超高地隙自走式喷杆喷雾机引进与研究

潘超然　郭洪元　崔佳鹏

摘要：针对我国施药机具的现状，研制出一种大型、高效、安全的超高地隙自走式喷杆喷雾机。该机具有可变超高地隙、无级液压调整轮距、智能化操控、气流辅助喷雾等技术特点，能对玉米、大豆、小麦、马铃薯、棉花、烟草等农作物实施高效、精准、低污染的植保喷雾作业，尤其适用于玉米等高秆作物生长中后期的病虫害防治。

关键词：超高地隙；自走式；喷杆喷雾机

中图分类号：S491文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.04.001

0引言

通过引进研学意大利博格公司（BARGAM S.P.A. ITALIA S.p.A. ITALIA）的具有世界领先水平的超高地隙自走式喷杆喷雾机，结合我国旱作农业地区的自然条件及农艺特点，研究开发超高地隙自走式喷杆喷雾机，填补我国目前在高秆作物施药装备方面的空白，提高我国农业施药设备的技术水平。该机具有可变超高地隙（喷头离地间隙最高可达4.3 m、底盘离地间隙最高可达3.1 m）、无级液压调整轮距、智能化操控、气流辅助喷雾等技术特点，能对玉米、大豆、小麦、马铃薯、棉花、烟草等各种农作物实施高效、精准、低污染的植保喷雾作业，尤其适用于玉米等高秆作物生长中后期的病虫害防治。

1引进技术背景

我国是农药生产和使用大国，有常用农药近200种，每年产销农药制剂达100万t，加水混拌后至少有1亿吨药液喷洒到农田中。目前，常见的施药机械主要是小型背负式喷雾器，年产量高达800万～1000万台（社会保有量1亿台），占国内植保机械市场份额的80%，担负着全国农业病虫草害防治面积的70%。其次是小型机动喷雾机（社会保有量约4.2万台），绝大多数由中小企业或农村手工作坊生产，结构比较简单，无压力调节装置，这些喷雾设备功能单一，通常采用大容量和大雾滴施药，喷雾量大，喷雾均匀性差，跑、冒、滴、漏现象严重，作业效率低、农药利用率不足30%，远低于发达国家50%的平均水平，大部分农药流失到环境中，造成了严重的环境污染，经常发生人畜中毒现象。据报道，我国每年因农药和药械使用不当造成的人畜中毒伤亡事故高达10万人次左右。我国常见的施药设备和作业情况如下图。

近年来，我国在农业施药技术方面开展了较为深入的研究，取得了一批具有自主知识产权的先进技术成果，如农业部南京农业机械化研究所开发的背负式机动均匀雾喷雾机、3WZP150小型自走式防飘喷杆喷雾机等；中国农业机械化科学研究院和现代农装科技股份有限公司研制的3WZG系列高地隙自走式喷杆喷雾机、3WQX系列风幕式喷杆喷雾机；黑龙江省农业机械工程科学研究院研发的3WF-1000系列高效低污染防漂移喷雾机、3WF-1800系列高效低污染防漂移喷雾机和3WQF-4000系列宽幅精准牵引式喷雾机等。这些喷雾机中，很多采用了喷杆自动悬浮平衡技术、气流辅助高穿透性喷雾技术、恒压回水技术等先进技术，整体技术达到了20世纪80/90年代国际先进水平。这些施药设备最大的缺点是地隙小（一般都小于1.5 m），无法适应玉米等高秆作物中后期植保喷雾作业的要求。

目前，国内少数几家农机企业研制了简易型高秆作物喷杆式喷雾机，如北京丰茂植保机械有限公司生产的3WX-280G 型自走式高秆作物喷杆喷雾机，最高地隙可达2.5 m以上，可用于玉米等高秆作物中后期植保喷雾作业。但该机结构比较简单，药箱容积小，无压力调节和行走减震机构，作业速度慢（一般小于4 km/h），因而工作稳定性差，作业效率低、效果差。特别是没有驾驶室或驾驶室不是全封闭的，操作者工作条件十分恶劣，缺乏有效的保护，极容易发生中毒现象。

航空施药作业具有效率高、速度快、适宜大面积集中作业等优点，但也有明显的缺点：一是航空植保机械价格高，并需建设机场等配套设施，运营成本高；二是航空植保机械仅适合在有统一种植规划的垦区大地块上集中作业，而农村一家一户地块小、种植作物不同，无法统一进行航空施药作业；三是航空植保机械受风力风向等因素影响较大，喷洒均匀性较差，容易造成重喷和漏喷，多用于草原灭蝗、森林治虫等大面积病虫害防治。

