农药使用装备与施药技术(精)/中国农药研究与应用全书

1.本书为国家出版基金项目、十三五国家重点出版物规划项目-《中国农药研究与应用全书》其中一分卷，主要系统介绍了中国农药植保机械与施药技术领域等发展历程、新的技术与装备、新的施药技术等内容；
2.本书全面总结了我国农药植保领域机械、施药技术方向的相关内容，具有极高的指导性与参考性。
3.本书内容丰富全面，具有很强的可读性。

本书系统总结了中国植保机械装备与施药技术研究领域近年来所取得的新技术与新成果，特别是针对我国农业生产植保现状以及新世纪以来实施的农药减量计划，重点介绍了当前适合于不同专业作物的自动对靶喷雾技术与机具、自走式水稻风送喷杆喷雾技术与机具、循环喷雾技术与机具、防飘喷雾技术与机具、静电喷雾技术与机具、植保无人机低空低量航空施药技术与装备等新型高效减量现代化的优选的施药技术与装备。
本书可供植保机械科研人员、高等学校师生作为阅读，也可供广大农业生产人员、农药生产制造商、农药使用者以及各级农业技术推广人员参考。

何雄奎，中国农业大学药械与施药技术研究中心，教授，博导，现任中国农业大学植保机械与施药技术研究中心主任、靠前标准委员会ISO/TC 23/SC 6植保机械与施药技术委员会委员、中国国家标准化技术委员会委员、中国农药发展与应用协会药械与施药技术专业委员会主任委员、中国植物保护学会植保机械与施药技术委员会副主任委员、全国植保机械与清洗机械学会副理事长、北京市农药学会秘书长、农业部种植业专家组专家。兼任《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》、《农药学学报》、《植物保护学报》编委。
长期从事药械与施药技术、农业机械化工程的教学与科研工作，主讲“高等农业机械学”、“现代农业机械化”、“农业工程新技术讲座”、“作物种植环境工程”、“药械与施药技术”、“植保机械的测试技术”等6门课程。近年来，先后主持40多项国家研究课题，其中包括：靠前科技合作项目，国家科技攻关与支撑计划项目，国家“863”高新技术研究项目，科技成果转化重大项目, 国家自然科学基金项目，新世纪人才计划项目等。获省部级一等奖2项，其中“高效施药技术与机具研究开发” 2006年获教育部科技进步一等奖（排名）、“高效减量与精准施药技术与机具研发应用” 2013年获农业部中华农业科技奖一等奖（排名）；获省部级二等奖2项，其中“低空低量遥控无人施药机”2013年获山东省科技进步二等奖（排名第3）、“北京农药肥料面源污染综合防控技术研究与应用”2015年获农业部中华农业科技进步二等奖（排名第8）；获省部级三等奖3项。作为主持人成功开发了多项新产品, 已获国家发明19项。发表学术研究论文130余篇（其中SCI、EI收录78篇），出版专著9部。2005年获北京市教育创新标兵称号，2006年入选教育部新世纪人才，国务院特殊贡献专家、享受国务院政府特殊津贴。

章绪论001
1.1引言001
1.2植保机械与施药技术的功用与特点002
1.2.1植保机械的功用与特点002
1.2.2施药技术的特点003
1.3中国植保机械与施药技术的发展现状及问题003
1.4我国常用的典型植保机械的发展历程005
1.4.1压缩式喷雾器005
1.4.2背负式手动喷雾器006
1.4.3背负式机动喷雾喷粉机006
1.4.4担架式喷雾机006
1.4.5喷杆喷雾机007
1.4.6果园喷雾机007
1.4.7低空低量航空施药机具及植保无人机008
1.4.8其他机型009
1.5施药技术009
1.5.1超低容量手动喷雾技术010
1.5.2节约水量的高效喷雾技术——小喷片施药技术010
1.5.3手动吹雾技术010
1.5.4静电喷雾技术010
1.6前景展望010
1.7国外植保机械与施药技术的发展趋势011
1.8思路对策013
1.8.1加强植保机械生产、流通和使用上的管理013
1.8.2加强植保机械的引进和研制开发，尽快实现植保机械的更新换代013
1.8.3加强施药技术和方法的研究与推广014
