近日，机械与电子工程学院刘雪美教授团队在《Pest Management Science》发表题为“Flexible canopy opening improves spray coverage in dense crop canopies: modelling and field evaluation”的最新研究成果。机电学院博士研究生于世辉为论文第一作者，刘雪美教授为通讯作者。
密集种植条件下，大豆生长中后期冠层郁闭度较高，喷雾雾滴易被上层枝叶拦截，导致中下层及叶片背面覆盖不足，影响精准施药效果。现有机械开冠方式多采用刚性结构，与作物接触过程中可能产生较大的机械作用。因此，如何在有效打开作物冠层、改善雾滴向冠层内部输运的同时降低植株机械损伤风险，是密集冠层精准施药亟需解决的问题。
针对上述问题，研究团队提出了一种柔性开冠辅助喷雾方法，设计了柔性开冠喷杆喷雾机，并采用显式有限元模拟、高速摄影和田间水敏纸试验相结合的方法，对开冠过程、植株机械响应及喷雾覆盖效果进行了系统研究。结果表明，模型预测最大开冠距离的平均绝对百分比误差为7.37%；当开冠深度由株高的10%增加至30%时，平均最大开冠距离由187.15 mm增加至385.91 mm。在30%开冠深度、0.75 m/s行进速度条件下，中层和下层叶片正面水敏纸覆盖率分别达到52.25%和20.77%，正面和背面层间覆盖变异系数较不开冠处理分别降低62.37%和40.15%。研究表明，柔性开冠能够有效改善密集大豆冠层中下层的喷雾覆盖及层间分布均匀性，为精准施药装备结构设计和作业参数优化提供了新的技术思路。
（a）柔性开冠喷杆喷雾机结构组成
（b）柔性开冠辅助雾滴输运原理
图1 柔性开冠喷杆喷雾机结构组成及开冠辅助雾滴输运原理
图2 不同处理下大豆冠层水敏纸覆盖均匀性
该研究得到了国家自然科学基金项目、山东省重点研发计划项目、山东省农业机械研发制造推广应用一体化试点项目和山东省现代农业产业技术体系创新团队项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/ps.71236
编 辑：万 千
审 核：贾 波
