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摘 要： 摘要: 植物化學(xué)保護(hù)即使用植保機(jī)械噴施化學(xué)農(nóng)藥是當(dāng)前最主要的病蟲害防控方法，一直以來對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全與糧食有效供給起至關(guān)重要作用。能夠?qū)崿F(xiàn)按需精準(zhǔn)施藥、變量施藥、人機(jī)分離與人藥分離的高效、精準(zhǔn)、智能的施藥技術(shù)和裝備是提高農(nóng)藥藥效與利用率的
摘要: 植物化學(xué)保護(hù)即使用植保機(jī)械噴施化學(xué)農(nóng)藥是當(dāng)前最主要的病蟲害防控方法，一直以來對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全與糧食有效供給起至關(guān)重要作用。能夠?qū)崿F(xiàn)按需精準(zhǔn)施藥、變量施藥、人機(jī)分離與人藥分離的高效、精準(zhǔn)、智能的施藥技術(shù)和裝備是提高農(nóng)藥藥效與利用率的保證，也是保障食品安全、降低農(nóng)民勞動強(qiáng)度的重要措施，是目前國內(nèi)外研究的熱點。本研究對精準(zhǔn)施藥關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對適用于不同作業(yè)場景的精準(zhǔn)施藥裝備的研究現(xiàn)狀、典型代表、應(yīng)用進(jìn)展等進(jìn)行了分類總結(jié)，分析了目前精準(zhǔn)施藥發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)，并提出了對策和建議。本研究可為精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究的推進(jìn)、智能施藥裝備的研發(fā)和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供參考和思路。
關(guān)鍵詞: 精準(zhǔn)施藥;變量施藥;自動對靶噴霧;仿形噴霧機(jī);噴桿噴霧機(jī);無人機(jī)
1 引言
農(nóng)藥在保障國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給中發(fā)揮著不可替代的作用。自1997年起，中國成為世界上最大的農(nóng)藥生產(chǎn)國與使用國[1]，但中國施藥技術(shù)與植保機(jī)械發(fā)展水平卻和農(nóng)藥高速發(fā)展水平極不相稱，農(nóng)藥有效利用率僅為20%~40%[2]。此外，現(xiàn)階段中國農(nóng)業(yè)還存在農(nóng)藥用量大、利用率低、植保機(jī)械作業(yè)效率低、農(nóng)民勞動強(qiáng)度大、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)等問題。
相關(guān)期刊推薦：《農(nóng)機(jī)化研究》為農(nóng)業(yè)工程類學(xué)術(shù)期刊，創(chuàng)辦于1979年，其投稿要以緊緊圍繞大農(nóng)業(yè)概念下(包括農(nóng)、林、《農(nóng)機(jī)化研究》牧、副、漁)的機(jī)械化、電氣化、自動化及數(shù)字化相關(guān)的新理論、新技術(shù)、新成果和綜合述評為核心內(nèi)容，語言精煉、結(jié)構(gòu)完整、表達(dá)準(zhǔn)確。設(shè)有：農(nóng)業(yè)發(fā)展新視點、理論研究與探討、設(shè)計制造、試驗研究、新技術(shù)應(yīng)用、環(huán)境與能源動力工程、綜述、短文等欄目。
傳統(tǒng)植保作業(yè)通常在作業(yè)區(qū)域內(nèi)使用同一施藥量進(jìn)行單一連續(xù)噴霧作業(yè)。由于此種作業(yè)方式未考慮作業(yè)區(qū)域內(nèi)病蟲草害的分布情況與差異等特點，容易造成農(nóng)藥有效成分在病蟲草害嚴(yán)重的區(qū)域用量不足，而在輕微或沒有發(fā)生的區(qū)域用量過度。進(jìn)入21世紀(jì)以來，美國、日本、歐盟等陸續(xù)將自動化、信息化技術(shù)與新型傳感器應(yīng)用于精準(zhǔn)施藥技術(shù)和智能植保機(jī)械的研發(fā)，農(nóng)藥利用率迅速提高到50%~60%的高水平[3]。
