目前，關(guān)于植保無人機(jī)的精準(zhǔn)施藥，業(yè)內(nèi)主要關(guān)注的是如何精準(zhǔn)地控制噴頭的噴灑流量，而忽略了噴霧霧滴粒徑對(duì)農(nóng)藥防治效果的影響，尤其是對(duì)于精準(zhǔn)變量噴灑的認(rèn)識(shí)不夠深入。
今天，我們就來聊一聊，植保無人機(jī)如何通過控制噴霧粒徑大小，并與控制噴灑流量相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)最佳的防治效果，提高農(nóng)藥利用率，并減少環(huán)境污染。
霧滴粒徑——影響植保無人機(jī)噴灑效果的關(guān)鍵因素
噴霧效果的好壞，與霧滴粒徑大小、霧滴漂移及沉降速度等因素密切相關(guān)。其中，霧滴粒徑是農(nóng)藥噴霧技術(shù)中相對(duì)容易控制的重要參數(shù)，也是直接影響到植保無人機(jī)的噴霧質(zhì)量及作業(yè)效果的關(guān)鍵因素之一。
合理地控制霧滴粒徑大小，是用最少的藥量取得最好的防治效果，并減少環(huán)境污染的關(guān)鍵所在。
如上圖所示，1 個(gè)粒徑 400 μm 的粗大霧滴，變?yōu)?200 μm 的中等霧滴后，就變?yōu)榱?8 個(gè)霧滴; 而粒徑縮小到 100 μm后，則會(huì)變?yōu)?64 個(gè)細(xì)小霧滴;50 μm 時(shí)達(dá)到512個(gè)霧滴。
霧滴粒徑與霧滴覆蓋密度、噴液量有著十分密切的關(guān)系。隨著霧滴粒徑的縮小，霧滴數(shù)目呈幾何級(jí)速度增加，而隨著霧滴數(shù)量的增加，農(nóng)藥擊中靶標(biāo)的概率會(huì)顯著增加，覆蓋也會(huì)更加均勻。
我們通過兩張圖來具體說明一下，霧滴粒徑大小對(duì)無人機(jī)噴灑防治效果的影響。
農(nóng)藥噴施過程中，粒徑大的霧滴易沉降，不易隨風(fēng)漂移或蒸發(fā)散失，但分布不均勻、附著能力差，容易因彈跳和滾落而造成藥液流失，大大降低了農(nóng)藥的防治效果，也污染了水土環(huán)境。
霧滴粒徑小，會(huì)相對(duì)易受氣流影響而發(fā)生漂移，可能對(duì)相鄰農(nóng)作物造成危害。但細(xì)小霧滴在作物葉片表面的覆蓋密度和覆蓋均勻度遠(yuǎn)優(yōu)于粗大霧滴，而且附著能力好、不易流失，農(nóng)藥利用率高。
此外，細(xì)小霧滴有較好的穿透能力，能隨氣流深入植株冠層內(nèi)部，沉積在果樹或植株深處的葉片正面及大霧滴不易沉積的葉片背面;對(duì)于在葉組織中傳導(dǎo)性較差的藥劑，霧化細(xì)能提高其生物學(xué)反應(yīng)效率。
也就是說，對(duì)于具備觸殺作用的農(nóng)藥而言，霧滴粒徑小，防治效果更好。
當(dāng)然，由于霧滴大利于沉降，而霧滴小覆蓋度高、滲透性好，要使藥劑發(fā)揮最佳效果，最好的辦法就是在大小霧滴中找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，即最佳粒徑，充分發(fā)揮粒徑大小所帶來的優(yōu)勢(shì)，從而有效防治病蟲草害。這就涉及到如何控制霧滴粒徑大小的問題。
霧滴粒徑大小的控制：壓力噴頭 VS 離心噴頭
在植保無人機(jī)噴灑作業(yè)的過程中，藥液經(jīng)過無人機(jī)霧化部件的作用而分散，形成細(xì)小的霧滴顆粒。成霧過程中，噴頭是農(nóng)藥霧化的核心部件。
目前，無人機(jī)噴頭主要有壓力噴頭和離心噴頭兩種。接下來，我們就來對(duì)比一下兩種噴頭的成霧原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
通過對(duì)比可知，總的來說，離心噴頭能夠更好地控制霧滴的直徑大小，霧化效果更好，更利于觸殺作業(yè)農(nóng)藥的噴灑。
生物最佳粒徑與農(nóng)藥的防治效果
前面已經(jīng)提到，要在大小霧滴中找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，才能使藥劑發(fā)揮最佳效果。那么，如何找到這個(gè)平衡點(diǎn)呢?
