淺析果園施藥機械化發(fā)展

盧志航 ， 龔小祥，2 ， 肖 飛

（1.重慶三峽學院，重慶 404130；2.智能山地農(nóng)機技術(shù)研發(fā)中心，重慶 404130）

0 引言

水果產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為繼糧食、蔬菜之后的第三大農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè)，我國的果園種植規(guī)模和產(chǎn)量已經(jīng)位居世界第一。人們對水果的食用安全及環(huán)境保護越來越重視。

果樹病蟲害的防治非常重要，目前主要是依靠噴施化學農(nóng)藥。據(jù)統(tǒng)計，每年果園的噴霧施藥次數(shù)達8～15次，若在水果生長環(huán)節(jié)不進行噴施化學農(nóng)藥的病蟲害防治工作，水果產(chǎn)量大約會減少20%～40%[1]。所以，研究和發(fā)展因地制宜的先進果園施藥機械是保證水果穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的重要手段。

我國果園主要分為平原地區(qū)果園和山地丘陵地區(qū)果園，需根據(jù)各自地形地貌特點發(fā)展適宜各產(chǎn)區(qū)的施藥機械裝備。筆者通過分析我國果園施藥機械化現(xiàn)狀以及當前果園施藥機械化存在的問題，結(jié)合果園施藥機械新技術(shù)發(fā)展，提出了我國果園施藥機械化發(fā)展相關建議。

1 果園施藥機械化現(xiàn)狀

1.1 平原地區(qū)現(xiàn)狀

毋庸諱言，我國果園機械化發(fā)展水平比較低，平原地區(qū)果園的植保施藥機械化水平為15%[2]。平原地區(qū)的地形地貌條件相比丘陵山區(qū)要好得多，但由于以散戶家庭種植方式為主，每一戶種植面積和規(guī)模較小，如果購買果園施藥機械，成本過于高昂，收益慢。因此，這些散戶主要是使用手動或電動背負式噴霧器對果園進行大容量的噴淋，手動或電動背負式噴霧器的工作壓力較低，藥液噴射的距離短，霧化效果差，農(nóng)藥的利用率不足30%，這不僅造成大量的農(nóng)藥浪費，而且果品的農(nóng)藥殘留量超標，嚴重時會導致噴藥作業(yè)人員中毒。手動或電動背負式噴霧器主要用于低矮的果樹除草或零星噴藥。推車式噴藥設備在我國平原地區(qū)果園應用也比較廣泛，推車式噴藥設備的工作壓力高，藥液噴射距離遠，霧化效果要好于手動或電動背負式噴霧器，且可調(diào)節(jié)噴射距離與噴口形狀從而提升藥液的霧化效果，但將射程調(diào)遠后，藥液霧化效果將下降，霧化質(zhì)量將難以保證。推車式噴藥設備一般需要3位操作工人，勞動強度依然沒有明顯減弱。平原地區(qū)的果園種植大戶使用管道噴霧設備相對較廣泛，而且與人工背負式、推車式及車載式噴藥相比，既省時又省力、效率高、購買的成本也較低、效益好。但管道噴霧設備仍有不足，由于管道壓力分配不均，時常會發(fā)生管道爆炸事故。而且智能化程度不高無法精確控制各個分管的噴藥量，導致果樹受藥量往往高于或者低于所需受藥量。

1.2 山地丘陵地區(qū)現(xiàn)狀

山地丘陵地區(qū)果園的施藥機械化水平僅為7.5%[2]。其中優(yōu)質(zhì)果園主要分布在重慶、四川、浙江、廣東、廣西、山東及陜西、甘肅等以山地丘陵為主的地區(qū)。但是，由于山地丘陵地區(qū)的整體地形地勢機構(gòu)復雜，如坡度大，存在大量的埂、碎石等，大型果園施藥機械設備無法投入到山地丘陵地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，甚至有部分中小型的果園施藥機械設備也很難適應[3]。已成為限制上述地區(qū)水果增加產(chǎn)量、提升品質(zhì)的重要原因。陡峭的山地丘陵地區(qū)果園由于地形地貌的限制，推車式及車載式噴藥的機械使用率都很少，陡峭的山地丘陵地區(qū)果園的病蟲害防治主要工作依靠人工背負式手動噴霧器進行。能夠適應山地丘陵地區(qū)作業(yè)，且越障能力好的果園施藥機械很少，導致許多山地丘陵地區(qū)的果園沒有施藥機械可用。

