植物保護機械

植物保護機械用於防治為害植物的病、蟲、雜草等的各類機械和工具的總稱，簡稱植保機械。

基本介紹

• 中文名：植物保護機械
• 外文名：Plant protection machinery
• 簡稱：植保機械
• 用於：防治為害植物的病、蟲、雜草等
• 含義：化學防治時使用的機械和工具
• 分類：人力（手動）植保機械、畜力等
• 作用：提高生產效率和農業的精準度
• 階段：經歷研製、聯合設計與攻關等

簡介

通常指化學防治時使用的機械和工具。此外還包括利用熱能、光能、電流、電磁波、超音波、射線等物理方法所使用的機械和設備，如防治為害棉花、菸草等幼苗病蟲害的農藥塗抹器，用於種子消毒的浸種器和拌種機（見種子處理設備），捕捉消滅害蟲的黑光誘殺燈，驅趕害鳥的自動驚鳥器，防治鼠害的超音波防鼠器，消滅倉庫害蟲的熏蒸器，以及用於防治地下害蟲的土壤注射器和將對症農藥注入樹幹的樹幹注射器等。

概況中國山東省嘉祥縣武氏祠現存漢代的“除蟲圖”石刻，描繪了古代人民使用錘、斧等工具扑打害蟲的形象。宋代董煟著《救荒活民書》中記載了捕瘞蝗蟲的方法；1855年錢忻和著《捕蝗要決》和1874年陳崇砥著《治蝗全書》中記載了捕打蝗蟲用的各種工具。19世紀中葉，法國波爾多附近的葡萄園裡首先使用噴霧器噴灑殺菌劑以防治葡萄病害。美國在19世紀50年代發展手動虹吸式噴霧器，1895年發明了具有粉箱、風扇和排粉管的手動噴粉器，1900年後發展了以汽油機為動力的噴霧機，1925年後出現拖拉機懸掛式噴霧機和噴粉機。30年代開始發展航空噴霧，60年代末至70年代初開始發展微量噴霧裝置和靜電噴霧裝置。近代中國於20世紀30年代研製成單管和雙管噴霧器。1952年後，先後開始生產手動壓縮噴霧器、畜力地輪傳動式噴霧機和手推車式機動噴霧及噴粉機、手扶拖拉機配套噴霧機、擔架式機動噴粉噴霧機、拖拉機懸掛式噴粉噴霧機、手提式煙霧機；70年代後研製了背負機動彌霧噴粉機，手持微量噴霧器和背負機動微量彌霧機等。

施藥方法

植保機械部件根據農藥劑型的不同和防治對象的特點，下述各種不同的施藥方法各有不同的施藥部件或施藥工具。

噴霧藥液在一定壓力下通過噴灑裝置、噴灑成霧滴直徑通常為150～400微米的霧狀體。常用的噴灑裝置有:①圓錐霧噴頭（圖1）。加壓後的藥液通過帶有一個或多個切線或螺線槽孔的旋水片或旋水芯進入渦流室，產生劇烈的旋轉運動，從噴孔噴出後向四周飛散，形成一個空心圓錐霧體,其中央是空氣旋渦,周圍是一層液膜，同空氣撞擊後形成霧滴。改變噴孔大小和旋水片上槽孔的數目或改變渦流室的深度及藥液壓力，可以得到不同的噴量、霧錐角和霧滴大小。這種噴頭產生的霧滴有較多的機會到達作物葉面，因而廣泛用於葉面噴霧。②扇形霧噴頭。在平坦的表面上噴灑效果較好，常用於噴灑除草劑，也可裝在拖拉機或飛機的噴桿上用於大田噴霧。③噴槍。在一根長噴桿前端裝上一個單孔噴頭，霧滴直徑較大而射程較遠。用於水稻田的噴槍在噴頭處加裝擴散片，可使噴出的藥液同擴散片撞擊後進一步霧化。果園中使用的噴槍，在噴頭體內安裝一個位置可調的螺旋芯，以調節噴槍的射程、霧錐角和霧滴的大小。④片線型噴頭。藥液通過一排針狀噴嘴噴出，呈薄片狀霧。針狀噴嘴的孔徑為0.3～0.7毫米，用於飛機噴霧時要順著空氣流的方向噴出，霧滴直徑為0.8～1.0毫米，霧滴分布均勻。 彌霧即氣力噴霧或低容量噴霧，可使加壓後的藥液流與由風機產生的高速氣流混合，並隨氣流一道從噴頭噴出。氣流的撞擊作用使藥液碎裂成直徑為50～150微米的細小霧滴，噴灑均勻，對植物的附著性好，有較好的防治效果。改變液流和氣流的流量比，可以改變霧滴大小：如增加液流量和減少氣流量，則霧滴增大；反之則霧滴變小。彌霧噴頭的類型很多。常用的一種是在一個圓形或矩形斷面的氣流噴管內設定液流噴孔；有時也可使用圓錐霧噴頭或扇形霧噴頭，將霧滴噴射到氣流中。

