高地隙喷雾机在玉米生产中的应用

水稻、小麦、玉米和大豆是我国4大主要粮食作物，其中玉米是最重要的非口粮粮食作物。近年来，由于农民从种植利润较低的大豆等作物转而种植玉米，我国玉米种植面积呈现出强劲的上升势头。

虽然受国家政策调控和玉米价格逐步市场化的影响，2016年我国玉米种植面积有所减少，但国家统计局数据显示，其面积依然高达3 676万hm²。

在玉米的生产期内，一般至少要进行4次喷雾作业，包括除草剂、叶面肥、杀虫剂和化学调控剂等的施用，特别是在玉米中后期生产管理中，低底盘喷雾机具无法下地作业，背负式手动喷雾器、机动弥雾机等机具工作环境恶劣，效率低，极易造成人员中毒事故。

而飞机喷雾成本高，需要专业人员操作，雾滴飘移严重，这些因素促成了高地隙喷雾机的快速发展。国外成熟机具先后进入中国市场，国内企业开始研发相关产品，形成了产品多样、竞争激烈的局面。

1  进口高地隙喷雾机技术特点和应用

进口高地隙喷雾机产品成熟多样，主要有约翰迪尔4000系列、凯斯PATRIOT系列、海吉STS系列、贝尔图RAPTOR系列、哈迪ALPHA系列和巴尔干GRIMAC系列等产品，如图1所示。

图1 国外典型高地隙喷雾机产品

在结构上除海吉STS14采用喷杆前置外，其余喷雾机均把喷杆布置在机具的尾部。喷杆前置有利于驾驶员实时观察各个喷头的工作情况和喷杆的位置与姿态，但也存在弊端，如在喷洒除草剂时，喷洒在地面表层或杂草表面药剂的药效容易被轮胎轮辄影响，且弥散在空气中的雾滴容易进入驾驶室，造成驾驶员中毒现象。

巴尔干GRIMAC3000和哈迪ALPHA3500则在喷杆上加装了风送装置，风送装置主要由风机和风筒组成，在风筒上沿着喷杆方向按一定间距设置出风口。喷雾作业时，风送装置在喷头上方沿雾滴喷洒方向强制送风，形成风幕，这样不仅增加了雾滴的穿透能力，而且在有风（＜4级）的天气下工作，可有效减少雾滴的漂移；风幕使作物叶片产生扰动，便于雾滴附着在叶片背面，改善施药效果。

进口高地隙喷雾机药箱容积大、发动机功率大、行走速度快，但地隙普遍较小、轮胎较宽，由于国内玉米品种多样、种植模式各异，因此，在玉米中后期喷雾作业过程中，容易造成玉米植株和叶片的损伤，影响玉米的正常生长。

除了上述特点外，进口高地隙喷雾机产品的共有特点如下。

（1）宽幅高效。

进口高地隙喷雾机普遍采用全时静液压四轮驱动、无级变速、自动防滑控制，故障率小，而且油箱容积大（如约翰迪尔4730为503 L，可完成一整天喷雾作业），喷幅宽（一般都＞24 m），作业效率高。

（2）精量控制。

进口高地隙喷雾机装配先进的喷雾精量控制系统，改善了病虫草害的防治效果，提高了农药有效利用率，减少了环境污染和药害的发生。如约翰迪尔4730机型配置了SprayStar喷量控制系统，凯斯3230机型配置了AFS Pro 700喷量控制系统，其智能化的控制器如图2所示。

图2 精准施药控制器

精量控制系统可根据机具速度实时调节喷洒量，使实际喷洒量与设定喷洒量保持一致，实现均匀喷雾。驾驶室内的控制器可以实时显示速度、压力、单位面积喷雾量、累计作业面积和累计喷雾量等基本作业参数，还具有导航、重叠（遗漏）控制和药箱加（喷洒）水（混合液）量控制等功能。

（3）操作便捷、安全舒适。

进口高地隙喷雾机的底盘多采用4轮独立悬挂系统或前后桥单独悬挂系统，气囊、圆柱弹簧、液压阻尼器、空气阻尼器或其组合等减振方式，提高了机具的可靠与稳定性，同时也增加了驾驶的舒适性，几种典型减振方式如图3所示。

