农药的现状与发展趋势

2024-08-24

农药的现状与发展趋势（共6篇）

篇1：农药的现状与发展趋势

最近10年，我国农药工业取得了长足发展，形成了包括农药原药生产、制剂加工、原料中间体、科研开发在内的工业体系，已成为化学工业的一个重要支农化学品行业。世纪之交，我国农药工业的发展现状如何？特别是在即将加入世贸组织之际，我国农药工业又将面临哪些挑战？日前，中国农药工业协会理事长王律就以上问题做专门介绍。

农药工业的现状与特点

1.生产能力与产量迅速增长

按1997年统计，我国农药生产能力已达75.7万吨／年（按100％有效成分计，下同），是1986年的3.2倍。其中杀虫剂54.7万吨／年，占总生产能力的72.3％；杀菌剂8.24万吨／年，占10.9％；除草剂11.4万吨／年，占15.1％。1997年，我国各种制剂总加工能力约130万吨／年，农药产量39.5万吨，是1986年的3.8倍，居世界第二位。1997年按化工年报县以上企业统计，农药行业工业总产值为196.5亿元（1990年不变价），是1994年（同口径对比）的2倍，全行业独立核算企业产品销售收入为 169.1亿元，是1994年（同口径对比）的2.1倍。

2.不断开发投产高效新品种，调整农药品种结构

1983年国家停止生产六六

六、滴滴涕等有机氯农药品种，此后集中力量相继开发投产了一批高新品种，积极调整农药产品结构，使各类农药品种基本配套，包括杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂，其中也投产了一批生物农药产品。从1991年开始，高效低残留品种的产量已占总产量的96％以上。1997年生产农药原药品种187个，是1986年的2.5倍。上海农药所研制开发的生物农药井冈霉素，其质量及生产技术已达到国际先进水平，它的工业化生产标志着我国生物农药已进入新的发展阶段。1997年我国生物农药产量达到5.046万吨（实物）；180多种原药，加工成各类制剂800多个，各种品牌商品3000多个。原药与制剂品种的比例从1986年的1∶2左右提高到1997年的1∶4～1∶5。随着高效低毒农药新品种、新剂型不断投产，我国农药品种亩用药量及农药品种的毒性等级逐年下降。

3.产品质量稳定提高

我国至今已制订了160多个农药产品质量的国家标准或行业标准，这些标准都采用联合国粮食及农业组织（FAO）或WTO的国际标准，现在绝大部分产品质量执行国家标准或行业标准。农药行业已有一批农药产品质量达到国际水平，如杀虫剂敌百虫、敌敌畏、甲胺磷等；杀菌剂多菌灵、三唑酮等；除草剂草甘膦、苄嘧磺隆等；植物生长调节剂乙烯利、多效唑等。产品质量的提高，也促进了我国农药产品出口量的迅猛增长。

4.企业不断深化改革，涌现出一批企业集团和上市公司

我国现有已取得农药生产许可和登记的农药生产、加工、包装厂点达1600多家。县以上原药生产厂约230家，其中有50家骨干企业、12家重点企业。近10年来，我国相继建成了一批综合实力比较雄厚、科工贸结合的企业集团或股份制企业，他们一般规模大、品种多、管理好、技术精，因而经济效益较好，其中已有一批上市公司，如沙隆达、山东农药、福建三农等。

5.农药科研开发不断加强，取得了一批重要成果

除原化工部沈阳化工研究院外，我国主要农业及农药生产省市区均建有农药研究机构，一些高等院校、科研单位也设置了农药科研组织。同时，不少骨干企业也积极开展农药研究，他们在开发新型高效农药及剂型、改造老品种、提高生产工艺技术水平方面都取得了一批重要成果。1996年国家成立了南北两个国家级农药创制开发（工程）中心，已取得了一批国内外技术专利，创制出一批很有发展前景的新型活性化合物及生物农药，标志着我国农药科研开发已开始步入创制阶段。

6.对外合作及出口贸易稳步发展

在对外、对台交流合作的同时，我国农药出口量增长迅速。1998年出口10.7万吨，金额3.20亿美元。自1994年起，我国已连续5年出口数量及金额均大于进口，出口数量及金额年增长率均保持在两位数；出口品种达100种；出口地区遍及南北美洲、欧洲、非洲、大洋洲、东南亚、中近东及港台地区，其中台湾省农药的进口金额在5000 万美元以上。

7.农药行业管理逐步法制化

1997年5月，国务院颁布、实施《农药管理条例》，这是我国第一部农药管理的国家法规。它的颁布实施，标志着我国农药生产、经营、使用及管理已纳入规范化、法制化轨道。按照《条例》规定，我国实行农药登记制度，生产和进口的农药必须取得有效登记，不登记，不得生产流通和使用；农药生产、加工、分装企业（包括三资企业）符合国家产业政策，需要经国家化工行政主管理部门核准，其生产、加工和分装的产品要取得生产许可证（产品质量实施企业标准）或生产批准文件（产品质量实施企业标准），这就是通常所称的“三证”。1997年1月1日起，国家取消农药进口许可证制，代之以配额管理。农药进口管理按照《特定商品进口自动登记管理暂行办法》及《关于公布调整后的一般配额进口商品目录和特定登记进口商品目录的通知》执行，海关凭国家计委授权的登记机关签发的《特定商品登记证明》验收。随着国家改革开放政策不断深化和扩大，我国经济与国际经济进一步接轨，这些行政规定和办法将会逐渐弱化直至最终取消。

