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植物保护机械是指用于防治危害植物的病、虫、杂草等的各类机械和工具的总称，简称植保机械。本文主要介绍喷雾机械。
一、植物保护在农业生产中的地位
有关研究表明，在现有的科技成果中：优良品种可使农作物增产8%～12%；增施化肥并改进施肥方法可使农作物增产5%～6%；耕作方法和栽培技术的革新可使农作物增产4%～8%；而对农作物实施病虫草害综合防治技术可挽回产量损失10%～20%。
二、我国农药喷雾使用技术中存在的问题
目前，我国在植物保护中化学防治面积已达6亿公顷，并且还在以每年0.13亿公顷的速度递增，每年都有100万吨农药制剂、1亿吨药液喷洒到农田中。但我国在农药使用的技术理论和技术措施上的研究还严重不足，农药使用技术仍停留在大容量、大雾滴喷雾技术水平上。由于以上原因，我国农药有效利用率只有10%～30%，远低于发达国家50%的平均水平，喷洒的农药大部分流失到环境中，造成了严重的环境污染、地下水和地表水污染、害虫的天敌或其他益虫迅速减少以及人畜中毒，农药在食物和环境中残留毒性的积累效应日益成为威胁人类健康的严重问题。
我国农药有效利用率较低的主要表现：一是滥用、乱用农药，错用除草剂、杀菌剂等损失惊人。二是不能对症下药，防治效果不佳或者根本没有防治效果。三是缺少计量器具，这也是导致用药量过大的原因。四是不必要的加大用药量，是造成我国农药有效利用率低的又一重要原因。五是其他原因。如落后的农药使用手段；错误的施药方法；缺少田间喷雾标准，农药药液理化性质差等。
三、国外喷雾机械新技术与产品
植保产品在欧美国家大型化趋势较显著，普遍采用GPS、自动变量控制和作业参数监测技术，产品进一步向精准化方向发展，作业过程机械传动、电子设备、液压驱动集中控制，四轮独立减振、喷杆平衡性能好，作业质量高、速度快、可靠性好，驾驶舒适，适合于旱地。
日本、韩国根据本国土地资源特点开发的植保机械以小型自走式为主，机型轻巧、作业方便，以机械传动为主。而液压驱动（HST装置）刚开始采用，两轮驱动、四轮驱动切换，适合于水田、蔬菜作业。
四、国内喷雾机械现状
国产喷雾机械有20多个品种、80多个型号，其中80%处于发达国家20世纪50～60年代水平，尤其是年产量高达800万～1000万台（社会保有量1亿台）的各种手动喷雾器，常用机具仍是单管、压缩、背负式喷雾器等。
目前农民普遍采用单一机型防治各种作物的病虫害，且90%以上的喷雾器使用圆锥雾喷头，这是造成喷药不均匀、农药用量大、农产品农残超标、操作者中毒等的重要原因之一。
国内主要使用小型人力背负式喷雾器，该设备操作简单方便，不受种植条件影响。缺点是喷雾压力不稳定，雾化质量差，纯液压驱动力雾化射程近；人力背负，劳动强度大，效率低。使用机动背负式喷雾器的缺点是雾流集中成束，雾滴沉积不均匀，雾滴易蒸发、飘失；人力背负，劳动强度大，效率低。
其他人力、机动小型喷雾机械受水源限制，管路长，喷雾压力损失大；喷雾压力不稳定，施药量大；同时射程较远时呈水柱状，雾化质量差，造成大量农药流失。纯液压驱动力雾化穿透性差，果树冠层内雾滴沉积不均匀；人力背负，劳动强度大。
五、国内喷药技术的发展趋势
1. 发展低量喷雾技术
除了使用低量高效的农药外，还要发展低量喷雾技术，开发系列低量喷头。大力发展集成GPS、GIS和变量控制技术，在田间可根据作物处方图和机具的移动速度对农田实施因地喷药，实现精准、精量喷药。
2. 采用机电液一体化技术
