喷雾器及施液量对水稻冠层农药雾滴沉积特性的影响

【目的】分析弥雾机和手动喷雾器在不同施液量条件下喷雾,农药雾滴在水稻冠层沉积分布特征,阐明农药剂量的沉积结构及空间分布对药剂防治效果的影响。【方法】以农药雾滴采集装置和水敏纸收集农药雾滴,通过DepositScan软件分析雾滴覆盖率和雾滴密度,并利用示踪剂估测农药沉积量。【结果】弥雾机和手动喷雾器不同施液量条件下喷雾,叶角45°和0°水稻叶片正面的雾滴覆盖率显著高于叶片反面。弥雾机在225、450、600 L•hm-2施液量条件下喷雾,叶角0°水稻叶片反面的雾滴密度均大于200个/cm2,施液量间差异显著。手动喷雾器在600、900、1 200 L•hm-2施液量条件下喷雾,叶角0°和45°水稻叶片反面的雾滴密度均小于15个/cm2,施液量间无显著差异。相同剂量,弥雾机在450 L•hm-2施液量条件下喷雾,水稻冠层各位点上的农药沉积量最高;而手动喷雾器不同施液量条件下喷雾,水稻冠层各位点上的农药沉积量无显著差异。手动喷雾器喷雾叶片反面的农药沉积量均低于弥雾机喷雾。用15 g a.i.•hm-2氯虫苯甲酰胺防治纵卷叶螟,弥雾机在施液量450 L•hm-2条件下喷雾的防治效果最高,手动喷雾器在施液量1 200 L•hm-2条件下喷雾的防治效果最差。【结论】弥雾机和手动喷雾器稻田喷雾,农药雾滴在水稻叶片正面的覆盖率均高于叶片反面。弥雾机喷雾时增加施液量,能提高水稻叶片反面的雾滴密度和覆盖率;手动喷雾器喷雾时增加施液量,无显著效应。与手动喷雾器相比,弥雾机喷雾显著增加了叶片反面的雾滴密度、雾滴覆盖率及农药沉积量,能显著提高药剂的防治效果。     

温室自动变量施药系统设计

针对温室内手动施药喷雾质量差、容易造成施药人员中毒的问题,基于AT89S52单片机开发环境设计温室自动变量施药系统;研究了喷杆行走速度和喷头流量对作物单位面积雾滴沉积量的影响。实验结果表明:所设计的温室自动变量施药系统可根据上位机对CCD采集的病害信息处理结果,对喷杆行走速度和喷头流量进行控制,实现无人自动变量施药;在喷头型号、喷雾压力一定的条件下,改变喷杆行走速度和喷头流量可使单位面积雾滴沉积量的变化范围为0.27~0.76μg/cm2,很好地实现了自动变量喷雾;单位面积雾滴沉积量与喷杆行走速度和喷头流量均呈线性关系,相关系数R2均大于0.99。     

农药雾滴在麦田的沉积分布及其对灰飞虱防效的影响

为科学用药防治灰飞虱提供理论依据,采用雾滴采集装置和水敏纸采集农药雾滴,通过Deposit Scan软件分析雾滴覆盖率和雾滴密度,并以示踪剂估测农药沉积量,从而分析两种喷雾方式下农药雾滴在小麦基部2个位点上的沉积分布与对灰飞虱防效的关系。结果表明,弥雾机下倾喷雾获得的雾滴覆盖率频次分布多倾向于高值区间,平均雾滴覆盖率分别为2.52%和0.48%,与弥雾机飘移喷雾下的雾滴覆盖率相比,差异分别达到显著和不显著水平;从雾滴密度来看,两种喷雾方式之间无显著差异。沉积量的结果表明,弥雾机下倾喷雾获得的沉积量均大于弥雾飘移方式下获得的沉积剂量,平均沉积剂量分别为0.427和0.422 mg·m-2,均显著高于弥雾飘移方式下获得的沉积量。由于较高的雾滴覆盖率和沉积量,使得弥雾下倾喷雾田间防治灰飞虱的效果要显著高于弥雾飘移喷雾下的防效,且在药后5 d达到防效最高值86.10%。     

