內容簡介
《高效施藥技術與機具》係統總結瞭國傢攻關計劃“高效施藥技術與機具開發研究”與科技支撐計劃“高效施藥技術研發與示範”、“863”高新技術計劃“農作物靶標光譜探測技術”與“新型施藥技術與農用藥械”、國傢自然科學基金委“農藥霧滴在典型作物冠層中的沉積行為及高效利用”以及相關研究工作與技術內容;針對我國農業生産現狀,介紹瞭適閤於不同專業作物的自動對靶噴霧技術與機具、自走式水田風送噴杆噴霧技術與機具、循環噴霧技術與機具、防飄噴霧技術與機具、靜電噴霧技術與機具、航空噴霧技術與機具等內容,尤其是該領域的研究方法。
作者簡介
何雄奎,男,1966年12月齣生,中國農業大學理學院教授,博士生導師。主要從事植保機械與施藥技術研究,重點研究施藥技術基礎理論、農藥霧滴霧化、沉積和飄失規律、精準施藥技術、高效施藥機具研發與應用等。現任中國農業大學植保機械與施藥技術研究中心主任、國際標準委員會ISO/TC 23/SC 6植保機械與施藥技術分委員會委員、中國國傢標準化技術委員會植保機械分委會委員、中國植物保護學會植保機械與施藥技術委員會副主任委員、中國植物保護學會理事、全國植保機械與清洗機械學會副理事長、北京市農藥學會秘書長。兼任《International Journalof Agricultural and Biological Engineering》、《農藥學報》、《植物保護學報》編委。2006年獲“北京市教育創新標兵”稱號,同年入選國傢“新世紀優秀人纔支持計劃”。2009年獲得國務院政府特殊津貼。
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目錄
第1章 自動對靶噴霧技術與機具
1.1 自動對靶噴霧國內外技術研究進展
1.2 自動對靶噴霧機係統體係結構和組成
1.3 自動對靶噴霧機整機及關鍵工作部件設計
1.3.1 噴霧機的整體結構型式
1.3.2 噴霧裝置
1.3.3 風機及風送係統
1.3.4 噴霧控製係統
1.3.5 靜電係統
1.3.6 自動對靶係統
1.4 果園自動對靶噴霧機試驗研究
1.4.1 紅外光電探測器
1.4.2 實際試驗及應用效果
1.4.3 靜電噴霧裝置試驗研究
1.4.4 植株模擬測試
1.5 結論
1.6 緻謝
參考文獻
第2章 自走式水田風送低量噴杆噴霧技術與機具
2.1 國內外技術現狀
2.2 研究係統體係結構和組成
2.3 自走式水田風送低量噴杆噴霧機整機及主要部件設計
2.3.1 噴霧機的整體結構型式
2.3.2 藥液箱
2.3.3 輕型液泵
2.3.4 風機及齣風管
2.3.5 增速箱
2.3.6 噴杆摺疊機構
2.3.7 噴幅標識係統
2.3.8 “三位一體”組閤式防滴噴頭
2.4 提高農藥在水稻上的有效附著率的高效施藥技術研究
2.4.1 風送係統齣口風速確定
2.4.2 有、無風送條件下霧滴沉積試驗研究
2.5 試驗與結論
2.6 緻謝
參考文獻
第3章 循環噴霧技術與機具
3.1 引言
3.1.1 研究背景及意義
3.1.2 國外植保機械發展現狀
3.1.3 “Ⅱ”型循環噴霧機(tunnel sprayer)研究現狀
3.1.4 主要研究內容
3.2 藥液霧化及霧滴在流場中的運動特性
3.2.1 材料與方法
3.2.2 不同粒徑霧滴的分布
3.2.3 霧滴運動
3.2.4 霧化過程中氣流流場運動
3.2.5 小結
3.3 “Ⅱ”型循環噴霧機設計與試驗研究
3.3.1 整機研製實施方案
3.3.2 主要部件設計
3.3.3 小結
3.4 “Ⅱ”型循環噴霧機防飄性能研究
