近年来,随着我国农药施用负增长行动的实施,农药减施增效和替代利用等绿色防控技术得到长足发展。强氧化性自由基溶液凭借其环境友好、对病原菌灭杀效果显著、药剂易于制取且安全清洁等特点,开始在农业植保领域崭露头角。本文以自走式喷杆喷雾机底盘为运载平台,设计开发一种以微纳米气泡发生器、多级泵、隔膜泵、文丘里管等组成的强氧化性自由基溶液就地合成喷雾系统,并通过ANSYS数值计算、Design-Expert响应面设计等相结合的方式开展了发生器内部结构及作业参数优化、溶液制备参数优化、喷雾系统性能试验、喷雾机关键部件静、动态力学分析、控制系统开发与实现以及水稻病害田间防效试验,优化构建了强氧化性自由基溶液规模化合成体系,形成了强氧化性自由基溶液就地合成植保作业的喷雾系统。本文主要结论如下:（1）确定了强氧化性自由基溶液合成工艺。在方案确定的基础上,完成强氧化性自由基溶液合成体系构建和装备创制;通过对其核心部件微纳米气泡发生器内部流场数值计算的结果分析,指导优化微纳米气泡发生器的最优工况:入口压力0.35MPa,通流腔直径5mm,盘形夹缝间隙2mm为本发生器最佳结构参数尺寸。为气液高效传质提供了保障;采用响应面试验确定了本强氧化性自由基溶液的最佳优化工艺参数为:臭氧进气量3L/min,p H值5.2,过硫酸氢钾添加量250mg/L,为强氧化性自由基溶液合成工艺规模化投入应用提供工艺参数。（2）根据典型大田作物种植模式作业要求分析,通过相关设备选型及喷量计算,完成适用于大田作物病害防治的喷雾系统设计。通过喷雾均匀性和稳定性试验结果表明:当采用蓝敖FPV03喷嘴且喷雾压力为0.3MPa的工况下进行喷雾作业时,本喷雾系统的空间变异系数为3.120%,时间变异系数为2.844%,均处于较低水平;此时,喷头处所喷施溶液TRO浓度均值为2.59mg/L,喷雾系统能够以较好的作业质量进行田间植保作业;运用ANSYS仿真软件对喷雾机运载底盘、支撑架两个关键结构进行静、动态力学分析,底盘和支撑架的最大应力分别为91.179MPa、29.914MPa,最大形变分别为0.3548mm、0.12602mm,均远小于许用应力;同时,底盘和支撑架的前10阶振型、固有频率与最大振幅都满足分析需求。（3）通过强氧化性自由基溶液制备装置的控制需求分析,确定了手动制备功能控制、自动制备功能控制、液位控制和人机交互控制的四大控制需求,明确了本控制系统的设计目标。结合结构设计方案,对控制系统的主要硬件进行选型。确定了PLC型号及其所需各模块类型,保证其满足控制需求;根据各项参数的目标需求范围,选择合适的传感器类型和控制开关,选择人机交互界面的各硬件设备。综合分析结果,搭建控制系统硬件结构。根据控制系统的硬件结构,进行PLC程序设计和触摸屏MCGS组态设计,完成控制程序的编写与触摸屏控制界面设计,实现了对制备装置的远程监控。（4）在水稻防治效果试验中,结果表明:单一施用农药驱散卷叶螟有限,强氧化自由基与农药联合使用可较好控制卷叶螟虫害,综合考虑农药减量目的应实际生产中采用分蘖期喷洒农药、拔节孕穗期喷洒强氧化自由基溶液来进行防治,其防效果为65.53%;农药因广谱性不足防治稻曲病效果有限,而两轮施药均喷洒强氧化自由基溶液可接近完全防治稻曲病,其防治效果为97.85%。同时,强氧化性自由基溶液对水稻SPAD值、净光合速率、胞间二氧化碳浓度以及蒸腾速率无不良影响,对水稻的部分农艺性状（有效穗数、株高、穗长、单株籽粒重）存在正效应。