喷雾方式对农药雾滴在水稻群体内沉积分布的影响

【目的】分析喷雾方式对农药雾滴在水稻群体内沉积分布的影响,研究提出稻田合理的喷雾方式,提高稻田农药利用率。【方法】在水稻分蘖期、孕穗期和扬花期,用配有空心圆锥雾喷头的手动喷雾器叶面喷洒和配有气力式弥雾喷头的弥雾机下倾45°角喷洒指示剂丽春红-G溶液,收集并测定沉积在植株上层、中层和下层不同点位载玻片上的雾滴指示剂丽春红-G沉积量。【结果】以不同喷雾方式施药,水稻叶片正面、背面及垂直方向不同点位的丽春红-G沉积量有显著差异。在水稻分蘖期、孕穗期、扬花期用手动喷雾器叶面喷雾和弥雾机45°角下倾喷雾,丽春红-G的沉积量在水稻群体空间内的分布趋势均表现为上层＞中层＞下层。在水稻分蘖期用手动喷雾器叶面喷雾,13.3%玻片上丽春红-G的沉积量接近于平均数;52.9%玻片上丽春红-G沉积量低于平均数;33.75%玻片上丽春红-G的沉积量高于平均数。在水稻分蘖期用弥雾机45°角下倾喷雾,20.4%玻片上丽春红-G的沉积量接近于平均数;45.4%玻片上丽春红-G沉积量低于平均数;34.2%玻片上丽春红-G沉积量高于平均数。在水稻孕穗期和扬花期用手动喷雾器叶面喷雾,分别有33.3%和28.1%的玻片上没有丽春红-G的沉积;而用弥雾机45°角下倾喷雾,没有丽春红-G沉积的玻片比例分别为13.9%和5.0%。在水稻孕穗期用手动喷雾器和弥雾机喷雾,分别只有6.4%和11.7%玻片上的沉积量接近于平均值,而在扬花期时该比例分别为7.2%和17.2%。在水稻分蘖期、孕穗期和扬花期用手动喷雾器叶面喷雾,喷雾雾滴主要沉积在表示叶片正面的载玻片上,其沉积量占总沉积量的66.3%、85.1%和84.9%,其中在植株上层表示叶片正面载玻片上的沉积量占总沉积量的38.7%、42.2%和45.6%,在表示叶片背面和垂直面玻片上的沉积量很少。弥雾机下倾45°角喷雾,在表示叶片背面和垂直面玻片上的沉积量多于手动喷雾器叶面喷雾,但在表示叶片正面玻片上的沉积量仍占总沉积量的50.5%、50.6%和53.1%,其中植株上层表示叶片正面玻片上的沉积量占总沉积量的32.9%、27.9%和31.5%。【结论】如果以单位面积载玻片上的平均沉积量作为防治病虫害的有效剂量,那么在水稻群体内同时存在剂量浪费与剂量不足的现象。手动喷雾器压顶喷雾,喷雾雾滴主要沉积在植株上层叶片正面,沉积量占到总沉积量的1/3以上,而在叶片背面和茎秆上的沉积量很少,尤其是在植株基部叶片和茎秆上,沉积量趋向于零。采用弥雾机下倾45°角喷雾,喷雾雾滴在植株上层叶片正面的沉积量仍超过总沉积量的1/4,但在施药量低于手动喷雾器压顶喷雾条件下,各层叶片背面和茎秆上的沉积量都显著高于手动喷雾器叶面喷雾,说明弥雾机下倾45°喷洒,农药雾滴能够进入植株中下层,在叶片背面及茎秆上沉积。     

不同防治方式下靶标农药沉积量比较

[目的]明确热雾机热雾滴的有效沉积量,分析热雾滴在作物上的有效附着量。[方法]研究了3种施药机具(喷雾器、热雾机和弥雾机)的雾滴田间分布效果,并测定了3种施药方式下油菜叶片上的多菌灵含量。[结果]热雾机的雾滴在载玻片上分布比喷雾器和弥雾机均匀,热雾机防治有效距离为25 m以上,正、背面热雾粒数量分别在204～263和83～93滴/cm2。热雾机施药叶片上多菌灵含量介于喷雾器和弥雾机,下部叶片多菌灵含量达28.569 6 mg/L,高于喷雾器和弥雾机;热雾机施药土壤中多菌灵沉积量为39 176.36mg/hm2,低于喷雾器和弥雾机。[结论]热雾机作为高效、清洁的植保施药器械有广阔的利用前景。     