為改變中國精準(zhǔn)施藥技術(shù)落后的局面，提高植保機(jī)械作業(yè)精準(zhǔn)與自動化水平，科學(xué)技術(shù)部、國家自然基金委、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等資助了一系列精準(zhǔn)施藥技術(shù)和裝備的研發(fā)項目。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等單位基于中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況，發(fā)揮院校、科研院所在農(nóng)業(yè)工程、植保機(jī)械、植物保護(hù)、農(nóng)藥學(xué)和農(nóng)學(xué)等學(xué)科交叉領(lǐng)域的優(yōu)勢，融合傳感器探測、遙感、機(jī)電一體化、衛(wèi)星導(dǎo)航等多種前沿技術(shù)，并聯(lián)合部分裝備制造企業(yè)，研發(fā)出一系列精準(zhǔn)施藥技術(shù)，創(chuàng)制了一批新型現(xiàn)代化植保裝備，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量推廣。
利用精準(zhǔn)施藥技術(shù)與高效施藥裝備可有效減少農(nóng)藥使用量、提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染，實現(xiàn)對不同種類作物的精準(zhǔn)施藥。本研究系統(tǒng)闡述了中國精準(zhǔn)施藥技術(shù)的研究現(xiàn)狀，概述了中國創(chuàng)制的適用于不同作業(yè)場景的精準(zhǔn)施藥裝備，解析了精準(zhǔn)施藥技術(shù)與裝備如何解決植保作業(yè)中存在的問題，并針對目前中國精準(zhǔn)施藥發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)，提出了發(fā)展對策和建議。本研究為精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究的推進(jìn)、智能施藥裝備的研發(fā)提供了參考，可為中國農(nóng)藥減量計劃的推進(jìn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供新方法和新思路。
2 精準(zhǔn)施藥關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀
精準(zhǔn)施藥技術(shù)是通過傳感探測技術(shù)獲取噴霧靶標(biāo)即農(nóng)作物與病蟲草害的信息，利用計算決策系統(tǒng)制訂精準(zhǔn)噴霧策略，驅(qū)動變量執(zhí)行系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)實現(xiàn)實時、非均一、非連續(xù)的精準(zhǔn)噴霧作業(yè)，最終實現(xiàn)按需施藥[4]。技術(shù)體系包括探測技術(shù)、施藥控制系統(tǒng)及算法、噴霧控制技術(shù)等。
施藥技術(shù)與施藥裝備正向著智能、精準(zhǔn)、低量、高效方向發(fā)展。表1為國內(nèi)精準(zhǔn)施藥關(guān)鍵技術(shù)的主要研發(fā)團(tuán)隊和研究內(nèi)容。
