农药液滴在玉米叶片表面铺展面积的影响因素

农药液滴在植物叶面上最大铺展面积,决定了农药有效成分作用范围、蒸发时间和叶面吸收效果。为了探究液滴粒径、农药润湿性能和叶面倾角对液滴在玉米叶面上铺展面积的影响机理,通过试验方式产生548、675、756、877、973μm粒径的液滴,利用质量分数为0、0.005%、0.01%、0.1%的OP-10表面活性剂代表润湿性能不同的农药,设定叶面倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°,进行全因子试验。结果表明：液滴粒径、表面活性剂浓度、叶面倾角均对铺展面积影响显著（P<0.001）,三者增大均能提高液滴在玉米叶面上的最大铺展面积。在不同角度下,增大液滴粒径和溶液的润湿性能都能增加液滴在玉米叶面上的铺展面积。药液润湿性能差时,铺展面积随叶面倾角的变化不够明显,润湿性能较好时,铺展面积呈现出随叶面倾角先上升后下降的趋势,粒径为548μm液滴铺展面积的最大值出现在叶面倾角45°左右。通过表面活性剂的单位浓度铺展面积评估了不同浓度的OP-10液滴的铺展能力,发现0.005%铺展能力大于其他浓度,说明在溶液中加入少量OP-10就可以显著改变溶液润湿性能。研究结果有助于理解叶面铺展润湿机...     

不同啶虫脒剂型对烟粉虱的毒力差异及原因分析

为探讨农药剂型对烟粉虱的毒力差异,分别以甘蓝和黄瓜叶片作为生物测定载体,比较了啶虫脒乳油(EC)、微乳剂(ME)、可溶性液剂(SL)、可溶性粉剂(SP)及可湿性粉剂(WP)等5种剂型对烟粉虱成虫的毒力,并通过对植物叶片临界表面张力、啶虫脒药液表面张力、动态接触角及叶片持液量的测定,分析了不同啶虫脒剂型间毒力差异形成的原因。结果表明:以甘蓝叶片为生物测定载体,不同啶虫脒剂型间对烟粉虱的毒力差异明显;以黄瓜叶片为生物测定载体,不同剂型间毒力差异不明显。啶虫脒SL、SP、WP在两种生物测定载体间的毒力差异大于EC和ME。甘蓝和黄瓜叶片的临界表面张力值分别为30.73 mN.m 1和57.91~63.30 mN.m 1。啶虫脒有效成分浓度大于7.81 mg.L 1时,啶虫脒EC和ME溶液表面张力即小于甘蓝和黄瓜叶片的临界表面张力;啶虫脒有效成分浓度大于500 mg.L 1时,啶虫脒SL、SP、WP溶液的表面张力才小于甘蓝叶片的临界表面张力。啶虫脒ME溶液液滴接触两种植物叶片的瞬间(0 s),液滴与叶片间的接触角就明显小于90°。甘蓝叶片对低浓度的啶虫脒ME和EC溶液的持液量高于其他3种剂型,黄瓜叶片对啶虫脒各剂型溶液的持液量无明显差异。植物叶片表面性质和不同剂型溶液表面张力的差异是导致剂型间产生毒力变化的重要原因。     

面向结构参数的滚珠丝杠副动态接触角建模

为研究滚珠丝杠副结构参数对接触角的影响,基于Hertz理论和滚道控制理论,综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的结构参数,以间隙、公称直径、滚珠直径、螺旋升角及滚珠数量作为变量,建立滚珠丝杠动态接触角模型,得到面向结构参数的接触角非线性方程组,给出采用Newton-Raphson法进行迭代求解的流程。基于动态接触角模型进行讨论和实例分析,研究不同工况下的结构参数对滚珠丝杠副动态接触角的影响规律。结果表明:工作中的滚珠丝杠副丝杠侧的内接触角始终大于螺母侧外接触角;滚珠与滚道间隙量增大0.1 mm,内、外接触角增大约7°;公称直径增加则外接触角减小、内接触角增大;滚珠直径和滚珠数量的增大会导致外接触角减小、内接触角先减小后增大;螺旋升角对接触角影响很小,内、外接触角变化幅值均不到0.006°。该研究为滚珠丝杠副结构尺寸优化、动态特性分析、提高设计精度提供了参考。     