我国农药工业目前存在的问题

我国农药工业虽然取得了长足的进步，但目前也存在很多问题，最主要的是结构性矛盾十分突出，主要表现为以下几个方面：

1.农药品种老化、新品种少、结构不合理

世界上经常使用的农药品种有500多种，而我国生产品种仅200多个，其中产量较大的基本品种十余种，绝大多数又是老的杀虫剂品种。在各类农药产量中，以杀虫剂为主体，占总产量的70％，除草剂发展尽管较其他农药快，也仅占总产量的16％，杀菌剂仅占10％，这与发达国家差距较大。在发达国家农药结构中，一般杀虫剂占30，除草剂占45％～48％，杀菌剂占18％。在我国的杀虫剂中，有机磷酸酯类杀虫剂产量占70％，在有机磷杀虫剂中，少数几个高毒品种产量又占70％，上述就是所谓结构不合理的“三个70％”。联合国粮农组织（FAO）及环境规划署（UNEP）制定的“PIC程序”（即出口国在出口已在本国禁止或严格限用的化学品和农药时，应向进口国发出通知，而且必须在得到进口国政府有关部门决定允许进口的回复后才能向其出口）。目前列入“PIC程序”的化学品有27种、农药22种，包括我国大量生产的4个高毒有机磷杀虫剂。“PIC程序”即将上升为具有法律效力的国际公约，该公约的实施必将影响、制约这些农药品种在全球农业上的使用，也将严重影响我国农药的出口。

2.工艺技术落后，产品质量较差

世界农药生产向高科技、精细化、自动化、及生物技术方向发展，而我国总体上还处于单缸、间歇、手工操作的技术水平。在微机自控、高效催化、高度纯化、定向主体合成、生物技术应用等方面与发达国家水平相差20～30年。工艺技术的落后，造成我国产品质量差，不少产品原药含量较国外先进水平低5％～10％。而且各厂家水平相差很大，物耗多、成本高、污染严重，劳动生产率低。国外农药制剂加工向无溶剂、水基、固体化发展，而我国仍以乳油、可湿性粉剂、粉剂、水剂为主，大量的甲苯、二甲苯、纯苯作为溶剂施于田间，不仅浪费资源，也对环境造成严重影响，同时大量的低水平的混合制剂，严重影响了农药产品质量的稳定提高。

3.企业小而分散，重复建设严重

目前，世界各大农药公司纷纷合并、改组成强大的企业集团，到2000年，世界上8家农药公司的销售额将占全球农药销售总额的80％以上。而我国农药生产厂家多达 1600多家，其中县以上原药生产厂家不足200家，产量达到万吨以上的2－3家，5000 吨以上的也就十多家。我国农药产量约占全球产量的25％，但销售额仅为25亿美元，占全球销售额的7％～8％。厂点多，小而分散，经济实力差。由于低水平的重复建设，造成生产能力、产量的严重过剩，甚至造成市场的无序竞争，直接影响企业的经济效益，另一方面，市场需要供不应求的高效产品又无力去发展。

4.科研经费严重不足，制约了农药的科研开发

严格地说，我国目前尚未真正形成一个自主创制新农药的体系，也还没有一个农药研究院所达到世界公认的GLP水平，而这又是创制新农药必不可少的条件。一般来说，国外创制一个新农药品种约需1亿～1.5亿美元，筛选两万个新化合物，历时8～10年。1992年全球用于农药科研开发的经费为19亿美元，其中用于新品种研制14亿美元。1993年汽巴嘉基公司农药科研开发费用为2.93亿美元，杜邦公司为1.97亿美元，而我国每年农药科研开发费仅1500万～2000万元人民币，差距极大，无法与国际大公司竞争。

农药工业的发展方向和建议

农药发展的中心任务是实施总量（包括生产能力、产量及生产厂点）控制，集中力量发展高效新品种，调整产品结构，提高生产技术水平和产品质量。农药工业总体发展方向是高效（亩用药量低）、安全（对人畜、环境安全）、经济（用药成本低）和使用方便（高效剂型）。

发展的重点是：1.加强科研开发，建成并完善南北两个国家农药创制（工程）中心；2.发展高效新品种新剂型，调整品种结构，提高除草剂、杀菌剂在农药总产量中的比例；3.努力开发高新技术，改造骨干企业，提高工艺水平和产品质量；4.建设相应的农药原料中间体生产基地；5.深化企业改革，组建大型农药企业集团。为此，提出以下几点建议：

1.认真贯彻行国家《农药管理条例》和产业政策，加强执法力度。今后原则上不再核批新的农药厂点，对现有的生产厂点进行清理整顿，不符合要求的认真整改，对于无证生产和整顿后仍不合格的，坚决依法关停并转。老厂新上产品，要按产业政策严格审批，重点扶持高科技、高质量或以产顶进的新品种、新剂型，坚决制止低水平的重复建设。

2.大力加强科研开发，增加科研经费，发展高效新品种。要开发各种不同化学结构和不同作用机制的活性化合物，当前应特别抓紧高毒有机磷杀虫剂取代品种的研制，要有计划逐年淘汰、限制高毒品种（首先是列入PIC程序的4个高毒品种）的同时，一是开发新的取代品种，二是提高现有取代品种的生产技术和产品质量水平。对于高毒品种取代的研制和投产，国家应设立专项贷款。

3.要重点加强高效除草剂新品种的开发研究。重点是棉花、玉米、蔬菜等作物用的旱地除草剂，特别是亩用量在10克－20克以下的高效除草剂以及目前进口量较大的除草剂品种，提高除草剂在农药总量中的比例，适应农业和农村经济发展的需要。

4.重视生物源农药的开发及生物技术在农药生产中的推广应用。我国特别是上海农药所等单位在这方面具有优势，一方面利用生物技术开发创制新的生物农药，一方面利用我国丰富的植物资源，从中筛选提出活性物质，进而以先进技术进行人工合成，创制出新农药品种。要利用生物酶、遗传工程技术推广应用于农药生产，提高工艺技术水平和经济效益。从长远发展看，农药工业应开展基因工程技术来开发创制新的农药品种和新作物品种。