采用机电液一体化技术以提高机具自动化和安全性水平，实现多方向缓冲的性能。电子显示和控制系统已成为大中型植保机械不可缺少的部分，电子显示系统一般可以显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等；通过面板操作，可控制和调整系统压力、单位面积喷液量和喷射宽度等。系统还可根据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量，依据施药对象和环境严格控制施药量和雾滴直径大小。
3. 控制药液雾滴的漂移
在施药过程中，控制雾滴的漂移，提高药液的附着率是减少农药流失，降低对土壤和环境污染的重要措施。在这方面欧美国家采用的是防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术和雾滴回收技术等。
静电喷雾技术是应用高压静电使雾滴带电，带电的细雾滴做定向运动趋向植株靶标，最后吸附在靶标上，从而使其沉积率显著提高，在靶标上附着量增大，覆盖均匀，沉降速度增快，尤其是提高了在靶标叶片背面的沉积量，减少了漂移和流失。
4. 采用自动对靶施药技术
目前国外主要有两种方法能实现对靶施药。一是使用图像识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理，并与图像库中的资料进行对比，确定对象是草而不是庄稼、何种草等，以控制系统是否喷药。二是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和一个阀体组成。阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试色素辨别有草存在时，即控制喷头对准目标喷洒除草剂。
5. 全液压驱动技术
在大型植保机械，尤其是自走式喷杆喷雾机上采用全液压系统，如转向、制动、行走、加压泵等都由液压驱动，不仅能简化整机结构，还能增加传动系统的可靠性。有些机具上还采用了不同于弹簧减震的液压减震悬浮系统，它能根据负载和斜度的变化进行调整，从而保证了喷杆升高和速度变化时系统的稳定性。此外，有些牵引式喷杆喷雾机在牵引杆上还装有电控液压转向器，以保证在拖拉机转弯时机具完全保持一致。
6. 采用农药注入和自清洗系统，避免或减少人员与药液的接触
采用农药注入和自清洗系统，避免或减少人员与药液的接触，就是喷药前的药液配制不是在药液箱中进行，而是在喷雾管道中进行。农药制剂在计量器控制下从药瓶直接定量注入药液输送管道中，与从水箱恒速流出的清水在互动过程中混合形成喷雾液，从喷头喷出，完全消除了配药时人员与农药的接触，也消除了配药时农药对喷药机械表面的污染。目前销售的大中型喷杆喷雾机都装有农药注入系统。喷杆喷雾机上一般还备有两个清水箱，一个用来洗手，另一个用来清洗药液箱、加药箱和机具外部，人体基本上不与药液接触。 7. 积极研究生物防治技术，研制生物农药的喷洒装置
从长远来看，由于对环境的友好，利用生物农药防治农作物虫害是一种趋势，需要积极研究。生物农药对喷头的磨损较化学农药大，同时不易下沉，与化学农药的使用特点有显著差别，为使药物能够均匀地分布在作物上，需要研制新的喷洒装置。
六、施药技术的优化
1. 喷雾质量指标
喷雾质量指标由均匀性、飘移性、覆盖率组成。造成分布均匀性不高的原因很多，但主要原因是多喷头喷雾时喷头之间的间隔、高度布置不合适，或喷头雾型选择不当，造成漏喷或不均匀分布。另外，侧风也很容易造成不均匀分布。飘移性是指雾滴偏离目标的趋势，用偏离目标雾滴占总喷量的比例来表示。侧风是造成飘移的最直接原因。减小飘移的措施主要是通过应用低飘移喷头产生较大且大小较为均匀、初速度较高的雾滴来抵抗侧风的干扰，另外还可采取风助等抗飘移技术。显然，在相同喷量的情况下，小雾滴的覆盖率高于大雾滴。
