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——航空静电喷雾系统效率杠杠的!——
  

航空静电喷雾系统,就是这么高效!

  目前农林业病虫害的防治方法主要有化学、物理、生物和综合防治法等。由于化学防治法具有工效高、防治及时等特点,特别是对于那些突发性、大面积暴发的病虫害,能够做到及时控制与防治。因此,它仍然是现阶段乃至今后相当长的时期内世界各国对作物进行病虫草害防治的主要方法。而使用农药防治农林病虫草害的目的是要用最少量的农药取得最佳防治效果,并且不引起人畜中毒和环境污染等负面效应。

  可实际上,喷撒出去的农药只有极少部分能达到要防治的靶标上,Metcalf(1980)做了个估算,从施药器械喷撒出去的农药只有25%——50%能沉积在作物叶片上,不足1%的药剂能沉积在靶标害虫上,只有不足0.03%的药剂能起到杀虫作用。因而,众多学者都认为:“化学农药是高效的,但使用手段却是低效率的”。英国学者Brown更是告诫农药使用者:“使用农药要像武士手中的利剑,而不应像农夫手中良莠不分的镰”。农药使用中的低效率,不仅浪费大量农药,还使大量农药流失到非靶标环境中,造成人畜中毒、环境污染。如何提高农药的有效利用率,降低农药在非靶标环境中的投放量,便成为农药学科亟待解决的问题,这也构成了农药使用技术在21世纪的主要研究内容。

  现代农药使用技术主要由三方面构成:农药与剂型、施药技术和施药机械。如何提高农药喷雾工作效率,降低农药使用量,提高农药在靶标上的附着率,减少农药对人体和环境的污染,并为特定作物和特定种植制度提供特定的农药喷雾和安全施药技术规范,提高自动化水平是我国农药使用技术发展的方向。

  目前,发达国家的植保机械和施药技术可用“四化”来说明其现有水平:非常专业化、全部法律化、机具现代化、指标国际化。西方经济发达国家植物病、虫、草的防治均已高度机械化,以使用喷施液体农药的喷雾机为主要药械(即化学防治)。例如,美国农户耕地面积一般较大,大田植保飞机施药普遍;欧州国家农户以中小规模为主,大田植保普遍使用宽幅喷杆式喷雾机;日本农户耕地面积较小,机动背负机发展较快,但果园施药时普遍使用果园风送式喷雾机较多。从世界范围来看,许多现代施药技术在西方国家早已经开始使用:超低量和低量喷雾技术(ULV)、静电喷雾技术(ESS)、可控雾滴喷雾技术(CDA)、生物最佳粒径(BODS)、精确对靶喷雾技术、精密喷洒等。

  我国是农药使用大国,年使用量80-100万吨,居世界首位。但是,我国的农药使用状况却尚不容乐观,存在的主要问题有三方面。首先,施药工艺较落后:目前我国在传统的林木病虫害防治过程中,不管有无施药目标都采用均匀恒速的施药方法,而没有考虑到林木的栽植密度、株距及树冠形态等个体差别;其次,施药器械落后:我国植保机械产品的技术水平、产品品种、生产质量、外观质量、使用可靠性及产品在国际市场上的竞争能力都还落后于发达国家,其机械化、自动化、精确化程度都还比较低,施药效率较低,再次,施药技术落后,技术水平还落后于世界先进施药技术。这些问题的存在制约着我国植保机械整体水平的提高,也影响着我国农林业的可持续发展,以及农药使用者的生命安全。

  最新的喷雾概念是选择合理的雾滴尺寸和浓度,运用现代的喷雾技术和方法以使雾滴在目标植株上最大程度的停滞和附着,达到喷雾的最佳效果。而对目前的农林病虫害而言,其防治过程中还主要存在效率、节水、质量、污染等几方面的问题,需要探讨有效的解决方法。

  效率问题:针对农林区域(包括农田、草原、森林、果园等等)施药面积较大,林木要求的有效射程较高的问题,如何保证整个施药区域高效率地及时、均衡施药,是农林病虫害化学防治亟待解决的课题。