3.4.1 方法與材料
3.4.2 飄失量測定
3.4.3 “Ⅱ”型循環噴霧機與果園風送噴霧機藥液飄失情況比較
3.4.4 小結
3.5 結論
3.6 緻謝
參考文獻
第4章 防飄噴霧技術與機具
4.1 引言
4.1.1 研究背景
4.1.2 罩蓋防飄噴霧技術的國內外研究現狀
4.2 導流擋闆的防飄機理研究
4.2.1 氣流對霧滴飄失的影響
4.2.2 冠層對霧滴沉積飄失的影響
4.2.3 導流擋闆的防飄機理
4.3 3WFP-350擋闆導流式噴霧機的研製
4.3.1 擋闆導流式噴霧機的設計要求
4.3.2 試驗機具的設計
4.3.3 最優作業參數的確定
4.3.4 3WFP-350擋闆導流式噴霧機的整體結構設計
4.4 擋闆導流式噴霧機的防飄性能研究
4.4.1 防飄性能的風洞試驗
4.4.2 防飄性能的田間試驗
4.4.3 噴施除草劑藥效對比試驗
4.5 結論
4.6 緻謝
參考文獻
第5章 小區噴霧技術與機具
5.1 引言
5.1.1 研究背景及意義
5.1.2 國內研究現狀
5.1.3 國外研究現狀
5.2 小區噴霧機方案確定
5.2.1 機械係統方案
5.2.2 噴霧高度和噴頭間距的確定
5.2.3 速度計算係統
5.3 小區噴霧機的設計
5.3.1 液泵選擇及性能測試
5.3.2 小區噴霧機的設計
5.3.3 小區噴霧機整機係統
5.4 小區噴霧機速度計算係統
5.4.1 小區噴霧機速度計算係統
5.4.2 速度計算係統的原理
5.4.3 速度計算係統軟件
5.4.4 速度計算係統硬件
5.5 性能對比試驗
5.5.1 試驗材料與方法
5.5.2 試驗結果分析
5.6 結論
5.7 緻謝
參考文獻
第6章 機動背負式噴杆噴霧技術與機具
6.1 曆史與現狀
6.2 原理與設計
6.3 使用方法
6.4 性能分析
6.5 應用前景
6.6 緻謝
參考文獻
第7章 靜電噴霧技術
7.1 引言
7.1.1 研究背景及意義
7.1.2 農藥靜電噴霧技術研究進展
7.2 靜電噴霧係統理論研究
7.2.1 霧滴荷電原理
7.2.2 霧滴荷電效果評定參數及測量方法
7.2.3 荷電霧滴的輸運過程
7.3 氣助式感應靜電噴霧係統的研製與試驗
7.3.1 係統組成
7.3.2 氣助式感應靜電噴頭結構
7.3.3 高壓電源的設計
7.3.4 荷質比測量裝置
7.3.5 氣助式感應靜電噴頭的荷電性能測試
7.3.6 氣助式靜電噴頭的霧滴譜
……
第8章 農作物靶標光譜探測技術研究
第9章 棗樹防塵噴霧技術
第10章 風送式噴杆噴霧機減少霧滴飄失的仿真模擬研究
第11章 作物冠層微氣候對霧滴沉積的影響
第12章 農藥霧滴在水稻葉片上的沉積行為與效果研究
第13章 農藥噴霧作業對施藥者體錶汙染及肌肉疲勞研究
第14章 感應式靜電噴霧係統及其助劑研究
第15章 航空施藥設備與技術
第16章 除草劑阿特拉津與2,4-D丁酯揮發性及其收集方法
精彩書摘
3.1.1 研究背景及意義
病蟲害防治是果園管理環節中必不可少的一項重要環節。目前,我國果園病蟲害防治手段還是以噴施化學農藥為主,化學農藥在保證水果穩産、豐産方麵起瞭不可替代的作用。我國應用於果園植保作業的藥械産品主要有手動(電動)背負式噴霧器、機動背負式彌霧機、踏闆式噴霧器、機動噴槍(杆)、果園風送噴霧機等。目前擔負果園植保作業主要任務的是手動背負式噴霧機和機動噴槍。主要存在的問題是噴施方式粗放、農藥損失嚴重、農藥有效利用率低、勞動強度大、作業效率低等問題。雖然近年來我國植保機械有瞭飛快的發展,但是植保機械技術蠻平落後的問題一直沒有得到很好的解決。尤其是在解決大量使用農藥所造成的一係列社會、環境、生態問題時,更是束手無策。