不同喷雾助剂在植保无人机喷施作业中对雾滴沉积特性的影响

为研究不同喷雾助剂的理化性质及喷雾助剂在玉米叶片上的沉积特性,该研究将6种喷雾助剂对药液表面张力、药液在玉米叶片上接触角以及无人机喷施6种不同的喷雾助剂对雾滴的沉积特性进行对比。结果表明:喷雾助剂可以显著降低(P=0.000)溶液的表面张力,与清水溶液的表面张力相比Starguar4A喷雾助剂对降低溶液表面张力的作用效果最好,降低了67.8%。喷雾助剂对溶液在玉米叶片上接触角的变化程度影响不同,随着时间的增加雾滴在玉米叶片上的接触角均逐渐降低,其中Ultimate喷雾助剂的雾滴在滴落到玉米叶片上90 s后接触角降低至0°。与清水溶液相比倍达通喷雾助剂的雾滴密度、覆盖率与沉积量作用效果最好,雾滴密度与覆盖率、沉积量分别提高了35.1%、93.8%、31.9%;添加喷雾助剂后除倍达通喷雾助剂外,其他喷雾助剂溶液的雾滴体积中径DV0.5均有所降低;添加喷雾助剂对雾滴谱宽的影响不明显。在田间进行无人机植保喷施作业时,可以优选使用倍达通喷雾助剂,虽然倍达通喷雾助剂的表面张力与接触角并不是最优,但是也能够满足田间使用植保无人机喷雾作业的要求。同时,该试验也为进一步提高农药的利用率提供数据参考。     

无人机旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上的黏附量模型构建

为了探究植保无人机旋翼风场对雾滴在水稻植株上黏附量的影响规律,该研究以大疆T30植保无人机为施药平台,分别以清水、1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液为喷洒溶液,基于航空风洞和粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry,PIV）测量了植保无人机旋翼风场作用下的雾流场、溶液的动态表面张力、黏度和密度以及雾滴在水稻叶片表面的动态接触角,分析了植保无人机旋翼风场对雾滴沉降速度的影响,以及飞防助剂对溶液性质参数、喷嘴雾化性能和雾滴在水稻叶片表面润湿铺展能力的影响规律。在此基础上,结合雾滴拦截模型和雾滴与作物叶片表面碰撞模型,建立了应用于植保无人机施药技术领域的雾滴黏附量预测模型,并对模型计算的准确率进行了田间验证试验。试验结果表明,助剂溶液对溶液性质、喷嘴雾化性能、雾滴在水稻叶片表面的润湿铺展能力以及雾滴在水稻植株上的黏附量方面均有不同程度的影响。与清水溶液相比,添加1%迈飞与0.5%迈图Target助剂溶液后,溶液表面张力分别降低了46.81%,62.21%;喷嘴雾化雾滴的粒径均呈增大趋势,约增大9.3%;雾滴在水稻叶片表面的接触角分别降低了27.74%,46.37%;雾滴在每公顷水稻植株上的黏附量分别增加了800.78%和1 051.49%。无人机旋翼风场对雾滴沉降速度和雾滴在水稻植株上的黏附量均有明显影响,旋翼系统开启后,雾滴沉降速度明显增加,且更快达到稳定运动状态,当无人机旋翼转速由0增加至1 000 r/min 再增加至1 800 r/min时,雾滴沉降速度分别增加了366.67%,64.29%。与旋翼关闭状态相比,旋翼系统开启后,1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液在水稻植株上的黏附量分别降低了26.78%和29.75%。本文建立的黏附量模型预测清水、1%迈飞和0.5%迈图Target 3种溶液在水稻植株上黏附量的准确率分别为48.59%,79.07%和79.29%。该研究为植保无人机对水稻进行施药作业时筛选助剂提供理论参考与指导,并提供一个新的旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上黏附量的预测模型。     

亚微米级海带粉制备技术研究及物理特性分析

为获得物理特性良好、粒度分布均匀的海带粉体,采用Na OH前处理及湿法粉碎技术制备亚微米级海带粉,并通过单因素和响应面分析法优化工艺条件。结果表明:在Na OH质量分数0.19%、浸泡时间11 min、液固比20 m L·g~(-1)的条件下,海带粉平均粒度D50为328.7 nm,D95为825.5 nm,最大粒径为1 106.2 nm。亚微米级海带粉的物理特性为:休止角为62.5°、滑角为70.6°、水溶性为20.1%、润湿时间为35.3 s、膨胀力为1 266%、持水力为3 197%。与市售超微海带粉相比,亚微米级海带粉休止角增加20.9°,滑角增加27.9°,水溶性增加50.0%,物理特性得到显著改善。本研究可为海带的精深加工提供理论依据。     

