高地隙噴霧機在玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用
高地隙噴霧機在玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用
水稻、小麥、玉米和大豆是我國4大主要糧食作物，其中玉米是最重要的非口糧糧食作物。近年來，由于農(nóng)民從種植利潤較低的大豆等作物轉(zhuǎn)而種植玉米，我國玉米種植面積呈現(xiàn)出強勁的上升勢頭。
雖然受國家政策調(diào)控和玉米價格逐步市場化的影響，2016年我國玉米種植面積有所減少，但國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，其面積依然高達(dá)3 676萬hm2。
在玉米的生產(chǎn)期內(nèi)，一般至少要進行4次噴霧作業(yè)，包括除草劑、葉面肥、殺蟲劑和化學(xué)調(diào)控劑等的施用，特別是在玉米中后期生產(chǎn)管理中，低底盤噴霧機具無法下地作業(yè)，背負(fù)式手動噴霧器、機動彌霧機等機具工作環(huán)境惡劣，效率低，極易造成人員中毒事故。
而飛機噴霧成本高，需要專業(yè)人員操作，霧滴飄移嚴(yán)重，這些因素促成了高地隙噴霧機的快速發(fā)展。國外成熟機具先后進入中國市場，國內(nèi)企業(yè)開始研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，形成了產(chǎn)品多樣、競爭激烈的局面。
1 進口高地隙噴霧機技術(shù)特點和應(yīng)用
進口高地隙噴霧機產(chǎn)品成熟多樣，主要有約翰迪爾4000系列、凱斯PATRIOT系列、海吉STS系列、貝爾圖RAPTOR系列、哈迪ALPHA系列和巴爾干GRIMAC系列等產(chǎn)品，如圖1所示。
圖1 國外典型高地隙噴霧機產(chǎn)品
在結(jié)構(gòu)上除海吉STS14采用噴桿前置外，其余噴霧機均把噴桿布置在機具的尾部。噴桿前置有利于駕駛員實時觀察各個噴頭的工作情況和噴桿的位置與姿態(tài)，但也存在弊端，如在噴灑除草劑時，噴灑在地面表層或雜草表面藥劑的藥效容易被輪胎輪輒影響，且彌散在空氣中的霧滴容易進入駕駛室，造成駕駛員中毒現(xiàn)象。
巴爾干GRIMAC3000和哈迪ALPHA3500則在噴桿上加裝了風(fēng)送裝置，風(fēng)送裝置主要由風(fēng)機和風(fēng)筒組成，在風(fēng)筒上沿著噴桿方向按一定間距設(shè)置出風(fēng)口。噴霧作業(yè)時，風(fēng)送裝置在噴頭上方沿霧滴噴灑方向強制送風(fēng)，形成風(fēng)幕，這樣不僅增加了霧滴的穿透能力，而且在有風(fēng)（＜4級）的天氣下工作，可有效減少霧滴的漂移；風(fēng)幕使作物葉片產(chǎn)生擾動，便于霧滴附著在葉片背面，改善施藥效果。
進口高地隙噴霧機藥箱容積大、發(fā)動機功率大、行走速度快，但地隙普遍較小、輪胎較寬，由于國內(nèi)玉米品種多樣、種植模式各異，因此，在玉米中后期噴霧作業(yè)過程中，容易造成玉米植株和葉片的損傷，影響玉米的正常生長。
除了上述特點外，進口高地隙噴霧機產(chǎn)品的共有特點如下。
（1）寬幅高效。
進口高地隙噴霧機普遍采用全時靜液壓四輪驅(qū)動、無級變速、自動防滑控制，故障率小，而且油箱容積大（如約翰迪爾4730為503 L，可完成一整天噴霧作業(yè)），噴幅寬（一般都＞24 m），作業(yè)效率高。
（2）精量控制。
進口高地隙噴霧機裝配先進的噴霧精量控制系統(tǒng)，改善了病蟲草害的防治效果，提高了農(nóng)藥有效利用率，減少了環(huán)境污染和藥害的發(fā)生。如約翰迪爾4730機型配置了SprayStar噴量控制系統(tǒng)，凱斯3230機型配置了AFS Pro 700噴量控制系統(tǒng)，其智能化的控制器如圖2所示。
圖2 精準(zhǔn)施藥控制器
精量控制系統(tǒng)可根據(jù)機具速度實時調(diào)節(jié)噴灑量，使實際噴灑量與設(shè)定噴灑量保持一致，實現(xiàn)均勻噴霧。駕駛室內(nèi)的控制器可以實時顯示速度、壓力、單位面積噴霧量、累計作業(yè)面積和累計噴霧量等基本作業(yè)參數(shù)，還具有導(dǎo)航、重疊（遺漏）控制和藥箱加（噴灑）水（混合液）量控制等功能。
（3）操作便捷、安全舒適。
進口高地隙噴霧機的底盤多采用4輪獨立懸掛系統(tǒng)或前后橋單獨懸掛系統(tǒng)，氣囊、圓柱彈簧、液壓阻尼器、空氣阻尼器或其組合等減振方式，提高了機具的可靠與穩(wěn)定性，同時也增加了駕駛的舒適性，幾種典型減振方式如圖3所示。
圖3 幾種典型減振方式
進口高地隙噴霧機的駕駛室一般都設(shè)置有活性炭過濾器，在保持駕駛室通風(fēng)的同時，阻止灰塵和霧滴進入，防止駕駛員中毒。機具配備有一站式維護中心，操作人員可以在同一位置執(zhí)行全部維護功能。機器配備有快速接頭，可以從地面快速加注燃油、藥液、水等液體，縮短加注時間。
