隧道喷雾技术研究与发展

殷慧子，徐 金，奚小波，张瑞宏,

（1.扬州大学机械工程学院，江苏 扬州2252127；2.江苏银涛智能装备有限公司，江苏 泰州225311）

0 引言

我国是农业大国，农作物种类繁多，种植面积大，其中篱架式作物已经成为农业种植的重要组成部分，我国的篱架式作物种植范围也越来越广[1]。在作物管理中，植保作业对预防病虫害、确保作物的稳产和高产具有重要作用。当前植保作业采用的喷雾机械与国际上目前使用的喷雾机械有很大的差距。我国篱架式作物植保作业大多釆用以下种方式：第一种方式是用手动背负式喷雾器作业，作业条件差，劳动强度大，而且喷出的药液颗粒大，不均匀，弥漫性差，增大了药物残留量[2]，严重时甚至导致作业人员中毒；第二种方式是用背负式机动喷雾喷粉机，虽雾化效果较好，但由于药箱容量有限，需要经常添加药液，作业效率较低；第三种方式是将药桶放在农用运输车上，车子停在果园的道路上，操作人员拖管子、喷枪进地作业，雨后作业时，其劳动强度也较大[3-4]。随着篱架式作物（葡萄、黄瓜、豆）种植面积的不断扩大，广大种植户对实现篱架式作物生产机械化的愿望愈发强烈，我国篱架式作物植保机械还刚刚起步。因此，实施和推广适用篱架式作物的喷雾机是解决上述问题的重要举措。

1 国外研究现状

从世界范围来看，美国、日本的植保技术较发达，处于世界领先水平。除此之外，还有澳大利亚、加拿大、俄罗斯、巴西、韩国等国家。这些国家无论是在机械设备、药剂及智能化设备的研发上，还是在先进的植保技术方面，都给我国提供了大量的可借鉴经验[5]。

在植保作业中，有许多方法用来减少农药流失严重的状况，采用隧道喷雾技术就是其中的一种方法。隧道喷雾机将隧道式罩盖盖住篱架式作物，药液从盖罩中喷洒至靶标上，未达靶的药液将回收至回收槽中重新进入药液箱中再次使用。该喷雾机针对篱架式作物能够将流失的试验药液与飘失雾滴有效回收，能够节约农药使用量和减轻环境污染，从而达到篱架式作物病虫害防治以及环境保护的目的[6-8]。

20世纪70年代，国外果园开始种植果树冠层2.5 m以下的果树，未能够实现覆盖式喷雾，循环喷雾机就此诞生。循环喷雾机种类许多，大体可以分为“π”型罩盖型、收集器型、反射型和气流循环型四类[9-11]。H.W.Hogmire等通过采用Curtec横流风扇或Proptec风扇的隧道式喷雾机与传统的空气喷雾机进行病虫和疾病控制，发现Curtec和Proptec风扇提供的控制等于或优于空气喷雾机[12]。S.Planas等通过比较评估了空气辅助隧道式循环喷雾机在地中海果园和葡萄园中的使用，并认为隧道式循环喷雾机可能是满足未来喷雾机应用环境要求的一种选择，只要作物栽培系统改变为较小尺寸的果园和墙状棚架葡萄园[13]。Ade等通过实验发现相比普通风送喷雾机，隧道喷雾机的地面流失量减少5%，雾滴沉积量也高达87%[14]。目前市场上比较常见的是LIPCO和MUNCKHOF公司生产的隧道喷雾机。据资料显示LIPCO公司生产的隧道喷雾机在枝叶稀少时药液回收能达到70%，MUNCKHOF公司生产的隧道喷雾机在枝叶稀少时药液回收率在30%～60%[15]。

2 国内研究现状

我国的农药、施药机械经过建国以来的发展，取得了显著的提升，但在使用的技术理论和技术措施方面仍然无法匹配我国农业大国的水平，目前我国篱架式作物很少有专用的施药机具，一直以来，施药仅是使用老式的喷雾机，农药的流失和雾滴的飘失无法回收，而且通用的植保机具对篱架式作物进行植保作业过程中，普遍存在低效、高残留、高污染和严重影响作物品质等问题，制约着篱架式作物施药工作的效果和效率，无法有效控制已喷和未喷界限，造成农药的利用率仅为20%～30%，远低于发达国家50%的水平，造成农药流失，严重污染了环境。