精準(zhǔn)施藥技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)組成部分，也是信息時代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要特征之一[16]，在提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥用量與殘留和降低環(huán)境風(fēng)險等方面的巨大潛力和廣闊前景已獲得普遍的國際認(rèn)同[1]，符合當(dāng)前日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求[17]。經(jīng)過科研人員多年努力，中國精準(zhǔn)施藥技術(shù)已取得長足進(jìn)步，為智能施藥裝備的發(fā)展提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，但目前精準(zhǔn)施藥技術(shù)仍存在定位系統(tǒng)精度不足、關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)調(diào)性差、傳感器新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化難度大等問題，后續(xù)需對這些問題進(jìn)行針對性研究。
3 精準(zhǔn)施藥裝備研究進(jìn)展
依托精準(zhǔn)施藥技術(shù)的發(fā)展，中國精準(zhǔn)施藥裝備的發(fā)展也非常迅速。果園自動對靶噴霧機(jī)、基于風(fēng)量調(diào)節(jié)的果園變量噴霧機(jī)、玉米田間自動對靶除草機(jī)、可調(diào)地隙與輪距的高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)、自適應(yīng)均勻噴霧機(jī)、循環(huán)噴霧機(jī)以及仿形噴霧機(jī)等新型施藥裝備紛紛問題，實現(xiàn)了農(nóng)藥的精準(zhǔn)噴施，大大提高了農(nóng)藥利用率。此外還有遙控自走式作物噴桿噴霧機(jī)和植保無人機(jī)，它們實現(xiàn)了人機(jī)分離和人藥分離，非常適合中國中小型農(nóng)場的減量精準(zhǔn)施藥技術(shù)要求，發(fā)展迅速，深受用戶歡迎。
3.1 果園自動對靶噴霧機(jī)
為解決傳統(tǒng)果園噴霧機(jī)無法識別靶標(biāo)及靶標(biāo)間空隙差異連續(xù)噴霧而造成農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，研究人員開展了一系列針對果園自動對靶噴霧裝備的研究探索。表2為中國研制成功的果園自動對靶噴霧機(jī)典型成果及關(guān)鍵技術(shù)點。
從表2可以看出，目前果園自動對靶噴霧機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)集中于紅外傳感激光測距和超聲波等。相比于傳統(tǒng)的風(fēng)送式果園噴霧機(jī)，自動對靶噴霧機(jī)能夠提高在目標(biāo)冠層及葉片背面的沉積量，且沉積均勻，使農(nóng)藥沉積利用率達(dá)到52.5%，實現(xiàn)節(jié)藥40%~60%，減少霧滴的飄失及農(nóng)藥浪費(fèi)，提高農(nóng)藥利用率及防治效果[31]。但是，目前自動對靶噴霧機(jī)靶標(biāo)識別過程中產(chǎn)生誤判概率高，尤其是在復(fù)雜環(huán)境中精準(zhǔn)識別靶標(biāo)的能力不強(qiáng)，在識別精度上仍有提高空間。
3.2 果園風(fēng)送變量噴霧機(jī)
中國各地果園大多密植且布局形態(tài)各異，果樹冠層在不同生長周期枝葉茂密程度不一，葉面指數(shù)(Leaf Area Index，LAI)在生長期內(nèi)由0不斷增大直至最大值，傳統(tǒng)的純液力噴霧機(jī)難以穿透枝葉茂密的果樹冠層在樹膛內(nèi)沉積，且在早期的稀疏冠層內(nèi)容易造成霧滴飄失。
傳統(tǒng)果園噴霧機(jī)因茂密的枝葉霧滴難以穿透冠層，而采用風(fēng)力輔助輸送霧滴，可以提高霧滴在果樹冠層的穿透和沉積分布。同時，風(fēng)送噴霧機(jī)利用氣流輔助技術(shù)，可脅迫霧滴定向沉積至目標(biāo)冠層，在此過程中氣流進(jìn)一步第二次破碎霧滴同時翻轉(zhuǎn)擾動冠層內(nèi)部枝葉使得霧滴沉積到目標(biāo)冠層內(nèi)部，從而增加霧滴在目標(biāo)冠層內(nèi)部的穿透能力、葉片背面的沉積量、沉積分布均勻性，提高病蟲害防治效果。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)于20世紀(jì)60年代在全球推廣風(fēng)送噴霧技術(shù)，中國在20世紀(jì)80年代引進(jìn)該技術(shù)并進(jìn)行了推廣應(yīng)用取得了良好的防治效果[32]。但在實際果園噴霧作業(yè)過程中，同一植株在不同生長周期冠層枝葉茂密程度不同，所需風(fēng)量不同，傳統(tǒng)風(fēng)送噴霧機(jī)無法根據(jù)枝葉稀疏度調(diào)整風(fēng)量作業(yè)，導(dǎo)致不同生長周期的目標(biāo)冠層風(fēng)量不足或過量，從而造成霧滴難以在目標(biāo)冠層有效沉積。
