研機構(gòu)和科技工作者應抓住這一戰(zhàn)略發(fā)展期，根據(jù)國情和實際應用需求，在以下幾個方面重點發(fā)力:
1、建立并使用專業(yè)風洞風場研究基地，進一步深化航空施藥理論研究;
2、根據(jù)國家地域特點和種植區(qū)劃分，開展有針對性的施藥技術探索，形成大型農(nóng)用飛機、無人直升機、多旋翼無人機等多機型作業(yè)的生產(chǎn)服務體系;
3、突破霧滴飄移預測、靜電噴霧、變量施藥等前沿技術，形成實用可行的技術體系。
在未來的 5 ~ 10 年，隨著國家加強對農(nóng)業(yè)航空發(fā)展政策的制定與深入宣傳，航空施藥配套設備專門企業(yè)的培育與發(fā)展，中國將在航空精準噴霧基礎理論研究和相關設備研發(fā)方面取得突破，這將有力推動航空精準施藥技術的快速發(fā)展和應用普及，真正實現(xiàn)高效、環(huán)保、安全的農(nóng)業(yè)植保要求。
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