农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响

【目的】量化分析农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响,为农药助剂的生产应用、喷头的操作使用提供技术依据,为进一步研究新型农药助剂、设计新型喷头和喷雾设备提供理论支持。【方法】利用开路式风洞和激光粒度仪对农药助剂在空中和地面防治时不同风速、喷头类型、喷头孔径、喷施压力、喷雾介质等情况下的雾滴粒径、分布跨度进行研究,并根据美国S572. 1标准判断喷头雾谱等级,分析农药助剂配比、喷头结构参数、施药技术因素对雾滴粒径分布的影响。【结果】压力增大和喷头孔径减少,均会导致喷头的雾滴体积中径变小。相较于水作为喷雾介质,当以飘移抑制剂41A作为喷雾介质时,所有喷头的雾滴粒径变大,分布跨度增大,雾谱等级改变。当以表面活性剂LI700和润湿剂CHEMWET作为喷雾介质时,地面国产喷头的雾滴粒径稍变小,雾谱等级维持不变;对于空中CP系列扇形喷头,导流板设置的喷雾偏转角度增大,雾滴粒径减小,雾滴谱分布跨度变小,雾滴雾化均匀性更好。【结论】农药助剂与体积中径、分布跨度显著相关。进行空中施药时,为了降低雾滴飘移,需要添加合适的农药助剂(如飘移抑制剂41A)增大雾滴粒径,提高附着性;进行地面施药时,为了确保覆盖面积和冠层穿透性,需要添加合适的农药助剂(如表面活性剂LI700)降低雾滴粒径,增强沉积率。蜡质层较厚的树木叶片,其表面较难被药液润湿,对于此类靶标喷施农药时,应使用润湿剂CHEMWET,以增加药液在靶体表面的润湿性能和黏附性能。     

对冲喷头设计与雾化试验

【目的】针对植保机械扇形喷头雾滴粒谱较宽、雾滴粒径均匀度较差等不足,基于射流和撞击流耦合作用原理,提出一种新型喷头结构方案,以改善喷头雾滴粒径均匀性和雾滴谱。【方法】采用快速成型制造技术的光敏液相固化成型(SLA)工艺,选用C-UV9400立体光造型树脂材料,制造出喷头终端喷孔出水口形状相同、出水口孔径d_1=1 mm、切槽角α=30°的扇形喷头和新型对冲喷头;利用喷头雾化性能测试系统检测2种喷头的雾滴粒径和雾滴分布情况,使用分布跨度评价雾滴粒径均匀性。【结果】在距喷头终端喷孔出水口100 mm处,喷施压力在0.3～0.8 MPa范围内变化时,扇形喷头和新型对冲喷头的分布跨度分别在1.65～1.82和1.07～1.23之间,分布跨度小表明雾滴粒径均匀性好、雾滴谱窄,且从测得的雾滴分布图发现,新型对冲喷头的雾滴分布较集中;当喷施压力大于0.6 MPa时,扇形喷头雾滴粒径变化趋向稳定,而新型对冲喷头雾滴粒径随喷施压力增大还能不断减小,表明新型对冲喷头具有调压范围宽的良好调压特性;撞击后会形成较大雾滴,较大雾滴并有一定速度具备较好的穿透性能和抗飘移能力;为使喷头达到较佳的病虫害防治效果,建立了喷头雾滴粒径多项式回归模型,为喷头选用提供依据。【结论】基于射流和撞击流耦合作用的对冲喷头具有雾滴粒径均匀性较好、雾滴谱较窄、调压范围宽和抗飘性较强的特点,可为开发精准施药植保机械装备提供技术支持。     

农用固定翼飞机的喷头喷雾特性

为获得航空AT系列固定翼飞机常用喷头的雾滴粒径分布情况,选取了CP-03喷头并对其进行了风洞和飞行条件2种情况下的雾滴粒径分布测试。试验中收集水敏纸,试验结束后利用扫描仪扫描,再导入iDAS PRO雾滴沉积分析软件进行雾滴粒径分布情况、雾滴覆盖率及回收率情况分析。试验结果表明,在喷头型号一定的情况下,随着出口风速的增大,雾滴粒径呈递减趋势。当出口风速分别为51.5,60.7和70.4 m/s时,1~#孔+A的雾滴粒径最大,分别为374.4,297.1和229.6μm,同时,喷头的结构(孔径和喷雾面的导流角)也对雾滴粒径有直接的影响。该研究为航空喷头的作业参数提供了依据,在实际作业时,需要根据作业对象和防治要求合理匹配喷头结构、作业飞行速度、飞行高度参数,从而达到最佳作业效果。     