温室自走式弥雾机远程控制系统的设计与试验

针对温室内手动施药劳动强度大、容易造成施药人员中毒等问题,利用GSM网络技术平台,设计基于手机信息发送指令的自走式弥雾机远程控制系统。该系统采用GSM模块和手机及单片机之间的双向通信实现手机对弥雾机行走速度和喷雾流量设定,运用Keil C51V9.00软件编程,对动作流程进行决策,控制弥雾机自动喷药。试验结果表明:该系统响应时间约为3s,弥雾机停止工作时,有一定的响应距离,最大为0.59m;当行走速度为4~12cm/s,喷雾流量50~300mL/min时,雾滴分布变异系数为3%~5%,喷雾均匀性较好。该远程控制系统可以满足在温室大棚内的使用要求,与传统施药方法相比,简化了植保机械的操作过程,有利于减轻劳动强度,保障人身安全。     

烟田中使用不同喷雾器的农药沉积分布研究

[目的]比较不同喷雾器以及喷头对农药有效利用率和施药效率的影响。[方法]采用诱惑红作为农药喷雾的示踪剂,分析了4种喷雾器及喷头在田间喷雾下的雾滴大小、施药效率、叶片农药的沉积回收率和雾滴田间分布均匀性。[结果]农药的有效利用率方面表现为电动喷雾器>机动喷雾器>手动喷雾器>手动弥雾器;施药效率方面表现为机动喷雾器>电动喷雾器>手动弥雾器>手动喷雾器;农药雾滴田间分布均匀性方面表现为电动喷雾器最好,其余都较差。[结论]为新型植保器械的推广应用提供了理论依据。     

阿维菌素无人机喷施的沉积特征及防效研究

分析不同剂型农药使用植保无人机和电动喷雾器喷雾后,农药雾滴在水稻冠层的沉积分布特征,阐明不同剂型的沉积结构及空间分布对药剂防治效果的影响。以农药雾滴采集器械和水敏纸采集农药雾滴,通过DepositScan软件分析雾滴覆盖率和雾滴密度,并利用高效液相色谱测定农药沉积量。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机喷雾的雾滴体积中径和雾滴密度低于电动喷雾器。无人机喷雾在水稻冠层的沉积分布为由上到下递减,电动喷雾器在水稻冠层的沉积由上到下分布均匀。5种剂型应用于植保无人机喷雾的雾滴粒径由小到大依次为干悬浮剂、悬浮剂、水乳剂、乳油和水分散粒剂,沉积密度从大到小依次为干悬浮剂、水分散粒剂、水乳剂、乳油和悬浮剂,沉积量由高到低依次为干悬浮剂、乳油、水乳剂、水分散粒剂和悬浮剂。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机干悬浮剂防效最高,电动喷雾器各剂型防效无显著性差异。植保无人机和电动喷雾器稻田喷雾,5种剂型中干悬浮剂在无人机喷雾中效果最好,同一施药量下干悬浮剂防效最高,与其他剂型差异显著。与植保无人机相比,5种剂型在电动喷雾器上的喷雾效果和防效无显著性差异。     

几种喷雾器在茶园中的使用性能与效果对比研究

本研究从施药速度、用水量、漂移距离、雾滴沉积分布以及对害虫的实际防治效果等方面入手,对目前市面常见的4种喷雾器进行了比较研究。结果表明,各器械雾滴在茶树上的分布均匀性以弥雾机最好,其它3种器械相差不大。在雾滴横向漂移方面,弥雾机最为严重,机动喷雾器和手动喷雾器漂移距离都比较短,但弥雾机地面总沉积量最小,对土壤污染较小,而手动喷雾器地面沉积总量最大;在施药速度方面机动喷雾器最快,但用水量也最大,手动喷雾器施药速度最慢,效率较低。从田间对假眼小绿叶蝉实际防效来看,弥雾机防效最好。其中,药后7 d,2000倍液浓度下,弥雾机的防效显著高于其它3种器械;药后14 d,1000倍液和2000倍液浓度下,弥雾机的防效显著高于电动喷雾器和手动喷雾器。     