电动方向盘插秧机转向控制系统设计

电动方向盘作为农机导航系统的转向执行机构在中小型旱地拖拉机上已有应用,但在水田农业机械等转向阻力大的农机上的适应性尚有待研究。该文以井关PZ-60型水稻插秧机为平台,采用电动方向盘作为转向执行机构,对插秧机自动转向控制进行了研究。构建了插秧机转向机构的系统模型,采用系统辨识试验获得了系统模型参数。设计了基于PID的嵌套转向控制算法,采用Simulink仿真模型验证了算法的可行性。分别进行了幅值10°的正弦波、水田小角度转向(直线行驶跟踪)和水田大角度转向(调头)控制性能试验,试验结果表明:插秧机正弦波转向跟踪平均绝对误差为0.301 5°,平均延时0.3 s;在泥底层平坦和不平坦的水田中直线行驶时的转向角跟踪平均绝对误差分别为0.354°和0.663°,平均延迟时间均为0.6 s,角度跟踪偏差最大分别为1.4°和3.6°,深泥脚转向阻力大时有1.4 s的控制滞后;插秧机以28°转向角调头时调节时间为2.5 s,稳态误差为0.6%。研究表明,电动方向盘转向系统具有较好的动态响应和控制稳定性,适用于插秧机作业的自动转向控制,满足插秧机自动导航作业要求。     

螺旋凸轮泵转子腔流量特性数值分析与验证

为了阐明螺旋角对凸轮泵转子腔内部流量特性的影响规律,揭示螺旋角和凸轮泵特性曲线的定量关系,基于FLUENT动网格技术和RNG k-ε湍流模型,对凸轮泵转子腔内部进行三维瞬态流动数值计算,比较了9种螺旋角凸轮泵转子腔内部流量特性,揭示了螺旋角对转子腔内部瞬态流动结构的影响机制,并通过理论计算及试验验证数值预测分对比析,其相对误差在2.5%~5.7%,具有较高的准确性。研究表明:螺旋角对凸轮泵流量特性及泵腔内部流动有显著影响,相比直叶转子,螺旋转子出口的平均流量和流量脉动幅值均明显降低,从而有效抑制转子腔内二次流、旋涡结构与转子间隙区速度突变;螺旋角为45°~60°时,泵出口平均流量达峰值,泵出口流量脉动幅值最低,转子腔内部流动结构较好,结果表明凸轮泵转子腔最优螺旋角取值为45°~60°。该研究可为凸轮泵转子优化设计提供参考。     

甘草倾斜移栽开沟器的设计与试验

为解决机械化倾斜移栽甘草苗,设计甘草倾斜移栽机,融合甘草移栽的农艺要求,提出一种针对甘草秧苗倾斜移栽开沟器。建立了开沟器结构参数、工作参数与倾斜V型断面沟倾斜角度、沟底长度间的数学模型,通过改变开沟器切角、开沟器翼板间距、土壤休止角、开沟器速度、开沟器作业深度等因素对所设计的开沟器进行多因素正交设计。试验结果表明:所建数学模型可用于实现特定要求的倾斜V型断面沟的开沟器参数设计,理论和试验结果误差小于4%。在倾斜移栽角度30°农艺条件下,当滞后投苗系数小于1时,甘草秧苗的角度随滞后投苗系数的减小而减小,随开沟器速度的增大而减小;当滞后投苗系数大于等于1时,甘草秧苗的倾斜角度在28°~31°之间波动,开沟器具有稳定的工作性能。该研究可为甘草倾斜移栽机的设计提供参考。     

龙眼树枝修剪机具刀片切割力的影响因素试验

为降低机械化修剪机具刀片切割力,提高切口质量,该文在自制切割试验台上进行了石硖品种龙眼树枝切割试验。对树枝直径、切割速度、切割间隙、动刀刃角和动刀刃形5因素进行了单因素试验。在单因素试验的基础上选取正交试验的因素水平,进行了刀片峰值切割力正交试验。单因素试验结果表明,刀片峰值切割力均值与树枝直径呈极显著幂函数正相关关系,与切割速度之间呈显著对数函数负相关关系,与切割间隙之间呈显著二次多项式函数关系,与动刀刃角之间呈极显著指数函数正相关关系;外圆弧形刃口刀片切断同样直径的树枝时最省力。正交试验结果表明,切割速度为500mm/min,切割间隙为0.9mm,动刀刃角为10°时,峰值切割力最小为1.58kN。试验结果为设计省力、切割质量好的刀片提供了依据。     