5.重视农药加工新剂型、新技术、新装备的科研开发。特别是减少或不用有机溶液，以水为基质或固体的高效新剂型，如水乳剂、微乳剂、水悬剂、干流动剂、水分散粒剂、微胶囊剂及高效种衣剂等，要以新技术、新装备来改造农药加工工业。同时，要大力推广新型包装材料、先进的包装设备，提高农药包装质量，增加包装规格。

6.总结经验，贯彻产业政策，改善投资环境。要抓住机遇，审时度势，大胆吸引世界农药公司来华投资合作，引入先进的高效品种和生产技术，加速农药工业技术进步。努力提高产品质量，加强协调，积极开拓国际市场，进一步扩大农药出口，有条件的企业还可以到境外建厂生产加工农药。

7.进一步深化改革，打破地区界限，组建跨地区跨部门、科工贸一体化的大型企业集团。集团实行股份制，股票可在境内外上市，通过三改一加强，最终实施现代企业制度。国家和各级政府应鼓励、支持组建大型农药企业集团，使之成为我国农药工业的国家代表队，适应国际农药市场的发展与竞争。

8.在农药科研开发方面，要充分发挥各单位的优势和特长，同时加强统一规划，分工协作，避免研究课题的重复和盲目竞争。要加强知识产权保护，不侵权，不违规，同时又要充分利用专利战略，调查研究，加速开发那些即将过期，或专利技术已经过期而国内尚未生产又有市场需要的高效品种，尤其是高毒杀虫剂的取代品种，或进口量较大的品种，加速农药品种的结构改造。

篇2：农药的现状与发展趋势

资料来源：前瞻网：2013-2017年中国生物农药行业供需状况与发展前景分析报告，百度报告名称可看报告详细内容。

生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。我国生物农药按照其成分和来源可分为微生物活体农药、微生物代谢产物农药、植物源农药、动物源农药四个部分。按照防治对象可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂、植物生长调节剂等。

生物农药行业发展现状：

全球生物农药产业的发展十分迅速，而我国生物农药行业经过60年左右的发展（20世纪50年代至2012年），目前已拥有30余家生物农药研发方面的科研院所、高校、国家级和部级重点实验室，并且我国已成为世界上最大的井冈霉素、阿维菌素、赤霉素生产国。从综合产业化规模和研究深度上分析，井冈霉素、阿维菌素、赤霉素、苏云金杆菌（简称Bt）4个品种已成为我国生物农药产业中的拳头产品和领军品种。随着农产品安全事件的频发以及人们环保意识的增强，我国生物农药行业也随之快速发展。

2011年我国生物农药迎来了快速发展时期。2011年1-12月全国生物源农药制造业累计完成现价工业总产值230.6亿元；累计实现利润总额19.4亿元，比2010年增长了54.5%，增长远高于化学农药；生物农药占农药投资结构的比重为45.9%，较2010年提升了8.5个百分点，创历史新高。

2012年1-12月全国生物化学农药及微生物农药制造业资产总计169亿，同比增长7.0%，主营业务收入321亿，增长43.4%，利润总额为28亿，同比增长60.0%。

生物农药行业前景趋势分析：

生物产业是七大新兴产业之一，而生物农药产业是生物产业的一部分，未来生物农药行业相对于化学农药行业而言将在相关政策方面会有一定的优势。生物农药具有安全、环保、无残留等特征，是未来农药产品的发展趋势，而且我国生物农药的研发制造已具有一定的发展基础。因此，我国生物农药行业的发展前景乐观。到21世纪中叶全球生物农药的需求量将占到农药市场的60%，缺口巨大。预计到2015年我国生物农药占所有农药的份额将增加到30%。

篇3：农药的现状与发展趋势

常规机动喷施作业时往往进行全面积等量喷施农药,且喷施参数(如流量和雾滴粒径)都由喷雾机械自身决定,不能做到因地制宜,带来了农药有效利用率低、农药残留在农产品中和环境污染等问题,严重危害了农业的可持续发展。被倡导的“精细农业”要求对每一块耕地采取最合理资源投入、最精确的作业定位来获取经济和环境上的最大效益。根据这一原则,农药精确喷施作业强调对农田病虫草害的精分管理,根据各个小区域的具体病虫草害情况,均匀而准确地按需施药,为达到这一目标,可变量喷施技术得到了广泛重视和研究[1,2,3]。

变量喷施的实现主要包含两大环节,即喷施决策的生成和喷施决策的执[4]。目前,较为成熟的决策生成技术主要有基于地理信息技术的决策生成和基于实时传感器的决策生成技术。三类主要的变量喷施控制方式为变压力式、农药原液注入式和脉宽调制式。本文从这两大环节中的关键技术入手,综述变量喷施技术在国内外的研究现状及发展趋势。

1 农药变量喷施技术的发展现状

欧美发达国家的农业研究领域一直倡导发展“低投入可持续农业”和保护水资源[2],植保机械和喷施技术也一直走在世界领先行列,农药有效利用率一般在60%以上[5]。国外学者在20世纪90年代就有了对农药变量喷施技术的系统研究和测试,而且这一研究随着机电液一体化技术、信息技术和自动控制技术的发展,至今长盛不衰,已有部分商品化变量喷雾机供应市场并出口到我国[6]。反观我国,目前的植保机械和施药技术都很落后,与发达国家相差近30a,在现有的植保机具和施药技术下,农药有效利用率不足30%, 农药的流失量高达60%~70%以上,农药分布不均匀度高达46.6%,农产品中农药残留高达发达国家的数十倍[7],施药作业水平的低下正逐步形成农业污染源。这些问题不仅造成了农药的大量浪费和环境污染,也危害到了人民的生命健康。可见,不断完善变量喷施技术提高农药的有效利用率,对于节约资源、保护环境和促进农业的可持续发展有着非常重要的意义。