变量喷施技术及其雾化特性评价方法综述

综述了变量喷施技术的研究背景和研究现状,表明,必须继续深入研究变量喷施技术及其雾化特性,以提高农药利用效力、减小环境污染。概括并提出了一套适用性较广的研究变量喷雾雾化特性的研究思路和评价方法,即在建立变量喷雾控制装置后,先设计确定标准工况和随流量变化的各测量工况,在各工况下测量喷雾流量、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径和雾滴速度,用统计方法拟合各雾化特性参数随流量的变化规律,从流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、雾滴速度、喷雾比能和喷雾动能中值直径等方面综合评价此种变量喷雾装置的喷雾特征和适用场合。     

基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验

【目的】针对传统植保无人机在定量喷施作业时由于飞行速度的变化造成施药不均匀以及传统控制算法无法满足无人机变量喷雾系统所需的实时性和稳定性等问题,设计一种基于神经网络PID的自适应无人机变量喷雾系统。【方法】采用风压变送器测出无人机的飞行速度,根据速度采用脉宽调制(PWM)方法进行自适应变量喷雾,同步用流量传感器测出实际喷雾流量,融合BP神经网络PID控制算法调节喷雾流量。由MATLAB构建BP神经网络PID控制算法,并与PID、模糊PID和神经元PID对比及分析;田间试验过程中,对比分析无人机定量喷雾与随飞行速度改变的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布,分别从整体区域、飞行方向和喷杆方向评价沉积量分布的均匀性。【结果】算法仿真对比试验结果表明,与PID、模糊PID和神经元PID相比,BP神经网络PID阶跃响应上升时间分别少28.57%、84.73%和31.03%,正弦跟踪平均误差分别小63.01%、87.03%和0.58%,方波跟踪平均误差分别小74.00%、79.53%和6.80%,鲁棒性强,无静差,超调量为1.20%;喷雾对比试验结果表明,本系统能够根据飞行速度自适应调节喷雾流量,实际流量与目标流量的平均偏差为8.43%,水敏纸扫描结果表明总体区域雾滴沉积量的变异系数对比定量喷雾平均降低26.25%,喷杆方向平均降低18.79%。【结论】该研究结果可为农业航空变量喷雾技术的应用提供理论基础。     

小型无人机机载农药变量喷洒系统设计

基于脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）技术设计小型无人机机载农药变量喷洒系统,主要由药 箱、喷头、液泵及喷洒控制器组成,通过调整PWM 喷洒控制信号的占空比,改变液泵的工作时长,从而实现变量喷 洒。基于常量喷洒流量指标和机载喷洒系统的覆盖范围,确定PWM 频率为1 Hz,并建立了该频率下占空比与喷洒流 量之间的3 次多项式关系模型,模型决定系数达到0.9944。以关系模型为指导,分别测试了0.3、0.4、0.5 L/min 流量控 制指标下的变量喷洒试验效果,喷洒值和目标值之间误差分别为8.66%、4.50%和1.60%,达到变量喷洒控制的目的。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响，应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业，采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明，植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下，雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度，覆盖率最大。极差分析结果显示，作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素；而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素，当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况，对植保无人机的作业参数进行了优选，为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布，实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

M45型多旋翼植保无人机减量施药对稻飞虱防治效果的影响

目的 研究多旋翼植保无人机减量施药对雾滴沉积效果以及稻飞虱防治效果的影响,促进水稻减量施药技术发展。方法 采用M45多旋翼植保无人机开展水稻施药田间试验,选取15.0和22.5 L/hm² 的施药液量,以及人工施药推荐剂量100%、90%、80%的3种减量农药剂量,研究不同施药液量和减量农药剂量对雾滴沉积效果以及稻飞虱防治效果的影响。结果 水稻冠层上部的雾滴沉积量明显优于冠层下部,2种施药液量以及3种减量农药剂量对雾滴沉积量的影响不显著;施药1周后稻飞虱数量显著减少。在相同施药液量条件下,减量农药剂量的变化对稻飞虱防治效果影响不明显。80%的农药剂量能满足稻飞虱防治要求。结论 无人机水稻施药作业中可选择80%的农药剂量进行减量施药。本研究可为水稻减量施药、减少水稻植保作业成本提供有益参考。     

