目前，使用农药依然是保证农作物丰产稳产的重要手段。但我国在农药使用中还存在超量用药、有效利用率低等问题，其所带来的农药残留超标、环境污染、操作者中毒等事件时有发生。

　　在尊龙凯时的资助下，中国农业大学植保机械与施药技术中心主任何雄奎课题组对施药时雾滴沉积飘失与作物冠层微气象关系进行了深入研究，并在此基础上研制出小型机动背负式喷杆喷雾机、果园自动对靶喷雾机等农业机械。该研究为科学施药，提高农药有效利用率等方面提供了科学依据。

　　农药利用率亟待提高

　　化学农药是控制植物病、虫、草害的主要手段。近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对化学农药残留、过量农药污染环境等问题日益重视。有些国家已把对环境污染问题作为衡量植保机械产品优劣，施药技术正确与否的主要标准。不容忽视的是，尽管我国植保机械与施药技术水平已有很大改善，但和发达国家相比仍有不小的差距。

　　按物理形态，可把农药分为干制剂、液态制剂、气态制剂。农药的使用方法很多，总体上可分为空中施药和地面施药两种。空中施药也称为航空喷雾或飞机喷雾，必须由经过专门培训的航空专业队伍和地勤人员组织实施，有严格的操作规程和技术标准，目前在我国使用较少。地面施药法指用机械或人力将农药喷洒到靶标上的施药方法，我国大约80%以上是人力施药，机械化施药不到15%。其中应用最广的喷雾法是雾化和雾滴形式输送。

　　西方发达国家植物病、虫、草害的防治基本上已实现专业化和高度机械化。美国农户耕地面积一般较大，大田植保飞机施药普遍；欧洲国家农户以中小规模为主，大田植保普遍使用宽幅喷杆式喷雾机；日本农户耕地面积较小，机动背负机发展较快，但果园施药使用果园风送式喷雾机较多。在很多地方，大田农作物有农作物专用喷雾机，苹果、梨等果树有果园专用喷雾机，啤酒花有啤酒花专用喷雾机，葡萄园有葡萄专用喷雾机。

　　在一些国家，精准施药的先进技术，如图像处理、机载GPS、喷杆、风幕、静电等已进入植保机械工作系统，喷药机械的大型化和专业化，使施药液量比过去有很大的降低。因施药液量少，药液从靶标上流失减少，农药利用率大大提高。

　　在我国，只有东北、西北等地的农场引进了一些大型喷杆喷雾机械，而广大农村地区由于农户分散经营，受到资金和地块限制，90%的施药机具是带圆锥雾喷头的手动背负式喷雾器，这种喷雾器无稳压和防滴漏装置，喷头流量分布不均匀，使农药沉积率低，分布不均匀，且这些施药机具的生产企业很多规模不大，产品质量很难保证。在农业生产中，农药喷施机具“跑、冒、滴、漏”问题严重。

　　药滴中的科学原理

　　农药、药械、施药技术是化学植保的三个重要组成部分，三者同等重要。DDT刚被发明出来时，百万头蚊子的种群半数致死量（LD50）是30毫克，人们实际用量是89克，两者相差3000倍，其原因是当时的药械与施药技术水平不够。20世纪80年代我国引进阿特拉津时，使用背负式喷雾机带圆锥雾喷头，通常喷施有效剂量为250克至500克，后来改进了施药技术，用扇形雾喷头，使施药剂量降至100～150克。这说明新型药械和科学合理地使用农药是提高农药利用率的重要条件。

　　药液雾滴在靶标上的沉积和分布状况可用沉积量（单位面积内药液沉积的重量∶克每平方厘米）和覆盖密度（单位面积内药液沉积的数量∶粒每平方厘米）来表达。如用氧化乐果防治麦蚜时，雾滴的沉积量和覆盖密度与蚜虫防治的相关性显著，沉积量和覆盖密度越大，防治效果越好。

　　另一个人们熟知的几何原理是：当球体直径增加一倍时，其体积增加为原来的8倍。同样，当农药液滴尺寸缩小一半时，所得的雾滴数目可增加为原来的8倍。因此在手动喷雾器中，雾化质量直接影响农药在作物上的沉积分布。

　　据介绍，雾滴的沉积分布是评价施药质量的重要指标之一，但雾滴的沉积分布受多种因素影响。小麦不同生长期内冠层特征及雾滴沉积分布关系初探研究表明，小麦不同生长期内冠层结构特征是影响雾滴沉积分布的因素之一。小麦灌浆期的药液地面沉积比拔节期的药液地面沉积有较大的降低，降低幅度在20％左右。施药速度也是影响雾滴沉积分布的因素，与0.4米每秒的喷雾速度相比，0.8米每秒的喷雾速度可降低雾滴在地面的沉积，但影响作用很小。

　　“农药的利用效率不仅和药滴大小有关，还和天气条件关系密切，比如温度、风和湿度条件都会影响到雾滴的沉积与飘失。”何雄奎说，“药滴大小会影响其在作物叶面的沉积和分布状况，喷药的雾滴都是微米级的，风大了就会飘走。在什么样的天气条件下，多大的雾滴有利于作物吸收又不会飘失就是我们要解决的问题。”

　　科学用药是提高利用率前提

　　在开展相关基础科学问题研究的同时，该课题组研制出一种小型机动背负式喷杆喷雾机，并就该喷雾机与传统手动背负式喷雾器的施药效果、农药沉积率、农药沉积分布，以及施药过程中农药对人体的污染等进行比较。

　　在尊龙凯时的支持下，该课题组在江苏省常熟市辛庄镇水稻田里由当地农民亲自操作喷施，进行大田试验。当时风速为0.5米每秒，气温28摄氏度，水稻处于拔节期，高约0.6米，地面覆盖率约30%。在4米×15米的田中，实验者均匀布置了16张（3厘米×5厘米）滤纸，距地面和叶尖分别为40厘米和20厘米。同时为了测定施药时农药对人体的污染，在操作者的嘴、肩、胸、腰、臀、膝盖、小腿肚等7个部位分别粘贴了直径5厘米的滤纸。设定的施药液量为300升每公顷和225升每公顷。

　　此条件下，该背负式喷杆喷雾机流量稳定、药液分布更均匀，喷施效果好。对处于拔节期的水稻打药时，机动背负式喷杆喷雾机农药沉积率较手动圆锥雾喷雾器的高6%，具有一定的节药效果。当喷施相同量的农药时，使用机动背负式喷杆喷雾机对操作者的污染比手动圆锥雾喷雾器要小很多。

　　此外，何雄奎课题组还研制出果园自动对靶喷雾机。其创新之处就是在研制中应用了光机电一体化和自动化控制等技术。应用红外线自动对靶技术，喷雾机可以智能识别果树，在识别后0.01秒反馈给机器开始施药，当红外线不能发现果树时，就停止施药。该技术成功地实现了对果树靶标的定向精确喷雾，避免了果树空当之间的无效喷雾。另外，在喷雾机的喷头部分，应用静电技术，使喷出的雾滴带上静电，改善了雾滴在作物表面的沉积附着和分布，减少了细小雾滴的飘移。以上先进技术的采用，使农药雾滴的有效附着率达到55%，比传统喷雾机提高了一倍以上，减少了农药浪费和对环境的污染。