一种小型机动背负式喷杆喷雾机的性能试验_李红军.doc

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1、中国农业大学学报 2007, 12 (2): 54-57 Journal of China Agricultural University 一种小型机动背负式喷杆喷雾机的性能试验 李 红 军 何 雄 奎 周 继 忠 曾 爱 军 刘 亚 佳 (中国农业大学理学院，北京 100094) 摘要对一种新研制的机动背负式喷杆喷雾机的流量分布、药液沉积均匀性、农药沉积率及农药对操作者的污 染与传统手动喷雾器进行对比研宄。结果表明：该机具流量分布变异系数为 11. 09%;药液沉积 的变异系数为 20. 27%,较传统手动喷雾器低 6%;当施药液量为 225 L/hm2和 300 L/hm2时 ,处于拔节期

2、水稻上的农药沉积率为 25. 9%和 27. 4%，比传统手动喷雾器分别提高了 7. 8%和 5. 8%,而操作者体表的农药沉积量分别降低近 70%和 50%。该机具喷施药液分布均匀，农药沉积率较高，适宜在小型地块实施喷雾作业。 关键词机动背负式喷杆喷雾机；农药沉积均匀性；农药沉积率；农药流量分布；体表污染 中图分类号S224. 3 文章编号 1007-4333(2007)02-0054-04 文献 标识码 A Performance test of a small motor-boom-sprayer Li Hongjun, He Xiongkui, Zhou Jizhong, Zeng A

3、ijun, LiuYajia (College of Science. China Agricultural University, Beijing 100094, China) Abstract In order to compare the performances of a motor-knap-sprayer, which is a new plant protect machine in China with two traditional handled-knap-sprayers, the volume distributions, the uniformities of pes

4、ticide droplet, the depositions of pesticide and the body exposures of these three types of sprayers were experimentally studied in this work. The variation coefficient of volume distribution of the new machine is 11. 09%, and that of droplet deposit was 20. 21%, which is 6% less than that of the co

5、nventional machine. When the spray volumes are 225 Ly hm2 and 300 IV hm2 for the elongation rica the chemical depositions are 25. 9% and 27. 4%， which are enhanced by 7. 8% and 5. 8%， respectively. However, the chemical depositions on body decreased by 70% and 50%, respectively, at that volume. With

6、 uniform distributions of droplet and high chemical deposition, the new machine is better for farmer used in small fields. Key words motor-knap-boom-sprayer； deposition uniform； pesticide deposition； chemical volume distribution； body exposure 农药的使用是保证农作物丰产稳产的重要手 段，但目前我国农药使用中存在超量用药，污染环境 等问题。发达国家在农药使

7、用中己采用了喷杆、风 幕、静电、 3S 等先进技术，农药沉积率达 50% 60%1_7。在我国只有东北、西北等地的农场引进 了一些大型喷杆喷雾机，而广大农村地区由于资金 和地块限制 .90%的施药机具是带圆锥雾喷头的手 动背负式喷雾器，这种喷雾器无稳压和防滴漏装置， 喷头流量分布不均匀，使得农药沉积率低于 30%, 农药分布不均匀度达 46. 6%24卜 9，且工效低，污 染大。 针对这一问题，中国农业大学药械与施药技术 中心何雄奎等研制出一种小型机动背负式喷杆喷雾 机。该机具配有平衡压力的储能罐、调控压力的稳 压阀以及防滴漏的标准扇形雾喷头，克服了以往机 具喷雾中的“跑、冒、滴、漏”的问题，

8、适合在我国农村 小面积地块进行喷雾 3。本研宄就该喷雾机与传 统手动背负式喷雾器的施药效果、农药沉积率、农药 沉积分布，以及施药过程中农药对人体的污染等进 行比较。 收稿日期： 2006-10-27 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （ 30671388) 作者简介：李 红军，博士研宄生， E-mail: redalee 163. com;何雄奎，教授，通讯作者，主要从事农业工程、药械与施药技术研 %, E-mail： xiongkui ;au. edu. cn 第 2 期 李红军等：一种小型机动背负式喷杆喷雾机的性能试验 55 1 材 料 与 方 法 1.1试验药品和仪器 喷头流量分布试验

