半干旱地区谷物植保喷洒沉积评估：优化喷雾器参数的双重工具方法确保农药安全高效使用

本文通过田间试验与模型模拟相结合的双重工具方法，系统评估了喷嘴类型（API/AVI）、口径（C2/C3/C6）和压力（200/300/400 kPa）对半干旱地区谷物植保作业中农药地面沉积（Ds）、叶片滞留（Df）和飘移（Dr）的影响。研究发现抗飘移喷嘴（AVI）能显著提高叶片滞留率（最高达29%），降低地面沉积和飘移风险。研究建立的回归模型（调整R²达91%–98%）和优化评分（OS）体系为农户选择最佳喷嘴-口径-压力组合提供了实用决策支持工具，对优化农药使用效率、减少环境污染具有重要意义。

引言

植保处理对保护谷物作物至关重要，但喷洒损失仍是严峻问题，尤其在突尼斯西利亚纳等半干旱地区。高温（常超过30°C）、低湿和强风会加剧农药蒸发和飘移风险。尽管存在先进抗飘移技术，但成本较高限制了突尼斯农户的应用。本研究旨在评估喷雾器物理参数（喷嘴类型、口径、压力）对谷物作物喷洒飘移、地面沉积和叶片滞留的影响，最终开发实用工具帮助农户优化参数组合。

材料与方法

田间试验在突尼斯西利亚纳半干旱地区进行，使用低矮作物喷雾器，测试两种Albuz ISO扇形喷嘴（标准喷嘴APE/API和抗飘移喷嘴AVI）、三种口径（11002/C2、11003/C3、11006/C6）和三种压力（200/P2、300/P3、400/P4 kPa）的18种组合。通过荧光示踪剂（BSF）量化地面沉积（Ds）和叶片滞留（Df），并利用DriftL模型计算飘移（Dr）。数据采用三向和双向方差分析（ANOVA）、Pearson相关性和回归建模进行统计处理。

沉积结果分析

抗飘移喷嘴（AVI）在所有指标上均优于标准喷嘴（API）。AVI喷嘴的叶片滞留率（Df）范围为15%–29%（平均23.3%），而API喷嘴仅为8.3%–20%（平均15%）。最佳组合AVI-C2-P4实现了最高叶片滞留率（29%）和最低地面沉积率（63%），飘移率适中（8%）。地面沉积（Ds）在API喷嘴、大口径（C6）和低压（P2）条件下最高，而飘移（Dr）在API喷嘴、小口径（C2）和高压（P4）时最大（达13%）。高温低湿环境显著加剧了飘移风险。

统计与模型验证

方差分析显示喷嘴类型（N）、口径（C）和压力（P）对Ds、Df和Dr均有极显著影响（p < 0.001）。相关性分析表明，压力与Ds呈负相关（API: r = −0.74; AVI: r = −0.75），与Df呈正相关（API: r = 0.72; AVI: r = 0.73）。口径与Dr呈负相关（API: r = −0.69; AVI: r = −0.75）。研究建立了功率定律模型（用于Ds和Dr）和线性-对数模型（用于Df），调整R²值高达91%–98%，模型能有效预测不同参数组合下的沉积行为。

决策支持工具与优化评分

基于模拟结果开发了两种决策支持指南（图3、图4）和优化评分（OS）体系。OS计算公式为：OS = (Df/Df_max) × wDf − (Ds/Ds_max) × wDs − (Dr/Dr_max) × wDr，其中权重设置为wDf = 65%、wDs = 30%、wDr = 5%。18种组合的OS排名显示，前六位均为AVI喷嘴组合，最优组合AVI-C2-P4的OS为0.401。负OS值（如API-C6-P2为−0.136）表明这些组合效果差，应避免使用。

结论

在突尼斯西利亚纳半干旱条件下，抗飘移喷嘴（AVI）结合小口径（C2）和高压（P4）能最优平衡叶片滞留、地面沉积和飘移控制。本研究提供的双重工具（可视化指南和OS评分）为农户提供了科学的参数优化方案，有助于在复杂环境条件下实现农药安全、高效应用。