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植物保护机械
plant protection machine
用于防治为害植物的病、虫、等的各类机械和工具的总称。简称植保机械。通常指化学防治时使用的机械和工具。此外还包括利用热能、光能、电流、电磁波、超声波、射线等物理方法所使用的机械和设备，如防治为害棉花、等幼苗病虫害的农药涂抹器，用于消毒的浸种器和拌种机（见），捕捉消灭害虫的黑光诱杀灯，驱赶害鸟的自动惊鸟器，防治的超声波防鼠器，消灭仓库害虫的熏蒸器，以及用于防治地下害虫的土壤注射器和将对症注入树干的树干注射器等。
概况 中国山东省嘉祥县武氏祠现存汉代的“除虫图”石刻，描绘了古代人民使用锤、斧等工具扑打害虫的形象。宋代董著《救荒活民书》中记载了捕瘗蝗虫的方法；1855年钱忻和著《捕蝗要决》和1874年陈崇砥著《治蝗全书》中记载了捕打蝗虫用的各种工具。19世纪中叶，法国波尔多附近的葡萄园里首先使用喷雾器喷洒以防治病害。美国在19世纪50年代发展手动虹吸式喷雾器，1895年发明了具有粉箱、风扇和排粉管的手动喷粉器，1900年后发展了以汽油机为动力的喷雾机，1925年后出现悬挂式喷雾机和喷粉机。30年代开始发展航空喷雾，60年代末至70年代初开始发展微量喷雾装置和静电喷雾装置。近代中国于20世纪30年代研制成单管和双管喷雾器。1952年后，先后开始生产手动压缩喷雾器、畜力地轮传动式喷雾机和手推车式机动喷雾及喷粉机、手扶拖拉机配套喷雾机、担架式机动喷粉喷雾机、拖拉机悬挂式喷粉喷雾机、手提式烟雾机；70年代后研制了背负机动弥雾喷粉机，手持微量喷雾器和背负机动微量弥雾机等。
植保机械部件 根据农药剂型的不同和防治对象的特点，下述各种不同的施药方法各有不同的施药部件或施药工具。
喷雾 药液在一定压力下通过喷洒装置、喷洒成雾滴直径通常为150～400微米的雾状体。常用的喷洒装置有:①圆锥雾喷头（图1[圆锥雾喷头]）。加压后的药液通过带有一个或多个切线或螺线槽孔的旋水片或旋水芯进入涡流室，产生剧烈的旋转运动，从喷孔喷出后向四周飞散，形成一个空心圆锥雾体,其中央是空气旋涡,周围是一层液膜，同空气撞击后形成雾滴。改变喷孔大小和旋水片上槽孔的数目或改变涡流室的深度及药液压力，可以得到不同的喷量、雾锥角和雾滴大小。这种喷头产生的雾滴有较多的机会到达作物叶面，因而广泛用于叶面喷雾。②扇形雾喷头。在平坦的表面上喷洒效果较好，常用于喷洒除草剂，也可装在拖拉机或飞机的喷杆上用于大田喷雾。③喷枪。在一根长喷杆前端装上一个单孔喷头，雾滴直径较大而射程较远。用于水稻田的喷枪在喷头处加装扩散片，可使喷出的药液同扩散片撞击后进一步雾化。果园中使用的喷枪，在喷头体内安装一个位置可调的螺旋芯，以调节喷枪的射程、雾锥角和雾滴的大小。④片线型喷头。药液通过一排针状喷嘴喷出，呈薄片状雾。针状喷嘴的孔径为0.3～0.7毫米，用于飞机喷雾时要顺着空气流的方向喷出，雾滴直径为0.8～1.0毫米，雾滴分布均匀。
弥雾 即气力喷雾或低容量喷雾，可使加压后的药液流与由风机产生的高速气流混合，并随气流一道从喷头喷出气流的撞击作用使药液碎裂成直径为50～150微米的细小雾滴，喷洒均匀，对植物的附着性好，有较好的防治效果。改变液流和气流的流量比，可以改变雾滴大小：如增加液流量和减少气流量，则雾滴增大；反之则雾滴变小。弥雾喷头的类型很多。常用的一种是在一个圆形或矩形断面的气流喷管内设置液流喷孔；有时也可使用圆锥雾喷头或扇形雾喷头，将雾滴喷射到气流中。