9、台，中国农业大学“中德合作 项目 ”提 供； 荧光 示踪剂 BSF ， 德国 CHROMA- GESELLSCHAFT; LS-2 荧光分光光度计，德国， PERKIN-ELMER; “工农 -16” 手动背负式喷雾器，配 1. 7mm 的圆锥雾喷头 (农民自家使用 ） ;“ 卫士”手动 喷雾器，配 1. 7 mm 的圆锥雾喷头和 Lechler ST110- 02扇形雾喷头 ;机动背负式喷杆喷雾机 (图 1)，中国 农业大学药械与施药技术中心研制，山东华盛农业 药械股份有限公司生产，配 Lechler ST110H32 扇形 雾喷头。 1.阀门； 2.稳压阀； 3.管路 ;4.喷头（间隔 0

10、. 5 m); 5.框架； 6. 3WZ-4 发动机 图 1 机动背负式喷杆喷雾机示意图 Fig. 1 Sketch map of motor-knap-boom-sprayer 1. 2 试验方法与条件 测定“卫士”手动喷雾器的流量分布时，将喷头 置于横向流量分布试验台上方 50 cm 处，压动手杆 15 次(下同 )，测定时间 30 s(下同 )，重复 3 次。机动 背负式喷杆喷雾机的流量分布是在喷杆喷雾流量测 试专用的栅格板上测试，喷头距板高度为 50 cm,压 力200kPa(下同 )，重复 3 次。 药液沉积均匀性试验在中国农业大学药械与施 药技术中心实验室室内进行，无风，气温 20

11、 C。 在 水平地面上铺 10 条 200 cmX 3 cm 的滤纸，滤纸间 隔20 cm。 分别用“卫士”手动圆锥雾喷雾器和机动 背负式喷杆喷雾机喷施 . 1 %的 BSF 溶液。前者使 用左右摆动施药法，走 1 个往返，行走速度 0. 25 m/ s， 喷幅 2 m， 施药液量 315 L/hm2。 后者走 1 个单 程，行走速度 0. 70 m/s， 施药液量为 285 L/hm2。 待 滤纸稍干后，剪成 20 cm 长的小段，浸泡在 50 mL 酒 精质量分数为 0. 5%的蒸馆水中振荡 20 min,劳光 分光光度计测试 BSF 含量。重复 3 次。 大田试验在江苏省常熟市辛庄镇水稻

12、田里由当 地农民亲自操作喷施，风速为 0. 5 m/s， 气温 28 C. 水稻处于拔节期，高约 0. 6 m， 地面覆盖率约 30%。 在4 mX 15 m 的田中均匀布置 4X 4=16 张滤纸 (3 cmX5 cm),距地面和叶尖分别为 40 cm 和 20 cm,缓冲区大小为 2 mX 15 m。 同时为了测定施药 时农药对人体的 污染，在操作者的嘴、肩、胸、腰、臀、 膝盖、小腿肚等 7个部位分别粘贴了直径 5 cm的滤 纸。设定的施药液量为 300 L/hm2 和 225 L/hm2, 此条件下，“工农 -16” 手动背负式喷雾器的行走速度 约 0. 15 m/s 和 0. 20 m

13、/s， 喷幅 2 m,机动背负式喷杆 喷雾机约为 0. 75 m/s 和 1. 50 m/s。 收集滤纸，测试 含量。重复 3 次。 2 结 果 与 分 析 2.1 喷头流量及其分布 “卫士”手动圆锥雾喷雾器和扇形雾喷雾器，以 及机动背负式喷杆喷雾机的流量见表 1。三 者流量 的变异系数均小于 7%的国际标准 111，但机动背负 式喷杆喷雾机流量的变异系数最小，说明其流量最 稳定。这是因为该机具上装有稳压装置，并且配备 的是标准扇形雾喷头。 表 1 “卫士”手动喷雾器和机动背负式喷杆喷雾机的流量比较 Table 1 Comparison of volume of WEISHI handle-k