2 喷施决策生成关键技术及研究现状

喷施决策的生成是指对农田病虫草害进行监测和定位,并根据局部病虫草害的具体情况确定合理的农药施用量。喷施决策可以脱离喷施作业单独进行,通过人工调查或仪器监测农田的病虫草害状况,生成包含农田各局部区域位置坐标和对应农药施用量的处方图。喷施作业机械带有位置坐标测量装置,可根据位置坐标查处方图获取该局部区域的农药施用量,即基于地理信息技术的决策生成;喷施决策也可以与喷施作业同时进行,由实时传感器采集当前作业区域的病虫草害情况,并立即生成农药施用量控制指令,控制喷施执行元件即刻按需施药,即基于实时传感器的决策生成。

2.1 基于地理信息技术的决策生成技术

基于地理信息技术的决策生成技术依靠地图信息判断局部区域对农药投入的需求量,其系统组成包括GPS(全球卫星定位系统)、基于GIS(地理信息系统)的计算机软件、作物生产管理决策支持系统和相关传感器等,工作过程如图1所示。变量喷施过程中两次用到GPS定位:一次是对已知的田间病虫草害坐标位置的确定;二是进行变量喷药时,GPS测出喷雾机的位置信息,决策机构根据处方图读取田间地理位置相对应的病虫草害信息,发送喷雾指令。基于GIS的计算机软件负责存贮并处理田间信息,建立起空间信息数据库,生成喷雾处方图[8,9,10]。这种决策生成技术的核心问题是如何提高GPS的定位精度和建立准确的处方图,目前已有国内外学者针对该问题进行了大量的研究和测试。

Aziz等利用GPS的重复定位方法提高了农田管理精度,并通过模糊控制和加权平均将新探测到的坐标数据与历史数据进行分析,不断修正田间地理信息精度。该方法不需存储已分析过的数据,提高了运行效率。经20次连续重复定位,管理精度的均方根误差为0.08m,远低于20次定位均方根误差的平均值0.60m。通过两年的田间重复定位试验,最终的管理精度比第一次的管理精度提高了50%[11]。

Nϕrremark等和Sun等分别将RTKGPS(实时动态全球卫星定位系统)技术运用到了除草机和移栽机上,利用田间实时数据制作处方图,不仅大大提高了定位精度,也减小了由于决策生成与决策执行在时间上的不连续性带来的动态误差[12,13];Ge等利用无线电通讯技术和GPS结合,改进了棉花地处方图的制作方法,取得了较好的效果[14]。

目前,我国在精细农业领域应用的GPS接收机多为农用的AgGPS[9]。2007年,邱白晶等采用GPS定位和雷达测速技术构建了一套变量喷雾装置。变量喷雾作业时,使用AgGPS132接收机实时采集变量喷雾装置的位置信息,并传输给内嵌在机器人中的主机实时处理,同时把GPS位置信息与预存在计算机中的喷雾处方图进行对比,得到所处位置的所需喷量。该喷量以数字信号形式通过数据串口传送给变量控制器,至此完成变量喷雾的决策过程[15]。

为了获取田间采样点的位置信息,张淑娟等分别配备了两套系统:一套是由两台AgGPS132接收机和1台TrimblePDA组成的DGPS采样系统;另一套是由手持GPS76和HPiPAQx2100组成的手持GPS导航采样系统。在一块冬小麦田操作这两套系统对28个采样点进行位置信息采集,进行数据转换,并计算分析相邻两点之间的定位测量误差。实验表明,两套系统均能够快速方便地实现田间信息的定位采集。从定位测量的精度看,DGPS采样系统的稳定性好,测量误差绝对值最大为0.897m,达到了亚米级,但成本较高。手持GPS导航采样系统定位稳定性较差,测量误差绝对值最大为8.635m,成本较低,因此该系统对于精度要求不高的采样比较实用[16]。

2.2 基于实时传感器技术的决策生成技术

基于传感器的可变量技术通常是通过土壤采样和识别作物特征来测定喷雾的需求量,并结合实时传感器(如CCD摄像头或雷达测速传感器等)向计算机提供的信息,对喷雾量进行实时调整,其工作过程如图2所示。识别系统包括硬件和软件两大部分:系统硬件主要完成图像的采集、数字化、存储和显示等任务;系统软件主要完成图像的处理与分析。从20世纪80年代至今,基于机器视觉的杂草识别系统经历了从室内到田间,从非实时到实时的发展过程[3,10]。

Dammer等设计的基于实时传感器技术的变量喷雾机,可识别子叶阶段的杂草幼苗,专门用于草害的预防、复发及喷施量低的作业情况[17]。Ghazali等设计了的用于油棕榈地的智能除草机,采用灰度共生矩阵法进行图像处理,对窄叶草和阔叶草的识别正确率均能达到90%以上[18]。

Celen等利用实时传感器构建了一套针对成行向日葵的行间杂草识别系统,传感器和接收器之间有连续探测信号,并位于行作物两侧,当出现杂草打断探测信号时启动喷雾装置进行喷施。该系统能准确识别高度超过5cm或叶茎重叠时厚度超过3mm的杂草。经过田间实际作业表明,对田间68.4%的禾本科植物和87.4%的苍耳属植物作出了正确识别,并喷洒了除草剂。相对于传统除草喷雾机,该系统大大提高了杂草识别度和农药有效利用率[19]。

Zhang等设计了一台用于番茄早期生长的智能除草机。在不考虑作物种类时,用超绿特征值方法对绿色作物的识别率在95%左右。在进行分类识别时,采用了高光谱成像技术,将光谱范围分为15个等位移波段,利用一个经过训练的贝叶斯分类器对采集到的作物光谱图像进行分类识别,测试显示,可准确识别番茄幼苗、龙葵和藜,识别率分别为95%,94%和99%[20]。