2 存在的問題

2.1 智能化水平不夠

平原地區(qū)果園的施藥機械化水平較低，勞動強度依然很高，效率無法顯著提高。特別是在果園施藥機械智能化方面存在不足，相當部分的施藥機械都是半機械化。這是由于我國的施藥機械長期都處在邊緣化位置，整個農(nóng)業(yè)機械行業(yè)都沒有對果園施藥機械提起重視，沒有專業(yè)的果園噴施機械的評價體系，老百姓也習慣于半機械化進行果園施藥。果園噴施機械生產(chǎn)企業(yè)將重點過于放在收益高的主糧精噴施藥機械上，導致果園施藥機械的研發(fā)投入不足，只能對國外的小型果園噴施機械進行簡單的仿制。且小型果園施藥機械沒有自己的核心技術(shù)，利潤低，無法在果園施藥機械的智能化水平上有所突破。還無法滿足果園精確、高效、安全的噴灑施藥要求。

2.2 地形地貌的限制

山地丘陵地區(qū)果園施藥機械化程度低的主要原因有：山地丘陵地區(qū)的陡峭地形嚴重限制了施藥機械的行走作業(yè)； 特別是大于25°的山地丘陵地區(qū)，不適于作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，更不適宜機械化作業(yè)；受到地理條件的限制，導致山地丘陵地區(qū)果園的種植區(qū)域呈現(xiàn)分塊化、分散化，不易提高果園的生產(chǎn)規(guī)模和集約化程度。加之山地丘陵地區(qū)果園道路崎嶇復雜采摘和運輸成本明顯高于平原地區(qū)果園。農(nóng)民收益也相應較低，導致農(nóng)民對果園施藥機械設備的購買力弱。而適合山地丘陵地區(qū)果園施藥的機械設備售價高達上萬元，一般的農(nóng)民家庭很難承受，從而就無法實現(xiàn)山地丘陵地區(qū)果園施藥機械化。

2.3 果園業(yè)主原因

目前，我國的大部分果園是以家庭為單位進行生產(chǎn)經(jīng)營，種植存在相對分散的情況。往往一戶的果園分布在不同的幾片土地上（為了在自家土力肥沃的地塊種植果樹，不愿意與其他果園業(yè)主互換地塊種植），導致果園的各類機械大部分時間都用在轉(zhuǎn)場的路上，機械化效率降低；根據(jù)查閱大量資料目前我國大部分果園業(yè)主的知識文化水平較低，對新果樹施藥保技術(shù)的學習存在一定難度，同時由于種植分散、缺乏有效的管理模式，使得大部分果園農(nóng)場主不愿意購買先進、大型的果園植施藥機械；由于缺乏相關農(nóng)藥使用的科學知識，大部分果園業(yè)主和果農(nóng)為了達到除草殺蟲的良好效果，會加倍使用農(nóng)藥，這樣又造成了果品無法走向高端市場（無法滿足高端出口水果的農(nóng)藥殘留標準），利潤不高，導致施藥機械的購買力不足。

3 果園施藥環(huán)節(jié)的新設備與新技術(shù)

3.1 植保無人機

進入21世紀以來，我國部分地區(qū)開始使用無人機對農(nóng)業(yè)進行植保施藥，取得了良好的效果。現(xiàn)在大多數(shù)的植保無人機可以攜帶10 kg以上的藥液，無人機進行植保噴藥時可以超低空飛行，超低量噴藥，其噴灑效率是普通人工噴灑的100倍[4]，且無人機施藥不受地形條件的限制，陡峭的山地丘陵果園就可以用無人機對果樹進行施藥作業(yè)。且我國的農(nóng)業(yè)無人機企業(yè)多、技術(shù)先進，適宜果園植保噴藥的無人機型號眾多，覆蓋了高、中、低端市場。價格也從千元到數(shù)十萬元不等，可以滿足各類果園種植戶或農(nóng)機合作社等組織的需求。