基于林木病虫害防治的移动喷雾参数对雾滴穿透性影响分析

林木病虫害防治过程中,常采用皮卡搭载喷雾系统进行移动喷雾,以达到快速高效的目的。为了研究移动喷施农药过程中喷雾技术参数对雾滴穿透性的影响,本研究构建了由供液模块、喷雾压力调控和速度实时显示模块、喷头高度和角度调节模块、速度控制调节模块和防冲撞限位模块5大部分组成的移动喷雾测试系统。通过研制的移动喷雾测试开展试验分析,分别设置了3种喷施压力、4种搭载平台行驶速度、国产和进口不同的多个喷头,对仿真树靶标进行了喷雾试验,在仿真树冠层内设置8个采样点铺放卡纸来测定雾滴沉积覆盖率,采用iDASPRO雾滴沉积分析数据,以此来测试喷雾技术参数对雾滴穿透规律的影响。经过统计分析,得到影响喷头穿透效果大小的因素次序:喷雾压力>搭载平台移动速度>喷头孔径,采用Design Expert试验分析软件,建立以喷头孔径、搭载平台移动速度和喷雾压力为自变量、以雾滴覆盖率为应变量的多元非线性回归模型。结果表明:雾滴沉积量随着喷雾压力的增加呈现增加的趋势,当移动速度为最小的0.25m/s时,雾滴沉积量明显高于移动速度为0.50m/s和0.75m/s时的值,研究结果对于植保作业中移动喷雾参数确定和器械选择提供了理论依据与应用参考。     

喷头雾化性能及雾滴沉积可视化模型研究

农药喷施是全球广泛使用的防治林木病虫害的方法,最有效的形式是让雾化后的雾滴能有效沉积在目标表面(如病菌、害虫、叶片或树木的其他部位)并减少非靶标区域的农药流失。目前,很少有人对林木病虫害防治过程中的农药喷施进行实景建模研究,无法通过改变参数的输入来对器械选择、参数控制对喷头雾化效果和雾滴沉积等做出实时的反应,单纯依靠试验分析它们之间的因果关系需要耗费大量的人力和物力,而且短期内难以获得令人信服的结果。依据不同类型和喷雾量的喷头,笔者选用AI 110015气吸扇形喷头、TT 11002广角扇形喷头及XR 11001~3延长范围扇形喷头,利用激光成像系统和激光粒度仪测定喷雾角和雾滴粒径,并研究了雾化机理。采用荧光素钠作为示踪剂,测定了不同喷施压力、不同收集距离、不同采样高度等对雾滴沉积量的影响。借助Visual C++和Open GL软件,运用调用数据库的方法对喷头雾化性能和雾滴沉积进行仿真模拟,根据粒子系统原理,能实现在不同输入参数下雾滴雾化情况和沉积效果的可视化显示,实现了系统的安全维护性和友好的人机对话性,为进行正确的施药技术与器械决策提供必要的理论支持、技术依据和直观演示,从而提高林木病虫害的防治效果。     

固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移规律研究

为了研究固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移的规律,针对GP-81A航空喷头的3~#、4~#、5~#喷嘴,以农用航空常用的Y-5B飞机为平台进行航空喷雾作业试验,采用采样杯采样方法,通过改变雾滴粒径、航高、侧风风速3个因素开展雾滴的飘移沉积试验研究。通过SPSS软件对试验结果分析可知,3个因素对雾滴飘移均有显著性影响,对沉积量的影响权重大小为:雾滴粒径侧风风速航高;通过回归方程估算出不同试验条件下总沉积量的大小,进一步分析了3个因素对沉积量大小的影响;根据拟合结果及比较分析综合来看,当喷头型号为5~#,航高为5 m,侧风风速为1.5 m/s时作业喷洒效果最佳;通过AGDISP对不同雾滴粒径条件下雾滴的飘移轨迹及沉积量进行模拟分析,验证了雾滴粒径对航空喷雾飘移的显著影响。研究结果可为固定翼飞机实际喷洒作业中减少雾滴飘移、提高农药使用效率提供了科学依据。     