隧道喷雾机在国内的研究较少，宫少俊、宋坚利对国内隧道喷雾机起到了推动作用。宋坚利等研发了“π”型循环喷雾机将药液回收率达10%[16]；牛萌萌等设计了高地隙隧道喷雾机将药液回收率提高到7.33%左右并且在喷头安装偏角15°和30°时有更好的雾滴沉积量[17]；朱松等研发了隧道式雾滴回收施药车，该机具地隙可调节并采用轮式行走方案，大大降低机具成本[18]；闫晓海等设计了集喷杆式喷雾和隧道式喷雾两位一体的烟草喷雾机，通过滑移变形机构通过链条传动和变角伸缩机构改变喷雾机架形态，实现喷杆式和隧道式两种药液喷施模式，提高烟草不同生长期的药物喷施效果[19]；苑进等通过实验验证了高地隙喷杆式与隧道式一体喷雾机能在烟草打顶期和采收期时,在植株竖直方向上下层叶片正面平均单位面积雾滴沉积量提高50%左右，药液雾滴雾化烟叶附着效果良好,并且几乎无烟叶损伤[20]；张疼在三位一体多功能喷雾机实验中表明隧道式喷雾模式下有风时比无风时雾滴沉积量提高了26.5%，变异系数降低了11.7%；隧道式喷雾模式下叶面药液附着率为52.2%,叶背药液附着率为37.8%[21]。

3 存在问题

隧道喷雾机能够及时控制病虫害，在能够减少环境污染的同时确保操作人员的安全，但也存在一定的问题：

（1）国外虽在喷雾机装置上采用先进的喷雾技术，提高了农药利用率，但其价格昂贵，一台设备几十万到上百万不等，如果单靠进口的话，对于篱架式作物种植成本较高；而且国外喷雾机都以大、中型为主，并不符合我国种植发展需求。

（2）隧道喷雾机在国内研究时间较短，会因人工操作造成药液难以雾化后再对农作物进行施药，造成农药浪费，并且由于病虫害严重性不同也会造成无法采取有效的施药方法，难以达到精细化病虫害的防治效果，导致隧道喷雾机在中国并未得到较为广泛的关注。

（3）国外有针对不同篱架式作物采用的喷雾机，而国内缺少喷雾机的针对性研究。国外有针对不同篱架式作物采用的喷雾机，而国内缺少喷雾机的针对性研究。

（4）喷雾机种类较少，型号单一，喷头等重要喷洒部件系列化程度低，无法满足不同作物、不同病虫害的防治需要。国内喷雾机及其零部件技术性能落后，制造质量和外观质量达不到标准,可靠性差，使用寿命短。喷雾机仍采用空心锥形雾化喷嘴，喷嘴材质差，耐磨性和耐腐蚀性不高，雾化效果差。一些泵没有自动卸压功能，缺乏安全性；泵内气缸的材质不具有防腐功能。

4 发展对策

（1）研发适合不同篱架式作物的喷雾机具。由于我国种植面积广、人员分散、作业强度相对也高，因此需要根据具体发展情况，开展适合我国种植发展需求的喷雾机具是至关重要的。

（2）加快精准对靶变量施药技术、新型喷头的研究，加强泵的系列化、减少雾滴飘逸、大力解决滴漏问题、自动对靶技术等内容。

（3）精确控制农药使用剂量，避免操作者与药物的直接接触以及药液排放对环境的污染，继续开展对未被利用农药回收的研究，进一步减少浪费与环境污染。

5 结语

农业的施药机械、施药技术是目前我国设施农业发展的关键，施药机械、农药、施药方法的探索和研究，成为设施农业机械的重要环节，为高质量、绿色产品的提升提供坚实的保障，现代农业的发展设施农业机械的领域将成为现代农业的就业领域，同时带动相关实体及服务领域的发展，具有长远的意义。通过开发、研究、应用先进设施农业机械，加强施药技术与机械的研究来提高我国农药施药技术水平已成为农业发展的重中之重，因此隧道喷雾机研究具有广阔的应用前景：①篱架式蔬菜等作物不同生长期的病虫防治；②推广应用于篱架式花卉、林果树等其他作物的施药领域。