Drop size dependence of soil-water contact angle in relation to the droplet geometry and line tension

The soil-water contact angle is used as a measure of the surface hydrophobicity of soils. The contact angle for particular solid–liquid combination is considered to vary with the drop size. In this paper, we focused on examining the drop size dependence of contact angle on soil surfaces compared with homogeneous solid surfaces, and determining its relation to the droplet geometry and line tension. The contact angle estimated using geometric parameters of the droplets (θ _G) showed decreasing trend with increasing drop size from 5 to 50?µL irrespective of the deformations in the droplet shape in larger drops. This was considered to be a result of the corresponding deviations of the geometric parameters of the droplets. The directly measured contact angle (θ _A) first decreased and then increased with increasing drop size from 5 to 50?µL. The drop size at lowest θ _A for hydrophobized silica sand with 1?g?kg^–1 stearic acid (SA) and the acryl surfaces was 20?µL, whereas that for hydrophobized silica sand with 5?g?kg^–1 SA and siliconed paper was 30?µL. The decrease in θ _A with increasing drop size was explained as a result of the line tension effect using the modified Young's equation. Despite the surface heterogeneity, all the surfaces tested in this study showed positive line tensions on the order of 10?µJ?m^–1. Irrespective of the heterogeneity of the surfaces, the θ _A in this experiment agreed with the modified Young's equation for drop sizes up to about 20–30?µL, where the θ _A and θ _G were also in good agreement. Drop size dependence of contact angle was independent of the level of surface hydrophobicity. The θ _A on all the examined surfaces started to increase with increasing drop size when the deformation index, I _d, exceeded 5%, where the wetting radius, R exceeded the capillary length. The increase in θ _A with increasing drop size was attributed to the deformations of water drops due to the effect of gravity.     

二相流喷雾技术的研究

为了探索设施农业病虫害防治新的施药方法，该文对气液二相流喷雾作了雾化性能与药液物理特性相关性试验，得到了空气压强与气流量、喷雾量、雾滴直径、有效功率、吸液高度、喷口空气过流面积等诸参数之间相互关系，明确了药液粘性和表面张力对雾滴直径、喷雾量的影响程度，其结果为设计二相流喷头提供了依据。     

植物叶面自由能特征和水滴形态对截留降水的影响

采用浸水法和喷水法测定21种植物叶片的最大持水量,初步探讨叶面润湿性、表面自由能及其极性和色散分量对叶片最大持水量的影响,并分析2种方法测定叶片持水量不同的可能原因。浸水法和喷水法测定的叶片最大持水量物种间有显著差异(P<0.001),叶片的最大持水量变化范围分别为29.4～180.0g/m2,94.1～278.3g/m2。浸水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、色散分量分别呈正相关(P=0.002,P=0.000),与极性分量呈乘幂关系(P=0.006),与叶接触角呈指数关系(P=0.004)。喷水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、极性分量、色散分量、叶接触角的相关关系均不显著(P>0.05)。这可能是由于喷水过程中,在叶片表面自由能的作用首先在叶面上形成了小液滴,随着喷水过程的进行,液滴在水的表面张力和重力的作用下逐渐聚集形成大的液滴。     

无黏性土增湿-脱湿过程中接触角的特性

[目的]研究粉土颗粒的接触角滞后特性,掌握土壤增湿或脱湿过程中的界面特性,为建立离散元接触模型提供相应的试验基础.[方法]用躺滴法对土颗粒表面的初始接触角及动态接触角进行测量,用直接观测法对增湿和脱湿条件下土颗粒与孔隙水的接触角进行测量.[结果]天然粉土的平均初始接触角为41.5°,远大于0,广泛用在具有连续表面固体动...     

Water repellency of organic growing media related to hysteretic water retention properties

With respect to soils, most growing media can exhibit hysteresis during drying/wetting cycles, which greatly affects their hydraulic properties. In the case of organic substrates, hydrophobicity during desiccation could be considered as one of the main factors leading to hysteretic behaviour. The purpose of this study was to estimate the influence of changes in wettability on the water retention properties, θ(ψ), of peat and pine bark during a drying/wetting cycle. Major differences in the hydraulic behaviour of the two organic materials studied were observed. For peat, hysteresis was found in the water retention curve (21%) and also in the contact angle/water potential relationship, (α(ψ), 20%), whereas in pine bark, this phenomenon was less pronounced in the water retention curve (10%) and even more limited in the α(ψ) curve (> 5%). Water retention hysteresis was successfully modelled using a modified van Genuchten‐Durner approach (VG_α model), which took into account the local hydrophobicity of each poral domain of the porous media, regardless of the extent of hysteresis. Incorporating the parameters of the VG_α water retention model into a α(ψ) equation to characterize overall or average changes in the hydrophobicity of the material during desiccation resulted in values very similar to those of the contact angles calculated with the capillary rise method. These results indicate that water retention properties of these organic substrates are strongly influenced by hydrophobicity.     

