飘移控制喷雾施药技术研究进展

农药雾滴飘移是造成药液流失、环境污染、病害防治效果低的重要原因。非目标的雾滴飘失导致了水土污染,人畜中毒,环境恶化等大量问题。为了增强作物种植中施药喷雾对病虫害的防治效果,提高化学农药的使用效率,节省农民的种植成本,减轻农药对环境的污染和人员的伤害,针对喷雾过程中现存的大量问题,结合了目前国内农药的使用现状及相关飘移控制技术的发展,通过对辅助式喷雾、低量低压喷雾、变量喷雾、静电喷雾、抗飘移喷头和农药改善配方的使用等几个方面综述了目前防飘移技术的研究进展,并对其进行综合,提出了一种可行的缓解农药污染的防飘移方案。     

农药喷施过程中雾滴沉积分布与脱靶飘移研究

对农药通过空气运输并沉积到靶标植物表面(叶片或其它部位)、地面(土壤表层)以及大气(随风飘移)等不同部分的沉积进行研究。以苦苣菜、棉花和稗草作为靶标植物,取其不同生长阶段(总叶面积分别为15、135、300 cm~2)作为研究对象。在开路式风洞喷施加有荧光示踪剂喷雾介质,通过清洗并分析植物叶片、地面上放置的聚酯薄膜卡和风洞中悬挂的聚乙烯线测定荧光剂含量,分析不同体积中径、喷雾角、雾滴速度、流量、喷头高度、风速、植物类型、生长阶段等因素时的农药雾化后的分配过程,定量测试不同参数对农药在植物、地面和大气中的沉积比例分配的影响。建立了基于跨帧技术的粒子图像测速系统来增加测速范围,包括激光成像系统、脉冲发生器和分析软件。结果表明,喷雾角、雾滴速度、流量、植物类型等参数对植物、地面和大气等不同部分农药分配比例的影响不大,而雾滴粒径、喷头高度、风速、植物生长阶段对植物、地面和大气等不同部分农药分配比例的影响显著。当雾滴粒径由445μm减小到181μm时,地面上的沉积比例由82.7%减少到57.7%,空气中飘移部分的比例由30%减少到0.8%。当喷雾高度为40~60 cm、风速2~4 m/s时,农药在植物上的沉积比例都达到13.4%以上。因此,喷施农药时,应尽量使喷雾高度为40~60 cm,风速小于4 m/s,并根据防治目标、附近环境确定雾滴粒径。当喷施土壤活性除草剂等农药时,应选择产生较大的雾滴粒径,以增加在地面(土壤)上的沉积比例;而对于防治飞行类害虫,农药在空气中飘移部分的比例可以提高防治效果,所以较小的雾滴更加有效。靶标植物本身的特性也会影响农药的有效沉积效率,植物的生长阶段越靠后,叶面积越大,农药在植物上的沉积比例越高,在地面上沉积部分的比例越低,喷施除草剂时,尽量减少药剂在单子叶作物叶片上的沉积,增加在双子叶靶标杂草上的沉积量。选择不同的参数,将导致植物上的药剂有效沉积明显不同,也会引起农药流失部分的明显不同。     

考虑水滴运动蒸发的喷灌水量分布模拟

提出了有风条件下喷头水滴运动与喷灌水量分布模拟方法,并利用Visual Basic 6.0开发了喷灌水量分布模拟软件.该软件在已知单喷头的径向水量分布数据时,可以模拟出不同风速、风向、空气温湿度等环境条件下单喷头或多喷头组合的喷灌水量分布,计算出喷灌系统的组合喷灌强度、喷灌均匀系数和蒸发损失率.以9708A型喷头为例,分别对工作压力为0.20、0.25和0.30 MPa下单喷头径向水量分布以及喷灌系统组合间距为14 m x 14 m和14 m×12 m时的喷灌水量分布进行了模拟,并与实测值进行了对比,结果表明:模拟的单喷头径向水量分布与实测值总体一致,由模拟水量分布推算的喷头流量与实测值的相对误差为0.83％ ～8.01％;喷灌均匀系数模拟值与实测值的相对误差为0.69％～6.36％,蒸发损失率模拟值为0.51％ ～ 1.75％,小于实测的水量损失率.模拟了不同组合间距下的喷灌水量分布,得到的喷灌均匀系数模拟值与其他软件比较,相对误差在0.11％ ～2.44％之间.     