風(fēng)送變量噴霧機(jī)能夠依據(jù)果樹不同生長周期及冠層枝葉稠密程度實時調(diào)節(jié)風(fēng)速與風(fēng)量，以保證目標(biāo)冠層有效沉積提高噴霧質(zhì)量。目前國內(nèi)多個團(tuán)隊已經(jīng)研制出了多種風(fēng)送變量噴霧機(jī)(表3)。
3.3 果園自動仿形變量噴霧機(jī)
精準(zhǔn)施藥需要依靠傳感器探測技術(shù)獲取的作物冠層信息，國內(nèi)外研究者針對傳感器探測技術(shù)進(jìn)行了諸多研究。翟長遠(yuǎn)等[22]研究了樹型噴灑靶標(biāo)外形輪廓探測方法，基于超聲傳感器研制了靶標(biāo)外形輪廓探測試驗平臺;Lee等[39]、Tellaeche等[40]、Feyaerts等[41]利用多光譜等圖像傳感探測技術(shù)對特征各異的雜草進(jìn)行識別。近年來，激光傳感器(Light Detection and Ranging, LiDAR)由于探測精度高，其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛[42]，超聲波、圖像傳感器技術(shù)也為變量噴霧提供了實現(xiàn)手段[43]。
為進(jìn)一步提高農(nóng)藥利用率、噴霧作業(yè)的自動化及精準(zhǔn)程度，降低農(nóng)藥的使用量，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)開展了技術(shù)攻關(guān)。2013年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合無錫市中波機(jī)械制造有限公司在果園自動對靶噴霧機(jī)及自走履帶式風(fēng)送果園變量噴霧機(jī)的基礎(chǔ)上，成功研制出果園自動仿形變量噴霧機(jī)(如圖1所示)，該機(jī)通過掃描角度為270°的LiADR激光傳感器實時獲取樹冠特征信息，并根據(jù)冠層分割模型及變量決策算法實時調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量和噴頭流量(圖2)，進(jìn)而實現(xiàn)自動仿形變量噴霧。具體實現(xiàn)流程如下：
以LiADR激光傳感器為探測源不間斷的掃描機(jī)具兩側(cè)的果樹冠層，控制系統(tǒng)將收集到的點云信息進(jìn)行處理同時根據(jù)果樹冠層邊界、密度及體積特征將果樹冠層分割成若干個冠層單元[29]，通過冠層單元體積所需風(fēng)量及噴量改變電機(jī)及電磁閥的PWM占空比[44]，實時調(diào)控電動風(fēng)機(jī)出風(fēng)量及噴頭噴量。該機(jī)縱向沉積分布呈仿形結(jié)構(gòu)，各冠層單元沉積均勻，與定向風(fēng)送噴霧機(jī)相比，可降低用藥量45.7%，而霧滴飄移及地面流失分別減少23.2%及67.4%[45,46]。
該機(jī)在之前成熟的自動對靶、變風(fēng)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對植株冠層特征創(chuàng)新實現(xiàn)了仿形變量噴霧，提高了農(nóng)藥利用率，為果園精準(zhǔn)噴霧機(jī)提供了新設(shè)計、新思路、新結(jié)構(gòu)。
3.4 大田變量噴桿噴霧機(jī)
噴桿噴霧機(jī)是大田管理作業(yè)中最為常見的施藥機(jī)械，主要針對種植在大田中的小麥、大豆及甜菜等主糧作物或經(jīng)濟(jì)作物，可有針對性地噴施殺蟲劑、殺菌劑、除草劑及植物生長調(diào)節(jié)劑等。然而，這種連續(xù)均勻的傳統(tǒng)施藥方式，未考慮機(jī)體參數(shù)、作物參數(shù)及噴霧參數(shù)的差異，極易造成農(nóng)藥浪費(fèi)、農(nóng)藥利用率低、作物農(nóng)藥殘留嚴(yán)重等問題。由于大田作業(yè)的復(fù)雜性和大田作物的特殊性，大田噴桿噴霧機(jī)很少使用精準(zhǔn)施藥技術(shù)。