2. 影响喷雾质量因素
雾滴能够到达目标物上的比例，在很大程度上要受到气温、相对湿度、风速和风向的影响。气温和相对湿度对雾滴运动的影响，主要表现为对雾滴的蒸发。另外，高温和湿度的极端情况还会影响雾滴在植物叶面上的附着。风速和风向对雾滴运动的影响更大，不但会加速雾滴的蒸发，更主要的是会造成雾滴飘移而脱离目标。
3. 雾滴大小和密度
雾滴是从喷头喷出来的，雾滴尺寸直接影响到病虫害控制和飘移控制。喷头是喷雾装置中最为重要的部件之一，雾滴的大小、密度、分布状况等在很大程度上都决定于喷头的类型、大小和质量。大田喷洒杀虫剂、杀菌剂和除草剂对雾滴大小的要求不同，在喷雾参数（喷头类型、大小、压力、流量和喷头高度）选择时，先根据作业要求的雾滴大小确定喷雾质量指标优先次序，再依据喷雾参数与优先指标的相关程度，选择喷雾参数。
农药作为现代农业生产的重要生产资料，其利用效率受人关注。随着现代科技的发展，随着我国各地土地流转和专业化统防统治政策的出台，大田农作物采用机动喷杆喷雾技术替代背负式手动喷雾，不仅可以改善农药雾滴的沉积分布均匀性，还能显著提高作业效率，减轻劳动强度，大幅度提高农药在植物叶片上的沉积回收率，提高农药的药效，减少农药流失。研究制定不同农药在作物叶片上的沉积分布密度标准，对于指导田间喷雾非常重要。随着各地对农药喷雾技术研究和推广工作的重视，逐步采用喷杆喷雾技术，并研究建立田间喷雾的雾滴密度标准，就可以显著提高农药的有效利用率，减少农药流失，降低农药的负面影响。
第一作者简介：南 浩，副站长，农业机械化及其自动化专业，长期从事农机推广工作，联系地址：吉林省洮南市大通农机管理服务站 邮编：137100；王世强 吉林省洮南市职业教育中心 邮编：137100。
一、植物保护在农业生产中的地位
有关研究表明，在现有的科技成果中：优良品种可使农作物增产8%～12%；增施化肥并改进施肥方法可使农作物增产5%～6%；耕作方法和栽培技术的革新可使农作物增产4%～8%；而对农作物实施病虫草害综合防治技术可挽回产量损失10%～20%。
二、我国农药喷雾使用技术中存在的问题
目前，我国在植物保护中化学防治面积已达6亿公顷，并且还在以每年0.13亿公顷的速度递增，每年都有100万吨农药制剂、1亿吨药液喷洒到农田中。但我国在农药使用的技术理论和技术措施上的研究还严重不足，农药使用技术仍停留在大容量、大雾滴喷雾技术水平上。由于以上原因，我国农药有效利用率只有10%～30%，远低于发达国家50%的平均水平，喷洒的农药大部分流失到环境中，造成了严重的环境污染、地下水和地表水污染、害虫的天敌或其他益虫迅速减少以及人畜中毒，农药在食物和环境中残留毒性的积累效应日益成为威胁人类健康的严重问题。
我国农药有效利用率较低的主要表现：一是滥用、乱用农药，错用除草剂、杀菌剂等损失惊人。二是不能对症下药，防治效果不佳或者根本没有防治效果。三是缺少计量器具，这也是导致用药量过大的原因。四是不必要的加大用药量，是造成我国农药有效利用率低的又一重要原因。五是其他原因。如落后的农药使用手段；错误的施药方法；缺少田间喷雾标准，农药药液理化性质差等。
三、国外喷雾机械新技术与产品
植保产品在欧美国家大型化趋势较显著，普遍采用GPS、自动变量控制和作业参数监测技术，产品进一步向精准化方向发展，作业过程机械传动、电子设备、液压驱动集中控制，四轮独立减振、喷杆平衡性能好，作业质量高、速度快、可靠性好，驾驶舒适，适合于旱地。