14、nap-sprayer and motor-knap-boom-sprayer 机具 喷头 _ 流量 / (mL/ (30 s) 变异系 重复 1 重复 2 重复 3 重复 4 重复 5 平均值 数 /% 圆锥雾 244. 6 221. 1 249. 8 249. 0 246. 5 242. 2 4. 94 “卫士”手动喷雾器 扇形雾 240. 1 245. 8 234. 3 241. 9 228. 1 238. 0 2. 91 机动背负式喷杆喷雾机 扇形雾 1 218 1 239 1 083 1 146 1 211 1 179 1. 71 图 2 示出“卫士”手动喷雾器 2 种喷头的流量分

15、形雾喷雾器的流量分布为多项式分布。经典理论认 布，由于盛液体的容器相同，故用液体高度表示体 为圆 锥雾喷头的流量分布呈马鞍形，扇形雾喷头流 积。可见，圆锥雾喷雾器的流量分布呈双肩型，而扇 量则符合正态分布 6。试验与理论的差别是因为 56 中国农业大学学报 2007 年第 12 卷 试验用的“卫士”手动喷雾器压力较小，达不到喷头 压力良好雾化的要求，喷幅减小了，流量也变小了。 图 3 7K出机动背负式喷杆喷雾机的流量分布误差 (各测点实际值与平均值的误差百分比）。可见，机 动背负式喷杆喷雾机在 2 m 喷幅内流量误差范围为 15 % 22 %， 变异系数仅 11. 09 %， 喷施药液的横 向

16、分布比较一致。 2. 2 药液沉积均匀性 “卫士”手动圆锥雾喷雾器喷施药液的纵向变异 系数 16. 42%低于其横向变异系数 22. 70%(表 2)， 原因是喷施方法左右“之”字形摆动，左右差异较大， 而前后的差异仅与操作者的行进速度和握喷杆的高 度有关。机动背负式喷杆喷雾机喷施药液的横向变 异系数小于纵向变异系数，其原因是喷杆的喷幅较 大，能更好的克服横向上的差异，而前后的差异主要 由喷杆的抖动和行进速度不同造成。机动背负式喷 杆喷雾机的总的变异系数比“卫士”手动圆锥雾喷雾 器的低 6%(表 2)，说明机动背负式喷杆喷雾机喷施 药液的均匀性总体上优于“卫士”手动圆锥雾喷雾器。 表 2 “卫

17、士”手动喷雾器与机动背负式喷杆 喷雾机喷药均匀性比较 Table 2 Droplet uniformities of WE I SHI handle sprayer and boom sprayer % 机具 横向变 纵向变 总变 异系数 异系数 异系数 “卫士”手动圆锥雾喷雾器 22. 70 16. 42 26. 18 机动背负式喷杆喷雾机 12. 20 18. 82 20. 27 由“卫士” 手动圆锥雾喷雾器的药液沉积分布误 差图（图 4(a)可见，药液分布只有小区中间狭长部 分较好，左右两侧偏低，这是喷头左右摆动不科学的 打法所致。左下和左上方的药液沉积偏多，这与行 走开始和终了时速度不

18、稳定以及持喷杆的高度不一 有关。机动背负式喷杆喷雾机的药液沉积在中部、 左部分布较好（图4)，右侧有小区域的过多沉积，原 轴为喷幅方向 （ 左端为 ),_)轴为前进方向；深浅度表示各点的药液沉积 *与平均值之间的误差百分比 : -70.000-50.000 -50.000-30.000 -30.000一 10.000 囫-10.000-10.000 S 10.000-30.000 圈 30.000-50.000 H 50.000-70.000 图 4 “卫士”手动圆锥雾喷雾器和机动背负式喷杆喷雾机药液沉积分布误差 Fig. 4 Droplet deposition distribution e

19、rrors of WEI SHI handle sprayer and boom sprayer 第 2 期 李红军等：一种小型机动背负式喷杆喷雾机的性能试验 57 图 5 “工农 -16” 手动喷雾器和机动背负式喷杆 喷雾机对人体的污染 Fig. 5 Operator exposures of GN-16 handle sprayer and boom sprayer 3 结论 1) 机动背负式喷杆喷雾机的药液沉积分布变异 系数较手动圆锥雾喷雾器低 20% 30%，药液分布 更均匀，喷施效果好。 2) 对处于拔节期的水稻打药时，机动背负式喷 杆喷雾机农药沉积率较手动圆锥雾喷雾器的高 6%，具