國外發達國傢果園植保機具的發展曆程同我國類似,經曆瞭由手動到機動、粗放到精細的發展過程,目前不論是政府、還是民間團體組織以及農戶都十分關注植保機械的使用性能、産品質量和對環境的影響,這就促使國外植保機械在性能上一直在朝著更高的農藥利用率和更少的農藥汙染方嚮發展。目前的果園植保作業要求是:①霧滴在冠層中具有好的穿透性;②工作適應性強,受環境影響小;③工作參數等能夠靈活調整;④噴施精準;⑤對環境友好。為瞭達到優良的作業效果,國外果園噴霧機普遍采用風送噴霧技術。
國外果園噴霧機從工作原理上可以分幾種:軸流風機風送噴霧機、橫流風機風送噴霧機、多風管直接風送噴霧機、循環噴霧機。
20世紀40年代後期開始,為瞭替代噴槍作業,具有技術革命意義的軸流風機風送噴霧的果園噴霧機被廣泛使用,目前仍然是果園植保作業的主力軍。這種噴霧機機一般由拖拉機牽引或懸掛作業,在風送條件下將細小的藥液霧滴吹至靶標,使施藥液量大量減少。早期的果園風送噴霧機霧化裝置沿軸流風機齣風口成圓形排列,可以産生半徑3~5 m的放射狀噴霧範圍,噴霧高度可達4 m以上,歐美國傢稱這種噴霧機為傳統果園噴霧機。進入70年代,矮化果木種植麵積迅速擴大,果樹采用籬架式種植,原來普遍高達4 m的果樹冠層降低到2.5 m以下,冠徑也大大減小。傳統果園風送噴霧機在這種果園作業時,噴霧高度高於冠層高度,氣流夾帶大量霧滴越過冠層,造成大量的農藥飄失,因此傳統果園噴霧機已經不再適閤現代果園植保作業。為減少飄失,適應新型矮化果園的植保作業,歐美等國對傳統噴霧機進行改進。改進的主要措施是在軸流風機上安裝導風裝置,氣流方嚮不再成放射狀,而是沿導風裝置定嚮導齣,噴霧裝置也由原來的圓形安裝變為直綫安裝,此舉大大降低瞭噴霧機的噴霧高度。經過改進,新型軸流風機風送噴霧機已經能夠適應新的作業要求。這種噴霧機被稱為導流果園噴霧機(deflector sprayer)。
果園種植模式的變化使許多新型噴霧機設計成為可能,在對傳統果園噴霧機改進的同時,許多應用不同風送方式以實現定嚮風送的新型噴霧機也陸續齣現,采用橫流風機風送就是其中廣泛采用的一種措施。相對傳統軸流風機來講橫流風機産生的氣流較易控製,齣風口氣流速度均勻,霧滴能夠更加準確地沉積到靶標上,所以此類噴霧機發展很快。
隨著環保要求的不斷提高,需要噴霧機能夠進一步減少農藥損失,在這種要求下一種采用多風管定嚮風送的噴霧機被開發齣來,此類噴霧機采用離心風機作為風源,産生的氣流通過多個蛇形管導齣,每個蛇形風管對應一個霧化裝置,可以根據冠層形狀和密度調整蛇形管齣口位置,實現定嚮仿形噴霧,這種噴霧機被稱為射流噴氣噴霧機(directed air-jet sprayer)。較軸流風機和橫流風機風送方式,定嚮射流噴霧機能夠進一步減少農藥損失。
……
前言/序言
現代農業高新技術成果叢書:綠色種植的未來密碼 —— 深入解析作物健康管理與可持續發展之道 現代農業,正以前所未有的速度與深度,擁抱科技的革新。從基因編輯到智能傳感,從精準灌溉到病蟲害綠色防控,每一次技術的突破,都為保障全球糧食安全、提升農産品品質、促進農業可持續發展注入強大動力。而在這場變革的浪潮中,一套匯聚行業前沿智慧、聚焦關鍵技術突破的《現代農業高新技術成果叢書》應運而生,旨在係統梳理、總結和推廣那些能夠引領農業現代化進程的核心技術與理念。 本捲——《綠色種植的未來密碼:作物健康管理與可持續發展之道》,作為叢書中的重要組成部分,將目光聚焦於農業生産中最核心、也最富挑戰性的議題之一:如何科學、高效、環保地實現作物的健康生長,並在整個生産鏈條中踐行可持續發展的理念。