浅析果园施药机械化发展

卢志航 ， 龚小祥，2 ， 肖 飞

（1.重庆三峡学院，重庆 404130；2.智能山地农机技术研发中心，重庆 404130）

0 引言

水果产业已经成为继粮食、蔬菜之后的第三大农业种植产业，我国的果园种植规模和产量已经位居世界第一。人们对水果的食用安全及环境保护越来越重视。

果树病虫害的防治非常重要，目前主要是依靠喷施化学农药。据统计，每年果园的喷雾施药次数达8～15次，若在水果生长环节不进行喷施化学农药的病虫害防治工作，水果产量大约会减少20%～40%[1]。所以，研究和发展因地制宜的先进果园施药机械是保证水果稳产、增产的重要手段。

我国果园主要分为平原地区果园和山地丘陵地区果园，需根据各自地形地貌特点发展适宜各产区的施药机械装备。笔者通过分析我国果园施药机械化现状以及当前果园施药机械化存在的问题，结合果园施药机械新技术发展，提出了我国果园施药机械化发展相关建议。

1 果园施药机械化现状

1.1 平原地区现状

毋庸讳言，我国果园机械化发展水平比较低，平原地区果园的植保施药机械化水平为15%[2]。平原地区的地形地貌条件相比丘陵山区要好得多，但由于以散户家庭种植方式为主，每一户种植面积和规模较小，如果购买果园施药机械，成本过于高昂，收益慢。因此，这些散户主要是使用手动或电动背负式喷雾器对果园进行大容量的喷淋，手动或电动背负式喷雾器的工作压力较低，药液喷射的距离短，雾化效果差，农药的利用率不足30%，这不仅造成大量的农药浪费，而且果品的农药残留量超标，严重时会导致喷药作业人员中毒。手动或电动背负式喷雾器主要用于低矮的果树除草或零星喷药。推车式喷药设备在我国平原地区果园应用也比较广泛，推车式喷药设备的工作压力高，药液喷射距离远，雾化效果要好于手动或电动背负式喷雾器，且可调节喷射距离与喷口形状从而提升药液的雾化效果，但将射程调远后，药液雾化效果将下降，雾化质量将难以保证。推车式喷药设备一般需要3位操作工人，劳动强度依然没有明显减弱。平原地区的果园种植大户使用管道喷雾设备相对较广泛，而且与人工背负式、推车式及车载式喷药相比，既省时又省力、效率高、购买的成本也较低、效益好。但管道喷雾设备仍有不足，由于管道压力分配不均，时常会发生管道爆炸事故。而且智能化程度不高无法精确控制各个分管的喷药量，导致果树受药量往往高于或者低于所需受药量。

1.2 山地丘陵地区现状

山地丘陵地区果园的施药机械化水平仅为7.5%[2]。其中优质果园主要分布在重庆、四川、浙江、广东、广西、山东及陕西、甘肃等以山地丘陵为主的地区。但是，由于山地丘陵地区的整体地形地势机构复杂，如坡度大，存在大量的埂、碎石等，大型果园施药机械设备无法投入到山地丘陵地区的农业生产中，甚至有部分中小型的果园施药机械设备也很难适应[3]。已成为限制上述地区水果增加产量、提升品质的重要原因。陡峭的山地丘陵地区果园由于地形地貌的限制，推车式及车载式喷药的机械使用率都很少，陡峭的山地丘陵地区果园的病虫害防治主要工作依靠人工背负式手动喷雾器进行。能够适应山地丘陵地区作业，且越障能力好的果园施药机械很少，导致许多山地丘陵地区的果园没有施药机械可用。

2 存在的问题

2.1 智能化水平不够

平原地区果园的施药机械化水平较低，劳动强度依然很高，效率无法显著提高。特别是在果园施药机械智能化方面存在不足，相当部分的施药机械都是半机械化。这是由于我国的施药机械长期都处在边缘化位置，整个农业机械行业都没有对果园施药机械提起重视，没有专业的果园喷施机械的评价体系，老百姓也习惯于半机械化进行果园施药。果园喷施机械生产企业将重点过于放在收益高的主粮精喷施药机械上，导致果园施药机械的研发投入不足，只能对国外的小型果园喷施机械进行简单的仿制。且小型果园施药机械没有自己的核心技术，利润低，无法在果园施药机械的智能化水平上有所突破。还无法满足果园精确、高效、安全的喷洒施药要求。