進口高地隙噴霧機上一般還備有2個清水箱，一個用來洗手，另一個用來清洗藥液箱和加藥箱（藥箱內(nèi)裝有專用清洗噴頭）及機具外部（備有清洗噴槍和清洗刷），避免不同藥劑間的化學(xué)反應(yīng)，影響藥效，也避免人體和藥液的接觸。
2 國產(chǎn)高地隙噴霧機技術(shù)特點和應(yīng)用
隨著人工成本的不斷增長，玉米病蟲害突發(fā)和玉米種植管理的需要，控藥劑、營養(yǎng)液和葉面肥等液態(tài)溶液在玉米生長期的需求量增加，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和研究機構(gòu)在學(xué)習(xí)和借鑒國外高地隙噴霧機先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)玉米的種植特點和管理模式，開發(fā)了多種型號的高地隙噴霧機。
其中，大中型產(chǎn)品以中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院生產(chǎn)的3WZG-3000A型噴桿噴霧機、豐諾植保機械制造有限公司生產(chǎn)的3WPJZ-2000型噴桿噴霧機、現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司生產(chǎn)的3WZC-1204型噴桿噴霧機、中農(nóng)豐茂植保機械有限公司生產(chǎn)的3WX-1000型噴桿噴霧機等機型為代表，如圖4所示。
大中型國產(chǎn)高地隙噴霧機地隙≥1.90 m，噴桿幅寬14~24 m，藥箱容積1 000~3 000 L，動力適中，輪距可調(diào)，作業(yè)效率較高，基本能夠滿足國內(nèi)玉米多種種植模式以及多種品種的病蟲草害防治需求。
其中有些機具加裝了變量施藥裝置，如3WZG-3000A型噴霧機配置了Teejet 844E噴量控制系統(tǒng)。但大部分機型為了節(jié)約成本，采用手動調(diào)節(jié)噴霧量的方式，這類自走式噴霧機價格較低，適應(yīng)性較好，逐漸得到市場的認(rèn)可，但當(dāng)前仍處于市場推廣期和用戶培育期。
圖4國內(nèi)典型高地隙噴霧機產(chǎn)品
市場上也出現(xiàn)了大量的簡易自走式噴霧機具，如圖5所示。此類機具以三輪結(jié)構(gòu)形式為主，采用小功率單缸柴油發(fā)動機，藥箱布置在機具中間位置，容積一般不超過400 L，可以用于玉米生長期的噴霧作業(yè)。
圖5簡易自走式噴霧機
這些機具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，能夠滿足玉米中后期管理的需求，但操作人員穿梭在玉米行間，作業(yè)環(huán)境惡劣，效率低，穩(wěn)定性差，容易造成操作人員中毒等安全事故，而且在作業(yè)時，藥箱和機架容易將玉米植株推倒，破壞葉片，影響玉米的正常生長。這類機具逐步被大中型高地隙噴霧機代替。
3 制約國產(chǎn)高地隙噴霧機發(fā)展的因素
除了面對進口高地隙噴霧機的競爭和沖擊外，國產(chǎn)高地隙還存在以下制約因素。
3.1 其他型式噴霧機具的市場沖擊
3.1.1 牽引式、背負(fù)式噴霧機具的影響
由于牽引式、背負(fù)式噴霧機具可與拖拉機配套作業(yè)，價格低廉，維修方便，加之在一些特殊地塊，如在夏翻地作業(yè)時，拖拉機優(yōu)勢明顯，這些機具在玉米苗前噴灑除草劑及苗后初期管理時被廣大用戶采用，如2014年，黑龍江農(nóng)墾紅興隆管理局擁有大型牽引及懸掛式噴藥機280臺，而高地隙自走式噴藥機僅為32臺。
3.1.2 航空施藥機具的影響
由于受氣候條件影響，常規(guī)植保機械無法下地作業(yè)或病蟲害突發(fā)爆發(fā)時，航空施藥機具雖然會產(chǎn)生較大的農(nóng)藥飄移，但其作業(yè)效率高，應(yīng)急能力強，不受作物長勢限制，適于大面積作業(yè)的優(yōu)勢盡顯無遺。航空施藥的工作效率可達(dá)50～200 hm2/h。
由于有些藥液、葉面肥和生長調(diào)控劑噴灑的最佳作業(yè)時間較短，在玉米中后期管理中，常規(guī)植保機械只能作業(yè)部分面積，其余的只能靠航空施藥機具完成。如黑龍江建邊農(nóng)場，每年都有一定面積的航化作業(yè)。
3.2 機具價格昂貴
3.2.1 關(guān)鍵零部件需要進口
現(xiàn)有國產(chǎn)高地隙噴霧機多采用四輪全液壓傳動技術(shù)，液壓泵、馬達(dá)和流量分配器等關(guān)鍵液壓元件基本依賴進口，價格昂貴，而且國外廠家供貨周期長，部分企業(yè)供貨周期長達(dá)1年，造成生產(chǎn)企業(yè)資金積壓。部分機具噴霧系統(tǒng)中的藥泵（隔膜泵、離心泵等）、精量控制系統(tǒng)和噴嘴等主要部件需要從歐美國家進口，增加了機具生產(chǎn)成本。
