静电喷雾技术新突破:轻松少用一半药,跟
作者:王腾飞 更新时间:2017-07-14 点击量:1454

  对于山东省烟台市苹果种植大户王文强来说,种苹果各环节中最头疼的就是打药了。“苹果一个种植季要打七八遍药,500多亩果园打一次药要雇20多个人干七八天才能打完。”王文强告诉记者,他们用的打药工具是当地果农常用的药泵,一亩地要用四五百斤水,给果树打药时犹如拿喷枪洗车,药液哗哗地往下流。这种打药方式被业内人士形象地称之为“就像洗了个澡”,不仅费工费力,而且造成了极大的药液浪费。


  日前,在江苏大学主办的2017全国植保工程暨静电喷雾施药技术发展论坛上,现场展示的一款全地形自走式高压静电喷雾机让王文强眼前一亮,系列应用静电喷雾技术的新型植保药械,有望为王文强们解决大难题。


静电喷雾pk传统喷雾,轻松节水省药一半以上

  6月7日,100多位参加2017全国植保工程暨静电喷雾施药技术发展论坛的代表,共同观摩了江苏大学和镇江捷成植保科技有限公司共同推出的系列静电喷雾植保机械的演示效果。


  一个是运用静电喷雾技术的喷头,一个是国内顶尖厂家的电动喷雾器,同时打开开关将喷出的药液封入透明塑料袋,一会儿就看到明显的差别,前者的出水量刚到塑料袋底部,后者已经充满了大半袋。


  “单位时间的出水量是反映植保机械是否省药的核心参数之一,我们测算过,单个静电喷雾喷头每分钟流量在0.2 L以下,仅为普通喷雾器单个喷头流量的五分之一。”镇江捷成植保科技有限公司销售总监李雷介绍说。


  另一个直观的实验对比是,演示人员拿一个黑色塑料球,置于普通喷头喷雾之下,可以看到球正面药液已经往下滴,但背面仍是干的,而运用静电喷雾,不仅球正面沾满药液,反面亦能看到附着的细小雾滴。


  不少参会代表纷纷用叶片和手臂亲自验证,同时通过在树上附着的多个水敏纸查看正反两面的雾滴情况,都让静电喷雾的效果得到了颇具说服力的验证。


  镇江捷成植保科技有限公司总经理张明介绍说,静电喷雾通过控制雾滴粒径并使之带上电荷提高吸附力,极大地提升了农药利用率,技术鉴定50%以上,实验测试为65%,可节省农药用量50%以上,并且其防治效果仍优于传统的喷雾器。同时,静电喷雾装备用水量仅为传统喷雾装备的一半以下,不用再频繁地加水加药,大大提高了人工效率。


  听了介绍,王文强自己算了一笔账——“我现在用的施药机械太慢,高温时节1个药泵3个人1天只能打五六亩,而且有时候很耽误事,遇到刮风下雨最佳用药时间就错过了。这台机械效率高,1天就能打几十亩,而且能省一半药,1年省下的药钱就够买机器的钱了。”现场不少人都对这些新型静电喷雾喷药设备表现出浓厚的兴趣,纷纷围上前咨询购买合作事宜。


"带电"的雾滴更易附着,最新研发成果填补空白

  为什么静电喷雾技术可以大幅节水省药?其提高农药利用率的奥秘是什么?


  多年从事相关技术研究的江苏大学研究员、博士生导师贾卫东介绍说,静电喷雾技术是通过高压静电对液体雾化过程中所产生的雾滴进行充电,使雾滴表面带有电荷的一种雾化技术。


  “高压静电的存在,使喷头与作物靶标间形成静电场,在静电力作用下,药液更易附着在植株叶面的正反面,尤其是植株背面,有效增加药液沉积。而且静电雾化形成的雾滴细微,分布均匀,药液荷电后可提高药剂活性,提高防治效果,节省药剂。其在杀虫剂上应用的优势尤为明显,同等灭虫效果可节药1/3以上,同时大幅提高喷洒效率。”


  据介绍,静电喷雾施药技术在国外起步早、成果转化快,产业化程度高,在多个植保领域都有应用。而国内静电喷雾施药技术研究晚,产业化应用还处于起步阶段。


  “近几年来,国内市场上也出现了一些用于植保的静电喷雾产品,基本都是采用浸入式直接荷电,这导致电压很高,安全性差,另外由于雾滴无法控制到荷电要求粒径,也导致雾滴无法带上电荷,吸附效果差。”贾卫东告诉记者,由于缺乏核心的技术和统一的行业标准,这一类静电喷雾机产品的品质和作业效果参差不齐,关键零部件的可靠性较差,在雾化和荷电效果方面难以满足实际作业需求。与国外成熟产品相比,国内静电喷雾产品的市场规模小,用户接受度也不高,技术和市场差距非常大。


  记者了解到,江苏大学在国内率先进行静电喷雾相关技术研究,近年来,在几代科研人员取得的成果基础上,江苏大学植保机械科研团队在静电喷雾技术、低量和精确喷雾技术的结合上展开深入研究,并将红外线自动对靶技术、超声波测距技术与静电喷雾有机结合,成功地实现了对果树靶标的定向静电喷雾。并通过集成应用在线自动混药、气力辅助高压静电喷洒等关键技术,研制了超低量静电喷雾施药系列产品,实现了农药高效利用,其中高压静电喷雾施药系列产品、水旱田静电喷杆喷雾机等填补国内空白。