与此同时,实施传感器技术在国内也有着广泛的应用。陈月华等以小麦蚜虫为例,运用机器视觉技术对非特定场景下害虫的分类和分割算法进行了研究。在分类上,训练了SVM分类器和基于k-均值聚类的方法,将害虫图像和非害虫图像进行分离;在分割上,运用合并和分裂相结合的区域生长算法分割害虫和叶片,进行自动识别。试验结果显示,SVM分类器和基于k-均值聚类的方法分类精度分别达到了96.8%和93.7%,平均耗时25ms和17ms,分割处理有效识别率达到了96.7%,每幅图像平均用时38ms。该算法实现了自然光照条件下,背景与目标颜色突变不明显的害虫图像分类和分割,结果较为理想[21]。

3 喷雾决策执行关键技术及研究现状

喷雾决策执行是指变量喷雾执行机构根据决策机构发出的喷雾指令信号进行变量施药作业,是实现精确变量喷雾的决定性阶段。变压力式流量控制技术根据喷雾机的行进速度实时调节系统压力来控制喷出的药量;农药原液注入式流量控制技术通过变量注入农药原液与载液混合,配制不同浓度的药液;PWM式流量控制技术通过控制电磁阀的工作状态进而控制实际喷雾量。流量控制系统是否具有良好的动态特性,关乎着喷雾效果能否最大程度地符合喷雾决策生成设备提供的信息要求。为此,流量控制系统的研究一直备受重视。

3.1 变压力式流量控制技术

改变压力来控制流量是最传统的喷雾流量控制方法。进行喷药作业前,将化学农药与溶剂(通常为水)按照一定比例在药箱内配好,计算机控制器根据喷雾指令信号、机器行走速度、回路压力等工作信息控制伺服阀开度的增大或减小,使系统达到一定的压力,以满足各区块所需喷药量。

考虑到变压力式喷雾机流量调节范围较小,雾量分布易于畸变的特点。变压力式喷雾机在研究过程中出现了很多改进方法,如Unavut等在变压力式变量喷施系统的收缩阀里嵌入刚性物质,来改变它的可调节性[22];Hoffmann等通过向药液中加入添加剂来改变其液体特性,达到了减小雾滴粒径变化的目的[23]。

针对变压力式喷雾机具体作业时,控制信号和喷雾流量之间并不是完全线性的关系,Guzmán等设计了一套鲁棒性控制系统来调节喷雾压力,并对其进行了建模仿真。该系统分为两个部分:一部分根据喷雾机行进速度的变化和所处区域的需药量计算出该工作点所需的预设喷雾压力;另一部分作为整个系统核心部分,通过闭环控制对提供压力大小的决策做出修正,达到维持系统鲁棒性的目的。通过仿真发现,系统工作点发生变化时,喷雾压力的变化趋势与计算出的预设值基本一致,并能快速得到稳定[24]。

邱白晶等利用美国 Raven Industries Inc.的SCS450型变量喷雾控制器构建了一套变量喷雾装置,并对其动态响应特性进行了研究。作业时,SCS450变量控制器同时接收所需喷量信号和来自测速传感器所获取的机器前进速度信号。根据所需喷量和实际机器前进速度生成实际流量调节量,该实际流量调节量作为调节信号驱动调节控制阀调节流量,以保证单位面积的喷量与所需喷量一致。通过实验发现,在不同机器行进速度下该装置的定量喷雾误差基本控制在4.65% 以内。针对变压力式系统在改变喷量时存在的延时问题,采取设置一定预留时间的方法,将延时对精度的负面影响均匀地分摊到变量分界线的前后地块,从而钝化了这一负面因素,在一定程度上减少了喷量误差[15]。

3.2 农药原液注入式流量控制技术

此种喷雾系统采取药液分离的办法,一般包括一个溶剂箱和一个(或多个)农药原液箱,在进行作业时,溶剂按一恒定流量进入喷杆。根据机器的行进速度,计量泵按需求泵出原液,并与溶剂在喷杆内混合,凭借对原液注入量和速率的调节来实现变量喷洒。该方法不仅便于在多种农药之间进行实时选择,而且不用对剩余农药进行处理,减轻了操作者的安全隐患,特别是节约了大量用于清洗药箱的水资源,减少了清洗之后的液体对环境的污染[25,26]。该种变量喷雾系统的压力不需改变,也保证了雾滴粒径和雾量分布不会发生畸变。

周海燕等设计了一种新型的注入式变比变量施药系统,采用CCD和实时传感器技术采集信息,通过实时控制溶剂和药剂的速率实现变比注入,根据作业参数的变化自动调节喷量,实现药液分离。采用多路关联反馈式流量精准控制技术,各组喷头喷雾量的调整相互独立,不改变整个系统的压力。该系统与现有的24m牵引式喷杆喷雾机配套使用,施药量调整范围达到150~750L/hm2,施药量调整精度为5%,全量程范围调整施药量,系统响应时间小于30s[26]。

考虑到注入式变量喷雾机从控制浓度发生变化到这种浓度的药液到达喷嘴的延时较长,采用直接注入法和分段喷杆,并在每段喷杆上设置农药注入点,可大大减少这一延时。近年来,国外对这一技术的研究较为广泛。

2006年,Downey等于开发了一套直立式喷杆的直接注入式变量喷雾机。该系统将单个喷头采用三通阀独立控制,药箱开关阀由12V直流电源控制,可间歇式地向连续流动的载液中注入农药原液,通过改变注入时间的长短、注入的农药原液压强以及载液流速来达到调节混药浓度的目的。在原液注入压强为400kPa的请况下,从药箱开关阀响应到原液喷出喷头的延时为25ms,到配制药液达到1%浓度的时间为100ms[27]。