非常规水水质对红壤水分运移参数的影响及其过程模拟

为了探究非常规水水质对亚热带红壤水分运移参数的影响,采用蒸馏水(CK)、再生水(RW)、稀释2,4,6倍再生水(RW-D2、RW-D4、RW-D6)和生活污水(_(WW))等6种不同水质的非常规水模拟红壤水分入渗过程,利用水平土柱吸渗法测定红壤湿润锋运移速率和水分扩散度,应用压力膜仪法测定了土壤水分特征曲线并且借助van Genuchten(VG)模型提取了相应的土壤残余含水量θ_r、土壤饱和含水量θs、α和n等特征参数值。结果表明:不同水质入渗下红壤湿润锋运移速率、水分扩散度均存在着一定差异,湿润锋运移速率由快到慢分别为V_(CK)≈V_(RW-D2)V_(RW-D6)≈V_(RW-D4)V_(WW)V_(RW);在同一含水率下D_(RW-D6)(θ)D_(RW-D4)(θ)D_(WW)(θ)D_(RW-D2)(θ)D_(CK)(θ)D_(RW)(θ)。不同水质处理对VG模型参数变化率的影响程度不同,对α的影响最大,对θ_r的影响最小。因此,非常规水灌溉会降低红壤入渗速率、持水性能以及抗旱能力。     

含岩屑紫色土水分扩散规律

紫色土中存在的岩屑显著影响土壤水分扩散。以往研究主要集中在> 2 mm岩屑上而忽视了<2 mm岩屑的作用。因此,探讨>2 mm岩屑对紫色土水分扩散的影响基础上,明确<2 mm岩屑的作用对完善含岩屑紫色土水分扩散规律的研究具有重要的意义,从而为土壤水动力学模型的构建提供理论依据。以四川盆地紫色页岩发育的暗棕紫泥土和泥岩发育的红棕紫泥土为研究对象,设置3种岩屑粒径(0.25~2,2~5,5~10 mm)和4种岩屑含量(0,30%,50%,70%),利用水平土柱吸渗法测定含岩屑土壤湿润锋变化特征、水分扩散率D(θ)和土壤含水率θ,并拟合D(θ)、Boltzmann参数λ与θ之间的关系。结果表明:对于暗棕紫泥土,岩屑粒径为2~5 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加呈先增加后降低再增加的趋势;岩屑粒径为0.25~2,5~10 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加逐渐增加。对于红棕紫泥土,岩屑粒径为2~5,5~10 mm,随岩屑含量增加,70%岩屑含量的土壤D(θ)明显大于其余3个岩屑含量的土壤,而30%岩屑含量和50%岩屑含量土壤之间的D(θ)无显著差异,且土壤湿润锋前进速率均呈先增加后降低再增加的趋势;岩屑粒径为0.25~2 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加逐渐增加。因此,随岩屑含量提高,土壤水分扩散速率整体呈现增加趋势;且泥岩发育的土壤水分扩散速率高于页岩发育的土壤。     

琼胶寡糖对黄瓜抗性及啶虫脒残留的影响

为探究琼胶寡糖作为激发子对植物的影响,本研究以碧翠18号黄瓜为试验材料,在其生长过程中喷施不同浓度琼胶寡糖,测定黄瓜的生长指标、抗性相关酶活和基因表达,以及农药啶虫脒残留量。结果表明,喷施琼胶寡糖可显著促进黄瓜植株生长,提高果实产量;提高黄瓜叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性,降低丙二醛含量;并上调几丁质酶与病程相关蛋白1基因的表达,最高表达量分别为对照组的10.4倍和14.5倍。此外,喷施琼胶寡糖有效降低了啶虫脒在黄瓜上的半衰期,加速其降解。浸果试验结果也显示,琼胶寡糖可显著降低农药残留,100 μg·mL^-1琼胶寡糖溶液可减少农残68.29%。因此,琼胶寡糖具有促进黄瓜植株生长、提高抗性及减少果实农药残留的效果,在农业生产中具有良好的开发价值。