植保静电喷雾与压力喷雾的效果比较分析

植保静电喷雾与压力喷雾的效果比较分析
余泳昌，陈新昌
（河南农业大学中国郑州450002）
摘要：通过静电喷雾和常规压力喷雾实验效果对比得出：静电喷雾能够使雾滴直径减小、雾滴谱范围变窄、雾滴均匀度增加；受静电的吸附作用，雾滴在靶标作物叶片的正面覆盖率增加，尤其是叶片背面的覆盖率增加更为明显。

关键词：静电喷雾；雾滴直径；沉积性能；覆盖率
Key words:electrostatic spray;droplets diameter;Deposition performance;coverage rate
0.引言
化学植保喷雾目前仍是农业上防治病虫害的重要手段，常规的对药液加压再通过液化喷头破碎成细小雾滴喷洒到植物叶面上去，受压力和环境风力影响，其形成的雾滴均匀性、吸附性、沉积率、对靶效果等难以达到理想效果。

静电喷雾技术是应用高压静电在喷头与喷雾目标之间建立一静电场，而农药液体流经喷头雾化后，通过不同的充电方法被充上电荷，形成群体带电雾滴(雾滴云)，然后在静电场力和其他外力的联合作用下，雾滴做定向运动而吸附在目标的各个部位，达到沉积效率高、雾滴飘移散失少的作用，特别是雾滴的均匀性和对靶效果得到明显改善，本文作者通过对两中喷雾器喷雾效果进行试验，通过比较分析可以更好的了解静电喷雾的特点，为静电喷雾的推广提供技术理论依据，让这一科学成果能够尽快大范围由于农业生产，同时为今后静电喷雾装置的改进提供依据，使经典喷雾器的结构不断完善，性能不断提高。

1.试验材料和方法
实验所用设备为常用国产3WBS-16A型普通喷雾器和3JWB电动静电喷雾器各一台；XSP-33型（100X－1600X）单目显微镜；佳能60D套机(18-135mm)数码相机；CN61M/BT-9300H型激光粒度仪。

为了使得实验结果容易观察，选用了模拟药液中加入红墨水，可提高分辨能力。

喷雾目标靶选用了三种形式：
①、荧光试纸。

主要测试雾滴大小和均匀性，试验时准确掌握目标靶接收时间，特别是瞬间完成，不能造成雾滴累加，接收后立即拍照在显微镜下观察，并完成计数、测量雾迹大小和计算。

②、借用空白电脑数据光盘。

利用其电磁感应能力特点主要可测试雾滴吸附性和沉积率，测试方法同上。

③、田间实际的较大尺寸范围的植物叶片。

主要测试雾滴对靶效果、正反面接收数量、沉积效率及雾滴飘移状况。

数据测试方法同①。

2.试验结果分析
2.1. 粒径的对比实验及效果分析
下图1为两种喷雾器在实验条件下采集所得到的样本照片：
通过激光粒度仪分别测定了3JWB-16A 型电动静电喷雾器和3WBS-16A 型喷雾器的雾滴粒
径大小，根据测定的数据绘制粒径分布图如图2和图3：
静电喷雾器雾滴粒径分布图
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
16.256
19.091
22.421
26.332
30.924
36.318
42.653
50.092
58.830
69.091
81.142
95.295
111.916
131.473
154.362
181.286
212.906
250.042
293.655
344.875
405.028
475.674
粒径百分比
体积%
图2
普通喷雾器雾滴粒径分布图
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
24.000
28.536
33.513
39.358
46.223
54.286
63.754
74.874
87.934
103.271
121.284
142.439
167.283
196.461
230.728
270.972
318.236
373.743438.932
粒径
百分比体积%
图3
图1 两种喷雾器采集到的样本
而且根据自由分布的分析得到如下数据：
带电雾滴：D10=52.021µｍ；D50=83.184µｍ；D90=156.293µｍ。

普通雾滴：P 10=111.937µｍ；P 50=210.166µｍ；P 90=343.902µｍ。

所以带电雾滴的体积中径（VMD ）为D50=83.184µｍ，普通雾滴的体积中径（VMD ）为P50=210.166µｍ，即带电雾滴的粒径比不带电雾滴的粒径缩小了2.5倍，其粒径大小也恰好处于杀虫效果最佳的雾滴粒径范围。

如果忽略粒径谱中所占比重极小的头部和尾部，则两者的粒径谱范围大小分别为：D90-D10=104.272µｍ；P90-P 10=231.965µｍ。

即带电雾滴的粒径谱比普通雾滴的粒径谱缩小了两倍多，雾滴的均匀度也必然随之增大。

2.2雾滴覆盖密度效果分析
在单位面积上沉积的雾滴数量就叫雾滴覆盖密度，常以作物表面上每平方厘米覆盖多少个雾滴来表示。

雾滴覆盖密度可通过使用克罗密柯特试纸来测得。

雾滴密度分布均匀性则是通过计算其分布变异率算得的。

最高和最低雾滴密度分布变异率的两个数值愈小，说明雾滴密度分布愈均匀，喷雾质量也愈好，若都等于零，则说明雾滴密度分布处处无差异。

试验计算得出静电喷雾分布变异率为：
%8.6%100206
206
220=⨯-=
最高雾滴密度变异率； %3.6%100206
193
206=⨯-=
最低雾滴密度变异率。

