新型農機 讓“藥盡其用”不是夢

果樹噴霧進行化學防治是當今果園最普遍的植保方式，保證良好噴霧質量的施藥是果園實現(xiàn)高產、穩(wěn)產的有利保障，據(jù)統(tǒng)計，果園施藥作業(yè)的工作量約占果樹管理總工作量的30%左右，是最費工時卻又非常重要的作業(yè)項目，施藥作業(yè)質量效果會直接影響果品質量及產量。

我國是水果生產及食用大國，果園種植面積已連續(xù)多年位居世界第一， 據(jù)國家官方數(shù)據(jù)顯示，2021年我國水果產量共計29611萬噸，果園種植面積達12962千公頃，農村果園種植業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展為增加農民收入、優(yōu)化農業(yè)產業(yè)結構和加速新農村建設做出了突出貢獻，目前，我國果園病蟲害防治手段仍以噴施化學農藥為主，然而不可回避的現(xiàn)實是，當前我國植保機械落后，農藥有效利用率不足40%，造成農產品農藥殘留超標、農藥浪費等問題。因此利用精準施藥技術與新型變量噴霧機的優(yōu)化集成是我國植保領域未來的重點發(fā)展方向。

為進一步提高農藥利用率，提高果園噴霧機自動化與精準噴霧作業(yè)性能，中國農業(yè)大學藥械與施藥技術研究中心在多年研究探索的基礎上，成功研制出基于LIDAR（light detection and ranging，LIDAR激光掃描傳感器）探測的果園自動仿形精準變量噴霧機，突破了果樹不同部位冠層結構與風量和噴霧量難以匹配的難題，提高了農藥有效利用率，降低了噴霧作業(yè)過程中農藥霧滴飄移與流失，該機械被中國農學會評為2021年中國農業(yè)農村重大新裝備之一。

（基于LIDAR探測的果園自動仿形精準變量噴霧機）

270°廣角掃描 實現(xiàn)自動仿形

果樹樹冠是一個立體空間的靶標，冠層內部結構與邊界輪廓具有多邊無序的特點。不同生長期、不同部位的枝葉茂密程度與葉面積指數(shù)并不相同，最理想的施藥效果是噴霧機輸出的風量和噴霧量與果樹不同部位的冠層結構相匹配，實現(xiàn)仿形噴霧效果，即降低噴霧作業(yè)過程中農藥霧滴飄移與流失，提高農藥有效利用率。

基于LIDAR探測的果園自動仿形精準變量噴霧機的最大亮點就是采用掃描角度270°的LIDAR作為探測裝置，靶標探測準確率≥90%，可實現(xiàn)實自動對靶噴霧，“有靶標時進行噴霧，沒有靶標不噴霧” 的作業(yè)要求，還可依果樹冠層結構實現(xiàn)噴量和風量可調，從而實現(xiàn)精準噴霧，解決果園農藥用量大、農藥利用率不高等問題，與傳統(tǒng)果園噴霧機相比，節(jié)省施藥液量40%以上。

（基于LIDAR探測的果園自動仿形精準變量噴霧機田間作業(yè)）

“掃 建 決 算 調”五大環(huán)節(jié) 無死角噴霧

激光掃描傳感器就是根據(jù)果樹冠層分布特點，從掃描樹冠輪廓、建模、決策、計算風量噴霧量到實時調節(jié)風機轉速和噴頭流量，實現(xiàn)高效無死角精準噴霧。該機識別距離0-10米；噴霧決策響應時間≤0.5秒；最小識別間距0.3米；用方木作為人工靶標模擬冠層密度，結果顯示測量誤差可控制在10%以內。

（雷達三維探測）

（冠層結構分析）

（變量噴霧決策）

傳統(tǒng)果園風送噴霧機的發(fā)散式噴霧方式，使冠層上部著藥量明顯偏低；對于定向風送噴霧機，不同冠層高度上沉積分布不均，噴頭等高位置的霧滴沉積高于其他位置。這就導致噴施的農藥大部分沒有形成有效防治，而是脫離靶標流失到周圍環(huán)境中，不僅造成農藥的嚴重浪費，而且?guī)憝h(huán)境污染、農產品安全等負面影響。而仿形變量噴霧機能夠根據(jù)樹冠特征實時調節(jié)噴霧參數(shù)，縱向沉積呈仿形分布；與傳統(tǒng)風送噴霧機和定向風送噴霧機相比，仿形變量噴霧機的霧滴飄移分別減少23.2%和42.7%，地面流失分別減少67.4%和58.8%。

（基于LIDAR探測的果園自動仿形精準變量噴霧機霧滴沉積垂直分布測試

除此之外，基于LIDAR探測的果園自動仿形精準變量噴霧機的控制軟件設有自動控制、手動控制和強制測試三種工作模式，具有良好的人機交互界面，方便操作，可實時查看系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)，還具有暫停、恢復及樹冠參數(shù)實時記錄等附加功能，便于后期數(shù)據(jù)的分析與處理。

應用廣闊 前景良好

基于LIDAR探測的果園自動對靶仿形精準變量噴霧機目前已經(jīng)在北京、吉林、河北、河南、山東、浙江、安徽、湖北、新疆等十多個省市進行了示范應用和推廣，累計推廣相關技術和產品580多臺套，應用面積在6萬多畝，成果轉化項目合計金額3258萬多元。