有關(guān)研究表明，不同的生物靶標(biāo)捕獲的霧滴粒徑范圍不同，只有在最佳粒徑范圍內(nèi)，靶標(biāo)捕獲的霧滴數(shù)量最多，防治效果也最佳，這就是“生物最佳粒徑理論”。
運(yùn)用這個(gè)理論，可以根據(jù)有害生物的特征設(shè)計(jì)一定的霧滴粒度和噴灑技術(shù)，從而大幅度減少農(nóng)藥的施用量，并提高防治效果。
針對(duì)不同的生物靶標(biāo)，不同類型的農(nóng)藥防治有害生物時(shí)的霧滴最佳粒徑范圍也不同，如下表格：
也就是說，霧滴過大或過小都不利于病蟲害的防治，只有當(dāng)霧滴粒徑與霧滴數(shù)目達(dá)到最優(yōu)組合時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生最好的防治效果。
當(dāng)然，噴霧的最佳粒徑還受到多方面因素的影響，對(duì)于同一害蟲，不同農(nóng)藥、不同靶標(biāo)、不同藥液濃度甚至害蟲的不同時(shí)期，農(nóng)藥的最佳噴霧粒徑都有所不同。根據(jù)最佳噴霧粒徑實(shí)現(xiàn)變量噴灑，是精準(zhǔn)施藥技術(shù)中的重大挑戰(zhàn)之一。
破解之道——開發(fā)精準(zhǔn)可控變粒徑噴頭
為了提高農(nóng)藥利用率和防治效果，減少資源浪費(fèi)與環(huán)境污染，有關(guān)航空施藥的變量噴灑技術(shù)是行業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵。對(duì)于變量噴灑，目前業(yè)內(nèi)的關(guān)注點(diǎn)主要在于噴灑流量的變化，而很少注意到噴灑流量改變對(duì)霧滴粒徑的影響。
其實(shí)，將變量噴灑與變粒徑噴灑相結(jié)合，找到它們之間的內(nèi)在關(guān)系，開發(fā)精準(zhǔn)可控變粒徑噴霧系統(tǒng)，就是精準(zhǔn)施藥這一難題的破解之道。
目前，在變量噴灑技術(shù)方面，極飛自主研發(fā)的 P20 超低容量高速離心霧化噴頭，可將農(nóng)藥霧化至 100 μm 以下的小霧滴，并可根據(jù)風(fēng)速和飛行速度的不同，精準(zhǔn)控制噴頭的噴灑量、噴速、噴幅。
特別是，P20 離心噴頭的噴霧粒徑可在 90~120 μm 之間進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，也就是說，能精準(zhǔn)地控制霧滴的直徑大小，滿足不同農(nóng)作物病蟲害防治的作業(yè)需求，從而達(dá)到良好的施藥效果。實(shí)現(xiàn)對(duì)噴灑流量和霧滴粒徑的雙精準(zhǔn)控制，是航空施藥技術(shù)的一大突破。
總結(jié)一下，今天我們主要分析了霧滴粒徑對(duì)農(nóng)藥防治效果的影響，得知對(duì)于具備觸殺作用的農(nóng)藥而言，粒徑小的霧滴防治效果更好;而對(duì)于不同的有害生物，適合使用的霧滴最佳粒徑范圍也不同，這就對(duì)精準(zhǔn)控制霧滴粒徑大小、同時(shí)進(jìn)行變量調(diào)節(jié)提出了更高的要求。
目前的植保無人機(jī)市場上，采用離心噴頭的變量噴灑系統(tǒng)是較優(yōu)選擇。而不斷提升對(duì)噴灑流量和霧滴粒徑的雙精準(zhǔn)控制能力，必將成為農(nóng)業(yè)航空精準(zhǔn)施藥技術(shù)的發(fā)展方向。
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