试验计算得出压力喷雾分布变异率为：
%8.6%100206
206
220=⨯-=
最高雾滴密度变异率； %3.6%100206
193
206=⨯-=
最低雾滴密度变异率。

通过上述两组实验对比和分析，按照雾滴覆盖密度定义和最高、最低雾滴密度分布变异率计算公式及其所代表的意义，我们可以得出：带电雾滴的覆盖密度（206点/平方厘米）大于不带电雾滴的覆盖密度（35点/平方厘米），而且雾滴密度分布均匀性也显著增大。

2.3.雾滴与目标物的吸附力
借用空白电脑数据光盘测试雾滴与目标物的吸附力参见图4。

可以看出光盘上两部分对比鲜明，带电雾滴能够很好吸附在光洁的光盘上，且不容易被抖落掉。

带电雾滴能对目标物产生如此良好的吸附性能主要有两个原因：一是小粒径雾滴本身对光盘的附着力，二是由于静电吸引力的作用。

雾滴带有静电后其吸附力明显增强；雾滴带有
静电后，雾滴粒径大大减小，而且在光盘上的分布更加均匀，雾滴覆盖密度的增大效果也更为显著。

图4-1 带静电雾滴的吸附效果图4-2 不带静电雾滴的吸附效果
2.4.目标物正反面沉积率、覆盖率试验结果分析
为测试静电喷雾产生雾滴的定向漂移及目标物吸附、沉积效果，试验图像在田间作物叶片表面上采集，试验在喷雾达到常规状态时瞬时完成，立即用数码相机对植物叶片雾滴进行拍照，拍照后的局部放大图如图5所示。

图中分别为静电喷雾下正反两面叶片的取样情况。

拍照后立即用显微镜观侧每张取样取样叶片上的雾滴数(取样测试面积为15cm2)。

将雾滴数实验结果按取样组记入表1：
表1 普通喷雾和静电喷雾下雾滴覆盖率
喷雾方式单位正面反面
普通喷雾静电喷雾普通喷雾静电喷雾
雾滴数（个）
雾滴数（个）
覆盖率（个/cm2）
覆盖率（个/cm2）
795
1080
53
72
165
11 图5 静电喷雾在树叶正（左）、反（右）面效果图
由表1可知，普通喷雾时，正面复印纸上的雾滴数为795个，反面复印纸上没有雾滴存在。

静电喷雾时，正面复印纸上的雾滴数为1080个，反面复印纸上的雾滴数为165个。

静电喷雾相比普通喷雾增加了正反两面的雾滴个数。

同时对比正反两面覆盖率增加情况，静电喷雾比普通喷雾的正面覆盖率增加比较显著，由53个/cm2增加到72个/cm2增加了26.4%，反面覆盖率由0变为11个/cm2，与静电喷雾正面覆盖率72个/cm2相比，仍然相差较大，比正面覆盖率小84.7%，其原因是雾滴在背面沉积附着需要一定漂移时间，可说明静电喷雾在测试瞬时情况下雾滴已经开始在叶片背面沉积。

3.结论
对传统喷雾器和静电喷雾器进行试验和数据统计分析，得出如下结论：
1）静电喷雾对带电雾滴的极性理论得到证实。

雾滴在静电力的作用下，作定向运动而吸附在靶标作物上。

雾滴在向靶标作物运动过程中受静电力、重力、空气浮力和倾性力等的综合作用，但是对雾滴沉降起主要作用的是静电力和重力，而当雾滴足够小时，雾滴的重力远小于静电力，所以静电力可以控制雾滴的运动，使得雾滴朝目标定向移动。

2）通过静电喷雾和普通喷雾下雾滴直径的对比实验可以得出结论；静电喷雾能够使雾滴直径减小、雾滴谱范围减小、雾滴均匀度增加。

3）静电喷雾主要表现为雾化液滴直径小、均匀度高，主要因为在静电作用下，雾滴表面荷电导致雾滴表面张力下降，减小了雾化阻力。

同时，带电雾滴间的排斥力以及所受静电力，改变了雾滴的表面压力差，有助于雾滴的继续细化；二是雾滴沉积特性好，主要表现为雾滴覆盖率高。

4）静电喷雾可以使叶片液滴覆盖率增加，尤其是在靶标作物叶片的正面，覆盖率增加比较明显，静电喷雾雾滴穿透力强、靶标命中率高、小雾滴飘失少、覆盖均匀，极大地改善了喷雾效果，降低农药使用量，减少了农药对环境的污染，提高了农药使用安全性。

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