2012年7月中旬到8月下旬，华北及东北地区大面积爆发玉米粘虫灾害，而我国当前拥有的施药设备包括：小型背负式喷雾器、喷杆式喷雾机、航空施药设备都有各自明显的缺点，无法胜任在玉米生长中后期大规模爆发病虫害时快速、安全、有效进行施药作业的任务。因此，我国当前急需一种安全、高效并且具有超高地隙能在玉米等高秆作物生长中后期进地施药作业的新型施药设备。

2引进技术先进性

该机具有最高3.1 m的可变超高地隙，能够保证在玉米等高秆作物的生长期全程都能进地进行施药作业；无级液压轮距调整可在行进间调整轮距（1.8～3.1 m），非常适合我国这种纬度跨度比较大、玉米种植农艺比较复杂、行距种类较多的状况。全液压驱动和操控使用方便，操作准确；集成电子监测控制系统能实现精准喷雾，显著提高了作业质量；气流辅助助喷雾系统减小了喷雾过程中的漂移，提高了雾滴的穿透性，使雾滴能够到达高秆作物下层茎叶，提高了农药有效利用率；带有空调和滤芯的驾驶室，可以保证施药过程中操作人员的安全。四轮驱动，作业时整机通过性好，稳定性好，具有优良的爬坡能力，地形适应性强；喷杆架电子调平装置能够保证喷杆架与地面保持平行，提高了喷雾机在各种地形条件下喷雾的均匀性；引进机型所具有的多项先进技术是当前我国农业施药设备所不具备的。

3引进技术必要性

长期以来，我国有关植保的研究大多集中于农药本身，对施药机械和施药方法的研究开发很少。我国目前使用的主要施药机械还都是小型背负式喷雾器和少量的喷杆式喷雾机，品种单一，机型不全，技术落后，作业效率低，安全性差。没有一种适合玉米等高秆作物生长中后期施药作业的机型，导致玉米等高秆作物生长中后期爆发病虫草害每年所造成的损失达总产量的5%～10%。究其原因，主要是现有喷杆式喷雾机地隙较低。悬挂式、牵引式喷杆喷雾机受配套动力地隙所限，不可能大幅提高。现有高架自走式喷杆喷雾机地隙也都在1.1～1.5 m之间，在我国尤其是东北地区玉米后期高度都在3 m以上，青贮玉米甚至能到4 m多，现有的喷杆式喷雾机因地隙低而无法进地作业。

我们将引进的超高地隙自走式喷杆喷雾机地隙可通过液压调整，最高地隙可达3.1 m，喷杆高度最高可达4.3 m，能够在玉米等高秆作物生长期全程正常进地作业，能够完全解决我国在玉米等高秆农作物生长中后期没有合适的施药设备的问题，是我国农民和农业生产急需的机型。

4机具的优势及创新

通过消化吸收国外先进的农业施药技术和先进装备，结合我国实际情况进行如下创新工作：

引进意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司HORSE HS 3000型自走式喷杆喷雾机，通过研学先进的精准喷雾施药技术，结合我国旱作地区的自然条件、农艺特点，研制超高地隙自走式喷杆喷雾机，可实施高效、精准、低污染植保喷雾作业。

4.1可变超高地隙

驾驶室高度可调，在运输或矮杆作物施药作业时，驾驶室保持较低的高度。在玉米等高秆作物生长中后期施药作业时，通过液压装置能够将驾驶室提高到适当高度。药箱等部件经过精心设计，具有较窄的宽度，可以保证在我国现有农艺要求下作业时不会刮伤作物。喷雾机最高地隙能达到3.1 m，从而满足高秆作物作业要求。

4.2轮距液压无级调整机构

轮距在行进间可进行无级液压调整，调整范围为（1.7～3.0 m），能够满足我国目前绝大多数农作物施药作业时对进地机械轮距的要求。

4.3智能化控制系统

可以让所有功能通过一个在拖拉机驾驶室内的电子控制器来控制，能使压力精确地调整，通过电磁阀可迅速地开关等压分路阀，压力显示由压力计或数显来实现，可全自动调整预先设定的施药量。采用参数模糊自整定控制器，该系统可保证植保所需的喷雾量随配套动力前进速度变化而变化，既可达到农药的节本增效，又可满足农药喷雾量的要求。

