果园微雾防霜冻及绿色植保集成技术

摘要：针对果茶园生产中遇到的霜冻、干燥、高温、日灼等自然灾害以及病菌、病毒、害虫精准防治的问题，采用果茶园专用分布式微雾覆盖和配套新型水肥药制备集成技术和装备，有效地解决了果茶园霜冻等气象灾害以及精准施药（叶面喷施肥）问题。该集成技术的核心是：“微雾防霜冻”专利+“去电子磁性活化水”专利+智能控制系统，其中“微雾防霜冻”的技术核心是“微雾增温+冰衣保温+药剂抗寒”三维一体的防霜冻技术，该技术颠覆了传统的“增温法”，大幅提升了果园防霜冻效果；该系统同时也是一个高效喷施药剂（水溶肥）的系统，相较于传统施药（喷施水溶肥）方式，其雾化颗粒度更加细小，更加精准、高效，更加节水、药、肥，同时显著降低了作业成本和劳动量。该集成技术现已在陕西、新疆建成了多个实验基地，开展了防霜冻、授粉、增湿、降温、防日灼、苹果增红以及喷施药剂、水溶肥等多项试验验证，并取得显著效果。该集成技术不受地形地貌限制，可适用包括苹果、梨、猕猴桃、茶园等园艺作物，是果茶园实现机械化、电气化、绿色化以及数智化的关键技术和装备，推广潜力十分广阔，可带动相关制造业、农事社会化服务等快速发展。

一、技术概述

(一)背景情况

习近平总书记强调：“要把发展农业科技放在更加突出的位置，配套推广先进适用科技和高端农机装备”；“要聚焦农业关键技术攻关，在卡脖子的地方下大功夫”；“要坚持以防为主、防抗救相结合，坚持常态减灾和非常态救灾相统一，努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变，从应对单一灾种向综合减灾转变，从减少灾害损失向减轻灾害风险转变，全面提高全社会抵御自然灾害的综合防范能力”。

截止2023年，陕西省果园面积1745.5万亩，其中苹果面积922.92万亩，产量1375.1万吨；猕猴桃面积101万亩，产量146.3万吨，是我省主要发展的特色现代农业产业。然而近年来，随着气象环境的变化，霜冻、低温、干旱、干燥、日灼等自然灾害频发，疫性病虫害以及从业果农老龄化的问题，已成为制约果业高质量发展的主要瓶颈。因此，推广高效精准的防霜冻和绿色植保技术装备，可以有效解决果业防灾的“卡脖子”问题。

陕西方在农业科技有限公司（以下简称“方在公司”）自主研发的“微雾增温+冰衣保温+药剂抗寒”三维一体防霜冻技术在防霜冻理论上取得重大突破，克服了传统熏烟法、喷火法效果差、效率低且有污染的问题，应用效果明显优于传统防霜冻方法和装备，达到了国际领先水平；方在公司在三维一体防霜冻技术的基础上与西安理工大学王全九教授团队合作研发了“去电子磁化活性水”，并开发了微雾防霜冻及绿色植保装备智能控制系统，共同应用于果园微雾防霜冻及绿色植保集成技术，该集成技术做到了“以防为主、一机多用、高效精准、运行安全、环保节能”，弥补了果园防霜冻机械的短板。

(二)推广应用情况

2021年以来，先后建成试验示范基地7个，覆盖果园面积1500余亩，其中：在铜川市宜君县建成防霜冻试验示范基地，安装塔式风雾防霜冻装备10台套、分布式微雾防霜冻即绿色植保装备2台套，覆盖面积560余亩；在延安市黄陵县安装塔式风雾防霜冻2台套、分布式微雾防霜冻1台套，覆盖面积137亩；在咸阳市淳化县安装台式风雾防霜冻装备3台套，覆盖面积180亩；在咸阳市乾县安装分布式微雾防霜冻装备1台套，覆盖面积30亩；在新疆农一师四团安装塔式风雾防霜冻设备13台套，覆盖面积600余亩。已开展的实验项目涉及果园“防霜冻”、“授粉”、“防高温”、“防干旱”、“防病虫”等，实验结果验证了该项技术的可靠性，总结出了在应用层面的一些经验教训，取得了多项专利，参与并完成了农业农村部“防霜机”鉴定大纲。国内多家融媒体宣传报导，受到社会广泛关注，为果园防减灾和绿色防控技术推广奠定了较好基础。

(三)技术效果

2021年以来，已取得的技术效果如下：

1.开展防霜冻实验7次，其中6次取得完全成功，验证了最低气温-4℃条件下该方法可有效防控；1次失败，其原因是0℃气温持续至第二天11:30分，已采取8-10℃喷雾融冰措施完善技术漏洞。从实验结果看，-2至-4℃霜冻灾害情况下，可保证减产幅度小于20%，果面冻锈率小于15%；-2℃霜冻灾害情况下不减产，果面冻锈几乎不会发生。防霜冻最大电量5.5度/亩，最大用水量0.7m³/亩，百亩投工量仅1人，防霜冻药剂仅12元/亩。

2.开展梨园授粉实验3次，均取得成功。亩均用水量0.1m³，花粉投放量8-10g/亩，辅料投放成本仅2元/亩，增产效果不低于15%。

3.开展施药（含喷施叶面肥）实验9次，效果明显优于传统式要方法，节约农药投放量40%，节约化肥投放量35%，节约施药施肥投劳量80%，施药（含喷施叶面肥）成本下降75%。

