茶树植保机械及减量施药技术研究进展

农药防治是茶树病虫害综合防治的重要组成部分,其在病虫害突发或爆发时具有快速高效的防治优势。茶树叶片表面具有亲水性,常量施药会造成茶叶农残超标、生态环境破坏等问题,实现茶树减量施药是减少茶叶农残的有效手段。系统综述了茶树生物特性、茶树病虫害预测诊断及防治方法、茶树植保机械及施药技术,强调提高茶树低容量喷雾的农药有效利用率是实现茶树减量施药的关键。针对目前茶园地面工况复杂及农药利用率低的问题,本文从低容量仿形喷雾机、茶树病虫害喷雾决策及智能终端等六个方面提出茶树病虫害施药技术及装备的研究建议,指出低量化、精准化及智能化是未来茶树植保喷雾机械及施药技术的发展方向。     

面向林业病虫害防治的生物农药喷施系统

【目的】面向林业病虫害防治,设计开发针对生物农药的专用雾化喷头和喷施技术,为确定专门喷施生物农药的风送转盘式离心雾化机构提供理论支持,为预测不同测试范围、操作技术参数和转盘喷头结构下的雾滴粒径尺寸提供科学依据。【方法】设计制造风送转盘式生物农药喷头,构建雾滴粒径性能测试系统,雾滴在植物中的穿透性测试系统以及生物农药活性测试系统,通过改变离心雾化转盘喷头的结构参数(转盘外径、斜角、齿数)以及操作技术参数(流量、转速、风送机构风速)进行雾滴粒径、生物农药活性试验。【结果】1)转盘齿数和转盘斜角对雾滴粒径的影响不显著,而转盘外径、输药流量、转速和喷雾距离与雾滴粒径相关,雾滴粒径随着输药流量增大、转盘外径减小、转速降低和喷雾距离增加而变大。2)构建以输药流量、转盘外径、转速、喷雾距离等参数为自变量,以转盘喷头雾化后的雾滴体积中径为应变量的回归模型,经检验,回归模型调整R~2为0.917,具有显著统计意义。3)通过放置在目标树木不同冠层的水敏纸分析雾滴覆盖率,转盘喷头与风送机构结合,使雾化后的雾滴借助风力的吹送作用,能够更好地穿过树木冠层,迎着喷施方向前层植物上的雾滴覆盖率明显高于中层和后层,且随着风速升高,各层的雾滴覆盖率显著增大。4)以白僵菌作为喷雾介质,测试孢子萌发率来衡量生物农药喷施后的活性损伤情况。转盘喷头的雾滴粒径与转盘齿数和斜角的相关性极弱,而与转盘外径、输药流量、转速和喷雾距离密切相关,影响生物农药活性的转盘喷头结构参数和操作技术参数因素次序为:风速转盘外径转速输药流量转盘斜角转盘齿数。【结论】转盘喷头在风送机构的吹送作用下,可提高喷雾覆盖率,增强防治效果。综合雾化性能和防治性能数据,转盘外径0.1 m、输药流量20 L·h~(-1)、转速314 rad·s~(-1)、风送机构风速5 m·s~(-1)为面向林业病虫害防治生物农药喷施系统的最佳参数设置。     

脉动燃烧技术及其在林业中的应用

脉动燃烧是指在一定声振条件下发生的一种周期性燃烧，其燃烧室内压力强度、气流速度、温度及热释放效率等参数随着时间呈周期性变化，是一种特殊的不稳定燃烧过程，具有燃烧效率高、燃料经济性好、运行环境友好等优点。研制基于脉动燃烧技术的林业作业装备对于提高林业生产效率、促进环保高效燃烧技术的发展具有重要意义。文中概述了脉动燃烧技术的工作原理、特点及发展现状，介绍了脉动燃烧技术在林业病虫害防治、木材干燥和土壤消毒中的应用，并在分析脉动燃烧技术的不足及其在林业作业应用中存在问题的基础上，提出脉动燃烧技术在林业作业应用中的发展方向。     

