关桂娟

(哈尔滨市阿城区农业机械化技术推广站，哈尔滨 150300)

0 引言

在现代化农业生产过程中，为确保农作物的稳产高产，需要利用植保机械进行大范围的多次农药喷施作业，以起到预防和治疗病虫害的作用。但从生产实际来看，大部分植保机械技术和使用特征过于粗放，造成农药使用量大，药物喷施精确性不足，难以实现农药的有效利用。农药的不合理应用已经造成了较为严重的食品安全、环境污染和资源浪费问题，在可持续发展理念的影响下，人们越来越认识到合理利用农药资源的必要性，农业植保工作的转型升级势在必行。近年来，变量喷药技术得到了世界范围内的认可与应用，作为精确农业的重要技术体系，变量喷药技术有效改善了传统的农业植保模式，使农业生产过程变得更加合理。

1 变量喷药技术的内涵与应用

变量喷药技术是在传统的植保喷雾技术基础上结合现代化的科学技术和机械技术发展而来的，变量喷药的过程充分考虑农田环境、植株状态、植株密度、土壤状态、病虫害程度等众多因素，并利用计算机技术、数学模型、自动控制技术实现喷药量的自动调节。变量喷药技术对改善我国农业植保的工作质量意义重大，能够更好地保障耕整地、播种、施肥、作物生长期等各个环节的生产环境，因此适合在我国的农业生产中进行应用。我国变量喷药机械设备和技术的应用都处于发展时期，很多关键的技术还处于研究和不断改进的阶段，变量喷药技术的大部分研究集中在大型宽幅移动式喷药机械和大棚管路式喷雾机械上，秸秆理论技术的研究不断取得突破的同时，先进变量喷药技术的应用仍待普及推广，大部分技术处于试验和小范围应用上，且关于自动混药、自动配比、变量算法、喷头技术等方面与发达国家仍存在较大差距[1]。

2 变量喷药技术的应用形式

2.1 基于农田信息实时采集的变量喷施

传统的农业植保机械喷施农药多采用一成不变的喷药形式，不能根据农田环境和作物植株的需求展开合理的喷施，往往造成农药的大量浪费和农作物药害等严重问题。因此，根据农田实施的信息数据开展可变的喷施作业是最合理的植保喷药形式之一。农田信息实时采集包括了众多先进技术的集成，包括视觉识别技术、遥感技术、网络数据传输技术等[2]。图1为利用无人机遥感技术获取的某田地田间病虫害分布情况，并将实时获取的田间的各种数据信息传输给中央处理器进行分析处理，形成最佳喷施方案。植保机械根据处理器提供的方案控制各个管路和喷头位置的喷雾量，实现各个喷头的独立可变控制，实现根据农田不同位置作物情况进行科学的变量喷施[3]。

图1 遥感技术获取的田间病虫害分布情况

2.2 基于处方图的变量喷施

由于田间实时信息采集的技术复杂性较高，生产过程中实施的难度和成本也比较高，因此现阶段的变量喷施作业更多地以处方图的方式开展。处方图就是在喷施作业前先利用遥感技术或视相技术及人工勘测对农田各个位置的植株状态或农田信息进行标记，并制作出农田各个坐标位置的喷药量变化方案，这种喷施方案与农田地图的结合就是喷施作业的处方图。在处方图的指导下，农机根据卫星导航的定位实施不同位置的喷施作业。处方图的优点是以较低的成本实现变量喷药作业，缺点是不具有实时性特点，精确性稍显不足[4]。

2.3 农药高效利用技术

2.3.1 高雾化喷施技术

为进一步减少农药的使用量，实现利用最少的农药实现最佳的植保作业效果，国际上技术先进的植保机械很多都采用了低喷量的高雾化喷头进行喷施，图2为雷沃农机生产的宽幅高物化植保机械，应用了先进的高物化喷头技术，高雾化喷头通过离心喷头技术实现喷出雾滴的进一步细化(图3)，更小的雾滴直径能有效提高药雾与植株的接触面积，提高附着率[5]。

图2 雷沃高雾化喷施技术作业

图3 高雾化喷头喷施效果

2.3.2 静电喷施技术

静电喷施技术是通过对药液施加电流，使喷出的雾滴带电，在静电的作用下，雾化的药滴更容易吸附到农作物植株的各个位置，提高农药的利用率[6]。

2.3.3 对靶喷施技术

该技术的实施需要根据作物的植株状态开展，如利用视觉技术识别叶片的病害或虫害位置，或利用叶色素光学传感器识别叶片状态，进而实施有针对性的喷雾作业，对靶喷施避免了传统植保中无差别的大面积喷施作业，不仅降低了农药的浪费，同时有效控制了环境污染。

