航空施药技术应用及对水稻品质影响研究

发布时间：2023-03-11 02:45

　　针对我国水稻施药技术落后,造成的稻米品质不佳的问题,本文结合国家863项目“水田超低空低量施药技术研究与装备创制”、美国农业部南部平原研究中心项目"Aerial Application Research for Efficient Crop Production"、江苏省国际合作项目“航空飘移预测技术”,探索无人机低空减量施药关键技术,研究了航空喷洒雾滴沉降飘移规律、农药植株沉降附着基本特性、低量高浓度喷洒剂型对水稻安全性；开发了基于GPS自动导航无人驾驶施药直升机,进行室内及田间喷洒试验验证；建立了航空飘移预测模型；探索低量高浓度航空作业对水稻品质影响因素,为制订航空安全施药技术规范,减少农药使用量,提高稻米品质提供技术支持。论文相关研究内容在南京农业大学、农业部南京农业机械化研究所及美国德克萨斯州美国农业部南部平原研究中心完成。全文的主要内容如下：(1)水稻植株与农药喷洒相关特性研究。①研究了9种水稻常规农药及剂型对表面润湿展布性能。测定了3种水稻品种的叶片的临界表面张力、药液表面张力及临界胶束浓度、不同表面张力溶液的稻田利用率。研究结果表明：当喷洒的溶液的表面张力小于水稻叶片的临...

【文章页数】：185 页

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 农业航空技术的国内外研究现状
        1.2.1 农业航空应用
        1.2.2 航空施药技术
    1.3 水稻安全生产与品质评价
        1.3.1 化学防治与施药安全
        1.3.2 化学农药对水稻生理生化影响机理
        1.3.3 水稻品质评价方法
    1.4 课题研究的目的及意义
    1.5 本文研究内容
第二章 水稻植株与农药喷洒相关特性研究
    2.1 农药液滴在水稻表面的润湿与展布性能研究
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 试验材料与方法
            2.1.2.1 试验材料
            2.1.2.2 试验方法
        2.1.3 试验结果与分析
            2.1.3.1 水稻叶片的临界表面张力
            2.1.3.2 稻田常用农药药液的表面张力
            2.1.3.3 表面活性剂的作用
            2.1.3.4 溶液的表面张力与田间水稻表面沉积率的比较
            2.1.3.5 结果分析
        2.1.4 小结
    2.2 常规农药及剂型高浓度喷洒对水稻的安全性影响
        2.2.1 试验材料
        2.2.2 试验方法
            2.2.2.1 试验材料准备
            2.2.2.2 药剂配制
            2.2.2.3 药剂处理
            2.2.2.4 调查
        2.2.3 结果分析与讨论
            2.2.3.1 480g/L毒死蜱乳油对水稻安全性试验结果
            2.2.3.2 25%毒死蜱水乳剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.3 25%吡蚜酮悬浮剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.4 30%毗虫啉微乳剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.5 50%多菌灵可湿性粉剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.6 10%吡虫啉可湿性粉剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.7 70%吡虫啉水分散粒剂对水稻安全性试验结果
            2.2.3.8 5%井冈霉素水剂对水稻安全性试验结果
        2.2.4 小结
    2.3 本章小结
第三章 航空喷洒沉积飘移规律研究
    3.1 基本概念
    3.2 转盘雾化器雾化性能研究
        3.2.1 离心雾化的理论研究
        3.2.2 转盘雾化器雾化规律研究
    3.3 雾滴飘移规律研究
        3.3.1 风洞飘移规律试验
            3.3.1.1 试验内容
            3.3.1.2 试验结果分析
            3.3.1.3 喷雾参数优化
        3.3.2 室外飘移规律试验研究
            3.3.2.1 试验内容
            3.3.2.2 试验结果与分析
    3.4 无人机旋翼风场实验与研究
        3.4.1 风场测试平台的设计
        3.4.2 无人机旋冀下洗气流风场测试实验
        3.4.3 试验结果与分析
    3.5 航空飘移预测技术及模型研究应用
        3.5.1 直升机农药喷洒系统仿真建模
            3.5.1.1 直升机旋翼/机身仿真模型
            3.5.1.2 农药喷洒系统仿真模型
        3.5.2 无人施药直升机计算域
        3.5.3 边界条件
            3.5.3.1 速度进口边界条件
            3.5.3.2 固体壁面边界条件
            3.5.3.3 初始化条件
        3.5.4 计算方法及收敛判据
        3.5.5 飞行高度5米仿真结果与分析
            3.5.5.1 无人施药直升机飞行风场速度分布
            3.5.5.2 侧风1m/s
            3.5.5.3 侧风2m/s
            3.5.5.4 侧风3m/s
            3.5.5.5 不同侧向风速下农药飘移与沉积分析
        3.5.6 小结
    3.6 本章小结
第四章 自动导航无人驾驶施药装备研究开发
    4.1 装备的主要性能指标
        4.1.1 主要技术指标
        4.1.2 主要经济指标
    4.2 农用无人机平台低空作业性能改制
        4.2.1 N-3型无人机系统组成
            4.2.1.1 组成框架
            4.2.1.2 无人机飞控系统
        4.2.2 低空施药作业飞行适应性改制
            4.2.2.1 无人直升机低空作业参数稳定性控制技术研究
            4.2.2.2 低空作业时地效影响消减技术研究
            4.2.2.3 运载平台适应性改制与试验
    4.3 基于GPS自动导航的施药控制系统
        4.3.1 系统的整体设计
        4.3.2 施药控制系统硬件设计
        4.3.3 软件设计
            4.3.3.1 Gps坐标转换
            4.3.3.2 区域面积计算
            4.3.3.3 作业路线实时显示软件
        4.3.4 试验验证
            4.3.4.1 场地实验
            4.3.4.2 实测航路精度分析
        4.3.5 田间喷洒试验验证
            4.3.5.1 试验内容
            4.3.5.2 试验结果
    4.4 本章小节
第五章 自动导航施药无人机田间防治效果研究
    5.1 材料与方法
        5.1.1 材料
        5.1.2 试验内容
            5.1.2.1 水稻植株喷雾沉积试验(孕穗期)
            5.1.2.2 水稻病虫害的防治效果试验
        5.1.3 调查方法与统计分析
            5.1.3.1 水稻植株沉积测定方法
            5.1.3.2 田间防效查定方法
    5.2 结果与分析
        5.2.1 水稻沉积量测定结果
        5.2.2 分蘖期飞机喷雾对水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟的防效
        5.2.3 孕穗期飞机喷雾对水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟的防效
    5.3 统计分析
    5.4 本章小节
第六章 航空喷洒作业对水稻品质影响
    6.1 待测样品的准备与处理
    6.2 化学残留测定
        6.2.1 待测样品
        6.2.2 仪器与试剂
        6.2.3 样品制备
        6.2.4 液相色谱条件
        6.2.5 质谱条件
        6.2.6 实验结果
    6.3 水稻物理特性研究
        6.3.1 试验仪器和试验方法
            6.3.1.1 DMA动态热机械分析仪
            6.3.1.2 X射线衍射仪
        6.3.2 结果与分析
            6.3.2.2 水稻籽粒粘弹性分析
            6.3.2.3 水稻籽粒结晶度的影响分析
        6.3.5 讨论
    6.4 本章小节
第七章 结论和展望
    7.1 研究结论
    7.2 主要创新内容
    7.3 后续研究建议及展望
参考文献
致谢
博士研究生期闻取得成果



本文编号：3759044