图3 几种典型减振方式

进口高地隙喷雾机的驾驶室一般都设置有活性炭过滤器，在保持驾驶室通风的同时，阻止灰尘和雾滴进入，防止驾驶员中毒。机具配备有一站式维护中心，操作人员可以在同一位置执行全部维护功能。机器配备有快速接头，可以从地面快速加注燃油、药液、水等液体，缩短加注时间。

进口高地隙喷雾机上一般还备有2个清水箱，一个用来洗手，另一个用来清洗药液箱和加药箱（药箱内装有专用清洗喷头）及机具外部（备有清洗喷枪和清洗刷），避免不同药剂间的化学反应，影响药效，也避免人体和药液的接触。

2  国产高地隙喷雾机技术特点和应用

随着人工成本的不断增长，玉米病虫害突发和玉米种植管理的需要，控药剂、营养液和叶面肥等液态溶液在玉米生长期的需求量增加，国内相关企业和研究机构在学习和借鉴国外高地隙喷雾机先进经验的基础上，针对国内玉米的种植特点和管理模式，开发了多种型号的高地隙喷雾机。

其中，大中型产品以中国农业机械化科学研究院生产的3WZG-3000A型喷杆喷雾机、丰诺植保机械制造有限公司生产的3WPJZ-2000型喷杆喷雾机、现代农装科技股份有限公司生产的3WZC-1204型喷杆喷雾机、中农丰茂植保机械有限公司生产的3WX-1000型喷杆喷雾机等机型为代表，如图4所示。

大中型国产高地隙喷雾机地隙≥1.90 m，喷杆幅宽14~24 m，药箱容积1 000~3 000 L，动力适中，轮距可调，作业效率较高，基本能够满足国内玉米多种种植模式以及多种品种的病虫草害防治需求。

其中有些机具加装了变量施药装置，如3WZG-3000A型喷雾机配置了Teejet 844E喷量控制系统。但大部分机型为了节约成本，采用手动调节喷雾量的方式，这类自走式喷雾机价格较低，适应性较好，逐渐得到市场的认可，但当前仍处于市场推广期和用户培育期。

图4国内典型高地隙喷雾机产品

市场上也出现了大量的简易自走式喷雾机具，如图5所示。此类机具以三轮结构形式为主，采用小功率单缸柴油发动机，药箱布置在机具中间位置，容积一般不超过400 L，可以用于玉米生长期的喷雾作业。

图5简易自走式喷雾机

这些机具结构简单、制造成本低，能够满足玉米中后期管理的需求，但操作人员穿梭在玉米行间，作业环境恶劣，效率低，稳定性差，容易造成操作人员中毒等安全事故，而且在作业时，药箱和机架容易将玉米植株推倒，破坏叶片，影响玉米的正常生长。这类机具逐步被大中型高地隙喷雾机代替。

3  制约国产高地隙喷雾机发展的因素

除了面对进口高地隙喷雾机的竞争和冲击外，国产高地隙还存在以下制约因素。

3.1  其他型式喷雾机具的市场冲击

3.1.1 牵引式、背负式喷雾机具的影响

由于牵引式、背负式喷雾机具可与拖拉机配套作业，价格低廉，维修方便，加之在一些特殊地块，如在夏翻地作业时，拖拉机优势明显，这些机具在玉米苗前喷洒除草剂及苗后初期管理时被广大用户采用，如2014年，黑龙江农垦红兴隆管理局拥有大型牵引及悬挂式喷药机280台，而高地隙自走式喷药机仅为32台。

3.1.2 航空施药机具的影响

由于受气候条件影响，常规植保机械无法下地作业或病虫害突发爆发时，航空施药机具虽然会产生较大的农药飘移，但其作业效率高，应急能力强，不受作物长势限制，适于大面积作业的优势尽显无遗。航空施药的工作效率可达50～200 hm²/h。

