無人機噴灑農藥已經是其在植保領域的重要應用,但農藥常會影響其作業水平。
首先,大多數無人機機體配備的是口徑很小的離心式噴頭,而目前市面上常用的農藥固體劑型難溶于水,因此假若用固體劑型用作飛機噴灑,極易堵塞、磨損噴頭,不僅大大降低噴灑效率,還直接影響植保效果。
其次,液體農藥劑型兌水稀釋后往往容易成為不穩定的乳劑,必須規定時間內噴灑完畢,否則農藥會分層、析出,藥效消失。因此如果出現不適宜飛行的天氣,藥劑不能回收利用,只好廢棄,造成浪費。同時,要在田間地頭現場配制農藥,需要找到潔凈水源、大型容器,操作起來很不方便。
并且,通常農藥中的溶劑密度比水小,摻入水噴施時,比重小的藥劑液滴容易發生漂移,飛過田間池塘時,可能危害水生生物。如果大量藥劑漂落到水源地,還可能引發安全事故。
更重要的是,液體農藥劑型通常含有有害成分,它們會隨農藥制劑的施用滲透到土壤和地下水中,嚴重污染環境,人體長期接觸則可能造成白血病等一系列疾病。
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上述問題成為了制約植保無人機普及的關鍵性難題,長久以來困擾著諸多學者和專家。
然而最近有一個值得高興消息傳來,中國農科院科技管理局局長梅旭榮預計,“十三五”時期我國納米農藥等技術將走在世界前列,智慧農業也有望實現重大突破。
納米農藥是利用納米技術將農藥粒子從傳統的5微米降低至100納米,農藥的功效會得到充分發揮。
一方面,發揮納米載藥粒子的小尺寸與大比表面效應,增大作物葉面和有害生物表面的黏附性與覆蓋率,進一步通過納米載體的表面基團修飾增加農藥液滴的葉面親和能力,克服疏水性葉面的農藥沉積障礙,減少葉面農藥脫落,提高生物利用度。
另一方面,利用納米材料負載農藥粒子,擬合作物防治需求曲線,實現藥物的控制釋放,減少農藥施用次數,從而避免了農藥濫用引發的食品安全問題。
除了通過提高農藥有效利用率,減少農藥使用量之外,通過納米化提高難溶性農藥粒子的分散性和溶出速率,還可以大大減少農藥制劑成分中的有機溶劑使用量,從而減少有害溶劑與助劑流入環境造成污染。
我國是全球農藥生產和使用大國,每年農藥化學防治面積高達70億畝次,使用量超過200萬噸,如此龐大的數據也在督促我們使用環保農藥,特別是在植保無人機將被大規模應用的前提下,諸如納米農藥的使用,將成為其推廣的強大助力。
暨南大學教授、善思研究院院長張子勇表示,和傳統農藥不同,采用了納米技術的農藥,就是將其制成了農藥納米膠囊的水性制劑,噴灑后不會隨著液滴中的水分和溶劑的蒸發而形成大的結晶聚集體,而呈現均勻分散納米微粒。粒子尺寸小,數量多,即可提高藥效,又具有緩釋作用。同時,用水代替有機溶劑,以農藥水劑取代乳油劑型,消除了有害溶劑和助劑對環境的影響。
據相關數據顯示,2017年植保無人機的市場缺口巨大,需求量可達到約20000架。如果推行新的專用藥劑,將可避免傳統農藥所產生的副作用,從而保障操作人員與農作物的安全。