Vondricka等对农药原液直接注入式变量喷雾系统的动态性能和混药均匀性做了深入研究,测出了药箱开关阀的响应时间,改进了注入式喷雾机的控制系统和混药室,将注入延时和混药延时分别降到了80ms和52ms,并利用化学反应造成的变色效果和一个透光率传感器对注入式喷雾机的混药均匀性做了测量,得出了最优化的混药条件[28,29,30]。

3.3 脉宽调制式(PWM)流量控制技术

此方法事先在容器中将化学药剂和水混合好,且在一定流量调节范围内让压力保持恒定,通过改变喷头电磁阀的通断频率和占空比来调节喷头喷雾流量。1990年,美国科学家Giles等就对PWM变量喷施系统做了初步的研究,并构建了一个喷头与一个电磁阀直接连接的“喷头+电磁阀”模型。PWM变量喷施系统使用常用喷头就可在不改变雾滴粒径和喷雾角的情况下实现大范围流量调节。相对于变压力式和原液注入式而言,有着更好的动态响应特性和流量调节性能,所以成为当前变量喷施技术的发展方向以及研究热点[31]。

Tumbo等用Mid-Tech的LegacyTM 6000型变量控制器构建了一套PWM式变量控制系统,并对其动态响应性能做了详细的测试和研究。测试发现,在行驶速度为7km/h,且没有设置预留时间的情况下,PWM控制器在驶离期望点大约3.6m处才能完成变量响应。脉冲上升沿和下降沿的响应延时分别为1s和2s。根据测试结果预测,为了达到理想的精度,减小延时带来的负面影响,对于95%的商用PWM变量控制器来说,需预留缓冲区域为2.5~3.3m[32]。

Shahemabadi等研究了一种针对PWM变量喷雾机的电磁阀控制算法,该算法通过改变每秒钟里脉冲信号的个数和宽度来实现流量调节。系统中使用廉价的普通电磁阀代替昂贵的高速电磁阀,虽然普通电磁阀无法快速完成开关动作,但该系统的流量调节范围仍可达0%~100%。在100%~60%和60%~0%两段流量调节范围内,随着每秒钟脉冲个数的逐个增加,流量分别按2.5%和3.5%规律递减,很好地满足了喷雾动态性能和经济性要求[33]。

国内对PWM变量喷雾技术的研究起步较晚,大多停留在实验室阶段。吴春笃等在Tian的研究基础上简化了试验方法,发现脉宽调制型喷雾系统的雾量分布基本符合二维正态模型,沿喷雾机行进方向上的雾量沉积变异系数遵循一定规律进行周期性变化。在相同压力的情况下, 同一喷头的行驶方向及喷杆方向沉积变异系数的峰值均随着车速的提高而上升, 随占空比的上升而下降,在研究范围内(40~60cm),变异系数的峰值随喷头高度的升高而降低[34,35]。

邓巍等对PWM变量喷雾系统的流量调节范围、雾量分布、雾滴粒径和雾滴平均速度等喷雾性能都做了较为全面的测试,发现在保持喷头压力不变的情况下,普通平口扇形喷头的流量调节范围可达4.17,且PWM流量调节对这些喷雾特性的影响很小,喷雾角和雾滴粒径基本不变。邓巍等还对PWM变量喷雾系统的有效沉积率进行了研究,发现雾滴粒径和雾滴速度主要受压力影响。为提高雾滴有效沉积率,可增大喷头压力,同时减小PWM信号的占空比,以在维持喷雾流量不变的情况下减小雾滴粒径,提高喷雾速度,从而提高雾滴沉积率[36,37]。

4 存在的问题及发展趋势

随着精细农业的发展和喷雾技术的不断完善,喷施作业已经不只是为了追求防治病虫草害的效果,更要注意环境的保护和水资源的节约。为了达到这些要求,变量喷雾技术的决策精度及喷雾流量控制效果还需要进一步地提高。如提高GPS定位精度,完善信息采集处理和精度匹配,缩短流量控制系统的响应延时,快速稳定控制喷雾压力,提高喷头和电磁阀的动态性能,建立喷雾流量、喷雾特性与信号参数、喷雾压力、作业行驶速度以及环境风速等因素之间的关系模型等都是需要解决的难题。发达国家的变量喷雾机械发展已进入实际应用和不断改进的阶段,而国内变量喷雾技术研究还很不成熟,相关理论研究较为缺乏,尚不能应用到实际生产中去。为此,应当继续学习和消化国外先进研究成果,采用系统化思想,将传统的植保机械与电子技术、智能控制技术和信息技术相结合,研制符合精确农业要求的变量喷雾机械。

篇4：植物源农药的优点及研究发展趋势

一、植物源农药的优点

1. 无污染、不积累

这类农药的有效成分一般都具有生物活性，使用后可以很快失活或被自然界的微生物分解，例如杀虫剂“鱼藤氰”，使用超高剂量喷施，5天后在土壤中已检测不出有毒成分，残留在蔬菜上的毒质也微乎其微，是《农药合理使用准则》规定允许残留量的0.1%～0.2%。植物源农药不会在农产品上残留和积累，因而也不会对人类生存和健康造成破坏，不会对生态环境造成污染。

2. 取材容易，费用较低

我国的植物资源十分丰富，能就地取材开发利用的野生植物农药资源易采集，具有广泛的利用价值。

3. 三是操作方便，安全可靠

可以采用简单的方法浸提生物农药，有时甚至无需专门的设备和工厂，保管、施用和运输也十分方便，是安全系数很高的农药品种。

4. 不会产生抗药性

生物农药是从植物中粗提出来的，有效成分复杂多样，尤其是使用两种以上植物的复方制剂时，成分更是多种多样。这就使得害虫无法对其中的一种或几种成分产生抗药性，从而收到较好的防治效果。