流冰对输水明渠混凝土衬砌的撞击影响

为研究西北寒冷地区长距离输水工程中流冰对输水明渠的撞击影响,该研究运用LS-DYNA软件模拟不同工况下流冰与输水明渠碰撞挤压过程,并通过室内模型试验进行相应验证,探求水-空气耦合介质中流冰碰撞输水明渠的破坏规律。结果表明：流冰速度对明渠衬砌撞击的最大等效应力与X方向最大位移呈现出近似的Pseudo-Voigt函数峰值曲线关系。流冰压缩强度对明渠衬砌撞击的最大等效应力与X方向最大位移呈现出近似的线性关系。综合分析所模拟的不同组合工况可以看出,对明渠衬砌撞击影响明显的组合区间是流冰压缩强度为1.825～3.199 MPa、流冰速度为3.5～4.5 m/s时的组合情况,其等效应力值为4.3～16.8 MPa、X方向最大位移值为2.59～5.52×10-5 m;对明渠衬砌撞击影响最大的双因素组合是流冰压缩强度为3.059 MPa、流冰速度为4.0 m/s的组合情况,其等效应力值为16.8 MPa、X方向最大位移值为5.52×10-5 m;对明渠衬砌撞击影响较为不明显的组合区间是流冰速度为0.5～1.0 m/s、压缩强度为1.825～2.375 MPa时的组合情况,其等效应力为0.7～2.8 MPa、X方向最大位移为0.24～0.52×10-5 m。同时,模拟值与试验结果基本吻合,表明所采用的数值模拟仿真模型准确可靠,其结果可为寒冷地区冬季输水工程安全运营提供帮助。     

植被生态系统防风固沙功能价值动态变化研究--以榆阳区为例

以榆阳区北部风沙过渡带1988-2003年的土地利用数据为依据,运用按研究区实际情况建立的测算模型,对该区1988-2003年的林草植被的年度防风固沙服务功能价值进行了测算和动态分析.研究表明:(1)1988-2003年,榆阳区北部风沙草滩区林草植被的防风固沙价值在波动中增加,其中1988-1998年和2001-2002年为上升期;1998-2001年和2002-2003年为下降期.(2)榆阳区林草生态系统防风固沙服务功能价值量的变化是国家生态政策、自然因素、经济因素等合力驱动的结果."退耕还林还草"和"营造防护林"等生态措施的实施,对保育风沙区的环境起到了积极作用.(3)人类对生态系统服务功能的干预主要通过改变土地利用方式来实现,土地利用类型的动态变化会产生相应的生态响应.     

沙质地表与砾质戈壁风沙运动对比研究——以敦煌莫高窟窟顶风沙运动为例

通过野外观测资料分析,阐明在沙质地表下,风速相当时不同风向风沙流的结构不同,即含沙量影响风沙流结构.一般随着含沙量的增大,各层的绝对输沙量相应增加,相对输沙量在下层增加,上层减少.但也有不一致的情况,本次野外观测就出现了下层减少上层增加的情况.戈壁风沙流结构与沙质地表显著不同,其风沙流结构呈独特的"象鼻"效应,即在一定高度有一个最大输沙量,且这个高度随风速的增大而增加.西北风作用下,自鸣沙山至窟顶输沙量逐渐减少.戈壁具有一定的阻沙效应,风速为7.7 m/s时,每100 m阻沙率达10%左右.沙山前沿固沙带对输沙量起着重要作用,有防护措施与无防护设施相比较,西北风的输沙量可减少95%左右.偏东北风在缺少沙源的情况下,主要以输送为主,偏南风实际输沙量明显小于偏西北风,输沙量由沙源地到窟区逐渐减少.     

H9N2亚型禽流感病毒抗原性变异的研究

对1998—2002年间在河南省豫北地区分离到的5株H9N2亚型禽流感病毒的抗原性变异进行了研究。经HI试验、鸡胚中和试验、细胞中和试验及攻毒保护试验证明，5株H9N2亚型间已经发生了抗原性漂移。98A5和99S毒株间的保护力接近100％，HI试验、鸡胚中和试验、细胞中和试验的相关性均在0．74以上。表明2毒株间的抗原性相近；用00Y毒株攻击其他4株免疫的鸡，其保护率仅为60％～80％；而02Y株对除00Y株外的4株的免疫保护率分别为60％、75％、80％、100％，与分离年代呈负相关性，HI、鸡胚中和试验、细胞中和试验也取得类似结果，说明2000年后的毒株间已发生抗原性变异。     

风幕式气力辅助静电喷雾沉积特性

针对传统农业施药过程中雾滴漂移量大和雾滴冠层穿透力不足的问题,以风幕式气力辅助喷雾系统为研究对象,采用称重平面沉积量方法,研究了风幕式气力辅助下荷电喷雾和非荷电喷雾在不同高度面上的沉积规律,以及不同风幕风速影响下荷电喷雾和非荷电喷雾的沉积特性,分析了风幕射流流场对喷雾液滴沉积分布的影响.研究表明:风幕式气力辅助有效减少了液滴的横向扩散,使喷雾沉积集中在靠近喷雾中心的狭窄区域,有效抑制雾滴漂移;风幕流场加强喷雾流场的扰动,使非荷电喷雾和荷电喷雾沿喷杆轴向沉积都更加均匀.气体射流增加了液滴的动量,射流速度越大风幕对喷雾沉积分布影响越大.