近日，我校工程学院杨洲/段洁利团队在国际知名期刊Computers and Electronics in Agriculture（中科院一区Top）、Pest Management Science（中科院一区Top）上分别发表题为“Regulating the dynamic wetting behavior of pesticide on banana leaves at different growth stages with surfactants”“Spreading model of single droplet impacting the banana leaf surface and computational fluid dynamics simulation analysis”“Performance matching of common pesticides in banana plantations on the surface of banana leaves at different growth stages”的研究论文。开展了香蕉园常见农药在不同生长阶段香蕉叶片表面的性能匹配、表面活性剂调控农药在不同生长时期对香蕉叶片的动态润湿行为、喷雾雾滴撞击香蕉叶表面的扩散模型及计算流体力学仿真分析研究，为蕉园机械化植保作业雾滴高效润湿沉积提供了新的研究思路和方法。
农药喷洒是一个复杂的动态过程，在农药雾滴与靶标叶面交互行为过程中存在着许多内在的变异。包括（1）靶标作物自身的性状与特性，如不同靶标作物冠层特性、叶面形状尺寸、叶片倾角、叶面毛刺、气孔、蜡质层和微观结构等；（2）雾滴可变的物化特性，如不同农药制剂、不同农药配方的表面张力、黏度、接触性能、粘附性能等；（3）靶标冠层微气候、湍流以及雾滴可变的撞击条件，如随着喷雾过程的进行，雾滴撞击先前湿区域的可能性增加等均会对农药雾滴在靶标叶面的有效沉积产生影响。
对香蕉不同生长阶段的叶表面特征进行了研究，表征了不同生长阶段叶片表面微观结构的变化，并检测了不同供试溶液在叶片表面的接触角（CA），香蕉叶片不同生长阶段的表面自由能 （SFE）以及极性和非极性成分。不同生长阶段叶片的润湿行为揭示了叶片表面的润湿性能与叶片表面特性以及农药表面张力之间存在显著相关性 。
研究还发现了表面活性剂，可以有效调节农药的物理化学性质，增强药液在叶片表面的润湿性和附着性。能量耗散和润湿面积的分析进一步表明，在液滴铺展过程中，成熟叶的能量耗散率较高，铺展面积较大，更有利于农药的保持和润湿效果。这些研究不仅建立了不同生长期叶片表面特性与农药喷洒效果之间的联系，而且提高了农药的利用效率，为香蕉种植的病虫害防治和环境保护提供了科学依据。
此外，还从微观和宏观角度建立了能要雾滴撞击叶片表面的扩散模型和计算流体力学模型。阐明了液滴沉积性能与喷雾作业参数之间的关系，揭示了农药液滴撞击香蕉叶片表面的动态行为过程，实现了定量反映农药液滴的撞击过程。本研究建立的农药液滴撞击香蕉叶片表面的扩散模型和仿真模型，可为喷雾雾滴沉积行为解析和高效润湿沉积的农药施用提供指导。
工程学院博士后蒋寅龙和2021级博士研究生蒋婷婷分别为论文第一作者，杨洲教授和段洁利教授为论文通讯作者。该研究获得国家现代农业产业技术体系和广东省自然科学基金等项目资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/ps.7713
https://doi.org/10.1002/ps.8408
https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.109113
文图/工程学院
