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          ——航空靜電噴霧系統效率杠杠的!——
            

          航空靜電噴霧系統,就是這么高效!

            目前農林業病蟲害的防治方法主要有化學、物理、生物和綜合防治法等。由于化學防治法具有工效高、防治及時等特點,特別是對于那些突發性、大面積暴發的病蟲害,能夠做到及時控制與防治。因此,它仍然是現階段乃至今后相當長的時期內世界各國對作物進行病蟲草害防治的主要方法。而使用農藥防治農林病蟲草害的目的是要用最少量的農藥取得最佳防治效果,并且不引起人畜中毒和環境污染等負面效應。

            可實際上,噴撒出去的農藥只有極少部分能達到要防治的靶標上,Metcalf(1980)做了個估算,從施藥器械噴撒出去的農藥只有25%——50%能沉積在作物葉片上,不足1%的藥劑能沉積在靶標害蟲上,只有不足0.03%的藥劑能起到殺蟲作用。因而,眾多學者都認為:“化學農藥是高效的,但使用手段卻是低效率的”。英國學者Brown更是告誡農藥使用者:“使用農藥要像武士手中的利劍,而不應像農夫手中良莠不分的鐮”。農藥使用中的低效率,不僅浪費大量農藥,還使大量農藥流失到非靶標環境中,造成人畜中毒、環境污染。如何提高農藥的有效利用率,降低農藥在非靶標環境中的投放量,便成為農藥學科亟待解決的問題,這也構成了農藥使用技術在21世紀的主要研究內容。

            現代農藥使用技術主要由三方面構成:農藥與劑型、施藥技術和施藥機械。如何提高農藥噴霧工作效率,降低農藥使用量,提高農藥在靶標上的附著率,減少農藥對人體和環境的污染,并為特定作物和特定種植制度提供特定的農藥噴霧和安全施藥技術規范,提高自動化水平是我國農藥使用技術發展的方向。

            目前,發達國家的植保機械和施藥技術可用“四化”來說明其現有水平:非常專業化、全部法律化、機具現代化、指標國際化。西方經濟發達國家植物病、蟲、草的防治均已高度機械化,以使用噴施液體農藥的噴霧機為主要藥械(即化學防治)。例如,美國農戶耕地面積一般較大,大田植保飛機施藥普遍;歐州國家農戶以中小規模為主,大田植保普遍使用寬幅噴桿式噴霧機;日本農戶耕地面積較小,機動背負機發展較快,但果園施藥時普遍使用果園風送式噴霧機較多。從世界范圍來看,許多現代施藥技術在西方國家早已經開始使用:超低量和低量噴霧技術(ULV)、靜電噴霧技術(ESS)、可控霧滴噴霧技術(CDA)、生物最佳粒徑(BODS)、精確對靶噴霧技術、精密噴灑等。

            我國是農藥使用大國,年使用量80-100萬噸,居世界首位。但是,我國的農藥使用狀況卻尚不容樂觀,存在的主要問題有三方面。首先,施藥工藝較落后:目前我國在傳統的林木病蟲害防治過程中,不管有無施藥目標都采用均勻恒速的施藥方法,而沒有考慮到林木的栽植密度、株距及樹冠形態等個體差別;其次,施藥器械落后:我國植保機械產品的技術水平、產品品種、生產質量、外觀質量、使用可靠性及產品在國際市場上的競爭能力都還落后于發達國家,其機械化、自動化、精確化程度都還比較低,施藥效率較低,再次,施藥技術落后,技術水平還落后于世界先進施藥技術。這些問題的存在制約著我國植保機械整體水平的提高,也影響著我國農林業的可持續發展,以及農藥使用者的生命安全。

            最新的噴霧概念是選擇合理的霧滴尺寸和濃度,運用現代的噴霧技術和方法以使霧滴在目標植株上最大程度的停滯和附著,達到噴霧的最佳效果。而對目前的農林病蟲害而言,其防治過程中還主要存在效率、節水、質量、污染等幾方面的問題,需要探討有效的解決方法。

            效率問題:針對農林區域(包括農田、草原、森林、果園等等)施藥面積較大,林木要求的有效射程較高的問題,如何保證整個施藥區域高效率地及時、均衡施藥,是農林病蟲害化學防治亟待解決的課題。