3.2 仿樹型噴桿施藥設備

仿樹型噴桿施藥設備可以針對不同的果樹種類，調(diào)節(jié)施藥設備機構(gòu)的高度和寬度以適配果樹的高度和冠層的寬度，進行精確施藥。霧滴沉淀效果高，噴霧很均勻，使得上、中、下層霧滴分布均勻[5]。隨著科技的發(fā)展，許多先進的技術(shù)也開始在仿樹型噴桿施藥設備上使用，增加了圖像識別系統(tǒng)，可以自主識別果樹的樹干、枝丫，然后通過智能控制系統(tǒng)，控制仿樹型噴桿施藥設備噴桿的張開幅度與噴嘴的角度。

3.3 循環(huán)噴霧技術(shù)

循環(huán)噴霧技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀70年代[6]，現(xiàn)在的許多果樹為了采摘方便都趨于矮化種植，被矮化種植的果樹能夠被橫跨覆蓋進行噴施霧化的藥液。而且使用了回收藥液的裝置，可以回收沒有附著在靶標上的藥液?？梢愿鶕?jù)果樹種類的不同，使用不同的包覆裝置進行噴施藥液。循環(huán)噴霧技術(shù)與普通風送噴霧施藥技術(shù)相比，藥液流入土壤量減少5%，霧滴沉積率提升至87%[7]。

3.4 靜電噴霧技術(shù)

靜電噴霧技術(shù)是在靜電力、氣流曳力和重力作用下快速沉積到靶標，從而增加霧滴在作物表面的附著能力。靜電噴霧技術(shù)具有環(huán)境污染小和藥用量低、農(nóng)藥的利用率高特點，非常有應用前景[8]。多旋翼無人機結(jié)合靜電噴霧技術(shù)進行施藥，可以影響果樹冠層形狀對霧滴沉積效果，為果園農(nóng)藝農(nóng)機融合發(fā)展提供技術(shù)參考。

4 思考與建議

1）平原地區(qū)果園植保機械需要結(jié)合新技術(shù)提升裝備的智能化水平。將5G技術(shù)、智能傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)及衛(wèi)星定位技術(shù)使用在新型果園施藥機械上。目前，農(nóng)業(yè)機器人是一個比較值得關注的熱點，將農(nóng)業(yè)機器人運用在果園施藥的環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)無人作業(yè)，施藥效率也可以大幅提高，將是未來農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的一個方向。

2）提升丘陵山區(qū)果園施藥機械的數(shù)量，這就需要根據(jù)山地丘陵地區(qū)的特點，研發(fā)適合在丘陵山區(qū)作業(yè)的果園植保機械?？梢韵冉鉀Q果園施藥機械的爬坡越障能力，環(huán)境適應能力。結(jié)合土地宜機化改造，將碎片化的土地改造成規(guī)則的大地塊，將陡峭的地塊改成可以通中型拖拉機的梯田結(jié)構(gòu)，將凹陷或者不平整的地塊填平，讓山地丘陵地區(qū)果園也能機械化作業(yè)。

3）鼓勵果園種植集約化。持續(xù)推動土地產(chǎn)權(quán)制度改革，推動農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)，鼓勵果農(nóng)建立果園生產(chǎn)合作社、果園生產(chǎn)示范基地等，加大培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和新型職業(yè)農(nóng)民，提高農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)水平。農(nóng)機推廣人員和農(nóng)技推廣人員應加強宣傳教育，促使果農(nóng)充分認識到農(nóng)業(yè)機械化的優(yōu)勢。積極開展農(nóng)機農(nóng)藝培訓，大力推廣果園施藥機械化。