本書並非側重於單一的技術應用,而是著眼於一個更為宏觀的視角,探討作物健康管理的整體性、係統性思維,以及如何將綠色、低耗、高效的原則融入農業生産的每一個環節,最終實現經濟效益、社會效益和生態效益的和諧統一。 一、 從“治病”到“防病”:作物健康管理的理念躍遷 長期以來,傳統的作物病蟲害防治策略,往往偏重於“亡羊補牢”式的救治。一旦發現病蟲害發生,便立即采取化學農藥等手段進行乾預。這種模式不僅容易造成農藥殘留超標、環境汙染、抗藥性增強等一係列問題,而且在經濟上也是一種效率低下、成本高昂的應對方式。 本書將重點闡述作物健康管理從“被動治療”嚮“主動預防”的理念轉變。這包括: 深入理解作物生理與病理生態: 並非簡單地認識病蟲害的形態,而是要理解作物在不同生長階段對環境因子(光照、溫度、濕度、土壤養分等)的需求與應激反應,以及病原菌、害蟲及其天敵之間的復雜生態關係。唯有如此,纔能在病蟲害發生前,通過優化種植環境、調整栽培措施,構建有利於作物健康生長、不利於病蟲害發生的內生環境。 建立完善的監測預警體係: 強調利用現代科技手段,如遙感技術、物聯網傳感器、大數據分析、人工智能等,構建精準、實時的作物健康監測網絡。通過早期識彆潛在的風險信號,將病蟲害扼殺在萌芽狀態,從而大大減少後期乾預的頻率和強度。 推行綜閤性植保策略(IPM): 並非依賴單一的防治手段,而是將生物防治、物理防治、農業防治、抗性育種以及必要時的化學防治等多種手段有機結閤,形成一套係統、協同的病蟲害管理方案。這種策略的精髓在於“因地製宜,因害施策”,最大化利用自然生態係統中的調控力量,最大限度地減少對化學農藥的依賴。 二、 綠色種植的基石:土壤健康與養分高效利用 土壤是農業生産的命脈,其健康狀況直接關係到作物的生長潛力、抗逆能力以及農産品的品質。本書將深入探討如何通過科學的土壤管理,為作物提供最佳的生長環境,並實現養分的精細化、高效化利用。 土壤健康診斷與改良: 介紹土壤理化性質、生物活性的檢測方法,以及針對不同土壤類型和問題的改良技術,如有機肥的閤理施用、綠肥的種植、秸稈還田、微生物菌劑的應用等,以恢復和提升土壤的肥力、保水保肥能力以及生物多樣性。 精準施肥與養分管理: 強調“缺什麼補什麼,缺多少補多少”的原則。介紹基於作物生長模型、土壤養分信息、氣候數據等進行的精準施肥技術。這包括: 養分診斷技術: 通過土壤養分速測、葉片養分分析等手段,準確評估作物對各種養分的需求狀況。 新型肥料的應用: 介紹緩釋肥、控釋肥、水溶肥、有機-無機結閤肥等新型肥料的特性與應用方法,以及如何根據作物生長周期和需求,進行分期、分量、分區域的科學施用。 生物肥料與有機改良: 探討微生物菌劑、腐殖酸等在提升土壤養分有效性、促進作物生長方麵的作用,以及如何與化肥協同增效,降低化肥用量。 循環農業與廢棄物資源化利用: 倡導將農業廢棄物(如畜禽糞汙、秸稈、餐廚垃圾等)通過發酵、堆製等方式轉化為有機肥或生物能源,實現農業生産要素的循環利用,減少環境汙染,降低生産成本,構建資源節約型、環境友好型農業模式。 三、 水資源的智慧管理:從“量多”到“質優” 水是生命之源,也是農業生産不可或缺的關鍵要素。然而,在全球水資源日益緊張的背景下,如何實現水資源的節約與高效利用,已成為現代農業麵臨的嚴峻挑戰。 智能化灌溉技術: 介紹滴灌、噴灌、微噴灌等節水灌溉技術的原理、優勢及應用場景。重點闡述如何結閤土壤墒情監測、氣象數據、作物生理指標等,實現按需灌溉、精準灌溉。 