政策支持带来后发优势,研发推广应用潜力大

  论坛上,多位业内专家充分肯定了静电喷雾技术对农药减量的重要作用,认为这种先进施药技术的成果转化与大面积推广应用,对减少环境污染、改善农业生态环境、保障农产品品质与安全、有效提高施药作业效率都有着重大的意义。


  农业部发布的《到2020年农药使用量零增长行动方案》中明确提出,在“十三•五”期间,将大力推广静电喷雾和低容量喷雾先进技术。贾卫东认为,国家政策支持将给我国静电喷雾技术发展带来后发优势,其未来发展空间很大。


  作为江苏大学静电喷雾施药技术的成果转化单位,镇江捷成植保科技有限公司已经研发出全地形自走式、牵引式、手推式、水旱田多功能自走式高压静电喷雾机,可以适用于多种作物和地形作业。


  “国外的同类产品一台机械要上百万元,一个喷杆喷头就要1.5万元,我们的产品在一些性能方面已经超过国外产品,但价格却大大降低了。以苹果和梨的植保作业为例,二百亩果园一年节省的成本就能把购机的钱回收回来,做专业化防治服务的增值空间很大。”李雷说。


  “如果静电喷雾技术能和植保无人机成功结合运用,可以为植保无人机解决药液飘失的大问题。”农飞客副总经理薛泓向记者表示,他正在同与会专家就静电喷雾技术在植保无人机上的应用进行积极探讨,寻求进一步探索和应用。


  贾卫东表示,未来几年江苏大学植保机械科研团队将借助农业部植保工程重点实验室等科研平台,一方面加强现有静电喷雾施药机械的集成应用和推广工作,尤其是在果园、水田和设施农业等方面,针对水旱田静电喷杆喷雾机、果园风送静电喷雾机等重要机型进行重点推广应用。另一方面,将开展无人机航空静电喷雾等新型施药技术的研究,突破喷雾飘移、静电平衡和轻量化等关键技术,继续拓展静电喷雾技术的应用领域。


专家观点
植保机械化是农业机械化的一大短板

  农业供给侧改革、农业可持续发展和农业现代化是农业领域最关心的问题。当前我国植保机械90%还是手动的喷雾器,造成浪费农药、污染环境、降低病虫害防治效果等问题。


  农业未来的发展出路在于农业的现代化、机械化,而植保机械化是农业机械化的一大短板。作为农药零增长的重要组成部分,植保工程的升级任重道远,各级部门、科研院所和生产企业要加快新型植保机械的开发、应用和普及,组织协作公关,加强政策支持,从细处上下功夫,攻破核心关键技术,提高植保药械性能和服务能力。

——农业部原副部长刘坚

 

高效施药机械是农药零增长的关键

  农药的使用为及时有效控制重大病虫危害,保障农业丰收做出巨大的贡献。化学农药虽然是高效的,但使用手段是低效的。有研究表明,农药在喷洒过程中,药液随气流飘失到空中,以细小雾滴为主,一般占20%左右。未命中靶标而流失或因雾滴累积从靶标(作物)上滚落到地面,占40%左右。


  新型高效施药机械是实现农药使用量零增长的目标的关键因素。用高效低毒低残留农药替代高毒高残留农药已经发挥了重大作用,空间已经不大。高效大中型药械替代半机械化小型药械空间巨大。加装气流辅助系统,或者应用静电喷雾技术,提高对靶性减少雾滴飘失,是当前喷杆喷雾机改进的方向。

——全国农技中心药械处研究员赵清

 

延伸阅读
静电喷雾在国外发展情况如何?

  从上世纪70年代,美国乔治亚大学的S. Edward Law教授发明了一种气力辅助式静电喷头,并在此基础上研制了第一台机动静电喷雾机,在此基础上,乔治亚大学在80年代持续开发出系列的静电喷雾系统,并通过美国ESS公司(Electrostatic Spraying Systems, Inc)等厂商进行商业化推广和应用。


  与此同时,在英国、德国等欧洲国家也逐渐开始制造和推广手持式静电喷雾机、背负式静电喷雾机和烟雾机等产品。目前,以美国ESS和SES等公司产品为代表的静电喷雾施药机械在欧美等国家得到广泛应用,其应用领域包括大田作物、温室、果园、航空植保和卫生防疫等领域。


我国研发应用静电喷雾技术进展如何?

  我国静电喷雾技术的研究始于20世纪70年代末,中国农业大学、江苏大学等国内农业院校先后研制了静电低量喷雾机、风送静电灭蝗车、手持式静电喷雾器和风动转笼式静电喷雾机等样机。


  在“十•五”和“十一•五”期间,江苏大学植保机械科研团队研制了草原静电灭蝗车、静电喷洒消毒机和高远程静电喷雾施药系统等产品,并推广应用,取得了良好的效果。


  “十二•五”以来,江苏大学农业装备工程学院植保机械科研团队以静电喷雾技术为基础,充分结合了自动对靶、超声波测距、自动混药和气力辅助等先进施药技术,集成研发了多种高效植保机械产品,其中部分产品也获得了良好的应用和推广。

 

农药快讯, 2017 (13): 61-63.

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