脉冲式烟雾水雾机热力雾化水剂农药效果分析

针对脉冲式烟雾水雾机在喷施水雾剂农药时常出现滴液、流液或较大雾滴群等雾化不良现象，通过改装6HYW-60S型脉冲式烟雾水雾机，将药液流量设置成可调的测试装置，设定5个油门开度及4个药液流量，测试了脉冲发动机喷药前后的气流速度、温度及各喷药工况下的雾滴粒径分布。结果表明，在最小的油门启动开度到最大的油门工作开度可调范围内，对应的脉冲发动机燃油消耗率变化范围较小（相对变化13.0%），喷管内对应的气流温度与速度也发生同等程度的变化。喷药时，喷管口处的气流温度与速度发生明显变化，由不喷药时约700℃的高温气流下降为75℃左右的雾滴流，相应的气流速度下降了16%左右；油门开度及药液流量对雾滴流温度的影响非常小，但对雾滴流速度的影响非常明显，油门开度增大，雾滴流速度明显增加，药液流量增大，雾滴流速度明显下降。在各油门开度下，对最小药液流量20L/h的雾化效果均不佳，尤其距喷雾出口较近处存在大量的300μm以上的较大雾滴，这些大雾滴极易跌落至地面，无法有效喷施到目标物上；药液流量增大至40L/h及以上时，各油门开度下的雾滴体积中径均较小，同一工况下各位置点的平均值不超过60μm。热力雾化的雾滴粒径分布曲线不是单一峰值的正态分布形态，常会出现不同中心雾滴粒径的雾滴群，且这些雾滴群的中心雾滴粒径基本保持一致。从喷雾出口喷出的雾滴流中，喷管中心轴线上的雾滴细小均匀、雾化充分，中心轴线上方的雾滴一般比中心点处稍大，中心轴线下方雾滴明显增大，且距中心轴线越远的下方，雾滴增大越明显，即雾滴流中较大雾滴群的量逐渐增加。以药液流量60L/h及油门开度90°为最佳雾化工况，在整个喷施区域内均形成了良好的雾化效果。     

基于脉动燃烧技术的土壤消毒蒸汽发生装置设计与试验

为解决设施园艺土壤蒸汽消毒的蒸汽来源问题,设计了基于脉动燃烧技术的蒸汽发生装置。该装置主要由脉动燃烧发动机和锅体两部分组成,脉动燃烧发动机作为热源,其主体浸没在锅体内部水中。通过功率计算,在饱和蒸汽压力为0.6 MPa条件下满足130 kg/h蒸汽产量需要功率107.12 k W,8组脉动燃烧发动机可以满足功率需求。设计了双化油器脉动燃烧发动机,两只化油器同时进油、进气,通过"Y"型喉管连接,燃烧室呈圆柱形,尾管由3根螺旋管并联组成。试验结果表明,脉动燃烧发动机在空气中和水中均具有良好的启动性和工作稳定性,在空气中工作频率保持在90.80~90.89 Hz之间,平均频率90.86 Hz,在水中工作频率保持在87.27~87.81 Hz之间,平均频率为87.51 Hz。额定工况和非额定工况下,蒸汽发生装置热效率分别为95.5%、95.8%。额定工况下蒸汽产量150 kg/h、油耗9.7 kg/h、功率110.8 k W、尾气温度108℃、过量空气系数1.026,满足土壤蒸汽消毒蒸汽量的要求。     

扇形雾喷头磨损对微生物农药施药性能的影响

农林病虫害防治中,微生物农药因其具有不污染环境、防治作用持久、无残留、杀伤特异性强等优点,已逐渐成为研究热点和重要方向,但因利用率较低、施药技术落后、专业施药器械匮乏等原因限制了其在农林病虫害防治中的应用。笔者分析了扇形雾喷头球头结构与雾滴尺寸、雾滴沉积量和农药中的活体微生物存活率等微生物农药活性衡量指标的相关性。建立了喷头磨损测试系统,雾滴沉积量和微生物农药活性测试系统,利用三维测量仪和激光粒度仪等试验测试了扇形雾喷头球头结构尺寸与雾滴沉积量和农药中活体微生物的存活率的变化关系。采用SPSS软件通过线性回归分析方法量化分析微生物农药活性各性能指标与扇形雾喷头球头尺寸之间的相关性,建立了线性回归数学模型。分析认为:目前沿用的喷头失效评估方法不适用于微生物农药施药,为保持微生物农药活性,满足其使用要求,TP11002型扇形雾喷头磨损率应小于6.74%,球头短轴尺寸不能超过0.5 mm,TP8004扇形雾喷头磨损率应小于6.91%,球头短轴尺寸不能超过0.45 mm。结果表明,微生物农药活性不能仅以农药中的活体微生物存活率为衡量指标,应考虑到雾滴沉积量和活体微生物存活率的综合影响。扇形雾喷头球头结构尺寸与雾滴沉积量和活体微生物存活率存在线性关系,根据扇形雾喷头球头结构尺寸的变化判断微生物农药活性是可行的。本研究结果为微生物农药施药时对施药器械的失效评估和提高微生物农药防治效果提供了理论和技术支撑。     