            節水問題:農林區域用藥用水量大,節水問題非常突出,如何以最少的用水量達到最大的防治效果,是林木病蟲害防治機具中必須考慮的又一個重要課題。

            質量問題:農林作物結構形態各異,枝葉參差不齊,如何減少霧滴的無效飄移、增強穿透和沉積效果,使大部分以致全部的農藥霧滴都能噴到植株的枝葉上,并且均勻牢固地吸附在植株目標上,這是農林病蟲害化學防治要解決的主要問題。

            污染問題:雖然高效農藥的使用是治理農林病蟲害的有效方法,但其對環境的污染也是個不可忽視的問題。如何減少農藥對環境的影響,提高農藥的利用率是病蟲害防治的又一個重要問題。

            上述問題可以通過開展航空靜電噴霧技術將能很好地解決,對于防治農林病蟲害是非常有意義的,也是非常必要的。航空噴灑農藥可廣泛地用于林業、大田糧食作物的病蟲害草防治,特別在如蝗蟲等實發性災害來臨之際,航空施藥防治有著其它任何機具無法替代的方便、快捷作用。通過開展航空靜電噴霧機理的研究,能實現節約農藥、減少農藥飄移和保護農藥使用者身心健康的目的,可以促進植保機械綠色設計理論的發展和應用;創新性地研究航空噴灑的霧滴沉降機理,可為農藥使用技術及其設備的研究提供理論基礎和試驗設施,根據農林病蟲害的防治特點,創新性的將靜電噴霧技術和航空噴灑技術綜合研究,可為深層次研究農藥使用技術奠定應用基礎。

            就航空靜電噴霧裝置而言,如圖所示,由美國制造的航空靜電噴霧系統(AirElectrostatic Spraying System)是自20世紀90年代以來最先進的航空靜電噴霧器械,適用于各種中小型螺旋漿飛機和直升機掛載,該系統設備綜合應用靜電發生與航空低量和超低量噴霧技術,可廣泛應用于森林、草原、果園及農作物的航空噴灑作業。該裝置具有十分突出的優點,工作時可產生靜電高壓7000——8000V,而通過每個電極的電流僅為200-400mA.僅類似于對一個電柵欄充電,十分安全;在70-90psi的操縱壓力下產生大小為120um的霧滴,遠小于常規航空噴霧霧滴(300——400um),最適于低量和超低量航空噴霧作業。多年來的研究試驗證明,霧滴在80——150um大小范圍既易于被誘攜電,又不會隨風飄移,是航空靜電噴霧最理想的霧滴大小指標;合適的環狀電極工作時產生足夠大、穩定、均勻的環形靜電電場,使噴嘴噴的霧滴被誘攜帶電荷,由于靜電場引力的作用下加速霧滴的向下運動,并迅速被植物或目標物表面所吸附。這就大大減少了霧滴的飄移,成倍提高了航空噴霧的有效用藥量,在同等防治效果條件下,成倍減少了耗藥量。例如,美國空中拖拉機402型飛機可攜帶400加侖藥液,若掛載常規航空噴霧系統,1英畝耗藥量10加侖, 一次飛行僅能噴灑40英畝。而掛載航空靜電噴霧系統,1英畝耗藥量為1.5加侖,一次飛行可至少噴灑200英畝。另外,該系統適于任何中小型飛機和民用直升機掛載進行航空靜電噴霧作業,通過在飛機的倉里安裝有一個靜電電壓控制器,將左右兩翼下的靜電噴霧系統的電壓控制在對稱電壓下,即左側的正電壓等于右側的負電壓,工作時正、負正好對消,整個飛機并不帶電,確保了飛機作業時的安全性。

            據文獻獲悉,其它國家還都尚未有同類產品,通過應用消化吸收國外先進技術,探索適合我國各種飛機的航空靜電噴霧作業方式,不僅可縮短我國航空植保與國外的差距,對于提高我國航空噴灑作業技術水平和減輕環境污染及節約能源都具有重要意義。同時,對環保高工效農藥的應用推廣奠定基礎,采用航空靜電噴霧系統進行航空靜電噴霧方面的試驗研究在中國還是一個空白,此外航空靜電噴霧設備在國外農業已廣泛應用,并成為效率高、防治效果好的環保設備。

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