1.8.4广泛开展施药技术培训和植保机械使用指导014
参考文献015
第2章植保机械的主要类型及特点016
2.1手动植保机械017
2.1.1手动喷雾器017
2.1.2手动喷粉器021
2.2机动植保机械023
2.2.1背负式喷雾喷粉机023
2.2.2担架式喷雾机026
2.2.3喷杆式喷雾机029
2.2.4果园喷雾机032
参考文献032
第3章植保机械的主要工作部件034
3.1液泵034
3.1.1柱塞泵034
3.1.2活塞泵035
3.1.3隔膜泵035
3.1.4滚子泵036
3.1.5泵的保养036
3.2风机037
3.2.1离心风机038
3.2.2轴流风机038
3.3喷头038
3.3.1液力喷头038
3.3.2气力喷头040
3.3.3离心喷头040
3.3.4喷粉喷头041
3.4搅拌装置041
3.5喷头的选用042
3.5.1大田农作物带状/行上喷雾喷头的选用042
3.5.2空间灌木作物农药喷雾喷头的选用044
3.5.3防飘喷头的选用044
3.6控制装置046
参考文献047
第4章农药雾滴雾化与喷雾方法049
4.1农药雾滴雾化049
4.1.1液力雾化050
4.1.2离心雾化051
4.1.3气力雾化052
4.2喷雾方法052
4.2.1大容量喷雾052
4.2.2低容量喷雾053
4.2.3超低容量喷雾053
4.3雾化的基本原理054
4.4喷头的特性曲线和参数054
4.5喷头喷雾的横向分布055
4.5.1单个喷头喷雾的横向分布055
4.5.2多个喷头排列喷雾的横向分布056
4.5.3大面积植保作业时横向分布沉积的误差056
参考文献058
第5章农药雾滴的沉积与飘失059
5.1雾滴的运行059
5.1.1雾滴运行的分析059
5.1.2雾滴运行速度060
5.1.3雾滴的飘失061
5.2雾滴在作物冠层中的穿透特性065
5.2.1雾滴速度对穿透性的影响065
5.2.2雾滴运行方向对穿透性的影响065
5.2.3喷杆高度对穿透性的影响065
5.2.4喷雾机行驶速度对穿透性的影响066
5.2.5作物密度对穿透性的影响066
5.2.6雾滴大小对穿透性的影响067
5.2.7喷头喷射方向对雾滴沉降的影响068
5.3农药雾滴在喷雾靶标上的沉积069
5.4农药的施用剂量与喷施部位073
5.5农药雾滴沉积飘移特性研究075
5.5.1现状075
5.5.2农药飘移076
5.5.3国内外的防飘移技术研究进展078
5.6农药沉积特性的影响因素079
5.7农药药效的影响因素080
5.7.1农药的物理化学特性、施药次数与时效080
5.7.2环境因素081
5.7.3施药技术082
5.8标准扇形雾喷头与防飘喷头的雾滴粒径083
5.8.1雾滴测量方法083
5.8.2测量仪器及材料084
5.8.3雾滴粒径大小及雾滴粒径分布(RSF)084
5.8.4雾滴谱图结果085
5.9标准扇形雾喷头与防飘喷头的雾化特性088
5.9.1研究方法088
5.9.2仪器与材料089
5.9.3雾化过程089
5.9.4雾化特征与沉积模型090
5.10标准扇形雾喷头与防飘喷头的沉积特性098
5.10.1研究方法098
5.10.2仪器及材料099
5.10.3沉积过程099
5.10.4沉积特征100
5.11不同施药技术对草甘膦的药效与防效101
5.11.1材料与方法101
5.11.2草甘膦的药效与防效104
参考文献111
第6章喷杆喷雾机114
6.1喷杆喷雾机的分类114
6.2喷杆喷雾机的结构和工作原理115
6.3常用喷杆喷雾机的类型118
6.3.1悬挂式喷杆喷雾机119
6.3.2风幕式喷杆喷雾机119
6.3.3高地隙自走式喷杆喷雾机120
6.3.4吊杆喷雾机121
6.4喷杆喷雾机的使用121
6.4.1机具准备121
6.4.2喷雾作业121
6.5自走式精准变量喷杆喷雾机的研究应用123
6.5.1国内外精准变量施药技术发展概况123
6.5.2自走式喷杆喷雾机设计124
6.5.3自走式喷杆喷雾机精准变量系统设计与研究130
