比较三种品牌的水敏纸

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关于Jason Deveau (Spray_Guy)

Jason Deveau博士(@spray_guy)自2008年以来一直是OMAFRA应用技术专家。他研究并教授如何在特种作物、大田作物和受控环境中安全、有效和高效地应用农业喷雾剂。他是Sprayers101的共同管理人,Airblast10雷竞技app震中杯赞助商1教科书的合著者,骑自行车慢,跑得更慢。雷竞技苹果app下载官方版

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简介

喷雾覆盖范围描述了喷雾液滴与目标表面积之间的接触程度。这个指标可以用来预测应用程序的成功。最简单的可视化覆盖方法之一是使用水敏纸(WSP),这是一种被动的人工收集器,当与水接触时,它会从黄色变成蓝色。

WSP通常用于评估喷涂程序的迭代更改。在整个目标林冠层或直接在地面上战略性地放置,实现均匀的阈值覆盖,可以提高药效、减少浪费、减少脱靶污染和降低农药耐药性发展的风险。WSP还被用于开发一种系统,用于测量有效径向距离所覆盖的面积,试图将被染色物覆盖的面积与发生足够农药活性的更大区域联系起来。

WSP往往低估了可能发生在植物表面的扩散效应(特别是当使用表面活性剂时),但它们作为相对指标是有效的。

WSP的简史

1970年,一篇期刊文章描述了一种采样和评估喷雾液滴的新方法。用溴乙基蓝处理过的相纸会产生黄色的表面,当它遇到水分时就会变色。ph为基础的反应是快速和不可逆的,留下一个明显的蓝色斑点来标记沉积。

汽巴-嘉基有限公司于1985年将水敏感纸商业化(后来于1996年更名为诺华公司,2000年更名为先正达公司)。它有几种格式,但50,76 x 22毫米(1 x 3英寸)纸的铝箔包装是最受欢迎的。如果你用过水敏纸,很可能它来自瑞士先正达公司。最近,两种新的选择已经商业化:Innoquest的SpotOn纸(美国)和WSPaper(巴西)。在撰写本文时,还没有对这三种产品进行公正的比较评价。

一旦干燥,WSP上的蓝色污渍是不可逆的,纸张可以储存很长时间。然而,未被污染的部分会继续对湿度、露水或指纹产生反应,所以在处理和储存时必须小心。

WSP品牌比较

我们对WSP的三个上市品牌进行了一系列比较。我们的目的不是对这些产品进行排名,而是确定它们是否以类似的方式运行,并提醒用户注意任何显著的差异。

包装与外观

每个包裹都是为这项研究捐赠的。SpotOn (SO)论文的“截止日期”为2023年11月,先正达(SY)论文(通过spray Systems Co.提供)的日期为2021年2月,WSPaper (WS)是他们最新的配方(白色包装,而不是银色包装),于2021年6月收到。这项比较是在2021年7月5日进行的。

WSP包。

每个产品都是一个50,26 x 76毫米纸的铝箔或塑化袋。SO和WS具有类似三明治袋的再密封特性。SO还包括一套硅胶干燥剂,以捕获水分和一对塑料钳,以方便操作。

鼓励用户为纸张贴上标签,以确保他们知道它们的相对位置和喷雾通行证,以便日后分析。可以在SY和SO纸张上用墨水写字,但不能在WS上写字。所有品牌的背面都可以写字。

这三张纸的黄色深浅不一。此外,根据作者的经验,同一品牌的批次之间的颜色可能明显不同。在需要超过50篇论文的大型实验中,谨慎的做法是确保论文不仅来自同一制造商,而且来自同一生产批次。当主观上比较论文时,这不会是一个问题,但当使用使用颜色阈值的软件来识别沉积物时,它可能会产生人工制品。目前,只有先正达有批号(在袋子背面的贴纸上)。

渗滤

WSP通常被放置在叶冠中,受到露水和蒸腾作用的影响,会导致纸张过早反应。当水分渗透到纸张背面时,这一点尤其受到限制。每个牌子的纸正面朝上放在一滴水上,看水是否会渗出来。

三个牌子被放在一滴水上。在5分钟内,WSPaper和先正达的品牌将水过滤掉,引起颜色反应。斯波顿没有,尽管黄色的表面变暗了。当把一滴水滴在脸上时,SpotOn纸仍然会产生蓝色的污渍。

水从边缘冲进来,它很快就卷了起来。不到五分钟,水也从后面渗了进来。在5分钟内,SY也卷曲了,但颜色反应完全是由于水浸透了纸,而不是沿纸的边缘吸干。SO没有卷曲,没有颜色反应,除了在一个边缘有轻微的吸汗反应。然而,它确实产生了一个暗黄色的斑块。为了观察颜色反应是否仍然可能,把一滴水放在脸上,颜色反应是清晰的和瞬间的。

注意:此后,其他人重复了这个实验,并报告说,反应取决于用水量和停留时间。我们用更大的容量和更长的等待时间重复了我们的实验(见下图)。最终,没有任何品牌的WSP是从后面防水的。然而,对于少量的水(如来自露水),每个品牌的原始评估仍然有效。

用相同批次的论文,以更大的水量和更长的时间进行了重复的渗滤实验。最终,这三个品牌都渡过了难关。(SpotOn左,WSPaper中,先正达右)。

变形和干燥时间

水敏纸的使用者可能熟悉它在喷射一侧时偶尔会卷曲的现象。在极端情况下,如果纸张在浓密的树叶中接触到其他湿润的表面,这种运动可能会产生污迹。不同品牌的卷曲程度存在显著差异,SY在潮湿时呈凸状,干燥后呈凹状。WS也会变形,但只是轻微的变形。SO似乎根本没有变形。先正达已经注意到,他们的论文卷的程度取决于批次。多年来,他们的制造工艺已经根据监管要求发生了变化,偶尔还会进行一些小的调整。