5. 对害虫天敌危害小

与化学农药相比，生物农药的有效成分在害虫体内存在的时间很短，很快就被分解或失活，无法在害虫体内积累，因而不会对害虫天敌和其他有益昆虫造成伤害，不破坏生态平衡。根据试验，使用“鱼藤氰”植物杀虫剂的常用剂量喷施，对蔬菜头号害虫萝卜蚜的防治效果达到99.85%，而对蚜虫天敌瓢虫的杀伤率仅为11.58%。

二、植物源农药研究的趋势

近年来，世界各地都在大力推广使用生物农药，有关资料显示，2000年生物农药占全球农药市场份额的0.2%，2009年增长到3.7%，2010年全球生物农药的产值将超过20亿美元，市场占有率达到4%左右，其中植物源农药占了相当大的比重。近年来国内出现了植物源农药加工利用的热潮，随着大量高毒高残留农药被逐步淘汰出市场，绿色食品和无公害农产品生产的迫切需求，更为植物源农药的发展提供了巨大的市场空间。目前我国所涉及的植物及有效成分，包括川楝、印楝、烟碱、鱼藤酮、银杏、苦皮藤、辣椒素、茶皂素、石蒜素、巴豆毒素、雷公藤和除虫菊等共二十多种，生产厂家近百家，在植物源农药的开发和研制上多种剂型的品种相继上市，如以印楝开发的产品就有印楝乳油、悬浮剂、可湿性粉剂和印楝原油等。

目前，我国已发现的有毒植物达一万多种，它们当中大都具有杀虫抑菌作用，较有价值的杀虫植物归纳起来有如下几类：对作物真菌、细菌病和病毒病确有疗效的植物有胡蔓藤、黄柏、大黄、连翘、板蓝根、烟草和茶籽等。对昆虫具有强烈的驱赶（忌避）作用的植物有樟、桉、楝、肉桂、檀香、野薄荷、土荆芥、夜来香、玫瑰、丁香、番荔枝、芫荽、香附、使君子、花椒、茴香、黄皮和芸香（民间称为臭草）等，其中桉油、樟油、薄荷油、香茅油和黄皮油等，已广泛应用于各种天然驱蚊剂，深受人们欢迎。可以提炼出对昆虫有强烈拒食作用物质的植物有柑桔、辣蓼、酒饼叶、楝和日本常山等。影响昆虫激素平衡的植物有霍香蓟、万寿菊和香茅等。使昆虫绝育的植物有喜树碱、姜油、肉桂油和维生素H等。属于其他类的还有鱼藤、巴豆、除虫菊、博落迥和罂粟等。植物源农药在我国已有一定的发展，但在研究和开发与生产应用上还存在一些突出的问题，如植物源农药提取难、成本高、击倒速度慢、有效期短和短期内对害虫种群控制力不强等。尤其是在农作物病虫害大量发生时，与农民希望的立竿见影、药到虫除要求有一定的差距，还未成为防治某一种害虫和病害的当家农药产品。开发植物源新农药十分重要的指导思想是：首先要根据特异活性使其成为先导，然后通过改进结构提高生理活性，改善物理性能，降低生产成本。

1.植物源农药有效成分的提纯、结构鉴定和理化性质将成为主要研究方向

当一种天然植物源农药活性物质被发现，判明结构之后，能否成为新农药的有效母体，关键在于能否成功地简化该物质的结构。多数天然活性物质化学性质不够稳定、持效短，合成难度大或不经济，未经结构改选，直接作为农药使用，会受到一定的局限。植物源农药天然物有两种分离过程，一种是通过初步筛选检测出具有某种活性以前的阶段，另一种是缩小研究对象进行更深的研究过程。在证明各成分间的增效作用时，必须将混合物进行分解反应，分离、鉴定所产生的对应产物，或化学合成单一成分，然后将它们的混合物与天然混合物进行活性比较，从而进行确定。当某一种粗提取物在初步筛选中显示出某项生理活性时，紧接着对粗提取物进行有效成分的分离工作，同时还要对分离后的各组分进行跟踪生物测定，在弄清这些情况后，植物源农药相互复配将是今后发展的又一趋势，比较成功的例子是印楝素与除虫菊酯或合成除虫菊酯的复配。除虫菊酯有较宽的杀虫谱，与印楝素结合，不仅可以提高药效，而且对已经产生抗性的害虫防治效果较好。

2.提高植物源农药的稳定性也是加强研究的重点

植物源农药的稳定性控制是世界上公认的难题，以印楝素为例，它的分子在阳光和高温下极易分解，5～8天就会分解失效，由于天然物的不稳定，除了避免与强光、高温、强酸碱和酶接触外，在配制制剂的过程中，可以加入一种或多种环氧化植物油和一些抗光剂，另外还可以通过选择适宜的乳化剂来使制剂乳化稳定。

3.在植物中寻找具有农药生物活性的化合物，通过结构上的装饰，获得新型的农药

成功的例子有源于除虫菊素的除虫菊酯，源于植物中乙烯的乙烯利，源于大蒜中大蒜素的抗菌素402，源于水稻恶苗病菌的赤毒素等，它们都是植物农药成功开发、并广泛应用到农业生产实际的典型实例，值得大力研究开发和利用。

（作者联系地址：湖南省沅江市农村办邮编：413100）

篇5：农药对农业的贡献及发展趋势

农药作为控制农林作物病虫草鼠等有害生物危害的特殊商品，在保护农业生产、提高农业综合生产能力、促进粮油稳定增产和农民增收等方面发挥重要作用，是现代农业不可缺少的生产资料和救灾物资。了解农药开发与使用对农业的贡献、展望未来发展趋势，可使人们走出对农药的误区。