微量彌霧即超低量噴霧。使用不加水或只加少量水稀釋的高濃度藥液，在高速旋轉部件離心力的作用下，將藥液碎裂成直徑為20～100微米的微細霧滴,隨風漂移並附著在植物的表面，附著性好，且分布均勻，節水省藥。但受風力的影響較大，噴灑要求較為嚴格。常用的微量噴頭有轉盤式、轉杯式和轉籠式等類型。轉盤式噴頭一般採用兩個疊置的周邊帶齒的轉盤,兩盤間隔為0.8～1.5毫米,由高速氣流驅動葉輪,帶動轉盤高速旋轉,藥液通過空心軸（出液孔）進入兩盤之間。由於旋轉盤的離心力作用，液膜被齒尖破碎而形成細小的霧滴噴出。

飛機上用的噴霧頭多是用金屬絲網製成的轉籠式噴頭，轉籠的後面有葉片風扇，飛行時在氣流的作用下帶動轉籠高速旋轉，藥液通過空心軸進入噴頭，在離心力作用下通過絲網噴出。噴頭的轉速取決於飛機的飛行速度，並可通過改變風扇葉片的安裝角進行調節，微量彌霧時的轉速為6000～ 12000轉/分，轉速高則霧滴直徑小。

靜電噴霧套用電暈充電、接觸充電或感應充電原理使噴出的霧滴帶電,與此同時，作物產生相反電位,使霧滴直接引向作物,以提高霧滴的命中率和附著性能,且分布均勻，減少漂失和環境污染，但要防止因人體帶電而造成農藥中毒。常用電源為蓄電池直流電源，輸出電壓由數千伏至2萬伏以上。

煙霧即熱力噴霧。利用燃料燃燒時產生的高溫氣流，使以礦物油為介質的煙劑藥物蒸發並熱裂成直徑在20微米以下的微粒，隨同燃燒後的氣體噴出，懸浮在空中形成煙霧，最後沉降到防治目標的各個部位。噴煙兼有觸殺和熏蒸作用，對於防治飛翔害蟲特別有效，且能擴散到縫隙內，適用於森林和倉庫、溫室等封閉場所的病蟲害防治。

噴粉利用風機產生的高速氣流使藥粉通過噴粉頭噴撒出去。由於不需用水調製，可以大量減少藥劑的運輸量，適用於乾旱缺水地區。但噴撒不均勻，對植物的粘附性差，用藥量大，且因易受風力影響，不宜在風速大於3 米/秒時作業。直徑小於30微米的微粒容易產生漂移,吸入人體易引起中毒，因而其套用已逐漸減少,而以噴撒粒劑──噴粒來代替。粉劑現主要用於種子和貯存農產品的消毒處理,在氣候潮濕時,亦可用於茶樹、橡膠樹和葡萄等作物。為增加藥粉的粘附能力，可採用濕潤噴粉，即用加壓霧化的水濕潤藥粉。常用的噴粉頭按其排出口的形狀有圓筒形和勺形兩種。圓筒形噴粉頭多裝在機動噴粉機上，其粉流窄長，射程較遠，適用於森林、果樹等的噴粉作業；勺形噴粉頭多裝在手動噴粉器上，粉流寬而短，尤其適用於棉田作業，能在葉子背面噴粉。

噴粒是將農藥溶解在溶劑中，然後浸漬在惰性物質載體上，製成顆粒，多用於處理劇毒殺蟲劑和除草劑。粒劑撒布裝置與噴粉裝置類似。

注射將某些揮發性強的殺蟲劑或除草劑施到表土層以下，或將對症農藥注入樹幹，分別稱為土壤注射處理和樹木注射處理。施藥部件為針狀注射器，由壓力容器或液泵供藥。

常用植保機械類型很多。有些機具通用性高，更換少數部件後，可用於多種施藥方法。主要種類如下述。

手動噴霧器又可分為下列類型：①單管式。用手壓柱塞泵，由空氣室保持噴霧壓力,工作壓力可達0.7～1.0兆帕,本身不帶藥箱，而是將吸藥管插入藥桶內吸藥。結構簡單，輕巧靈便，但施藥量低，射程短，適用於苗圃、幼齡或矮化果樹等的防治作業。②壓縮式。採用塞桿式氣泵，使壓縮後的空氣進入藥液箱,在箱內產生0.4～0.6兆帕的壓力。結構簡單,使用方便。③背負搖桿式。採用皮碗式活塞泵。作業時通過泵的往復運動將藥液壓入空氣室，在空氣室內壓力的作用下，從噴頭噴出藥液。噴霧質量好，工作效率高。藥箱容積為10～16升，最大工作壓力為0.8兆帕。