6.5.4自走式喷杆喷雾机精准变量性能分析137
6.5.5自走式精准变量喷杆喷雾机田间作业性能测试140
参考文献144
第7章果园喷雾机146
7.1概述146
7.2果园风送喷雾机结构146
7.3果园风送喷雾机的主要类型150
7.4果园风送喷雾机风量的选择与计算154
7.4.1置换原则154
7.4.2末速度原则154
7.5果园风送喷雾机的应用155
7.5.1果园风送喷雾机标定155
7.5.2施药后技术规范158
参考文献158
第8章设施农业施药设备与施药技术161
8.1设施农业施药技术的要求及限制161
8.2保护地常用施药技术及施药设备162
8.2.1喷雾技术162
8.2.2喷粉技术162
8.2.3烟雾技术162
8.2.4土壤处理技术162
8.3典型保护地施药设备及使用163
8.3.1常温烟雾机165
8.3.2热烟雾机166
8.4常温烟雾机在日常温室中的应用研究168
8.4.1常温烟雾机的发展168
8.4.2常温烟雾雾滴沉积特点的相关研究169
8.4.3温室流场的CFD模拟169
8.4.4温室流场测试170
8.4.5常温烟雾机温室雾滴沉积试验研究170
参考文献173
第9章航空施药装备与施药技术175
9.1航空施药飞机的类型与性能175
9.1.1有人驾驶农林喷雾飞机176
9.1.2无人驾驶农林喷雾飞机179
9.2施药设备182
9.2.1有人驾驶飞机施药设备182
9.2.2无人驾驶飞机施药系统187
9.3影响飞机施药质量的因素189
9.3.1航空喷雾中飞机翼尖的涡流189
9.3.2气象因素的影响190
9.3.3作业参数的影响190
9.4航空施药的导航193
9.5基于CFD的多旋翼植保无人机喷雾及流场模拟193
9.5.1我国农用植保无人机喷雾效果研究与发展193
9.5.2六旋翼植保无人机的空气流场模拟194
9.5.3六旋翼植保无人机喷雾的数值模拟198
9.5.4六旋翼植保无人机喷雾作业的数值模拟205
9.5.5结论215
9.6多旋翼植保无人机农药雾滴沉积飘失特性研究217
9.6.1多旋翼植保无人机农药雾滴沉积飘失特性研究内容217
9.6.2水稻田间生产条件217
9.6.3水稻冠层雾滴沉积分布、穿透性217
9.6.4水稻田雾滴沉积飘失219
9.6.5水稻农药残留220
9.6.6结果分析221
参考文献226
0章自动对靶喷雾技术229
10.1概述229
10.2靶标探测技术229
10.2.1基于地理信息的靶标探测技术229
10.2.2基于红外光电的靶标探测技术230
10.2.3基于超声波传感器的靶标探测技术232
10.2.4基于机器视觉的靶标探测技术233
10.2.5基于LIDAR的靶标探测技术235
10.3红外自动对靶喷雾机236
10.4基于视觉技术的自动对靶变量喷雾技术239
10.4.1基本组成239
10.4.2基本原理240
10.4.3图像处理模块240
10.4.4对靶变量精准度验证241
参考文献242
1章精准变量施药技术244
11.1概述244
11.1.1精准施药技术的定义244
11.1.2精准施药的意义245
11.2精准施药技术的原理246
11.2.1注入式变量施药系统246
11.2.2压力式变量施药技术248
11.2.3速度调节变量施药技术248
11.2.4基于PWM变量施药技术248
11.2.5变量喷头249
11.2.6基于地理信息系统的变量施药系统250
11.2.7基于实时传感器技术的变量施药系统250
11.3变量控制系统253
11.3.1信息采集处理系统253
11.3.2自动控制系统255
11.4精准施药技术实施原则256
11.4.1操作实用性原则256
11.4.2渐进阶段性原则257
11.4.3整体协调性原则257
11.5果园风送喷雾机变风量技术258
11.5.1风量调节控制方式258
11.5.2果园风送变量喷雾系统260
参考文献261
2章循环喷雾技术264
12.1概述264