  节水问题:农林区域用药用水量大,节水问题非常突出,如何以最少的用水量达到最大的防治效果,是林木病虫害防治机具中必须考虑的又一个重要课题。

  质量问题:农林作物结构形态各异,枝叶参差不齐,如何减少雾滴的无效飘移、增强穿透和沉积效果,使大部分以致全部的农药雾滴都能喷到植株的枝叶上,并且均匀牢固地吸附在植株目标上,这是农林病虫害化学防治要解决的主要问题。

  污染问题:虽然高效农药的使用是治理农林病虫害的有效方法,但其对环境的污染也是个不可忽视的问题。如何减少农药对环境的影响,提高农药的利用率是病虫害防治的又一个重要问题。

  上述问题可以通过开展航空静电喷雾技术将能很好地解决,对于防治农林病虫害是非常有意义的,也是非常必要的。航空喷洒农药可广泛地用于林业、大田粮食作物的病虫害草防治,特别在如蝗虫等实发性灾害来临之际,航空施药防治有着其它任何机具无法替代的方便、快捷作用。通过开展航空静电喷雾机理的研究,能实现节约农药、减少农药飘移和保护农药使用者身心健康的目的,可以促进植保机械绿色设计理论的发展和应用;创新性地研究航空喷洒的雾滴沉降机理,可为农药使用技术及其设备的研究提供理论基础和试验设施,根据农林病虫害的防治特点,创新性的将静电喷雾技术和航空喷洒技术综合研究,可为深层次研究农药使用技术奠定应用基础。

  就航空静电喷雾装置而言,如图所示,由美国制造的航空静电喷雾系统(AirElectrostatic Spraying System)是自20世纪90年代以来最先进的航空静电喷雾器械,适用于各种中小型螺旋浆飞机和直升机挂载,该系统设备综合应用静电发生与航空低量和超低量喷雾技术,可广泛应用于森林、草原、果园及农作物的航空喷洒作业。该装置具有十分突出的优点,工作时可产生静电高压7000——8000V,而通过每个电极的电流仅为200-400mA.仅类似于对一个电栅栏充电,十分安全;在70-90psi的操纵压力下产生大小为120um的雾滴,远小于常规航空喷雾雾滴(300——400um),最适于低量和超低量航空喷雾作业。多年来的研究试验证明,雾滴在80——150um大小范围既易于被诱携电,又不会随风飘移,是航空静电喷雾最理想的雾滴大小指标;合适的环状电极工作时产生足够大、稳定、均匀的环形静电电场,使喷嘴喷的雾滴被诱携带电荷,由于静电场引力的作用下加速雾滴的向下运动,并迅速被植物或目标物表面所吸附。这就大大减少了雾滴的飘移,成倍提高了航空喷雾的有效用药量,在同等防治效果条件下,成倍减少了耗药量。例如,美国空中拖拉机402型飞机可携带400加仑药液,若挂载常规航空喷雾系统,1英亩耗药量10加仑, 一次飞行仅能喷洒40英亩。而挂载航空静电喷雾系统,1英亩耗药量为1.5加仑,一次飞行可至少喷洒200英亩。另外,该系统适于任何中小型飞机和民用直升机挂载进行航空静电喷雾作业,通过在飞机的仓里安装有一个静电电压控制器,将左右两翼下的静电喷雾系统的电压控制在对称电压下,即左侧的正电压等于右侧的负电压,工作时正、负正好对消,整个飞机并不带电,确保了飞机作业时的安全性。

  据文献获悉,其它国家还都尚未有同类产品,通过应用消化吸取国外先进技术,探索适合我国各种飞机的航空静电喷雾作业方式,不仅可缩短我国航空植保与国外的差距,对于提高我国航空喷洒作业技术水平和减轻环境污染及节约能源都具有重要意义。同时,对环保高工效农药的应用推广奠定基础,采用航空静电喷雾系统进行航空静电喷雾方面的试验研究在中国还是一个空白,此外航空静电喷雾设备在国外农业已广泛应用,并成为效率高、防治效果好的环保设备。

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