摘要
病虫害防治是当今农林业重点关注的主题之一，在防治病虫害方面，雾滴粒径是评价喷雾效果的重要参数，雾滴的沉积效果更是能直接反应出喷雾质量和病虫害防治效果，因此，雾滴测量技术的研究也越来越受到重视。目前，在喷雾作业雾滴测量技术研究方面，主要应用的雾滴尺寸测量方法有激光法和机械法，激光法主要采用激光粒度仪，机械法主要有油盘法和水敏纸法，而水敏纸法和荧光示踪剂法是测量雾滴沉积量最常用的两种方法，无线传感法是比较新的一种，研究还相对较少。因此，研究出能够的快速、准确地测量雾滴尺寸和掌握雾滴沉积特性的雾滴测量技术具有一定的必要性。
关键词：雾滴尺寸；雾滴沉积；喷雾试验；采集方法
1、 课题研究目的和意义
随着人口的增长和社会的发展，人类对农林产品在保证产量要求的同时，对质量的要求也越来越高，因此对病虫害的关注度也逐渐提升。近年来，林业病虫害的问题日趋严重，农作物病虫害发生的次数越来越多，频率越来越高且情况越来越严重。据统计，我国林业有害生物种类高达8000多种，其中有200多种发生严重，每年发生面积达1.2亿亩，造成经济损失高达880亿元（林业局牵手防治森林病虫害，2006）；因防控能力不足每年造成粮食损失近500亿斤、经济作物损失350多亿斤（人民网—人民网，2013）。据全国农技中心预测，2018年我国农作物重大病虫害发生总面积高达50亿亩次[1]。因此，病虫害防治就成为森林和农作物保护措施的关键，而化学防治，即农药防治，又是各种植物病虫害防治方法中最重要的一种手段，而喷雾法又是各种农药使用方法中最常用的一种。在药液喷洒后，沉积在作物上的农药量与施药总量的比值，称为“农药有效利用率”，提高农药的有效利用率对减少资源浪费、降低环境污染、保持生态平衡和实现农林业可持续发展都有着不可代替的作用。
在喷雾机械作业过程中，雾滴的沉积效果是衡量其性能优劣的重要指标，雾滴沉积效果能够直接反应喷雾质量和病虫害防治效果，药液的沉积越多，对病虫害的防治效果就会增加。其中，雾滴粒径是评价喷雾效果的重要参数，喷雾质量又是评价植保机械质量的主要指标，能够快速、准确地测量雾滴尺寸和掌握雾滴的沉积量是试验和使用植保机械必不可少的前提条件，因此，雾滴测量技术的研究越来越受到重视。通过研究水敏纸法，荧光示踪剂法，无线传感方法进行雾滴沉积测量，和利用激光粒度仪法，油盘法，水敏纸法进行雾滴粒径的测量，分析不同雾滴采集方法的优劣，以及在评价喷雾作业过程中的可操作性，得出最快速准确的雾滴沉积量和雾滴尺寸测量方法，准确评价雾滴效果，更好地理解和控制喷雾过程。研究结果对于开展雾滴沉积特性及其分布评价提供参考，对于指导农业植保施药作业具有重要的意义。
2、 国内外研究现状
（1）雾滴沉积量测量方法研究现状
雾滴的沉积效果能直接反应出喷雾质量和病虫害防治效果，而雾滴的沉积量更是评价防治效果的重要指标，因此，雾滴沉积检测技术的研究具有一定的必要性。数字图像分析技术在测量雾滴沉积量方法中被广泛应用，Zhu Heping等[2]设计了一套能够快速评估出水敏纸上喷雾沉积分布和覆盖范围等参数的便携扫描系统，该系统包括一个手持的名片扫描仪，沉积物收集器（水敏纸），一台笔记本电脑和一个使用图像处理程序的软件，研究出了一种基于图像处理的药液沉积分析系统。王军锋等[3]利用水敏纸作收集喷洒的雾滴，将水敏纸逐一经扫描仪扫描，用图像处理软件DepositScan将扫描后的图像进行分析，根据平均沉积量得出雾滴沉积均匀性、覆盖率以及覆盖密度等雾滴沉积参数，用以研究助剂对雾滴沉积特性及其分布的影响。陈盛德等[4]采用雾滴采集带和采集卡来收集雾滴，经扫描仪扫描后，通过DepositScan 软件进行分析，得到雾滴沉积量，覆盖率及覆盖密度等沉积参数，用以研究雾滴沉积分布及其影响。