機動噴霧機有手推車式、擔架式、拖拉機牽引式和懸掛式等類型。中國南方地區使用較多的是擔架式，採用2.2～3.0千瓦的汽油機或柴油機驅動液泵，使藥液加壓後通過噴頭或噴槍噴出。噴射壓力高、射程遠、噴量大，適用於河網地區和具備水源條件的平原、丘陵和山區作業，以防治大田作物、果樹和園林的病蟲害，尤其適用於防治水稻田病蟲害。拖拉機牽引或懸掛的機動噴霧機適用於防治大田作物的病蟲害,通常為噴桿式,即在一根或多根橫向水平或垂直噴桿上，按需要配置若干個噴頭，藥箱內的藥液經液泵加壓後流入噴桿，經噴頭噴出。

彌霧機有背負機動式、拖拉機牽引式和懸掛式等類型。背負機動式彌霧機由汽油機、藥液箱、離心式風機、噴管、噴頭等組成（圖2）,藥液箱容積為10～15升，置於機器最上方，藥液能自流進入噴管，由風機產生的高速氣流將藥液吹送出去，噴管出口處的風速達60～80米/秒,水平射程達10～15米,噴灑高度可達7～10米,適用於大田作物、森林、果樹、苗圃等場所。拖拉機牽引和懸掛式彌霧機通常也稱風送式高速噴霧機，由離心泵、軸流風機、藥液箱和噴嘴等部件組成。牽引式彌霧機一般設有專用發動機。懸掛式彌霧機則由拖拉機動力輸出軸驅動，效率較高，能同時向機器兩旁的果樹進行噴灑。 微量彌霧機有手持搖把式、手持電動式、背負機動式、拖拉機牽引和懸掛式等多種類型。手持搖把式的搖把轉速為45～90轉/分時,通過增速裝置,轉盤式噴頭的轉速可達8000～16000轉/分,噴量為30～90毫升/分，有效噴幅3～4米,藥液瓶容量500毫升。手持電動式微量彌霧機是由轉盤式噴頭與微型電機直接連線，電機由直流電源供電，常用電壓為12伏,電動機功率4瓦左右。背負機動式、拖拉機牽引和懸掛式微量彌霧機是在相應類型的彌霧機上裝設微量轉盤式噴頭而成。

煙霧機有手提式和背負式兩種。按工作原理則可分為:①脈衝式煙霧機。起動時用手動打氣筒打氣,使汽油霧化後進入進氣管同空氣混合，由乾電池供電的磁電機火花塞點燃後，產生的高溫高壓燃氣從尾噴管高速噴出；同時對煙劑箱內的煙劑加壓，使其進入尾噴管與高溫燃氣相遇後熱裂揮發，從噴煙管中呈脈衝狀噴出。這種煙霧機沒有液泵和風機，結構和維護簡單，工作可靠。②發動機排氣式煙霧機。以2～3千瓦的二衝程汽油機為動力驅動液泵,將煙霧劑輸送到排氣管上的發煙筒內,利用發動機排出的高溫廢氣加熱煙化後,從排氣管排出,由風機產生的高速氣流將煙霧噴散。這種煙霧機的煙霧劑受熱溫度較低而受熱時間較長，且噴煙霧部分不同火花塞接觸，著火的危險性小。但結構較複雜，汽油機和液泵等維護要求較高。

手動噴粉器主要由藥粉箱、離心式風機、噴撒部件、搖把和增速傳動裝置等組成（圖 3）。作業時搖動搖把，風機葉輪在增速傳動裝置作用下高速旋轉,藥粉箱內的藥粉由刮板式輸粉器送入風機殼內,與空氣混合，隨氣流經噴管和噴粉頭噴出。噴程2米,噴粉量0.45～0.65升/分。由於噴程較小，效率較低，只宜用於小塊地作物和苗圃、幼齡及矮小果樹的防治作業。 機動噴粉機有擔架式和拖拉機懸掛式等類型。常與彌霧器結合成為機動彌霧噴粉機，或與噴霧器結合成噴霧噴粉機。