航空喷洒设备及监测技术的研究 Ⅰ.喷洒设备性能测试

报道新研制的ＨＵ２－ＨＷ１型超低容量喷洒设备与海燕６５０Ｂ飞机配套的技术参数的测试方法和结果。在超音速风洞实验室,用来流风速２７ｍ／ｓ和３３ｍ／ｓ,测试１号雾化头转速依次为７４６０、９３５０ｒ／ｍｉｎ,２号雾化头为８４１０、１１８００ｒ／ｍｉｎ,药液泵压力３．５￣５．０ｋｇ／ｃｍ＾２,流量１５．０￣２１．０Ｌ／ｍｉｎ,有效喷幅４０ｍ,雾滴粒径９５￣１７０μｍ,雾滴密度平均９￣１６滴／ｃｍ＾２,雾滴     

基于农药热力烟化雾化机理研究的可视化测试装置

烟雾载药防治技术具有防效高、用药省、无需用水等显著优点,广泛应用于农林病虫害的快速防治。目前国内外对该技术的研究大都停留在热力烟化后的效果层面上,而对热力烟化雾化过程及机理缺乏深入认识、相关测试装置十分匮乏。因此,笔者在现有热烟雾机热力烟化技术基础上,采用高纯度耐高温石英材料,研制出用于农药热力烟化雾化机理研究的可视化测试装置,实现了对油溶剂或水基型农药热力烟化雾化中破碎、裂化、蒸发及冷凝形成雾滴的过程的可视化研究,以及对雾滴粒径、热力烟化雾化管轴向温度和压力及其出口气流速度分布的测试,从而为农药热力烟化雾化机理的探讨提供方法和依据。     

苗木喷雾机风送系统优化设计及气流场试验

针对国内多风管苗木喷雾机风送距离短、机型体积与载重量大的问题,对苗木喷雾机风送系统中的多出口装置结构进行优化模拟和试验验证。设计了多排八出口、多排六出口和双排八出口3种多出口装置,采用模拟和试验相结合的方法,得出多出口装置型式对出口风速和风压的影响规律。结果表明:试验与模拟风速数据大致相似,3种装置出口风速试验值和模拟值的拟合优度分别为0.596 6,0.968 8,0.696 3,验证数值模拟方法的可行性;多排六出口装置出口风压最高,平均风压为662 Pa,各出口风压与风速变化趋势基本一致;多排六出口装置出口风速比八出口高,出口风速范围在29.52～34.85 m/s,各出口风速均匀性更好;在风机3 000 r/min转速下,风管出口风速在喷雾距离0～1.5 m范围内衰减较快,在5 m处风速衰减到1.5 m/s左右;在相同风管高度间隔时,风速边界随风管出口数量增多而增大,与出口风速无关;风送系统外流场在4 m距离内风场垂直面的雾滴沉积分布均匀性较好,5 m距离以上均匀性较差。综合考虑喷雾机整机尺寸和承载能力,多排六出口风送系统更合理,气流射程和雾滴沉积分布能满足5 m的作业要求。     

2YCZ-15型高扬程机载喷药机的设计及试验

2YCZ-15型高扬程喷药机是由国家林业局哈尔滨林业机械研究所根据农、林、牧业病虫害防治机具的发展及需求而最新设计和监制的,它以11kW小四轮拖拉机为动力,采用后悬挂型式机动作业,可喷施水剂、乳剂、油剂、生防及化防农药。该机具有喷雾射程高、雾滴均匀、一机多用、防效好、工效高、省水省药及机动性强等特点,并可进行超低容量喷雾、低容量喷雾和静电喷雾,是目前较理想的机动病虫害防治机具。其可广范应用于粮棉作物、蔬菜、果园、林业种子园、林业苗圃、花圃及牧业草场等。1主要结构设计2YCZ-15型高扬程喷药机由悬挂支架、传动机构、…     