為實現(xiàn)中國大田噴桿噴霧機(jī)精準(zhǔn)施藥并減少作業(yè)過程中農(nóng)藥霧滴飄移，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展了聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)成功了多款大田變量噴桿噴霧機(jī)，如表4所示。
此外，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)藥械與施藥技術(shù)研究中心和中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院正在開展技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)基于多功能高地隙底盤的精準(zhǔn)變量噴桿噴霧機(jī)，該機(jī)利用三維激光雷達(dá)探測技術(shù)、PWM技術(shù)、冠層特征參數(shù)建模等技術(shù)，實現(xiàn)噴頭噴霧的實時變量控制，激光傳感器的作物密度測量誤差≤15%，變量施藥系統(tǒng)的施藥液量控制精度在±8%以內(nèi)，實現(xiàn)精確施藥的目標(biāo)。
噴桿噴霧機(jī)憑借作業(yè)效率高、施藥效果佳等特點成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍使用的大田高效精準(zhǔn)施藥機(jī)具，但其在中國的推廣應(yīng)用程度一直不高，仍有很大發(fā)展空間，基于大田噴桿噴霧機(jī)的精準(zhǔn)變量施藥裝備及技術(shù)研究將為噴桿噴霧機(jī)在中國的發(fā)展與應(yīng)用提供新動力。
3.5 植保無人機(jī)
相比地面植保設(shè)備，植保無人機(jī)具有地形適應(yīng)性好[56]、速度調(diào)節(jié)快速方便、霧滴覆蓋率高、定點噴灑[57]、成本低[58]、安全性好等優(yōu)勢，近年來已成為一種重要的新型植保作業(yè)機(jī)具[59]。根據(jù)相關(guān)國家檢測部門調(diào)查統(tǒng)計顯示，截止到2018年年底，中國共有300多家植保無人機(jī)生產(chǎn)廠家，已開發(fā)出253種各類植保無人機(jī)總計3.15萬架，全年銷售各類植保無人機(jī)1萬多臺。各類植保無人機(jī)在除西藏自治區(qū)、青海省與臺灣地區(qū)以外全國各種作物上噴霧作業(yè)面積達(dá)到26700萬畝次，實現(xiàn)了“人機(jī)分離、人藥分離”，一分鐘一畝地的高效作業(yè)[60]。到目前為止，中國已經(jīng)有95%以上的航空技術(shù)被應(yīng)用在田間病蟲害防治的植保無人機(jī)上，另外5%的農(nóng)業(yè)航空技術(shù)主要用于不同作物農(nóng)情信息的及時獲取、航空影像的拍攝以及不同種類農(nóng)作物的育種等[61,62]。
中國通用輕小型農(nóng)用植保無人機(jī)目前型號繁多，藥箱容量范圍基本在5~20L(最近兩年相繼出現(xiàn)過藥箱容量大于30L的植保無人機(jī)，但是應(yīng)用相對較少)，噴幅范圍基本在5~20m，可以滿足不同的施藥環(huán)境和作業(yè)條件，病蟲害防治可以達(dá)到6hm2/h，可以有效地防治不同作物病蟲草害的大面積突發(fā)情況。市面上植保無人機(jī)典型機(jī)型、型號及研發(fā)機(jī)構(gòu)如表5所示。
研究人員利用針對植保無人機(jī)開展的研究主要集中在無人機(jī)噴霧的霧滴沉積和漂移特性方面。王昌陵等[63,64]提出了一種植保無人機(jī)施藥霧滴空間質(zhì)量平衡測試方法，采用霧滴質(zhì)量平衡收集裝置、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)和多通道微氣象測量系統(tǒng)聯(lián)用，對國內(nèi)典型植保無人機(jī)沉積和飄移特性進(jìn)行了評估;王瀟楠等[65]針對油動單旋翼植保無人機(jī)在精準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)(速度、高度)條件下的霧滴飄移分布特性研究結(jié)果表明側(cè)風(fēng)風(fēng)速為霧滴飄移的主要影響因素。