微量弥雾 即超低量喷雾。使用不加水或只加少量水稀释的高浓度药液，在高速旋转部件离心力的作用下，将药液碎裂成直径为20～100微米的微细雾滴,随风漂移并附着在植物的表面，附着性好，且分布均匀，节水省药。但受风力的影响较大，喷洒要求较为严格。常用的微量喷头有转盘式、转杯式和转笼式等类型。转盘式喷头一般采用两个叠置的周边带齿的转盘,两盘间隔为0.8～1.5毫米,由高速气流驱动叶轮,带动转盘高速旋转,药液通过空心轴（出液孔）进入两盘之间。由于旋转盘的离心力作用，液膜被齿尖破碎而形成细小的雾滴喷出。
飞机上用的喷雾头多是用金属丝网制成的转笼式喷头，转笼的后面有叶片风扇，飞行时在气流的作用下带动转笼高速旋转，药液通过空心轴进入喷头，在离心力作用下通过丝网喷出。喷头的转速取决于飞机的飞行速度，并可通过改变风扇叶片的安装角进行调节，微量弥雾时的转速为6000～ 12000转／分，转速高则雾滴直径小。
静电喷雾 应用电晕充电、接触充电或感应充电原理使喷出的雾滴带电,与此同时，作物产生相反电位,使雾滴直接引向作物,以提高雾滴的命中率和附着性能,且分布均匀，减少漂失和环境污染，但要防止因人体带电而造成农药中毒。常用电源为蓄电池直流电源，输出电压由数千伏至2万伏以上。
烟雾 即热力喷雾。利用燃料燃烧时产生的高温气流，使以矿物油为介质的烟剂药物蒸发并热裂成直径在20微米以下的微粒，随同燃烧后的气体喷出，悬浮在空中形成烟雾，最后沉降到防治目标的各个部位。喷烟兼有触杀和熏蒸作用，对于防治飞翔害虫特别有效，且能扩散到缝隙内，适用于和仓库、等封闭场所的病虫害防治。
喷粉 利用风机产生的高速气流使药粉通过喷粉头喷撒出去。由于不需用水调制，可以大量减少药剂的运输量，适用于干旱缺水地区。但喷撒不均匀，对植物的粘附性差，用药量大，且因易受风力影响，不宜在风速大于3 米／秒时作业。直径小于30微米的微粒容易产生漂移,吸入人体易引起中毒，因而其应用已逐渐减少,而以喷撒粒剂──喷粒来代替。粉剂现主要用于和贮存农产品的消毒处理,在气候潮湿时,亦可用于茶树、和葡萄等作物。为增加药粉的粘附能力，可采用湿润喷粉，即用加压雾化的水湿润药粉。常用的喷粉头按其排出口的形状有圆筒形和勺形两种。圆筒形喷粉头多装在机动喷粉机上，其粉流窄长，射程较远，适用于森林、果树等的喷粉作业；勺形喷粉头多装在手动喷粉器上，粉流宽而短，尤其适用于棉田作业，能在叶子背面喷粉。
喷粒 是将农药溶解在溶剂中，然后浸渍在惰性物质载体上，制成颗粒，多用于处理剧毒和。粒剂撒布装置与喷粉装置类似。
注射 将某些挥发性强的杀虫剂或除草剂施到表土层以下，或将对症农药注入树干，分别称为土壤注射处理和树木注射处理。施药部件为针状注射器，由压力容器或液泵供药。
常用植保机械 类型很多。有些机具通用性高，更换少数部件后，可用于多种施药方法。主要种类如下述。
手动喷雾器 又可分为下列类型：①单管式。用手压柱塞泵，由空气室保持喷雾压力,工作压力可达0.7～1.0兆帕,本身不带药箱，而是将吸药管插入药桶内吸药。结构简单，轻巧灵便，但施药量低，射程短，适用于、幼龄或矮化果树等的防治作业。②压缩式。采用塞杆式气泵，使压缩后的空气进入药液箱,在箱内产生0.4～0.6兆帕的压力。结构简单,使用方便。③背负摇杆式。采用皮碗式活塞泵。作业时通过泵的往复运动将药液压入空气室，在空气室内压力的作用下，从喷头喷出药液。喷雾质量好，工作效率高。药箱容积为10～16升，最大工作压力为0.8兆帕。