面向农林装备行业的机械类卓越工程人才培养模式的探索与实践

卓越工程人才培养已成为新时期高等教育改革和发展的方向之一.分析目前面向农林装备行业的机械类专业人才培养现状和存在的问题,即专业分散、资源共享不足、教学模式落后、工程实践能力缺失等,在我国“卓越工程师计划”政策指导下,以面向农林装备行业的机械类专业为试点,从培养目标定位、培养机制、培养方案、教学方法、实践教学平台等方面探索并实践了具有南京林业大学特色的“3＋1”卓越工程师培养模式.从学生毕业设计、参与科技创新、毕业生就业统计与企业反馈等多方面看,该模式取得较为理想的效果,值得发展与推广.     

对冲喷头喷雾场液滴分布特性试验

植保扇形喷头的喷雾扇形面内不同位置处液滴直径是不相同的，呈现接近于U形分布的中间液滴直径小而两侧液滴直径偏大的情况，这导致同高度水平方向上各点处的液滴在靶标上的沉积行为不同，致使防治效果存在差异。本文对出水口孔径1mm和切槽角30°的对冲喷头喷雾场的液滴直径分布特性进行试验，该喷头是基于射流和撞击流耦合作用的新型喷头，发现对冲喷头在喷雾扇形面内的液滴直径呈现中间区域液滴直径较大且均匀而两侧液滴直径较小的特性，如喷施压力0.4MPa时在300mm高度测试面上，喷雾扇形面内中间区域液滴直径在265~268μm，而靠近两侧边缘处的液滴直径在250~252μm，这有利于解决喷杆式喷雾机大田作业时液滴直径分布不均匀的不足；并对喷头这一特性进行理论分析，提出在分裂区的3次雾化（即扰动雾化、撞击雾化和振荡雾化）是引起这一特性的根本原因。同时采用径向不均匀指数对喷雾场的液滴分布均匀特性进行定量表征分析，发现径向不均匀指数能够总体反映喷雾场的非均匀特性，当喷施压力在0.6~0.7MPa范围时，径向不均匀指数在0.47~0.51较小范围内变化，说明在该压力范围内工作时喷头喷雾场具有良好的液滴均匀分布特性。     

土壤消毒机蒸汽输送装置的设计与数值模拟

土传病虫害严重制约了设施栽培的发展。蒸汽消毒相比于其他土壤消毒方法,具有诸多优点,其利用高温杀死土壤中的病虫草害,提高了土壤的通透性和排水性,且对环境无任何污染。为此,基于脉冲式土壤蒸汽消毒机的总体结构,重点对蒸汽输送装置的注射针头以及蒸汽罩盖、针头间距、针头数目等蒸汽盘关键结构参数进行了设计。利用Fluent软件对土壤传热模型进行了数值模拟,分析了注射针头周围土壤的温度分布云图。结果表明:持续施加蒸汽7min、停止通蒸汽35min后,在半径10cm内、深度21cm范围内,土壤的温度能保持在90℃以上,验证了蒸汽输送装置结构的合理性。     

喷雾参数间互作效应对农药雾滴飘移的影响

为了了解喷雾参数间互作效应对农药雾滴飘移的影响,建立了风速调节是0～6 m/s的低速风洞,采用碳纤维棒收集垂直方向和水平方向上含荧光素钠的雾滴,由荧光分光光度计测定了收集杆上的荧光素钠的含量,利用SPSS软件进行分析.结果发现:雾滴飘移沉积与喷头类型、压力、喷雾介质、风速密切相关,影响雾滴飘移沉积的喷头结构参数和操作技术参数因素次序依次为风速、喷头类型、喷雾介质、压力.喷雾参数之间存在互作效应,喷雾介质与喷头类型、风速与喷头类型、风速与喷雾介质、喷雾介质与喷头类型与风速之间的互作效应较显著,其余喷雾参数之间的互作效应不显著.随着垂直高度和水平距离的增加,雾滴的沉积减少,随着喷雾压力和风速的增大,雾滴飘失严重,为了减少飘移,在实际田间喷雾作业时,要注重风速的选择.防飘移助剂Greenwet 720有效地控制了雾滴的飘移沉积,表面活性剂Greenwet X-100增大了雾滴的飘移沉积.研究喷雾参数对雾滴飘移的互作效应的机理能减少雾滴飘移,提高施药的作业效率、增强病虫害防治效果、减少环境污染,对农业生产具有重要的理论和现实意义.