邱白晶等[66]建立了無人直升機(jī)噴霧霧滴沉積濃度、沉積均勻性與飛行速度和飛行高度之間的關(guān)系模型。秦維彩等[67,68]的研究表明無人機(jī)在玉米、水稻冠層作業(yè)高度和橫向噴幅會顯著影響霧滴沉積量和分布均勻性。陳盛德等[69]通過設(shè)計不同的飛行參數(shù)研究了不同噴霧作業(yè)參數(shù)對水稻冠層的霧滴沉積分布的影響，飛行高度和飛行速度對靶區(qū)內(nèi)采集點上霧滴平均沉積量影響顯著，對霧滴沉積均勻性影響并不顯著。王玲等[70,71]設(shè)計了微型無人機(jī)脈寬調(diào)制型變量噴藥系統(tǒng)，通過熒光粉測試方法對懸停無人機(jī)變量噴藥的霧滴沉積規(guī)律進(jìn)行了風(fēng)洞試驗研究。朱航等[72]應(yīng)用噴霧性能綜合試驗臺對無人機(jī)在不同旋翼轉(zhuǎn)速、噴霧高度、離心噴頭轉(zhuǎn)速情況下的霧滴沉積分布、霧滴粒徑進(jìn)行了試驗測試，結(jié)果表明噴霧高度對沉積量影響極顯著，噴頭轉(zhuǎn)速和旋翼轉(zhuǎn)速對霧滴粒徑影響極顯著。
2010年以來，隨著植保無人機(jī)在中國的迅速發(fā)展，以植保無人機(jī)為應(yīng)用載體的低空低量航空施藥技術(shù)已逐步成為研究熱點，尤其近五年以來，植保無人機(jī)的發(fā)展非常迅猛，市場火爆，各廠家新產(chǎn)品層出不窮。同時這種發(fā)展也是一個大浪淘沙的過程，在施藥均勻性、防治效果穩(wěn)定性、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)完善性、自身質(zhì)量、安全監(jiān)管、農(nóng)藥霧滴飄移環(huán)境污染等方面仍存在諸多問題，還需要管理部門、科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)廠商和使用者回歸理性，共同努力讓植保無人機(jī)真正成為專用高效精準(zhǔn)施藥裝備。
4 精準(zhǔn)施藥面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展建議
4.1 面臨的挑戰(zhàn)
目前，精準(zhǔn)施藥在中國應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，發(fā)展前景廣闊。中國植保機(jī)械研究科研院所及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究人員開展了大量的精準(zhǔn)施藥技術(shù)研究，取得了豐碩的成果，但因研發(fā)與技術(shù)條件等缺陷，在以下方面還面臨著挑戰(zhàn)。
(1)精準(zhǔn)施藥裝備研發(fā)還處于探測技術(shù)與機(jī)電一體化的集成階段，市場上的精準(zhǔn)變量施藥裝備普遍存在裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、不易操作等問題，關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。
(2)農(nóng)業(yè)專業(yè)傳感器研發(fā)不夠、農(nóng)業(yè)專用傳感器研發(fā)生產(chǎn)較少，同時市場上可用的傳感器、控制與自動調(diào)節(jié)部件主要以購買進(jìn)口為主，大規(guī)模應(yīng)用少。
(3)精準(zhǔn)施藥技術(shù)與裝備的研發(fā)應(yīng)該結(jié)合不同的專業(yè)作物、應(yīng)用環(huán)境條件、同一作物不同生長期等開展深入系統(tǒng)的研究，以計算方法為核心的控制模型的缺乏是精準(zhǔn)施藥技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域存在的明顯的短板。
(4)精準(zhǔn)噴霧要合理利用低容量與超低容量噴霧技術(shù)，同時還需要結(jié)合農(nóng)藥劑型、不同專業(yè)作物與氣象條件加以系統(tǒng)地研究，噴霧過程中的霧化、沉積、減少飄失機(jī)理與實現(xiàn)智能變量的噴霧簡單易行的噴霧計算控制方法等基礎(chǔ)理論有待于進(jìn)一步深入探索。
