山区南果梨果园中无人机喷洒作业的优化：树冠大小及操作参数对液滴沉积与渗透的影响

《Plants》：Optimization of UAV Spraying in Mountainous Nanguo Pear Orchards: Effects of Canopy Size and Operational Parameters on Droplet Deposition and Penetration

　　

摘要

在使用植物保护无人机（UAV）进行果园喷药时，对于不同树冠大小的果树采用统一的喷液量是常见的做法，但基于叶面积（LWA）和树行体积（TRV）的方法在无人机喷药中的适用性尚未得到充分验证。本案例研究评估了根据树冠大小优化喷液量以及雾滴在树冠垂直剖面中的沉积和渗透情况，研究地点位于一个山地南果梨果园。结果表明，在统一的喷液量下，小树冠树木的雾滴沉积量和地面沉积量明显高于大树冠树木，这表明喷药损失可能更大。基于LWA和TRV的方法分别将小树冠树木的喷液量减少了43.0%和49.0%，同时保持了树冠上层和中层的沉积量趋于一致。然而，树冠下层及叶背表面的沉积量仍然有限，这表明传统的LWA和TRV方法未能充分考虑无人机喷药的从上到下的沉积特性。在树冠垂直剖面上，更细小的雾滴粒径有助于雾滴渗透到树冠下层；虽然增加喷液量可以提高总沉积量，但并未显著改善垂直渗透效果。在测试范围内，飞行速度对雾滴渗透没有显著影响。研究结果强调树冠大小是无人机喷药沉积的关键因素。根据树冠大小调整喷液量可以减少喷液量同时保持有效的沉积效果，但进一步优化需要考虑旋翼产生的气流和树冠结构。