噴霧噴粉機由噴霧和噴粉兩部分部件構成。同拖拉機配套的噴霧噴粉機，其液泵和風機由拖拉機動力輸出軸經傳動裝置驅動。可單獨噴霧或噴粉，也可聯合噴霧噴粉，適應性廣。可用於大田作物的病蟲害防治和化學除草。還可配用果園噴槍、高射程噴槍和高射程噴粉管，用於防治果樹和林帶的病蟲害。

彌霧噴粉機有背負式、拖拉機懸掛式、用手扶拖拉機配套式等類型。背負式彌霧噴粉機(圖4)採用1.2～3千瓦的汽油機為動力,能分別進行彌霧和噴粉作業，但改換作業時需進行局部改裝。同手扶拖拉機配套的彌霧噴粉機，除能單獨進行彌霧或噴粉外,還可聯合彌霧、噴粉,因而備有貯粉、貯液兩個藥箱；單獨作業時分別關閉粉箱或液箱風門。拖拉機懸掛式彌霧噴粉機也可進行單項作業或彌霧噴粉聯合作業，設有離心泵和軸流風機，由拖拉機動力輸出軸驅動，單項作業時，可用離合器分別切斷液泵或風機的動力。 粒劑撒布機有背負式、背負機動式和拖拉機懸掛式等類型。背負式粒劑撒布器有的設有風機（與手動噴粉器相似）,有的只靠重力排料,有的則設有一個槓桿機構，每次將定量藥粒從粒箱送往噴管。背負機動式粒劑撒布機是用背負式彌霧機改裝而成。拖拉機懸掛式粒劑撒布機是在水平機架上裝設一排由粒箱和離心式撒布器組成的撒布裝置。撒布器由地輪或動力輸出軸驅動，將藥粒通過撒布器上的噴口噴撒出去。有的還裝設由動力輸出軸或液壓馬達驅動的風機，提供一股氣流使粒劑撒布精確、均勻。

植保機械配套設備

風機有離心式風機和軸流式風機兩類。小型植保機械上多採用離心式風機，其葉輪有前彎式、徑向式和後彎式3種。當轉速和風量相同時,前彎式葉輪的直徑較小，動壓力較大，因而風機的體積小；但所需功率較大，多用於背負機動彌霧噴粉機上。軸流式風機的效率較高、出口斷面積大、風量大；但出口風速和風壓較低，適用於寬噴幅、大噴量的大型噴粉機和彌霧機上。

液泵有多種類型：①活塞泵和柱塞泵。工作性能穩定可靠，零部件不易腐蝕，作往復運動時產生的壓力較高，但流量較小。適用於小型噴霧機。②離心泵。結構簡單，工作可靠，流量大，壓力較穩定而小，一般不到 0.6兆帕。多用於射程較短的小型噴霧機上。③旋渦泵。採用帶徑向直葉片的葉輪，液體在旋渦泵內的壓力，由進口至出口處漸增，因而可提供比離心泵高2～5倍的壓力，但效率較低。④齒輪泵。由一對嚙合齒輪及同齒輪精密配合的殼體組成。將液體由進口向出口輸送，其壓力可達0.7兆帕,但通常在低壓力下使用。不宜用於輸送可濕性粉劑或髒水，以免磨損齒輪和殼體，在植保機械上使用較少。⑤滾子泵。在殼體內轉動的偏心轉子上沿圓周配置5～8個槽，每個槽內有一個作徑向移動的滾子組成。在轉子離心力的作用下滾子緊貼殼體內壁。隨偏心轉子與殼體內壁間隙的變化，實現進液和排液過程。轉子由拖拉機動力輸出軸直接驅動，最高壓力可達2.0兆帕。⑥隔膜泵和活塞隔膜泵。利用橡膠隔膜反覆的變形運動輸送液體，其金屬運動部件密封浸泡在機油內，不與農藥接觸，因而延長了泵體的使用壽命。最高壓力可達1.5～2.5兆帕,常用壓力在1.0兆帕以下。適宜在各類噴霧機上套用。

發展趨勢

為了以最少的施藥量獲得最佳的防治效果,微量彌霧和靜電噴霧技術將更多地得到推廣使用,控滴噴霧可將噴出霧滴的大小控制在一個較窄而又適當的粒譜範圍內。同時在植保機械上裝設藥劑回收裝置，以減少環境污染；在噴霧機上裝設能保持噴量穩定的自動調節裝置，使單位面積的施藥量不受機組前進速度的變化而影響；零部件廣泛採用工程塑膠、輕合金、高鋁陶瓷等輕質、耐磨、耐腐蝕材料，並採用旋轉澆注藥箱、金屬件塗敷塑膠、注射成型和粘結等工藝方法，以降低製造成本並提高使用壽命，這些措施也將進一步受到重視。此外，套用雷射、微波、γ射線等物理防治方法的植保機械也在研製中。