4.2 建議和展望
國民經(jīng)濟(jì)的快速增長與勞動市場人力的不斷短缺必然伴隨著對新型智能施藥機(jī)械的需求。為了確保農(nóng)藥的精準(zhǔn)噴霧，精準(zhǔn)對靶、智能變量以及實現(xiàn)“人機(jī)分離”的自動化作業(yè)是植保機(jī)械在今后一段時期的發(fā)展主要方向。盡管國家加大了研發(fā)投入，在精準(zhǔn)施藥技術(shù)、新型施藥機(jī)具研發(fā)應(yīng)用推廣方面取得了一定的成果，但與發(fā)達(dá)歐美國家相比，研發(fā)力度與投入力度明顯不足、與中國高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)實際應(yīng)用明顯不符，我們還需要做出更大的努力。
(1)開展關(guān)鍵傳感技術(shù)與專業(yè)傳感器、關(guān)鍵部件的研發(fā)、系統(tǒng)性的開展專業(yè)仿形變量噴霧的算法研究，研發(fā)出專業(yè)的計算芯片，將計算芯片通過中央控制裝置控制電磁閥進(jìn)行“有靶標(biāo)噴霧，沒有不噴霧”的仿形噴霧作業(yè)，可大大節(jié)省農(nóng)藥、提高農(nóng)藥利用率。所以建議國家層面上的農(nóng)業(yè)、科研管理部門應(yīng)該加大科研與資金投入力度，加強(qiáng)精準(zhǔn)變量噴霧技術(shù)與裝備及部件的研發(fā)、應(yīng)用與推廣。
(2)隨著中國現(xiàn)代化的推進(jìn)，新型精準(zhǔn)施藥技術(shù)與植保裝備必將取代傳統(tǒng)植保模式，將植保領(lǐng)域推向“簡單化、智能化、精準(zhǔn)化”的方向。建議加大高效施藥技術(shù)與新型精準(zhǔn)植保裝備的推廣應(yīng)用，從而使先進(jìn)的植保技術(shù)真正地服務(wù)于中國植保領(lǐng)域，突破長期在施藥過程中的弊病，提高病蟲草害的防治水平，讓農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收達(dá)到良性循環(huán)的過程。
(3)未來除繼續(xù)大力研發(fā)推廣適合中國現(xiàn)有種植模式與作業(yè)規(guī)模的低空低量航空施藥植保無人機(jī)以外，應(yīng)加大研發(fā)植保裝備的人機(jī)分離、人藥分離并結(jié)合北斗自主導(dǎo)航的地面自走式各類大田糧食作物、果樹與其他經(jīng)濟(jì)作物的精準(zhǔn)變量植保裝備與技術(shù)，整理提高中國植保裝備的現(xiàn)代化智能化水平，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
(4)智能精準(zhǔn)變量新藥械與高效施藥技術(shù)的研發(fā)是關(guān)鍵，藥械的產(chǎn)品性能、作業(yè)效率以及智能變量準(zhǔn)確性是本技術(shù)推廣應(yīng)用的核心要求。廣大研發(fā)生產(chǎn)單位應(yīng)繼續(xù)加大精準(zhǔn)噴霧裝備研發(fā)過程中新技術(shù)的集成，將輕簡化作業(yè)作為研究開發(fā)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，生產(chǎn)、銷售推廣價廉物美、適合農(nóng)民操作的簡單易行的新產(chǎn)品。
(5)農(nóng)藥是一把“雙刃劍”，在助力病蟲草害防治的同時，農(nóng)藥使用者必須在具有智能化手段的前提下，更加具備農(nóng)藥、植保、化學(xué)農(nóng)藥與生物技術(shù)的專門知識。所以政府應(yīng)在進(jìn)一步加大對智能精準(zhǔn)變量施藥裝備與技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用推廣的同時，加大對使用現(xiàn)代智能植保裝備與技術(shù)專業(yè)植保人才培養(yǎng)的支持力度，采用發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗，建立特殊的政府補(bǔ)貼制定、專門的人才專業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)。——論文作者：何雄奎