由于有些药液、叶面肥和生长调控剂喷洒的最佳作业时间较短，在玉米中后期管理中，常规植保机械只能作业部分面积，其余的只能靠航空施药机具完成。如黑龙江建边农场，每年都有一定面积的航化作业。

3.2  机具价格昂贵

3.2.1 关键零部件需要进口

现有国产高地隙喷雾机多采用四轮全液压传动技术，液压泵、马达和流量分配器等关键液压元件基本依赖进口，价格昂贵，而且国外厂家供货周期长，部分企业供货周期长达1年，造成生产企业资金积压。部分机具喷雾系统中的药泵（隔膜泵、离心泵等）、精量控制系统和喷嘴等主要部件需要从欧美国家进口，增加了机具生产成本。

3.2.2 产品批量小

目前，由于高地隙喷雾机市场尚未成熟，各生产企业和研发机构只是小批量生产，造成机具单价过高，技术开发费用、模具胎具工装费用以及设备折旧等费用的分摊使得机具的出厂价格偏高，削弱了与国外同类机具的竞争优势。

3.3用户欠缺施药技术及机具操作知识

许多高地隙喷雾机的用户或机手，基本不掌握相关施药技术，只是一味追求作业速度与效率，也不会考虑雾化效果、表面沉积率、雾滴飘移、环境污染和土壤污染等问题，往往造成农作物药害、土壤污染等严重后果，影响农业生产的可持续发展。如现有高地隙喷雾机具多配置旋转式多喷嘴喷头体，针对不同的喷雾量以及作业速度需选择不同型号的喷嘴，而在实际作业过程中，机手基本上不调整喷嘴型号，同一喷嘴完成所有喷雾作业。由于高地隙喷雾机具结构比较复杂，加之厂家培训少，很多机手用户不能完全掌握机具的操作，影响喷雾机具的推广和应用。

4  国产高地隙喷雾机发展趋势

4.1  性能优异

现有国产高地隙喷雾机基本能满足用户的需求，但稳定性、可靠性尚未达到市场要求，大问题没有、小问题不断的现象依然存在。喷雾最佳作业时间一般较短，机具的性能直接影响了产品的市场竞争力。国产高地隙喷雾机还需在底盘结构、动力传动与控制、人机工程和喷杆结构等方面进行改进设计，提升产品性能和质量。

4.2  多功能作业

目前，市场上高地隙多功能作业机具以Hagie STS系列产品为代表，可以完成喷雾、去雄（切顶）和追肥（液态）等作业。此类机具技术含量高，要满足不同功能部件的驱动和控制要求，需进行复杂的动力传动设计和结构设计，但这类机具使用率高，基本覆盖整个玉米生长期，比单一功能的机具具有更大的市场竞争力。

4.3  智能化作业

《“十三五”国家科技创新规划》对我国未来5年科技创新做了系统谋划和前瞻布局，提出了科技创新的12项目标，其中现代农业部分的农业智能生产、智能农机装备成为新增亮点。规划中提出“要突破决策监控、先进作业装置及其制造等关键核心技术，研发高效环保农林动力、多功能与定位变量作业”，“形成农林智能化装备技术体系，支撑全程全面机械化发展”。目前国产高地隙喷雾机有些机具依靠人工调节喷雾量，没有配置精量控制系统，也没有作业参数实时监控系统，有些机具虽然加装了精量控制系统，但精量控制系统比较低端，许多作业状态需要操作人员人为判断，造成整体效率和精准度低下。智能化、精准化的喷雾控制装备成为高地隙喷雾机发展的必然趋势。

5  结束语

从近年来玉米种植面积持续稳定、劳动力紧缺以及农户对喷雾效果的逐渐重视来看，高地隙喷雾机市场前景良好，尤其是国产高地隙喷雾机在地隙、适应性和市场需求灵活性等方面具有较大优势。通过技术改进，提升产品质量，加强操作人员培训和厂家巡修，国产高地隙喷雾机仍能占据市场一席之地。

本文来源于2018年4期《农业工程》杂志（中国科技核心期刊）

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