4.4实现多方向缓冲的性能

先进的传感器控制技术和电子平衡调节机构可以等距离喷药，喷洒过程中稳定性好，喷杆前后、上下的角度偏移量小于2%，与传统喷雾机喷杆相比实现了多方向的缓冲，减轻了喷雾作业时喷杆剧烈震动摇摆导致喷头雾形紊乱而造成的沿喷杆方向喷雾均匀性急剧下降的问题。

5推广前景

超高地隙自走式喷杆喷雾机彻底解决了我国喷杆式喷雾机在玉米等高秆作物生长中后期因地隙低而无法进地作业的难题，添补我国在超高地隙自走式喷杆喷雾机领域的空白。其所具有的可调超高地隙、轮距液压无级调整、全液压驱动、全电子智能化操控、气流辅助喷雾技术、同步精量喷雾技术等先进技术将使我国真正具备研发具有世界先进水平喷杆式喷雾机的能力，为我国农业病虫草害防治提供能够在作物生长期全程进行防治作业的现代化施药设备。该机将因其先进性、高适应性、安全性以及较高的作业效率而具有广阔的市场前景。

从玉米这一单一作物来看，我国2012年玉米种植面积为3500万hm2，如其中50%需超高地隙自走式喷杆喷雾机进行农药喷洒作业，按一台喷雾机每年工作300 h，作业面积3000 hm2计算，需1.17万台。马铃薯、棉花、烟草等其它作物对先进的喷杆式喷雾机也有很大需求。

6预期效益

2013年引进一台意大利博格（BARGAM S.P.A. ITALIA）公司生产的HORSE HS 3000型自走式喷雾机。通过研学，系统地掌握国外先进的喷雾机设计理论、方法以及先进的制造工艺，掌握使用、维修与保养要素。结合我国旱作农业地区的自然条件、农艺特点及用户的经济状况以及我国现有施药设备的现状、特点，开发出适合我国国情的超高地隙自走式喷杆喷雾机。解决我国喷杆式喷雾机在玉米等高秆作物生长中后期因地隙低而无法进地作业的难题，添补我国在超高地隙自走式喷杆喷雾机领域的空白。

6.1经济效益

我国2012年玉米种植面积为3500万hm2，如其中50%需超高地隙自走式喷杆喷雾机进行农药喷洒作业，按一台喷雾机每年工作300 h，作业面积3000 hm2计算，需1.17万台。每台按50万元销售价计算，直接产值达57.5亿元。

在玉米生长中后期由于没有适用的喷雾机进行施药作业而造成的病虫害损失约占玉米总产量的5%～10%。联合国粮农组织（FAO）称：2013年中国玉米产量达到新的纪录1.975亿t，即损失达98.75亿～1975亿 kg，以每千克2.4元计算，今年损失将达237亿～474亿元。

超高地隙自走式喷杆喷雾机可降低施药量20%～60%，与目前国内使用的喷杆式喷雾机相比，平均节支28%。一台超高地隙自走式喷杆喷雾机一年可为农户节省7200 kg农药，节省农药开支12.6万元，全国农民可节省农药开支14.74亿元。

6.2社会效益

该机具代表国际领先水平的超高地隙自走式喷杆喷雾机，通过消化吸收再创新，在关键技术及装备上将取得突破，能极大促进我国在施药设备方面的技术进步，促进传统产业的升级换代，缩小与发达国家在农业施药技术方面的差距，并形成自主核心技术，提高我国农业施药装备行业的自主创新能力，促进行业技术进步。新技术新装备的开发推广首次为我国玉米等高秆作物的施药作业提供了适用的装备，提高了我国农业施药技术水平，降低了农药用量，保护了农民施药作业安全。同时提高了粮食产量，减轻了粮食中农药残留，减少了环境污染。对保障国家粮食安全、增加农民收入具有重要的作用。

6.3生态效益

通过引进研学开发的超高地隙自走式喷杆喷雾机采用智能化控制、同步变量喷雾、气流辅助喷雾等多项国际先进技术，提高了农药利用率，减少了农药用量，降低了环境污染，保护了操作者的身体健康，具有显著的生态效益。

7结束语

超高地隙自走式喷杆喷雾机具有世界先进水平并拥有自主知识产权的智能型农业施药设备，提高机械施药效率和效果，对于改善我国农业病虫草害防治现状、降低农药残留和环境污染、保护人身安全都将发挥重要作用，对于我国发展优质、高产、高效、生态、安全的现代农业将作出重要贡献。

参考文献：

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