2.2 地形地貌的限制

山地丘陵地区果园施药机械化程度低的主要原因有：山地丘陵地区的陡峭地形严重限制了施药机械的行走作业； 特别是大于25°的山地丘陵地区，不适于作为农业生产资源，更不适宜机械化作业；受到地理条件的限制，导致山地丘陵地区果园的种植区域呈现分块化、分散化，不易提高果园的生产规模和集约化程度。加之山地丘陵地区果园道路崎岖复杂采摘和运输成本明显高于平原地区果园。农民收益也相应较低，导致农民对果园施药机械设备的购买力弱。而适合山地丘陵地区果园施药的机械设备售价高达上万元，一般的农民家庭很难承受，从而就无法实现山地丘陵地区果园施药机械化。

2.3 果园业主原因

目前，我国的大部分果园是以家庭为单位进行生产经营，种植存在相对分散的情况。往往一户的果园分布在不同的几片土地上（为了在自家土力肥沃的地块种植果树，不愿意与其他果园业主互换地块种植），导致果园的各类机械大部分时间都用在转场的路上，机械化效率降低；根据查阅大量资料目前我国大部分果园业主的知识文化水平较低，对新果树施药保技术的学习存在一定难度，同时由于种植分散、缺乏有效的管理模式，使得大部分果园农场主不愿意购买先进、大型的果园植施药机械；由于缺乏相关农药使用的科学知识，大部分果园业主和果农为了达到除草杀虫的良好效果，会加倍使用农药，这样又造成了果品无法走向高端市场（无法满足高端出口水果的农药残留标准），利润不高，导致施药机械的购买力不足。

3 果园施药环节的新设备与新技术

3.1 植保无人机

进入21世纪以来，我国部分地区开始使用无人机对农业进行植保施药，取得了良好的效果。现在大多数的植保无人机可以携带10 kg以上的药液，无人机进行植保喷药时可以超低空飞行，超低量喷药，其喷洒效率是普通人工喷洒的100倍[4]，且无人机施药不受地形条件的限制，陡峭的山地丘陵果园就可以用无人机对果树进行施药作业。且我国的农业无人机企业多、技术先进，适宜果园植保喷药的无人机型号众多，覆盖了高、中、低端市场。价格也从千元到数十万元不等，可以满足各类果园种植户或农机合作社等组织的需求。

3.2 仿树型喷杆施药设备

仿树型喷杆施药设备可以针对不同的果树种类，调节施药设备机构的高度和宽度以适配果树的高度和冠层的宽度，进行精确施药。雾滴沉淀效果高，喷雾很均匀，使得上、中、下层雾滴分布均匀[5]。随着科技的发展，许多先进的技术也开始在仿树型喷杆施药设备上使用，增加了图像识别系统，可以自主识别果树的树干、枝丫，然后通过智能控制系统，控制仿树型喷杆施药设备喷杆的张开幅度与喷嘴的角度。

3.3 循环喷雾技术

循环喷雾技术最早出现在20世纪70年代[6]，现在的许多果树为了采摘方便都趋于矮化种植，被矮化种植的果树能够被横跨覆盖进行喷施雾化的药液。而且使用了回收药液的装置，可以回收没有附着在靶标上的药液。可以根据果树种类的不同，使用不同的包覆装置进行喷施药液。循环喷雾技术与普通风送喷雾施药技术相比，药液流入土壤量减少5%，雾滴沉积率提升至87%[7]。

3.4 静电喷雾技术

静电喷雾技术是在静电力、气流曳力和重力作用下快速沉积到靶标，从而增加雾滴在作物表面的附着能力。静电喷雾技术具有环境污染小和药用量低、农药的利用率高特点，非常有应用前景[8]。多旋翼无人机结合静电喷雾技术进行施药，可以影响果树冠层形状对雾滴沉积效果，为果园农艺农机融合发展提供技术参考。

4 思考与建议

1）平原地区果园植保机械需要结合新技术提升装备的智能化水平。将5G技术、智能传感技术、大数据技术及卫星定位技术使用在新型果园施药机械上。目前，农业机器人是一个比较值得关注的热点，将农业机器人运用在果园施药的环节，可以实现无人作业，施药效率也可以大幅提高，将是未来农业机械化发展的一个方向。

2）提升丘陵山区果园施药机械的数量，这就需要根据山地丘陵地区的特点，研发适合在丘陵山区作业的果园植保机械。可以先解决果园施药机械的爬坡越障能力，环境适应能力。结合土地宜机化改造，将碎片化的土地改造成规则的大地块，将陡峭的地块改成可以通中型拖拉机的梯田结构，将凹陷或者不平整的地块填平，让山地丘陵地区果园也能机械化作业。

3）鼓励果园种植集约化。持续推动土地产权制度改革，推动农村土地流转，鼓励果农建立果园生产合作社、果园生产示范基地等，加大培育新型农业经营主体和新型职业农民，提高农业规模化生产水平。农机推广人员和农技推广人员应加强宣传教育，促使果农充分认识到农业机械化的优势。积极开展农机农艺培训，大力推广果园施药机械化。