2.3.4 喷雾防漂移技术

喷雾防漂移是减少农药在空气中损失的重要技术，针对自然环境对喷雾质量的影响展开的专门研究，有利于降低不良天气造成的喷雾飘逸问题。现阶段使用的防漂移技术包括喷头防漂移技术、风幕技术、雾滴回收技术，以及上文介绍的静电喷雾技术。据统计，合理利用静电喷雾技术可减少50%～60%的药液损失，并有效降低农药喷施造成的环境污染[7]。

3 变量喷药技术应用优势

3.1 有利于精确农业的实现

变量喷药技术作为精确农业理念中的重要组成部分，其实施有效提升了农业生产过程中农药喷施的精确化程度，使作业过程的合理性明显提升。一方面，具有变量喷药技术特征的植保机械能够在卫星定位和环境数据的支持下，以高度自动化的形式完成喷雾作业，作业过程中的行驶速度、作业线路、喷施量等关键参数更合理匹配；另一方面，变量喷雾的实施有效减少了植保作业过程中化学药剂过量使用、喷雾不均匀、重喷漏喷等问题，植保作业的粗放性得到了很大程度的控制。

3.2 生产资源的利用率明显提升

传统的植保喷药作业人力、物力需求量很大，由于作业过程较为粗放，往往不会根据作物实际状态进行科学规划，农药的喷施量和作业路径规划等都较为随意，易产生较大的资源浪费。利用变量喷药技术，通过农药喷施量合理控制、药雾防漂移等技术，能显著提高农药的利用率，并降低农药和水的使用量，有效节约农药资源；同时由于作业线路更为合理，不仅避免了重喷漏喷造成的浪费，也有效降低了农机的作业时间，使燃油费用、农机损耗、人工费用也相应降低[8]。

3.3 作业过程的可靠性显著提升

传统的农业植保机械在使用过程中常出现喷头堵塞、药液滴漏、喷施质量不佳等问题，而具有变量喷药技术特征的新型植保机械由于采用了先进的管路结构设计、结合多级过滤、传感器监测、电气控制等技术，使机具的故障问题得到了有效的规避，植保机械的整体品质也明显提升，机具的工作幅宽、作业效率得到优化，对于可能存在的故障问题也能做到及时预警，避免出现喷施质量不合格、机具损坏影响生产进度等问题。

3.4 植保污染问题得到了有效控制

首先，采用变量喷药技术所使用的农药总量明显减少，农药喷施过程可能造成环境污染的概率明显降低，即使不采用其他先进的喷施技术，污染问题也会降低40%～50%；其次，由于采用了先进的雾化喷施和防漂移技术，农业药液主要作用在农作物表面，因漂移、落入土壤造成的污染问题明显减少；再次，由于植保机械的质量得到提升，作业过程中的滴漏、维修泄漏等问题明显减少，化学药剂的大量污染得到有效控制。因此，变量喷药技术的应用会引领农业植保作业向绿色化和环保化进步。

4 技术发展展望

生产实践证实，变量喷药技术在喷施精确性、合理性方面具有明显优势，变量喷药技术的应用对于传统喷药过程的喷药不均、农药浪费、环境污染等问题有明显改善，但变量喷药技术在我国的应用仍处于初步阶段，其普及程度仍不高，技术体系完善和普及还有很多工作要做。

总体来说，变量喷药技术在我国的应用和技术研究都还有很大的提升空间，未来应当重点在以下及更方面加强工作：1)要积极探索变量喷施的最合理工作方案，利用计算机配合程序编制提高药物喷施与农作物实际需求的匹配度；2)加强喷头技术、混药技术等尖端技术的研发，并积极引进国际先进的变量喷施软硬件技术，进一步提高喷药机械的工作性能；3)提升农田数据的获取能力，根据我国农田的实际情况和生产作业的特点，合理设计信息获取的软硬件，简化数据获取流程，提高数据获取与利用的有效性。变量喷药技术作为我国农业植保作业发展的关键技术，既符合农业发展的需求也能有效改善农业生产现状，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益，应当得到更大范围的普及推广与应用。