雾滴在不同枝叶表面结构上的润湿特性研究文献综述

 2022-08-04 10:08

雾滴在不同枝叶表面结构上的润湿特性研究

摘 要: 病虫害给农业生产带来巨大的危害,不利于高效农业生产。因此,为了提高农业生产效率,我国很早就将农药应用到农业生产中。但是,在农药的使用过程中,不能够准确的掌握药液的剂量以及靶标作物的特性。喷雾药液在靶标植株上的沉积分布与润湿状况是决定药液向生物体传递的重要环节。自然材料的质地对表面的疏水性有一定的影响,针对以上的问题,本文针对农药的雾滴粒径大小、覆盖密度、药液配制浓度对杀虫剂、杀菌剂和除草剂等的药效的影响,利用接触角仪探究不同的叶面表面在雾滴落在其上时所产生的的接触角的情况。

关键词:雾滴;叶面;接触角仪

1、 课题研究目的和意义

农药雾滴的沉积结构以及对病虫害的防治效果受到农药雾滴粒径、雾滴密度以及药剂浓度综合因素的影响。针对目前农作物农药喷雾的流失严重,有效利用率低下的现状,结合靶标作物叶片的表面特性,合理使用农药助剂来提高药液在稻林木枝叶表面上黏附及湿润能力。喷雾技术广泛应用于病虫害防治、食品、化工、医药、水泥、金属冶炼、卫生防疫等领域。雾滴尺的大小在喷雾技术的使用中是项十分重要的因素,如喷洒农药时,既要有效地使用农药,又要使其对环境的污染最小,就必须考虑雾滴的大小;而在食品、化工、医药等工业中进行喷雾干燥时,雾滴的大小直接影响到产品的颜色、容重、溶解度、扩散性等物理性质,农药喷雾质量直接关系到药效的发挥,喷雾液滴与靶标的接触角可以用来表征喷雾质量的好坏,并可说明喷洒液的表面张力与靶标的表面张力是否匹配。由于自然材料的质地对表面的疏水性有一定的影响,枝叶的光滑表面,毛发状表面,锯齿状表面这几种不同的表面在雾滴落在其上时所产生的的接触角是不同的。接触角是液体在固体表面达到平衡时,气 、液、固三相交界处气液界面和固液界面形成的夹角,接触角的测量在农药乳化、加工、使用及食品加工、环境保护等各种有关气—液界面、液—液界面性质的领域,都是必不可少且具有重要意义的。在农业生产中农药发挥着重要作用,大多数农药都是稀释后再喷洒使用。因此,对喷洒液在靶标上的润湿、吸附行为研究是十分必要的。药液与靶标的接触角,对药液在靶标上的持留以及药剂的防治效果有很大影响 。

本实验会利用表面粗糙度不同的载玻片以及不同时期对应的不同表面的枝叶来模拟雾滴落在实际枝叶表面的分布情况。

2、 国内外研究现状

2.1国外雾滴接触研究现状

药液喷洒到生物体并产生生物效果这一复杂过程中包括药液雾化、雾滴运输、撞布、润湿、持留、药液扩散和产生生物效果,喷头雾化性能对这一过程起决定性作用药液雾化性能主耍体现在:雾滴大小及速度的分布、雾滴中空气进入液流中心、雾化区结构及雾滴的结构。

国外学者早在上世纪年代,就开展了药液在靶标作物上沉积规律的研究。Taylor提出了“叶片选择性沉积持留技术”的设想,希望通过调节喷雾参数来调整雾滴撞击靶标叶片的速度,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。[15]70年代中期,Himel和UK总结了生物最佳粒径理论简称BOD理论,BOD理论将最易被生物捕获并能取得最佳防治效果的农药雾滴直径称为生物最佳粒径,它为药液雾滴沉积规律的研究提供了重要的理论依据。[16]Kumar等通过试验研究,进一步验证了不同大小的农药雾滴在靶标植物上的沉积遵循最佳粒径理论[17]。80年代末,Whitney等以柑橘为靶标对象,研究了喷雾类型、地面喷施速度和施药量对靶标沉积分布的影响。[21]1996年,Coates研究了药液在棉花上的沉积分布规律,为喷雾器的改造提供了非常有用的依据。[22]2001年,Simon、Kate和Howard 等继续研究了植物叶片表面的蜡质层对润湿性能的影响,分析了植物叶表蜡质层与疏水性能的关系[24]。2007年Smith 观察了大豆叶片表面,研究发现润湿性与叶片表面绒毛的多少及分布方式有关,当叶片表面分布较少绒毛时,叶片表面的接触角很小,当叶片表面密布绒毛时,接触角很大,导致叶片的疏水性很高[25]。Neinhuis 通过大量试验发现叶片表面的润湿性受到绒毛的影响,特别是绒毛表面是否具有蜡质更为关键[26]

进入21世纪后,国外对药液在靶标上沉积规律的研究主要集中在五个方面:

(Ⅰ)影响药液在靶标表面沉积的各类因素研究;(Ⅱ)药液在靶标上的沉积分布及沉积量的测定;(Ⅲ)预测药液在靶标上沉积量的模拟和模型的建立(Ⅳ)各种取样方法和示踪物用于药液在靶标上沉积分布的研究;(Ⅴ)以增加药液在靶标上沉积为目标的技术措施的研究。前四项研究的目的主要是对靶标药液沉积规律的探索,最后一项主要是为了增加靶标药液沉积的技术产品开发,包括:喷雾助剂的

开发及应用技术、静电喷雾技术的应用等哪。最新的研究更多集中于靶标结构

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