干燥后,每个牌子的WSP都有不同程度的卷曲。先正达卷曲得最多,斯波顿卷曲得最少。

任何品牌的干燥时间都没有明显的差异。这是基于每30秒涂抹纸张的尝试。五分钟内全部晾干。

实验设计

虽然喷涂本身有相当大的可变性,但已尽一切努力保持一致的条件。纸张被喷洒在一个没有明显气流(21.5°C和64% RH)的封闭房间里。论文被随机配对,并排放在一个塑料雪橇上。滑橇以2.5公里每小时(约1.5英里每小时)的速度通过位于目标上方50厘米(20英寸)的TeeJet XR80015喷射带的中心。该喷嘴的工作压力为2.75 bar (40 psi),可产生270 L/ha (~29 gpa)的优质喷雾。一共做了六道工序,每个牌子有四张喷纸。

两分钟后所有的纸都干了。它们被移到一个较冷、湿度较低的空间,并在喷洒后一小时内使用SprayX DropScope (v.2.3.0)进行数字化和分析。我们注意到,虽然WS和SO很容易融入DropScope端口,但SY纸张有时略宽,必须强制。了解更多关于如何数字化和分析WSP的信息系列文章

来自DropScope智能手机应用的屏幕截图。

选择了“地面”选项,每种品牌的纸张都使用其特定的扩散因子进行处理。DropScope的检测阈值为35µm。这是合适的,因为任何品牌的WSP可以解决的最小液滴直径为~30微米(先正达,Innoquest, SprayX -个人通信)。

表面覆盖率

用每篇论文的平均标准误差计算平均表面覆盖率。WS和SO产生的值相似,在30%到35%之间。虽然这三个品牌都表现出类似的变异性,但SY接近饱和,覆盖率约为80%。因此,WSPaper的传播程度略高于SpotOn,而Syngenta论文的传播程度显著高于SpotOn。

作为参考,很难确定污点是代表单一沉积物还是多个重叠沉积物的结果。当WSP的表面超过总覆盖率的20%时,这就成为一个问题。此外,当纸张的总覆盖率超过50%时,将污渍与未着色的背景表面区分开来变得越来越困难。

按品牌划分的平均表面覆盖率百分比。
dropscope -数字化WSP三个品牌的图像。先正达和SpotOn的论文同时被喷洒,而wsppaper在随后的一次喷洒中被喷洒。WSPaper的传播程度略高于SpotOn,而先正达论文的传播程度显著高于SpotOn。

沉积密度

平均沉积物密度是指每厘米中离散物体(即污渍)的数量2.WS似乎可以解决最高的计数,其次是SY,然后是SO。确定什么是离散物体,而不是异常的结果,如重叠沉积物,椭圆沉积物或纸张本身的缺陷的过程是复杂的,计算量很大。DropScope采用的算法对每篇论文的处理一致。因此,虽然一些差异归因于喷洒的不同,但它们也反映了纸张固有的溶解单个沉积物的能力。

平均沉积物密度最高的是WSPaper,其次是先正达,然后是SpotOn。所有病例的变异性相似。

液滴直径

本文的目的不是确定是否应该使用WSP来推断原始液滴的大小。这一过程所固有的许多假设和不一致是众所周知的。尽管如此,一些研究人员确实以这种方式使用WSP,因此进行比较是有必要的。

DropScope容器沉积物直径的大小,以产生直方图的沉积物大小计数。这些染色直径被用来推断DV0.1, DV0.5(VMD), DV0.9NMD描述了产生污渍的液滴数量。DV0.5V体积eanD一米,或液滴直径,其中一半的体积由较细的液滴组成,另一半由较粗的液滴组成。NumericaleanDIameter是液滴直径,其中一半的液滴较细,一半的液滴较粗。

当水滴接触表面时,每个品牌的WSP都会允许一定程度的传播。这种扩散因子是特定于纸张品牌的。此外,扩散因子对于所有液滴尺寸都不是恒定的;较细的液滴比较粗的液滴扩散得小。

当使用DropScope处理数据时,选择合适的扩展因子会对输出产生显著影响。例如,这里是使用先正达特定扩散因子处理的相同的四篇SY论文,以及用于SpotOn和WSPaper的扩散因子。

同样的四篇先正达论文用DropScope处理,使用先正达特有的扩散因子以及SpotOn和wsppaper的扩散因子。结果VMD和NMD非常不同。

因此,每个品牌的水敏纸都使用其品牌特定的扩散因子(根据DropScope)进行分析,以生成以下图表。

三个品牌的WSP由DropScope使用其特定的扩散因子进行处理。VMD差异高达30%。

SY的VMD高于WS,且均高于SO。NMD的变异性较小,但这是意料之中的,因为在液滴尺寸谱的精细一侧液滴数较高。

结论

水敏纸在农业喷洒中具有不可估量的价值。鼓励使用它远比争论品牌更重要。然而,当这些工具用于更严格的喷雾覆盖评估时,必须解决品牌特定的可变性问题。

每个品牌对水分的反应(即变色和变形)的差异可能是决定哪个品牌最适合特定情况的因素。此外,每个品牌解决覆盖率的方式似乎存在显著差异。同样,对于那些偶尔使用WSP来指导喷涂实践的喷洒操作人员来说,这可能无关紧要,但对于顾问和研究人员来说,建议他们在实验中使用单一品牌,并在同一批次中运行论文。了解更多关于数字化和分析WSP的方法系列三篇文章

先正达喷涂系统公司SprayXWSPaper而且Innoquest感谢您为本文贡献的材料和时间。

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