日本、韩国根据本国土地资源特点开发的植保机械以小型自走式为主，机型轻巧、作业方便，以机械传动为主。而液压驱动（HST装置）刚开始采用，两轮驱动、四轮驱动切换，适合于水田、蔬菜作业。
四、国内喷雾机械现状
国产喷雾机械有20多个品种、80多个型号，其中80%处于发达国家20世纪50～60年代水平，尤其是年产量高达800万～1000万台（社会保有量1亿台）的各种手动喷雾器，常用机具仍是单管、压缩、背负式喷雾器等。
目前农民普遍采用单一机型防治各种作物的病虫害，且90%以上的喷雾器使用圆锥雾喷头，这是造成喷药不均匀、农药用量大、农产品农残超标、操作者中毒等的重要原因之一。
国内主要使用小型人力背负式喷雾器，该设备操作简单方便，不受种植条件影响。缺点是喷雾压力不稳定，雾化质量差，纯液压驱动力雾化射程近；人力背负，劳动强度大，效率低。使用机动背负式喷雾器的缺点是雾流集中成束，雾滴沉积不均匀，雾滴易蒸发、飘失；人力背负，劳动强度大，效率低。
其他人力、机动小型喷雾机械受水源限制，管路长，喷雾压力损失大；喷雾压力不稳定，施药量大；同时射程较远时呈水柱状，雾化质量差，造成大量农药流失。纯液压驱动力雾化穿透性差，果树冠层内雾滴沉积不均匀；人力背负，劳动强度大。
五、国内喷药技术的发展趋势
1. 发展低量喷雾技术
除了使用低量高效的农药外，还要发展低量喷雾技术，开发系列低量喷头。大力发展集成GPS、GIS和变量控制技术，在田间可根据作物处方图和机具的移动速度对农田实施因地喷药，实现精准、精量喷药。
2. 采用机电液一体化技术
采用机电液一体化技术以提高机具自动化和安全性水平，实现多方向缓冲的性能。电子显示和控制系统已成为大中型植保机械不可缺少的部分，电子显示系统一般可以显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等；通过面板操作，可控制和调整系统压力、单位面积喷液量和喷射宽度等。系统还可根据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量，依据施药对象和环境严格控制施药量和雾滴直径大小。
3. 控制药液雾滴的漂移
在施药过程中，控制雾滴的漂移，提高药液的附着率是减少农药流失，降低对土壤和环境污染的重要措施。在这方面欧美国家采用的是防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术和雾滴回收技术等。
静电喷雾技术是应用高压静电使雾滴带电，带电的细雾滴做定向运动趋向植株靶标，最后吸附在靶标上，从而使其沉积率显著提高，在靶标上附着量增大，覆盖均匀，沉降速度增快，尤其是提高了在靶标叶片背面的沉积量，减少了漂移和流失。
4. 采用自动对靶施药技术
目前国外主要有两种方法能实现对靶施药。一是使用图像识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理，并与图像库中的资料进行对比，确定对象是草而不是庄稼、何种草等，以控制系统是否喷药。二是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和一个阀体组成。阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试色素辨别有草存在时，即控制喷头对准目标喷洒除草剂。
5. 全液压驱动技术
