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航空植保无人机的“弹药”

“农业航空器和配套药剂是航空植保发展的车之两轮、鸟之两翼。新一代纳米农药制剂的诞生,填补了我国航空植保专用药剂的关键性空白。”这是在北京近日召开的2016世界精准农业航空大会上,与会专家在听取了善思研究院院长、暨南大学教授张子勇的发言后的深切感受。

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当天,张子勇以“精准农业航空需要航空植保专用药剂”为题,详细介绍了对新型药剂的探索、认识及其十几年的研究成果的应用——航空植保专用药剂。

无人机植保的“烦恼”

近年来,随着我国土地流转、土地集约化的加快和农村劳动力的日益短缺,传统人工打药的植保方式已不能适应当前农业发展的需要,以无人机应用为代表的现代航空植保发展迅速。据统计,2015年全国植保无人机保有量2324架(31个省统计),总作业面积达1152.8万亩。而我国拥有18亿亩基本农田,每年都需要实施多次植保作业。业内专家一致认为,随着精准农业、智能农业时代的到来,航空植保将迎来爆发式增长。

然而,无人机喷洒农药并不完美,也有自己的“烦恼”。中国农业大学药械与施药技术研究中心主任何雄奎曾有个形象比喻:农药使用过程中农药、药械与施药技术这三个方面的关系就像战场上开枪打敌人,农药是子弹,药械是枪支,怎样一枪就把敌人打死的打法就是施药技术。那么,无人机喷洒农药当前的一大烦恼就是缺少合适“子弹”,即缺乏植保专用药剂。

目前市面上常用的农药剂型主要分为固体剂型和液体剂型。固体剂型都含有固体填料,这些填料不溶于水,用作飞机喷洒磨损飞机的喷头、容易堵塞;液体农药剂型兑水稀释后,药液容易析出、分层、沉淀,不能久置,必须在规定时间内喷洒完毕。如果当天的天气不适合飞行,药剂不能回收利用,只能废弃,造成浪费、污染。

此外,要在田间地头找到洁净水源并进行现场配制农药,并不方便。更大的危害在于,液体剂型中乳油制剂含有大量有机溶剂如甲苯、二甲苯,不但有毒有害,而且密度比水小,兑水喷施时,比重小的药剂液滴容易发生漂移。如果大量药剂漂移到池塘、江河时,可能危害水生生物;漂移到水源地、生活区,还可能引发安全事故。

纳米技术是最佳路径

能否为无人机配备一种专用药剂,解决上述问题呢?水性化纳米农药是解决航空植保适用性、提高药效、降低污染的最佳路径。

我国是世界第一农药消费大国。根据农业部的统计资料,我国每年要使用农药制剂140多万吨,其中主要是化学农药,占世界总施用量的1/3。平均每亩用药约1千克,比发达国家高出一倍以上。农药施用后,在土壤中的残留为50%—60%,且一般不易降解,容易造成严重的面源污染,导致农产品(000061,股吧)残留超标。

去年3月,农业部印发了《到2020年农药使用量零增长行动方案》,提出力争到2020年,中国农药使用总量实现零增长的目标。农业部全国农技推广服务中心农药与药械处推广研究员邵振润曾表示,如何达到农业部提出农药使用量“零增长”的目标、如何在对症下药的基础上提高农药的利用率、如何将农药精准地喷洒到作物上成为当下应该深度思考的问题。无疑,要实现这一目标,只能通过科技创新,不断提高药效,研发出新型性能先进的药剂。

“这种先进药剂,应该集高效、安全、经济、环境友好、水基化和控制释放等性能于一身。在植保上,应兼顾杀虫、杀菌、刺激生长的多种需求,对症下药,实现科学混配,植保多效。”张子勇认为。

经过十几年的探索,张子勇团队研发出了农药纳米缓释水性制剂。这种药剂在喷洒后,不会随着液滴中水分的蒸发形成农药的结晶聚集体,而会均匀分散为纳米微粒。张子勇认为,要提高农药制剂的药效,就必须降低农药微粒尺寸,实现纳米化。

“纳米农药主要针对微溶、难溶或不溶于水的农药,使其以最小的微粒尺寸(几到几百个纳米)分散在水中,实现表观水溶,外观透明,热力学稳定。这样,单位质量的微粒数量多,表面积大,接触靶标面积广,发挥的药效就大。”张子勇说。

“这种农药纳米缓释药剂的介质是水,不含有机溶剂,同时专门加入了抗漂移剂,增大药液粘度,喷洒时一般可抵抗漂移的发生。如果再使用绿色助剂,可生物降解,不含壬基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂,就真正实现了环境友好。”张子勇说,以农药水剂取代乳油剂型,改善了作业环境,节约了宝贵资源,消除了有害溶剂和助剂对生态环境的影响。

该药剂不需要现场配制,可直接加入植保无人机药箱即可使用,且储存也非常方便,不会发生沉淀、析出和分层,药效稳定。

“简单说来,我们的技术有几个特点,一是将药剂里的微粒做成纳米级别大小,与通常微米尺寸的农药微粒相比,单位质量的微粒数量就增加,药效增强;二是用水代替了传统农药里的有机溶剂,环保且降低成本;三是给药剂里的纳米微粒实施了”保护”,可实现缓释或控释;四是无需现场配置,使用方便,储存稳定。”张子勇总结道。

张子勇表示:“这种药剂还可以根据用户需求,定制出适合不同作物的专用药剂,如小麦专用、水稻专用、茶叶专用等,可大大提高效率,方便作业。”

植保无人机缺乏行业规范及标准

基于这一技术,南京善思生物科技有限公司开发出了航空植保专用药剂——澎湃纳米农药。目前,该产品已在江苏、湖北、河南等地试用。“很多客户了解到该产品后,都跑来和我们洽谈合作事宜。”善思总裁梁冰透露。

航空植保专用药剂的诞生,为农药“零增长”提供了重要的技术条件,然而真正实现这一目标,还需要政府对行业的支持和引导。

据了解,目前,植保无人机尚面临没有明确的主管部门,缺乏相关监管法规及行业标准。对于新面世的航空植保专用药剂,应避免出现上述状况,并积极制定行业及国家标准,抢占国际标准化的战略制高点。(来源:科技日报)

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