4.开展增湿控温实验20次，果园花芽分化质量显著提高，日灼等果面瑕疵现象明显下降，苹果着色率显著提高。

5.开展“去电子活化水”喷雾试验4次，果树叶片明显增绿增厚，果树长势明显改善。

综上，通过该项集成技术应用，按5年一遇霜冻灾害计算，果园灾害减损2000元/年/亩以上，降低生产成本700元/年/亩以上，增产幅度不低于15%，商品率提高不低于10%，节约农药投放量40%（其中化学农药投放量降低60%），节约化肥投放量35%，降低果园总投劳量60%，经济效益、社会效益及生态效益均十分显著。

(四)入选和获奖情况

无。

二、技术要点

该项技术主要在以下方面取得重大突破，其核心技术的先进性、引领性主要体现在以下几点：

1.微雾防霜冻技术是一种全新的防霜冻技术方案，属国际领先水平。该技术把微雾增温、冰衣保温和药剂抗寒三种方法有机融合在一起，能够把果园防霜冻能力提高至-4℃。该方法克服了传统熏烟法、喷火法效果差、效率低伴有污染，且对非辐射型霜冻无效的缺陷，显著提升了花期防霜冻的效果。首先是增温效果优于传统方法，传统增温法的实质是加热空气以提高果园温度，但热空气会自然向上运动，稍有风力即快速漂移，周围冷空气反而迅速补充，难以有效提高地表3米以内的温度。而“微雾增温”是利用水的比热容较高以及微雾缓慢沉降的特点，通过微雾装备持续不间断地将水雾投射到果园上，达到“浓雾笼罩”的效果，使热量尽可能缓慢损失并对冷空气产生一定屏蔽作用，因此增温效果更好且无污染；其二，当冷空气强度较大（低于-1.5℃），水雾的增温幅度无法使果园保持在0℃以上时，浓密水雾环境为结冰创造了必要条件，加之“去电子磁化活性水”降低了水的表面张力，有利于在花序、幼果表面较快形成结冰层（冰衣保温层），该冰层可以阻断冷源传导的路径，使得花序（幼果）保持在不低于-0.5℃状态（花序及幼果在-0.6℃下自身可耐受极限为4小时），这样便可以保证花序（幼果）细胞内的水分不结冰，从而达到防霜冻的目的；其三，在喷雾用水中加入的芸苔素内酯等药剂，可有效提高植物新生组织的抗寒能力，提高花序幼果自身抗逆性。通过以上三项技术措施，可将果园防霜冻能力提高到-4℃，而且该方法对辐射型霜冻、平流型霜冻、混合型霜冻均适用。

2.该成套装备包括功能液体制备、存储、加压、输送管网、控制系统以及配套水电源等部分，采用“去电子磁性活化水”、“紫外灯储罐拟菌”、“中高压雾化流量脉冲电磁控制系统”、“多级过滤”、“空压冲管”等专利技术和先进设计，既能满足防霜动功能需要，同时满足施药施肥功能，而且更为高效精准，更为节水、省药、省肥、省工，作业成本极低。相较于传统机械施药（施叶面肥）该装备有以下优点：一是作业效果好，作业效率高。其作业特点是同时使大面积的作物在（12～15）分钟内迅速沉浸在功能雾气之中，对病虫和病毒进行无死角覆盖，单台160kVA变压器可提供210亩作业面积的电力保障，作业时间不超过15分钟，千亩果园单组轮换施药仅需75分钟，速度是传统施药的40倍。二是更加精准。药液雾化颗粒度可控制在50μm以内，药雾细密不留空隙，覆盖率更高；可持续作业也可以脉冲式作业，用药、用水量可以做到精准控制；可以在复杂的气象条件下抓住温度和风力最佳时机进行作业，完全不受地面条件的限制，解决了夜间、大风和多雨情况下机械无法施药的问题。三是能做到即需即用，为微生物制剂等有效期较短的绿色农药推广创造了充分必要条件（比如运用短稳杆菌、哈茨木霉菌等控制病虫害等）。即需即用可打破施药频次限制，精准选择施药时机，极大提高使用效果，进而大幅降低杀虫剂、杀菌剂的用量，水肥肥也可根据作业不同生长阶段需肥量按需使用，彻底避免过量伤害或用量不足，进而显著降低化肥投放量。四是亩均能耗低。每亩果园最大电力配套1.2kW，单次施药亩均耗电量为0.4千瓦时，单次防霜冻作业耗电量不超过5千瓦时，作业能耗较柴油机大幅降低。五是提高水溶肥利用率。通过配置“去电子磁化活性水”装置，可改变水的表面张力等理化属性，促进各元素吸收利用率，提高光合作用效率，提高农药化肥吸收率，显著提高作物的质量和产量。六是具备自动控制甚至远程控制能力。无需人员进入作业区，大幅降低了投劳量。

3.该装备还可用于果园授粉以及果茶园的喷雾降温（防高温）、增湿（防干燥干旱）、喷雾防日灼（8000lex）、脱袋后果实增色等，对提高果园等园艺作物的产量和质量具有重要作用。

该装备“以防为主、一机多用、高效精准、运行安全、环保节能”，技术领先优势明显，是果茶园生产跨入机械化、电气化、数智化、绿色化的关键装备。

三、适宜区域

该技术可适用于苹果园、梨园、猕猴桃园、茶园生产应用，不受地形地貌的限制。

四、注意事项

应有水源、电源。

五、技术依托单位

陕西省农业机械鉴定推广总站

陕西方在农业科技有限公司

西安理工大学

咸阳绿安疏生态农业有限公司