傳感器技術在灌溉中的應用: 闡述土壤水分傳感器、環境因子傳感器等如何為精準灌溉提供決策依據。 自動化灌溉控製係統: 介紹利用物聯網、雲計算等技術構建的智能化灌溉控製平颱,實現遠程監控、自動調節,最大限度地減少人力投入,提高灌溉效率。 雨水收集與利用: 探討雨水收集係統的設計與應用,以及如何將收集的雨水用於農田灌溉,補充農田水分。 抗旱作物品種與栽培技術: 介紹選育和應用具有抗旱特性的作物品種,以及通過優化栽培密度、地膜覆蓋、秸稈覆蓋等措施,減少土壤水分蒸發,提高水分利用效率。 四、 生物技術賦能作物健康:安全、高效的新選擇 生物技術是現代農業發展的強大引擎,為作物健康管理提供瞭全新的、更環保的解決方案。 生物農藥與生物防治: 詳細介紹蘇雲金芽孢杆菌(Bt)、白僵菌、綠僵菌、Bt毒蛋白、植物源農藥(如印楝素、除蟲菊酯)等生物農藥的種類、作用機理、優點及使用注意事項。探討生物防治技術,如釋放天敵、引入捕食性昆蟲等,在維持生態平衡、控製病蟲害方麵的作用。 植物生長調節劑與抗逆性增強: 介紹植物生長調節劑(PGRs)在促進作物生長發育、提高抗逆性(抗旱、抗寒、抗鹽堿)方麵的應用。重點強調天然來源的生長調節劑和低毒、高效的閤成型生長調節劑。 抗性育種與基因編輯技術: 概述通過傳統育種和現代基因編輯技術(如CRISPR-Cas9),培育具有抗病、抗蟲、抗逆性的優良品種,從源頭上減少對化學農藥的依賴。 五、 數據驅動的智能農業:精準決策與高效管理 在大數據、人工智能、物聯網等技術的推動下,農業生産正邁嚮智能化、數據驅動的新時代。 精準農業的核心理念: 闡述精準農業如何通過對農田信息進行精細化采集、分析與應用,實現對作物生長過程的精細化管理,從而提高資源利用效率,降低生産成本,提升農産品品質。 大數據在農業生産中的應用: 介紹如何利用氣象數據、土壤數據、作物生長數據、病蟲害監測數據、市場信息等,構建農業大數據平颱,為農戶提供科學的種植建議、病蟲害預警、市場預測等服務。 人工智能在作物健康管理中的角色: 探討人工智能在圖像識彆(識彆病蟲害、作物長勢)、預測模型(預測病蟲害發生趨勢、産量)、智能決策支持係統等方麵的應用。 物聯網技術構建智能農場: 介紹通過傳感器網絡、通信設備、自動化執行單元等構建的智能農場係統,實現對農田環境、作物生長、農事活動的實時監測、遠程控製與自動化作業。 六、 可持續發展與未來展望 本書將貫穿可持續發展的核心理念,強調在追求高産、高效的同時,必須兼顧環境保護、資源節約和生態平衡。 綠色農業的經濟效益與社會效益: 分析綠色種植模式如何通過降低農藥化肥投入、減少環境汙染、提升農産品品質,最終實現經濟效益的提升,並為消費者提供更安全、健康的農産品,促進社會福祉。 生態農業與生物多樣性保護: 探討如何通過科學的種植方式,維護農田及周邊生態係統的健康,保護生物多樣性,構建人與自然和諧共生的農業生態。 麵嚮未來的挑戰與機遇: 展望農業科技發展趨勢,如智慧農業、生物製造、垂直農場等,以及這些新技術如何進一步推動作物健康管理嚮更智能化、更高效、更可持續的方嚮發展。 《綠色種植的未來密碼:作物健康管理與可持續發展之道》,不僅僅是一本技術指南,更是一次關於農業未來發展方嚮的深入思考。它匯集瞭眾多專傢學者的智慧結晶,旨在為廣大農業科技工作者、生産者、管理者提供一套係統、前沿、可操作的理論體係與技術方法。通過學習和實踐本書中的理念與技術,我們相信,中國農業必將加速邁嚮綠色、高效、可持續的現代化新徵程,為保障國傢糧食安全、促進鄉村振興、建設美麗中國貢獻智慧與力量。