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一种分布于密集的苗圃作物内为提高喷淋深度和空气喷射速度的特殊设计的空气辅助喷雾器
摘 要

为了在苗圃产业中获得健康和可销售的植物，需要新的喷雾器将液滴均匀地喷洒在浓密的苗圃作物内。研制了一种具有五孔喷嘴的空气辅助喷雾机，并对其进行了研究。利用荧光检测技术对雨棚顶部、中部和底部的喷雾沉积物进行了表征，并与某商用苗圃的三个喷嘴高度进行了比较。当喷雾器经过雨棚时，测量雨棚内外沉积物采样点对应的动态风速。通过实验和数学计算，确定了喷嘴出口以下0.79 m处的空气射流速度分布。当距离孔板的距离从0.33m增加到0.79 m时，测得的空气速度从40.1下降到19.4 m/s。冠层内外顶部和中部的速度峰值均随喷管高度的增加而减小，而底部的速度峰值随喷管高度的增加而减小。冠层内部高于1m/s的动态风速的平均周期为底部1.9 s，中部3.8 s，冠层顶部1.1 s。叶面积指数为5.96的红豆杉冠层内平均喷雾沉积量随峰值风速的增大呈指数函数增长。采用五孔空气辅助喷雾装置后，红豆杉冠层的喷雾穿透能力和喷雾沉积均匀性得到了很大的改善。

关键词：动态风速，新型喷雾器，苗圃生产，农药，喷雾沉积。

鉴于苗圃生产的品种繁多，商用喷雾机具有一定的实用价值。为在苗圃茂密的檐篷内控制病虫害，现有的喷雾技术施用除害剂常过量或不足，因而会导致成本增加和环境污染。通常用于大田作物的喷雾器无法将农药喷洒到浓密的苗圃树冠的内部或下部，而昆虫和疾病经常发生于此。在许多情况下，高施药率是用来增加农药在浓密的树冠内的沉积量，但在植物顶部的喷雾沉积是不变的。由于适当施药系统的限制对于苗木密集作物，大量农药被浪费或施用不当。种植者正在寻找新型的喷雾器或定制的交付系统，可以在对树冠损害最小的情况下经济有效地操作。

为了销售，许多苗圃植物需要有完整的树冠形状，从顶部到底部接近地面。因此，在苗圃作物上施用农药需要额外的照顾。对喷雾苗木进行了一些研究，但有关喷雾试验结果的文献较少。苗圃作物冠层内的喷雾沉积随喷雾器类型和植物种类的不同而有显著差异。Bache和Johnstone(1992)指出，需要更精确地了解杀菌剂的覆盖范围和植物冠层的穿透性，以最大限度地提高化学和生物作物管理策略。Krause 等.(2004)报道了用常规轴流式喷雾机处理的蜂蜜刺槐树在不同海拔处的喷雾沉降比用超排喷雾机处理的加拿大铁杉树的差异要小得多。加拿大铁杉树冠顶部的平均喷雾量是中部和底部的14倍，而大约三分之一的总喷雾量通过轴向风扇喷雾器喷到第一排的蜂蜜刺槐树(Zhu 等.,1997)。与传统的空气辅助果园喷雾机相比，具有交叉流风机的塔式喷雾机对树冠垂直喷雾分布的影响较小(Derksen 等.,2004)。

空气辅助喷雾机被广泛应用于树木和密植的大田作物上。空气射流使树叶偏转，并通过树冠输送雾滴，协助液滴撞击目标叶片。在有风的情况下，保持空气喷射的完整性，并在植物叶子上均匀地输送液滴。冠层区域需要足够的风量。然而，喷射器出口处的质量流量对距出口处相当距离处的射流速度分布有很大影响(Reichard 等.,1979;Fox 等,1982)。在一定距离内喷淋的量与气流的功率成正比(Fleming, 1962)。Brazee等人(1981)开发了空气射流模型，认为空气射流来自低速。高速气流喷射器在射流的主要区域产生的最大速度比高速气流喷射器大。在出口处具有相等的空气动力的低气流速率喷射器。Randall(1971)报告说，要使喷雾穿透大气层，最低空气速度需要达到12.2 m/s。

水力喷嘴由于其结构简单，被广泛应用于杂草、昆虫和真菌的田间控制，但其内部的沉积均匀性较差，不适于浓密的冠层(Zhu 等.,2004 b)。空气辅助喷雾器有潜力在短而浓密的树冠内经济有效地喷洒灭虫剂没有额外的人工或者机械花费。

Zhu 等.(2004a)研究了一种特殊设计的五孔空气辅助喷雾机，以提高对一种非常密集的育苗作物红豆杉的树冠的喷雾渗透。喷雾器设计的假设是，通过将传统的大直径空气射流分成若干小直径的平面风扇形状的空气射流，可以改善喷雾对密集苗圃作物的渗透。小型喷气机以其高速将喷雾飞沫携带到浓密的冠层中更深的地方，同时相邻的喷气机将产生涡流将飞沫扩散到冠层内的周围区域。由于其平板风扇的安排，小喷气机可以涵盖更广泛的喷雾宽度比传统的大直径喷气机。相比之下，传统的大直径空气射流由于风量大、速度快，容易直接破坏单喷口下方的冠层部分。之前的研究(Zhu 等.，2004a)表明，五孔空气辅助喷雾机提高了对红豆杉树冠的喷雾穿透能力。本研究延续了将大型喷气机分成若干小直径喷气机的概念，以形成一个增大的平扇型喷雾并且喷洒宽度足够于浓密苗圃作物。