3.2.2 產(chǎn)品批量小
目前，由于高地隙噴霧機市場尚未成熟，各生產(chǎn)企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)只是小批量生產(chǎn)，造成機具單價過高，技術(shù)開發(fā)費用、模具胎具工裝費用以及設(shè)備折舊等費用的分?jǐn)偸沟脵C具的出廠價格偏高，削弱了與國外同類機具的競爭優(yōu)勢。
3.3用戶欠缺施藥技術(shù)及機具操作知識
許多高地隙噴霧機的用戶或機手，基本不掌握相關(guān)施藥技術(shù)，只是一味追求作業(yè)速度與效率，也不會考慮霧化效果、表面沉積率、霧滴飄移、環(huán)境污染和土壤污染等問題，往往造成農(nóng)作物藥害、土壤污染等嚴(yán)重后果，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。如現(xiàn)有高地隙噴霧機具多配置旋轉(zhuǎn)式多噴嘴噴頭體，針對不同的噴霧量以及作業(yè)速度需選擇不同型號的噴嘴，而在實際作業(yè)過程中，機手基本上不調(diào)整噴嘴型號，同一噴嘴完成所有噴霧作業(yè)。由于高地隙噴霧機具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加之廠家培訓(xùn)少，很多機手用戶不能完全掌握機具的操作，影響噴霧機具的推廣和應(yīng)用。
4 國產(chǎn)高地隙噴霧機發(fā)展趨勢
4.1 性能優(yōu)異
現(xiàn)有國產(chǎn)高地隙噴霧機基本能滿足用戶的需求，但穩(wěn)定性、可靠性尚未達(dá)到市場要求，大問題沒有、小問題不斷的現(xiàn)象依然存在。噴霧最佳作業(yè)時間一般較短，機具的性能直接影響了產(chǎn)品的市場競爭力。國產(chǎn)高地隙噴霧機還需在底盤結(jié)構(gòu)、動力傳動與控制、人機工程和噴桿結(jié)構(gòu)等方面進行改進設(shè)計，提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量。
4.2 多功能作業(yè)
目前，市場上高地隙多功能作業(yè)機具以Hagie STS系列產(chǎn)品為代表，可以完成噴霧、去雄（切頂）和追肥（液態(tài)）等作業(yè)。此類機具技術(shù)含量高，要滿足不同功能部件的驅(qū)動和控制要求，需進行復(fù)雜的動力傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，但這類機具使用率高，基本覆蓋整個玉米生長期，比單一功能的機具具有更大的市場競爭力。
4.3 智能化作業(yè)
《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》對我國未來5年科技創(chuàng)新做了系統(tǒng)謀劃和前瞻布局，提出了科技創(chuàng)新的12項目標(biāo)，其中現(xiàn)代農(nóng)業(yè)部分的農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)、智能農(nóng)機裝備成為新增亮點。規(guī)劃中提出“要突破決策監(jiān)控、先進作業(yè)裝置及其制造等關(guān)鍵核心技術(shù)，研發(fā)高效環(huán)保農(nóng)林動力、多功能與定位變量作業(yè)”，“形成農(nóng)林智能化裝備技術(shù)體系，支撐全程全面機械化發(fā)展”。目前國產(chǎn)高地隙噴霧機有些機具依靠人工調(diào)節(jié)噴霧量，沒有配置精量控制系統(tǒng)，也沒有作業(yè)參數(shù)實時監(jiān)控系統(tǒng)，有些機具雖然加裝了精量控制系統(tǒng)，但精量控制系統(tǒng)比較低端，許多作業(yè)狀態(tài)需要操作人員人為判斷，造成整體效率和精準(zhǔn)度低下。智能化、精準(zhǔn)化的噴霧控制裝備成為高地隙噴霧機發(fā)展的必然趨勢。
5 結(jié)束語
從近年來玉米種植面積持續(xù)穩(wěn)定、勞動力緊缺以及農(nóng)戶對噴霧效果的逐漸重視來看，高地隙噴霧機市場前景良好，尤其是國產(chǎn)高地隙噴霧機在地隙、適應(yīng)性和市場需求靈活性等方面具有較大優(yōu)勢。通過技術(shù)改進，提升產(chǎn)品質(zhì)量，加強操作人員培訓(xùn)和廠家巡修，國產(chǎn)高地隙噴霧機仍能占據(jù)市場一席之地。
本文來源于2018年4期《農(nóng)業(yè)工程》雜志（中國科技核心期刊）
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