苗木精确对靶智能控制系统设计文献综述

 2022-08-05 14:32:49

精确对靶技术内容及研究概况

我国是一个农林业大国,每年因为农林作物虫害频繁发生造成的经济损失非常大,同时是生态环境建设和造林绿化的主要制约因素之一,所以对于病虫害的防治是农林业生产过程和生态环境建设中非常重要的一个环节。人类对病虫害的防治办法主要有:生物防治、化学防治、物理防治、农业防治、植物检疫和综合防治。其中化学防治对环境污染及人体健康虽有一定的影响,但就目前而言,在我国的农林业生产过程中,防治病虫害的主要手段还是通过施加农药。同时根据相关资料显示,农药的使用为全球的农产品产量挽回20%~50%,在虫害的防治工作中农药所起的作用达70%~80%,而农业防治、生物防治、物理防治等所挽回的的损失只占20%~30%[1]。据日本报道,使用农药防治病虫害所得利润占整个林业收入的20%左右,而防治耗费则仅占3%。并且在我国使用农药是农林增收的重要手段,每年为我国挽回损失:粮食430亿KG、棉花160万担、蔬菜482亿KG、果品10亿KG。有人统计,1994年世界农作物如果不实施植物保护,其产量仅是潜在产量的30%,而经过植物保护后,产量可增加到58%,即约增加潜在产量的27.7%,其中除草后挽回16.4%,除虫后挽回7.1%,灭病后挽回4.2%[2]。所以,速效的化学农药在相当长的一段时间内是是防治病虫害的最有效方法以及保证农林生产的必要措施,特别是对于突发性的和已经形成的病虫草害,农药将继续为全球范围内的绿色革命提供强有力的保障,在未来20-30年里防治农林作物病虫害的主要手段仍将是化学防治手段[3,4]。

但是化学防治又面临着很多的问题。在传统的农药使用技术上经常根据整块田地或林地发生病虫害严重程度的总体情况,进行全面的过量的喷洒农药来保证某些目标区域接受足够的药量,所以,这样的均匀施加农药容易造成农药过量或者漏喷,导致大部分农药是无效的,喷洒的农药只有极少部分作用在要防治的靶标上,农药的利用率非常的低,并且造成一系列的问题,比如农药使用效率低,增加了农药投入的费用;农林产品的农药残留超标;农民在施加农药和收割农林产品时易受药害;农药过量的使用造成空气污染和水源污染等。总之,传统的农药使用技术容易破坏生态平衡,加大了虫害的抗药性,并易引发人畜中毒,是继烟尘污染、废水污染后又一造成环境污染的重要污染源。

因此很多学者认为“化学农药是高效的,但使用手段确实低效率的”[5]。但是随着精准农业的发展,精准施药技术和相关设备成为解决这些问题的有效手段。农药的精确使用技术将有利于促进缓解高投入、高产出的集约农林业所引发的环境问题并降低农业生产成本。以最少的农药使用量,精确合理的喷洒在目标作物上,减少农药的使用、流失及飘移,科学、经济、高效的使用农药,使其达到最佳效果。

农药使用的低效率,浪费了大量农药,增加了农林业生产成本,又使大量农药流失到非靶标环境中,导致人畜中毒,环境污染,农林产品的农药残留超标。所以,怎样提高农药的利用效率,降低农药在非靶标环境中的使用量,实现精准喷洒农药,便成为植保技术的主要研究课题。

国内外在施药技术方面的研究,主要围绕着施药发展趋向和现阶段存在的问题进行,即减少施药液量和药剂量,提高农药在农林作物靶标上的附着率,减少农药在地面上的沉降和在非处理区的飘移,高效并节能省工,提高喷施质量和减少农药对环境的污染等。国内外重点应用和开发的施药技术主要有以下几种方法。

1:风送喷雾技术

20世纪80年代末,国外出现了风囊式喷雾机,既是在喷雾机上加风机和风囊,工作时在风囊的出口形成的风幕强迫雾滴向靶标沉积。风送喷雾一方面可以使雾滴集合在一起,防止自然风将其吹走;另一方面可以吹散靶标,使靶标得到全方位的喷雾。

2:静电喷雾技术

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