目前，在测量雾滴沉积量的方法中，利用基于采集洗脱液和荧光分光光度计的方法是最为常用的，能够有效的测量出雾滴的沉积量。徐广春等[5]通过采用水敏纸和雾滴采集装置，以生物染料丽春红-G 为示踪剂配置成一定浓度的溶液，试验后进行洗脱并计算农药的沉积量，研究分析了农药雾滴在麦田的沉积分布及对灰飞虱防效影响。王昌陵等[6]为研究无人机施药雾滴的沉积分布，配置好一定浓度的荧光示踪剂作为药液进行喷洒，使用聚乙烯软管收集雾滴，试验后将雾滴收集器内的荧光示踪剂洗脱液经荧光光谱仪进行测量，计算出单位面积上沉积率和沉积量。秦维彩等[7]将染料Rhodamine-B 溶解成一定浓度的溶液代替农药进行喷洒，采用聚酯卡作为雾滴采集器，试验后用定量的去离子水洗脱采集卡上的染料，再用荧光分光光度计测定洗脱液的荧光值，计算得到药液在单位面积上的沉积量，根据得到的沉积参数对玉米冠层雾滴沉积分布和玉米生长后期雾滴的沉积效果进行研究。张慧春等[8]采用聚乙烯收集线作为雾滴收集器，配置一定比例浓度的溶液作为喷雾介质，喷洒后收集含荧光示踪剂Pyranine的雾滴，再用去离子水洗脱，经荧光分析仪测定收集线上的荧光剂含量，计算出沉积量，分析不同位置处的雾滴沉积和飘移。
除此以外，利用无线传感技术测量雾滴沉积量也是一种较好的方法，能实现连续快速获取数据，这是一种比较新的方法，目前雾滴沉积实时传感技术的研究还相对较少。初鑫等[9]提出了一种热红外线传感器检测雾滴沉降的方法，利用热红外辐射，保存热像仪呈现的图像，根据颜色对雾滴沉降进行分析，颜色越深，浓度越大，对雾滴沉积趋势的检测具有一定实用性。Salyani 等[10]设计了一种基于可变电阻器原理的药液沉积传感器，导体电阻率会随着药液沉积量的变化而改变，在此结果上建立了一种在自来水作为药液时的系统输出电压与药液沉积量的关系模型。吴亚垒等[11]提出一种基于驻波率原理的雾滴沉积量测量方法，设计了一种叉指型雾滴采集极板结构的传感器，利用介电理论中的驻波率原理，通过采集板探头的特性阻抗变化来表现雾滴沉积量的变化，使得喷洒前后雾滴沉积量的变化通过电压的变化来反映，建立了测试系统输出电压与药液沉积量关系的回归方程，用于快速测量田间的雾滴沉积量。张瑞瑞等[12]研究出基于电容变介电常数原理和Zigbee 技术设计的雾滴沉积传感器及检测系统，电容式传感器通过电容的变化转化为电压信号的变化，以此来反映喷洒前后药液在传感器上的沉积量变化，由此实现对雾滴沉积量的实时快速获取，并且建立了2 种不同电导率溶液作为药液时检测系统的输出电压增量与雾滴沉积量变化的关系方程，给出了雾滴沉积量和传感器相关参数的线性关系。如下图1和图2是传感器节点和传感器节点的安装。
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