12.2循环喷雾技术的原理264
12.3循环喷雾技术的特点264
12.4循环喷雾机的类型265
12.5循环喷雾机的组成266
12.5.1雾滴拦截装置267
12.5.2药液回收装置269
12.5.3风送辅助喷雾系统270
12.6“”型循环喷雾机防飘性能研究272
12.6.1测试方法272
12.6.2布点方式273
12.6.3飘失量测定273
12.6.4“”型循环喷雾机与果园风送喷雾机药液飘失情况比较274
参考文献275
3章防飘喷雾技术277
13.1概述277
13.1.1农药的飘失277
13.1.2减少农药飘失的途径278
13.2防飘喷头279
13.2.1雾化原理279
13.2.2分类279
13.3辅助气流喷雾技术280
13.3.1风送式喷雾机的结构组成281
13.3.2辅助气流喷雾技术的特点282
13.4罩盖喷雾技术282
13.4.1罩盖结构的种类282
13.4.2罩盖防飘原理283
13.5风送式喷杆喷雾机减少雾滴飘失的仿真研究284
13.5.1概述284
13.5.2仿真试验设计及计算模拟287
13.5.3气流速度场模拟试验研究294
13.5.4风送喷杆喷雾机加导流板与不加导流板模拟试验的对比304
13.5.5结论309
参考文献309
4章静电喷雾技术312
14.1农药静电喷雾技术研究进展312
14.1.1国外研究进展312
14.1.2国内研究进展313
14.2静电喷雾原理及雾滴荷电原理314
14.2.1药液雾化及输运过程314
14.2.2雾滴充电315
14.3静电喷雾机具317
14.3.1手持式静电超低量喷雾机317
14.3.2背负式静电喷雾机318
14.3.3大田静电喷杆喷雾机318
14.3.4果园静电喷雾机319
14.3.5航空静电喷雾320
14.3.6温室静电喷雾机321
14.3.7静电喷雾的特点321
14.4感应式静电喷头的研制321
14.4.1扇形雾感应式静电喷头结构设计321
14.4.2东方红-18型背负式喷雾机静电喷头结构设计322
14.4.3气液两相流静电喷头的结构设计323
14.5感应式静电喷雾剂型技术研发应用324
14.5.1油剂在农药中的应用及前景324
14.5.2油剂在感应式静电喷雾中的应用理论326
14.5.3水对油基液体荷电效果的影响331
14.5.4助剂对喷雾剂型荷电效果的影响341
14.5.5感应式静电喷雾雾滴沉积试验研究342
14.5.6结论345
14.6静电喷雾农药雾滴沉积特性研究345
14.6.1概述345
14.6.2农药静电喷雾中的技术参数352
14.6.3喷雾装置及评价357
14.6.4基于响应面方法的荷电雾滴沉积回归模型367
14.6.5基于ANN模型的荷电雾滴沉积函数模型374
14.6.6结论382
参考文献383
5章农药喷施过程中人体肌肉疲劳与农药暴露污染研究387
15.1背景387
15.1.1农药的利用现状与污染现状387
15.1.2职业性农药接触对农业劳动者的健康危害388
15.1.3影响农业劳动者农药接触中毒的原因388
15.1.4我国植保机械的使用现状389
15.2运动性疲劳及检测方法390
15.2.1运动性疲劳的概念390
15.2.2肌电信号与肌肉疲劳的关系390
15.2.3心血管与运动性疲劳的关系390
15.3问卷统计分析391
15.3.1问卷调查的对象与方法391
15.3.2结果与分析393
15.4农药喷雾作业对施药者体表的污染401
15.4.1试验材料与仪器401
15.4.2试验对象与方法401
15.4.3结果与讨论403
15.5农药喷雾作业对施药者的表面肌电及心率的影响411
15.5.1试验材料与仪器411
15.5.2试验对象与方法412
15.5.3结果与分析414
15.6背带负荷对施药者运动疲劳的影响417
15.6.1试验材料与仪器417
15.6.2试验对象与方法417
15.6.3结果与分析418
15.7结论419
参考文献421
索引426