机动喷雾机 有手推车式、担架式、拖拉机牵引式和悬挂式等类型。中国南方地区使用较多的是担架式，采用2.2～3.0千瓦的汽油机或柴油机驱动液泵，使药液加压后通过喷头或喷枪喷出。喷射压力高、射程远、喷量大，适用于河网地区和具备水源条件的平原、丘陵和山区作业，以防治大田作物、果树和园林的病虫害，尤其适用于防治水稻田病虫害。拖拉机牵引或悬挂的机动喷雾机适用于防治大田作物的病虫害,通常为喷杆式,即在一根或多根横向水平或垂直喷杆上，按需要配置若干个喷头，药箱内的药液经液泵加压后流入喷杆，经喷头喷出。
弥雾机 有背负机动式、拖拉机牵引式和悬挂式等类型。背负机动式弥雾机由汽油机、药液箱、离心式风机、喷管、喷头等组成（图2[背负机动式弥雾机]）,药液箱容积为10～15升，置于机器最上方，药液能自流进入喷管，由风机产生的高速气流将药液吹送出去，喷管出口处的风速达60～80米／秒,水平射程达10～15米,喷洒高度可达7～10米,适用于大田作物、森林、果树、苗等场所。拖拉机牵引和悬挂式弥雾机通常也称风送式高速喷雾机，由离心泵、轴流风机、药液箱和喷嘴等部件组成。牵引式弥雾机一般设有专用发动机。悬挂式弥雾机则由拖拉机动力输出轴驱动，效率较高，能同时向机器两旁的果树进行喷洒。
微量弥雾机 有手持摇把式、手持电动式、背负机动式、拖拉机牵引和悬挂式等多种类型。手持摇把式的摇把转速为45～90转／分时,通过增速装置,转盘式喷头的转速可达8000～16000转／分,喷量为30～90毫升／分，有效喷幅3～4米,药液瓶容量500毫升。手持电动式微量弥雾机是由转盘式喷头与微型电机直接连接，电机由直流电源供电，常用电压为12伏,电动机功率4瓦左右。背负机动式、拖拉机牵引和悬挂式微量弥雾机是在相应类型的弥雾机上装设微量转盘式喷头而成。
烟雾机 有手提式和背负式两种。按工作原理则可分为:①脉冲式烟雾机。起动时用手动打气筒打气,使汽油雾化后进入进气管同空气混合，由干电池供电的磁电机火花塞点燃后，产生的高温高压燃气从尾喷管高速喷出；同时对烟剂箱内的烟剂加压，使其进入尾喷管与高温燃气相遇后热裂挥发，从喷烟管中呈脉冲状喷出。这种烟雾机没有液泵和风机，结构和维护简单，工作可靠。②发动机排气式烟雾机。以2～3千瓦的二冲程汽油机为动力驱动液泵,将烟雾剂输送到排气管上的发烟筒内,利用发动机排出的高温废气加热烟化后,从排气管排出,由风机产生的高速气流将烟雾喷散。这种烟雾机的烟雾剂受热温度较低而受热时间较长，且喷烟雾部分不同火花塞接触，着火的危险性小。但结构较复杂，汽油机和液泵等维护要求较高。
手动喷粉器 主要由药粉箱、离心式风机、喷撒部件、摇把和增速传动装置等组成（图 3[手动喷粉器]）。作业时摇动摇把，风机叶轮在增速传动装置作用下高速旋转,药粉箱内的药粉由刮板式输粉器送入风机壳内,与空气混合，随气流经喷管和喷粉头喷出。喷程2米,喷粉量0.45～0.65升／分。由于喷程较小，效率较低，只宜用于小块地作物和苗、幼龄及矮小果树的防治作业。
机动喷粉机 有担架式和拖拉机悬挂式等类型。常与弥雾器结合成为机动弥雾喷粉机，或与喷雾器结合成喷雾喷粉机。
喷雾喷粉机 由喷雾和喷粉两部分部件构成。同拖拉机配套的喷雾喷粉机，其液泵和风机由拖拉机动力输出轴经传动装置驱动。可单独喷雾或喷粉，也可联合喷雾喷粉，适应性广。可用于大田作物的病虫害防治和化学除草。还可配用果园喷枪、高射程喷枪和高射程喷粉管，用于防治果树和林带的病虫害。
