植保静电喷雾技术发展现状与前景分析

冯收

（青海大学，青海 西宁 810016）

引言

随着人们物质生活水平的提升，人们对农产品的食用安全、农药残留等问题也越来越重视。静电喷雾技术主要是采取高压静电发生器、荷电技术、新型材料等，结合风辅装置、变量喷雾等技术进行操作和应用，能够有效提高药液在植株内的沉积量，提高农药的喷施效果，解决农药浪费、食品安全等问题。

一、植保静电喷雾技术的研究现状

（一）静电喷头的研究

静电喷雾技术中静电喷头是关键，其性能的优劣对喷雾的效果有着至关重要的影响作用。第一代机动静电喷雾机采用的是嵌入式的静电感应喷头，能够有效提高药液在植株上的吸附性和均匀性。再之后，美国研究者研制出了一种利用高压充电环，使喷雾雾滴带正负电子的航空专用电动旋转喷头，并通过对极性交替充电、电晕放电等充电方法的探索与改进，又研制出了静电旋转式喷嘴。而直至20 世纪80 年代，才首次研制出了气压式喷头，使静电喷雾技术的研究取得了突破性进展。

我国相关学者为了提高雾滴在叶背面的覆盖密度，也设计出了一种果园风送静电喷头，和一种通过在空心圆锥喷头上包覆绝缘层的仿形静电喷头，提高了带电雾流的荷质比。而在目前植保领域，国内外对于静电喷雾技术的研究，主要集中在实现机具与技术一体化、智能对靶与防飘、开发新型机具等方面，对于新喷头的研究与开发相对较少。

（二）药液雾化机理的研究

药液雾化的原理，就是在外力作用下使液体分裂成微小的雾滴。在植物保护机械操作中，雾化的方式主要分为气力和液力两种，而静电喷雾属于辅助雾化，借助电场和电荷的力量，降低雾滴的表面张力，使液体更容易破碎，所形成的雾滴更加均匀。而我国诸多学者通过对药液雾化机理的研究也表明，静电场能大幅提高药液的雾化效果，液体的表面张力与黏性越小，电导率就越大，雾化的效果就越好。

（三）药液荷电效果的研究

雾滴的荷电量是随着表面积变化而变化的，其与雾滴质量的比就是所谓的荷质比，而荷质比是衡量雾滴荷电效果的重要指标，雾滴的直径则是影响荷质比的重要因素，也就是说荷质比越大，荷电效果就越好，雾化效果也就越好。

在静电喷雾过程中，荷质比很容易受到电场变化、充电电压、药液物理性质等因素的影响而产生变化，因此，学者们对于药液荷电效果的研究，也只能通过试验的方式来计算，主要的测定方法有3 种，即法拉第桶法、网状目标法、模拟目标法，基本原理一样，都是通过测量雾滴质量及其放电电流，计算荷质比的值。

（四）雾滴沉降性的研究

电场力是运输雾滴的主要作用力，而雾滴在移动的过程中，还会受到重力和惯力等作用的影响，在几种力的相互作用下做定向运动，雾滴质量也会随着喷雾距离的增加而减小，同种雾滴还会因为相互排斥而产生漂移或放电等现象，只靠电场力来作用，雾滴的沉积性会比较差。

因此，就有研究人员借助辅助气流的影响，通过在喷头附近加装辅助气流装置，来调节气流喷射角度，发现在气流装置的辅助下，雾滴的穿透能力有所加强，漂移损失也有所减少，药液的沉积性得到了大大地提升。之后，研究者又将计算流体力学仿真软件应用在了静电喷雾的研究中，发现雾滴的飘移量和沉积量，会随着与风扇中心距离的增加而增加。由此可见，静电喷雾技术可有效提高雾滴在植物上的沉积率。

二、植保静电喷雾技术的发展前景

静电喷雾技术的主要作用就是提高药液雾化的沉积率，以及雾滴的穿透力，以达到节省药液、减少污染、提高施药作业效率等目的。然而，虽然国内外诸多学者都对植保静电喷雾技术进行了大量有意义的研究，但其机具的适用范围依然有限，究其原因还是对该技术的研究不够成熟，导致其存在荷电效果不理想、施药效果随机性大、药械成本高及可靠性低等问题，需要相关学者做好以下工作：

首先，是关于雾滴荷质比的量化分析与控制的研究，荷质比的高低会直接影响施药的效果。目前的研究是以试验研究和定性分析为主，所得到的数值波动比较大，在植保领域中的应用效果受环境因素影响也比较大，施药效果会明显下降，与国外研究存在一定的差距，需要研究者从电流体动力学理论角度进行深入分析与研究。其次，是关于植保静电喷雾技术相关标准的研究与完善，以此来为植保静电喷雾技术的研究和推广提供明确的依据和指导，研究者可以借鉴国外的成功经验，对原有的标准体系进行完善，为国内植保静电喷雾技术产业的发展提供制度约束和保障。最后，是关于无人机喷雾技术推广与应用的研究，可以有效提升静电喷雾的防治效果、作业率，同时降低药剂的消耗量，达到高效超低量植保的作业目的。

结语

综上所述，经过国内外众多学者多年的努力研究，植保静电喷雾技术取得了丰富的成果，然而，随着科技的进步和社会的发展，植保领域出现了诸多新型的作业模式，静电喷雾技术有待进一步的研究与完善。