在大型植保机械，尤其是自走式喷杆喷雾机上采用全液压系统，如转向、制动、行走、加压泵等都由液压驱动，不仅能简化整机结构，还能增加传动系统的可靠性。有些机具上还采用了不同于弹簧减震的液压减震悬浮系统，它能根据负载和斜度的变化进行调整，从而保证了喷杆升高和速度变化时系统的稳定性。此外，有些牵引式喷杆喷雾机在牵引杆上还装有电控液压转向器，以保证在拖拉机转弯时机具完全保持一致。
6. 采用农药注入和自清洗系统，避免或减少人员与药液的接触
采用农药注入和自清洗系统，避免或减少人员与药液的接触，就是喷药前的药液配制不是在药液箱中进行，而是在喷雾管道中进行。农药制剂在计量器控制下从药瓶直接定量注入药液输送管道中，与从水箱恒速流出的清水在互动过程中混合形成喷雾液，从喷头喷出，完全消除了配药时人员与农药的接触，也消除了配药时农药对喷药机械表面的污染。目前销售的大中型喷杆喷雾机都装有农药注入系统。喷杆喷雾机上一般还备有两个清水箱，一个用来洗手，另一个用来清洗药液箱、加药箱和机具外部，人体基本上不与药液接触。 7. 积极研究生物防治技术，研制生物农药的喷洒装置
从长远来看，由于对环境的友好，利用生物农药防治农作物虫害是一种趋势，需要积极研究。生物农药对喷头的磨损较化学农药大，同时不易下沉，与化学农药的使用特点有显著差别，为使药物能够均匀地分布在作物上，需要研制新的喷洒装置。
六、施药技术的优化
1. 喷雾质量指标
喷雾质量指标由均匀性、飘移性、覆盖率组成。造成分布均匀性不高的原因很多，但主要原因是多喷头喷雾时喷头之间的间隔、高度布置不合适，或喷头雾型选择不当，造成漏喷或不均匀分布。另外，侧风也很容易造成不均匀分布。飘移性是指雾滴偏离目标的趋势，用偏离目标雾滴占总喷量的比例来表示。侧风是造成飘移的最直接原因。减小飘移的措施主要是通过应用低飘移喷头产生较大且大小较为均匀、初速度较高的雾滴来抵抗侧风的干扰，另外还可采取风助等抗飘移技术。显然，在相同喷量的情况下，小雾滴的覆盖率高于大雾滴。
2. 影响喷雾质量因素
雾滴能够到达目标物上的比例，在很大程度上要受到气温、相对湿度、风速和风向的影响。气温和相对湿度对雾滴运动的影响，主要表现为对雾滴的蒸发。另外，高温和湿度的极端情况还会影响雾滴在植物叶面上的附着。风速和风向对雾滴运动的影响更大，不但会加速雾滴的蒸发，更主要的是会造成雾滴飘移而脱离目标。
3. 雾滴大小和密度
雾滴是从喷头喷出来的，雾滴尺寸直接影响到病虫害控制和飘移控制。喷头是喷雾装置中最为重要的部件之一，雾滴的大小、密度、分布状况等在很大程度上都决定于喷头的类型、大小和质量。大田喷洒杀虫剂、杀菌剂和除草剂对雾滴大小的要求不同，在喷雾参数（喷头类型、大小、压力、流量和喷头高度）选择时，先根据作业要求的雾滴大小确定喷雾质量指标优先次序，再依据喷雾参数与优先指标的相关程度，选择喷雾参数。
农药作为现代农业生产的重要生产资料，其利用效率受人关注。随着现代科技的发展，随着我国各地土地流转和专业化统防统治政策的出台，大田农作物采用机动喷杆喷雾技术替代背负式手动喷雾，不仅可以改善农药雾滴的沉积分布均匀性，还能显著提高作业效率，减轻劳动强度，大幅度提高农药在植物叶片上的沉积回收率，提高农药的药效，减少农药流失。研究制定不同农药在作物叶片上的沉积分布密度标准，对于指导田间喷雾非常重要。随着各地对农药喷雾技术研究和推广工作的重视，逐步采用喷杆喷雾技术，并研究建立田间喷雾的雾滴密度标准，就可以显著提高农药的有效利用率，减少农药流失，降低农药的负面影响。
第一作者简介：南 浩，副站长，农业机械化及其自动化专业，长期从事农机推广工作，联系地址：吉林省洮南市大通农机管理服务站 邮编：137100；王世强 吉林省洮南市职业教育中心 邮编：137100。