弥雾喷粉机 有背负式、拖拉机悬挂式、用手扶拖拉机配套式等类型。背负式弥雾喷粉机(图4[背负式弥雾喷粉机])采用1.2～3千瓦的汽油机为动力,能分别进行弥雾和喷粉作业，但改换作业时需进行局部改装。同手扶拖拉机配套的弥雾喷粉机，除能单独进行弥雾或喷粉外,还可联合弥雾、喷粉,因而备有贮粉、贮液两个药箱；单独作业时分别关闭粉箱或液箱风门。拖拉机悬挂式弥雾喷粉机也可进行单项作业或弥雾喷粉联合作业，设有离心泵和轴流风机，由拖拉机动力输出轴驱动，单项作业时，可用离合器分别切断液泵或风机的动力。
粒剂撒布机 有背负式、背负机动式和拖拉机悬挂式等类型。背负式粒剂撒布器有的设有风机（与手动喷粉器相似）,有的只靠重力排料,有的则设有一个杠杆机构，每次将定量药粒从粒箱送往喷管。背负机动式粒剂撒布机是用背负式弥雾机改装而成。拖拉机悬挂式粒剂撒布机是在水平机架上装设一排由粒箱和离心式撒布器组成的撒布装置。撒布器由地轮或动力输出轴驱动，将药粒通过撒布器上的喷口喷撒出去。有的还装设由动力输出轴或液压马达驱动的风机，提供一股气流使粒剂撒布精确、均匀。
植保机械配套设备
风机 有离心式风机和轴流式风机两类。小型植保机械上多采用离心式风机，其叶轮有前弯式、径向式和后弯式3种。当转速和风量相同时,前弯式叶轮的直径较小，动压力较大，因而风机的体积小；但所需功率较大，多用于背负机动弥雾喷粉机上。轴流式风机的效率较高、出口断面积大、风量大；但出口风速和风压较低，适用于宽喷幅、大喷量的大型喷粉机和弥雾机上。
液泵 有多种类型：①活塞泵和柱塞泵。工作性能稳定可靠，零部件不易腐蚀，作往复运动时产生的压力较高，但流量较小。适用于小型喷雾机。②离心泵。结构简单，工作可靠，流量大，压力较稳定而小，一般不到 0.6兆帕。多用于射程较短的小型喷雾机上。③旋涡泵。采用带径向直叶片的叶轮，液体在旋涡泵内的压力，由进口至出口处渐增，因而可提供比离心泵高2～5倍的压力，但效率较低。④齿轮泵。由一对啮合齿轮及同齿轮精密配合的壳体组成。将液体由进口向出口输送，其压力可达0.7兆帕,但通常在低压力下使用。不宜用于输送可湿性粉剂或脏水，以免磨损齿轮和壳体，目前在植保机械上使用较少。⑤滚子泵。在壳体内转动的偏心转子上沿圆周配置5～8个槽，每个槽内有一个作径向移动的滚子组成。在转子离心力的作用下滚子紧贴壳体内壁。随偏心转子与壳体内壁间隙的变化，实现进液和排液过程。转子由拖拉机动力输出轴直接驱动，最高压力可达2.0兆帕。⑥隔膜泵和活塞隔膜泵利用橡胶隔膜反复的变形运动输送液体，其金属运动部件密封浸泡在机油内，不与农药接触，因而延长了泵体的使用寿命。最高压力可达1.5～2.5兆帕,常用压力在1.0兆帕以下。适宜在各类喷雾机上应用。
发展趋势 为了以最少的施药量获得最佳的防治效果,微量弥雾和静电喷雾技术将更多地得到推广使用,控滴喷雾可将喷出雾滴的大小控制在一个较窄而又适当的粒谱范围内。同时在植保机械上装设药剂回收装置，以减少环境污染；在喷雾机上装设能保持喷量稳定的自动调节装置，使单位面积的施药量不受机组前进速度的变化而影响；零部件广泛采用工程塑料、轻合金、高铝陶瓷等轻质、耐磨、耐腐蚀材料，并采用旋转浇注药箱、金属件涂敷塑料、注射成型和粘结等工艺方法，以降低制造成本并提高使用寿命，这些措施也将进一步受到重视。此外，应用激光、微波、γ射线等物理防治方法的植保机械也在研制中。
高良润
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