近日，华南农业大学工程学院杨洲/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。探讨了香蕉园内常用农药在香蕉叶不同生长期的表面性能匹配情况、表面活性剂对农药在不同生长期香蕉叶上的动态润湿行为的影响、以及单个喷雾液滴撞击香蕉叶表面的扩散模型及其计算流体动力学的仿真分析，为提高香蕉园机械化植保作业中雾滴的高效润湿沉积提供了新的研究方向和方法。![]()
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农药喷洒涉及一个复杂的动态过程，其中农药雾滴与目标植物叶面的相互作用受到多种内在变量的影响，包括但不限于：（1）靶标作物的固有属性，比如冠层结构、叶面形态大小、叶片倾斜角度、叶面毛刺、气孔分布、蜡质层及微观结构；（2）雾滴的物理化学特性变化，例如不同农药制剂或配方导致的表面张力、粘度、接触角及粘附性的差异；（3）靶标冠层微环境因素，如湍流现象以及随喷洒进程变化的雾滴撞击条件，即雾滴撞击已湿润区域的概率逐渐增加等，这些都会影响农药雾滴在叶面上的有效沉积。
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研究团队针对香蕉在不同生长阶段的叶面特征进行了深入分析，描述了各生长阶段叶片表面微观结构的变化，并测量了不同试验溶液在叶片上的接触角、不同生长阶段香蕉叶的表面自由能及其极性和非极性组分。研究结果显示，叶片表面的润湿性能与叶片表面特性及农药的表面张力之间存在明显的关联。此外，研究发现表面活性剂能够有效地调整农药的物理化学性质，从而增强药液在叶片上的润湿性和附着力。通过对能量消耗和润湿面积的分析，研究指出，在液滴扩散过程中，成熟叶片显示出更高的能量消耗率和更大的扩散面积，这有利于农药的保留和润湿效果。这些成果不仅构建了叶片表面特性与农药喷洒效果之间的联系，也提升了农药使用效率，为香蕉种植中的病虫害管理和环境友好型农业实践提供了科学支持。![]()
研究团队还从微观和宏观两个层面构建了雾滴撞击叶片表面的扩散模型和计算流体动力学模型，解释了液滴沉积特性与喷雾操作参数之间的关系，揭示了农药液滴撞击香蕉叶片表面的动态过程。所建立的模型能够量化描述农药液滴的撞击过程，为理解和优化喷雾技术中的液滴沉积行为，以及实现高效的农药润湿沉积提供了理论基础和技术指导。
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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。
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