沙柳削片机切削过程低频振动特性

【目的】针对改进沙柳削片机切削过程中冲击力大、振动剧烈等问题,对其振动情况进行测试,为后续研究不同工作部件的振动幅度和频率对削片质量的影响及高效合理使用沙柳削片机提供技术参考。【方法】在空载和负载条件下,对沙柳削片机主要工作部件,即切削机构和进给机构组建多点振动测试系统。【结果】随着刀辊转速增加,削片机主要工作部件振动加速度呈先减小后增大的趋势,在整个频带上振动加速度自功率谱稳定;随着喂入辊转速增加,切削机构上下方向的振动加速度急剧增加,切削机构前后左右方向的振动加速度以及进给机构上下左右方向的振动加速度均呈先增大后减小的趋势,当喂入辊转速达到80 r·min-1时,削片机主要工作部件均振动剧烈;喂入量对进给机构上下左右方向的振动及切削机构上下方向的振动影响较大,随着喂入量增加,削片机主要工作部件的整体最大振动加速度也增大,在157 Hz处,进给机构上下方向振动的自功率谱呈先增大后减小的趋势;随着沙柳含水率增加,削片机切削进给机构的最大振动加速度减小,且在整个低频段削片机主要工作部件的自功率谱总体呈减小趋势;随着沙柳根部直径增大,切削进给机构各方向的振动加速度均增大。【结论】空载条件下,进给机构和切削机构在各个方向的振动加速度均较小;负载条件下,受刀辊转速、喂入辊转速、喂入量、沙柳含水率、沙柳根部直径的影响,进给机构和切削机构在各个方向的振动加速度均大幅度增加。     

酶解木质素质量浓度对纳米木质素粒子结构及载药行为的影响

【目的】研究酶解木质素(EHL)在四氢呋喃(THF)中的质量浓度对制备纳米木质素中空粒子(LHNPs)结构的影响以及载盐酸阿霉素(DOX)粒子(DOX@LHNPs)结构对药物控释行为的影响,为LHNPs在不同领域的选择性包载利用提供参考。【方法】将不同质量EHL溶解在THF中,制备不同质量浓度木质素溶液,向溶液中滴加去离子水使两亲性木质素自组装成结构不同的纳米木质素中空粒子。在制备过程中加入一定质量DOX,EHL自组装成纳米粒子的同时会将DOX包裹在LHNPs腔体内,形成载药纳米粒子。借助透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪(DLS)、比表面与孔隙度分析仪等手段表征材料的微观结构和粒径尺寸。利用紫外-可见光分光光度计(UV-vis)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)等仪器表征测试LHNPs对DOX的包载和控释。【结果】DLS测试结果表明,EHL初始质量浓度从0.3 mg·m L~(-1)增加到3 mg·m L~(-1),颗粒直径从552.6 nm减小到266.8 nm,PDI基本保持稳定;制备的纳米木质素粒子尺寸分布均匀,可在水中稳定保存10天以上。利用TEM、SEM结合比表面与孔隙度分析可知,纳米木质素粒子呈中空球形结构,表面开孔;随着EHL初始质量浓度增加,粒子的直径、表面积和孔隙体积均有所减小。UV-vis、XRD、FTIR表征测试表明,LHNPs能够包载DOX。酸性(pH=5.5)条件下,自由DOX和载药粒子释放DOX的速度均大于中性(pH=7.4)条件下的药物释放速度。较大的比表面积和孔隙率可提高纳米中空粒子对DOX的包载能力,壳层更厚的粒子对DOX拥有更稳定的控释能力。【结论】酶解木质素可自组装成尺寸稳定且表面具有单孔的纳米级中空球形粒子。控制酶解木质素初始质量浓度,可调节中空粒子的直径和壳层壁厚。对于DOX@LHNPs,比表面积和孔隙率越大,其载药量越大,但结构更规整、壳层壁更厚的纳米中空载药粒子对DOX的释放更稳定。     