1.农药对农业的贡献大

使用化学农药能有效控制作物病、虫、草害，全世界每年可挽回农作物总产量损失30%～40%,挽回经济损失3000亿美元。诺贝尔奖获得者、墨西哥小麦育种学家罗曼·布朗说：“没有化学农药，人类将面临饥饿的危险。”英国人柯平博士在2002年曾指出“如果停止使用农药，将使水果减产78%，蔬菜减产54%，谷物减产32%”。英国的试验证明，一年期间不使用农药会导致马铃薯产量下降42%、甜菜产量下降67%，而两年不用农药，则产量损失又增加1倍。

我国作为世界上的人口大国，要用占世界7%的耕地及6%的淡水资源，供养占世界22%的人口，农药在国民经济中的重要性更为明显。据统计，全国年均使用农药28万余吨（折百），施用药剂防治面积达48亿亩次。

通过使用农药，每年可挽回粮食损失4800万吨、棉花180万吨、蔬菜5800万吨、水果620万吨，总价值在550亿元左右。近年来，许多高效、低毒、低残留新农药的出现，使用的投入产出比已高达1∶10以上，一般农药品种的投入产出比也达1∶4以上。由此可见，农药在现代农业生产中的作用是巨大的。

2.提高粮食单产离不开农药全球人口65亿还在不断增长、耕地面积逐步减少、种植结构改变、异常气候频发等导致粮价不断攀升，2008年世界粮农组织估计饥饿人数达到9.23亿，比1990～1992年基准期增加了8000多万。全世界粮食收获面积从20世纪70年代后期的112.5亿亩，减少至2005年的102.3亿亩。从土地条件及水源考虑，全球耕田面积极限为120亿亩。全球粮食总产从1961年的8.77亿吨增至2005年的22.19亿吨，平均单产达217.33公斤，但仍难以满足不断增加的人口对粮食的需求。估到2050年全球人口达90亿，耕地面积发展有限，故要增加粮食产量，提高单位面积产量是必由之路。通过荒地开垦及对沙漠改造将来可耕田面积即使达到120亿亩，那么按每人每年粮食需要量400公斤计算，90亿人口每年需粮食36亿吨，要求平均单产300公斤才行，而目前平均单产距此还差82.67公斤。我国到2050年人口将达16亿，按年人均占有粮食400公斤计算，每年需6.4亿吨粮食。而2004年全国粮食总产4.695亿吨，人均仅360公斤。我国到2050年人民生活水平达到小康至中等水平时，每年需粮食7.2亿吨，即需从目前正常年份的约4.8亿吨净增粮食2.4亿吨，在可耕地面积不变的情况下要求粮食亩产应比目前的水平提高1/3以上。

要提高单位面积粮食产量，必须依靠品种改良、栽培技术提高、水源保证、中低产田改良以及农机、化肥、农药、农膜等生产资料的投入。上述农业生产技术和生产资料缺一不可，且需有机结合。广泛推广应用农药，尽可能减少由于病、虫、草、鼠等有害生物危害造成的占总产量30%的损失，是最现实、最可行的措施之一。

3.农药应用促进农业现代化农药的广泛应用是现代农业的重要标志之一，没有现代农药也就没有现代农业。随着社会经济的发展和现代化步伐的加快, 全世界对农药的需求仍呈与日俱增的态势，从1990～2009年世界农药销售额呈现振荡上涨格局可见一斑。

农药的使用量与一个国家或地区社会经济的发展成正比。2009年按地区分布的世界农药销售额比例：亚洲24.4%，欧洲30.3%，非洲和中东4%，拉丁美洲20.3%，北美自由贸易区21%，从这个世界农药市场销售比例可以明显看出，哪个地区经济越发达，农药销售额所占世界总销售额的比例就越高。美国是世界上农业最发达国家, 也是生产和使用农药最多的国家, 农药销售额一直位居世界第一位。日本耕地面积7629万亩，不足中国18亿亩的1/23，且由于劳动力、效益等原因农田荒芜面积占耕地7%，然而农药销售额却高达34.38亿美元，是中国农药销售额的1.75倍。法国耕地面积2.75亿亩，约为中国耕地面积的1/7，其农药销售额却是中国的1.95倍。由此说明，中国目前农药消费远不及世界经济发达国家。

我国早在1975年就提出“预防为主，综合防治”的植物保护方针。综合防治应该理解为从生态学的观点出发，全面考虑生态平衡、经济利益及防治效果，综合利用和协调农业防治、物理和机械防治、生物防治及化学防治（应用农药）等有效的防治措施，将有害生物的危害控制在一个可以接受的水平。化学防治具有对有害生物高效、速效、操作方便、适应性广及经济效益显著等特点，因此在综合防治体系中占有重要地位。在目前及可以预料的今后很长一个历史时期，化学防治仍然是综合防治中的主要措施，是不可能被其他防治措施完全替代的。随着中国农业现代化进程逐步加快，农药的消费及应用范围必将逐渐加大。相应地，农药的科学、合理、合法推广应用，尤其是除草剂的应用必将大幅度提高劳动生产效率、解放农村劳动力，进而促进农业的现代化。

4.农药开发与使用的发展趋势

农药是现代化农业的重要组成部分，但也是一把双刃剑，若能科学合理使用，则对保障粮食增产、农民增收和农产品有效供给起着不可替代的作用；若使用不当，则会导致农产品农药残留超标、污染生态环境，给人身健康带来隐患。随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,控制农产品中的农药残留、保护生态环境已成为焦点问题。创制高效、低毒、环境友好型新农药，淘汰高毒农药，研制水基性剂型，推广应用精准施药器械，加强农药监管，普及农药使用基础知识等是农药开发与使用的必然发展趋势。只有这样，才能从源头上控制农药残留污染，确保农产品质量安全、人畜健康和生态环境清洁。

2009年世界前10位国家的农药销售额排序国家销售额（亿美元）1 美国63.55 2 巴西54.39 3 日本34.38 4 法国30.28 5 中国19.63 6 德国18.93 7 加拿大12.34 8 意大利11.45 9 西班牙8.27 10 阿根廷8.06