20、有一定的节药效果。 布均匀性探讨 IJ.植物保护， 1998,24(3):41_42 5 Kleisisnger K， SehMidt K植保机械 M.北京：北京 农业大学出版社， 1993: 1-38 6 Herrington P J, Mapother H R, Stringer A. Spray retention and distribution on apple trees J . Pesticide Science, 1981, 12(5)： 515-520 7 Wang L, Zhang N, Slocombe J W, et al. Experimental analysis

21、of spray distribution pattern uniformity for agricultural nozzles J . Applied Engineering in Agriculture. 1995, 11 (1)： 51-55 8 袁会珠，齐淑华，杨代斌 .不同喷头对 保护地黄瓜喷雾 农药沉积率比较 J.植物保护， 1999, 25(1): 22-24 9 张凯雄，李东梅，熊先梅 .农药喷洒分布量和沉积量研 宄试验初报 J.湖北植保， 2002(3): 7-9 10J 李，何雄奎，曾爱军，等 .农药施用过程对施药者体 表农药沉积污染状况的研宄 J.农业环境科学学 报，

22、2005, 24(5): 957-961 11宫少俊，秦贵 .风幕式喷杆喷雾机性能试验 .农机 科技推广， 2006(4): 38-39 因是施药时喷杆右端偏低。 2.3 田间试验 在 225 L/hm2和 300 L/hm2 2 种施药量条件下 对药液沉积状况及药液对人体的污染进行大田测 试，结果 (表 3)表明：机动背负式喷杆喷雾机的农药 沉积率较“工农 -16” 手动喷雾器高 6%左右，而前者 的药液分布变异系数只有后者的 50%，说明机动背 负式喷杆喷雾机施药更均匀，农药的沉积率更高。 表 3 “工农 -16” 型手动喷雾器与机动背负式喷杆喷雾机的施药效果比较 Table 3 Pest

23、icide application efficients of GN-16 handle sprayer and boom sprayer 施药量 / “工农 -16” 手动喷雾器 机动背负式喷杆喷雾机 (L/ hm2) 沉积量 Ag/c :m2) 变异系数 / % 沉积率 /% 沉积量 / Og/cm2) 变异系数 / % 沉积率 / % 225 4. 062 50. 740 18. 100 5. 826 25. 365 25. 900 300 6. 462 49. 386 21. 600 8. 222 21. 907 27. 400 用机动背负式喷杆喷雾机时的药液在人体的沉 积量为“工农

24、-16” 手动喷雾器的 1/2,当施药液量为 300 L/hm2时，前者的人体沉积量仅为后者的 1/4 (图 5)。可见，使用机动背负式喷杆喷雾机施药会 减少农药对操作者的直接污染。原因是喷施相同的 药液量用机动喷雾机的喷施时间比用手动喷雾器的 要少得多，与农药接触的时间少，沾到的就少。从图 5 还可以看出，无论哪一种机具，膝盖上农药沉积的 最多，其次是小腿肚。这是因为这 2 个部位比较低， 并且两者都向外凸。 3) 当喷施相同量的农药时，使用机动背负式喷 杆喷雾机对操作者的污染比手动圆锥雾喷雾器 的小。 参 考 文 献 1宋坚利，何雄奎，杨雪玲 .喷杆式喷雾机雾流方向角对 药 液沉积影响的试验研宄 .农业工程学报， 2006, 22(6)： 96-99 2J 戴奋奋，袁会珠，何雄奎，等 .植保机械与施药技术规 范化 M.北京：中国农业科学技术出版社， 2002: 325 3何雄奎 .改变我国植保机械和施药技术严重落后的现 状 J.农业工程学报 ,2004, 20(1): 13-15 141 袁会珠，何雄奎 .手动喷雾器摆动喷施除草剂药剂分