防治核桃干腐病的新型纳米生物基农药缓释胶囊制备及缓释性能

【目的】核桃干腐病可降低10%~50%核桃产量,其病原菌主要以菌丝体的形态感染树皮细胞,并通过孢子大量繁殖,产生对寄主细胞有毒害作用的代谢物,使树体出现病斑,引起树木溃疡病。为了提高核桃干腐病的防治效果,设计反应路线,合成新型生物基材料,进而制备微纳米胶囊,包载干腐病抑菌剂,以便获得良好缓释性能和抑菌效果的新型纳米生物基农药缓释胶囊。【方法】采用海藻酸钠(SA)、羧甲基纤维素钠(CMC)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料,通过DCC和DMAP活化法分别与胆固醇进行酯化反应,制备新型生物基材料,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(1H NMR,13C NMR)、X-射线衍射(XRD)表征其分子结构。采用相分离法将新型生物基材料制备为微纳米胶囊,包载戊唑醇(Teb),形成载药微纳米胶囊。通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)测定载药微纳米胶囊的粒径。通过紫外光谱测试其包封率和缓释性能。利用培养基法探究其抑菌效果,并初步进行防效试验。【结果】成功获得3种新型纳米生物基载戊唑醇微纳米胶囊,粒径为200~300 nm,包封率分别为72.5%、69.7%和71.1%,具有良好缓释性能,累积释药率分别为85.5%、75.2%和51.6%(戊唑醇乙酸乙酯溶液空白对照累积释药率为100%),其释药规律符合Peppas动力学方程,干腐菌抑菌率分别为32.4%、28.8%和23.8%(戊唑醇乙酸乙酯溶液抑菌率为0%),与98%戊唑醇的防治效果相比,3种载药纳米胶囊对核桃干腐菌具有较好的长期防治效果。【结论】本研究制备的新型纳米生物基农药缓释胶囊表现出良好的缓释效果,能够延长抑菌剂防治核桃干腐病的有效期,达到改善传统防效的目的。有关结果不仅为核桃干腐病病原的防治提供新技术,而且制备的纳米材料可为防病药物提供新的包载材料。     

乌兰布和沙区不同下垫面的土壤风蚀特征

【目的】研究荒漠生态系统典型植被群落对近地层风沙活动的影响,揭示荒漠生态系统中不同下垫面条件的土壤风蚀特征。【方法】在乌兰布和沙区东北缘荒漠-绿洲过渡带内,选取油蒿半固定沙丘(盖度约20%)、白刺半固定沙丘(盖度约30%)、油蒿固定沙丘(盖度约40%)、白刺固定沙丘(盖度约40%)、流动沙丘(CK)5种典型下垫面,运用风蚀钎和风沙流采集系统,实时监测5种下垫面的风蚀动态,定量分析不同下垫面条件下的土壤风蚀量、风蚀物的垂向分布及粒度组成的差异性。【结果】乌兰布和沙区不同下垫面同期土壤风蚀深度为:流动沙丘油蒿半固定沙丘白刺半固定沙丘油蒿固定沙丘白刺固定沙丘,当风速达到4.1 m·s~(-1)时,流动沙丘即可观察到沙粒蠕动,当风速达5.1 m·s~(-1)时积沙仪可收集到风蚀物。油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘的风速分别达到6.3,6.5,6.8,7.9 m·s~(-1)时方可发生风蚀;5种下垫面0~100 cm垂直断面上,67.6%~90.0%的风蚀输沙均分布于30 cm高度范围之内,挟沙气流中输沙率随高度增加呈幂函数规律递减,随风速增大呈幂函数规律递增,各高度层风蚀物粒度组成呈单峰态分布,峰值处在250~100μm之间,0~20 cm高度层峰值与其余各层的峰值范围差异明显且偏向粒径趋大的方向;自下而上,极细沙的粒度构成比例呈递增趋势,中沙的粒度构成比例呈递减趋势。【结论】随着植被盖度的增加,土壤风蚀程度显著减轻,流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘年风蚀深度依次降低。盖度为40%的油蒿、白刺群落,其地表风蚀深度仅为流动沙丘同期风蚀深度的1.73%~1.52%,0~100 cm高度范围内的输沙率仅为流动沙丘输沙率的6.6%~5.1%。在荒漠生态系统中,植物群落主要通过覆盖地表、提高下垫面的粗糙度和拦截沙粒的运动来缓解气流对地表的侵蚀作用。因此,在防沙治沙工程实施过程中,要充分考虑和利用植被防风抗蚀的生态效应。