Quality Control Verification and Mapping for Chemical Application

The quality of an agrochemical application is a combination of the efficacy of deposit, productivity of the operation, and avoidance of off-site movement. A GPS- and sensor-based system was developed to document the quality of spray applications from a self-propelled sprayer. Confirmation of the spray deposition was accomplished with spray sampling surfaces (water sensitive paper) located at surveyed sampling points in the test fields. An image analysis technique was developed to estimate quantitative and qualitative data, such as relative droplet size spectra, and spray coverage from the cards. Relative performance of two flow control techniques, namely conventional pressure-based control and blended-pulse flow control were documented. Blended-pulse control produced a wider dynamic range and superior consistency of deposit when speed varied over a 3:1 range, or a 6:1 variable rate range was desired. Real-time mitigation of spray drift was accomplished through droplet size changes when sensed weather conditions and sprayer location suggested a potential hazard.     

柑橘园植保无人飞机低容量喷雾技术探索——以柑橘木虱和潜叶蛾防控为例

【目的】探索植保无人飞机（unmanned aerial vehicle,UAV）喷雾在柑橘冠层的雾滴沉积分布规律和无人机植保作业参数,并开展柑橘木虱（Diaphorina citri）和潜叶蛾（Phyllocnistis citrella）无人飞机防控实效研究,评估防治效果、作业效率和综合效益,为UAV低空低容量喷雾技术的建立和在柑橘产区的应用提供依据。【方法】在丰产期的鸡尾葡萄柚园,将4行约100株自然圆头形树冠修剪成开心形,另选4行自然圆头形树冠作为对照。在采样植株冠层内部搭设立体网格架,网格架垂直方向分上、中、下3层,每层设置3×5共计15个采样点,每株树共计45个观察点,每个点放置两张4 cm×6 cm铜版纸卡作为雾滴承接载体。以0.5%诱惑红水溶液作为示踪剂,六旋翼UAV分别在不同飞行作业速度（v₁=0.7 m·s^-1、v₂=1.2 m·s^-1、v₃=1.7 m·s^-1）和不同作业高度（h₁=1.0 m、h₂=1.5 m、h₃=2.0 m）处理下喷雾。每次处理后采集纸卡,通过300 dpi分辨率扫描仪扫描,计算纸卡上诱惑红水溶液的铺展面积百分数,计为雾滴在柑橘叶片上的雾滴覆盖率,分析所喷洒雾滴在植株冠层的沉积分布规律,优选作业参数。以管道系统人工手持喷枪喷雾为对照,通过筛选出的优选作业参数开展柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验验证。施药日期依据果园气候和害虫发生情况确定,试验周期从2017年4月始到10月止,即此园春梢萌发到秋梢老熟的全部时期,其中包括了全年柑橘木虱和潜叶蛾危害高峰期。每次作业时,记录UAV和人工喷雾的作业量、耗费时间、用药量、用工人次、用水量、农药价格及其他支出等信息,喷药后每隔15 d左右调查一次虫口情况。【结果】柑橘园UAV喷雾施药,在兼顾作业效率和有效雾滴沉积的情况下,以开心形树冠、飞行高度1.0 m和飞行速度1.7 m·s^-1为作业参数,其作业雾滴穿透和分布效应较佳,平均雾滴覆盖率达19.1%;采用此作业参数,在柑橘园实施柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验,与人工喷雾作业相比,防治效果不存在显著性差异,但UAV喷雾作业的效率、总成本、施药量分别是人工喷雾的45倍、63.3%和10%。【结论】基于适宜的喷雾作业参数和树形结构的柑橘木虱和潜叶蛾多旋翼UAV飞防作业,可获得较好的防治效果,并且可显著提高作业效率、显著减少农药施用量,降低植保作业的综合成本。