河岸植被或低漂水喷嘴的水保护?

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

Tom Wolf酒店位于Saskatoon,SK,并在喷涂业务中拥有31年的研究经验。他获得了他的BSA(1987)和M.Sc.(1991)在曼尼托巴省大学的植物科学中,他的博士学位(1996年)来自俄亥俄州州立大学的农学院。汤姆侧重于实际建议,以提高生产者的效率为基础。他还骑着独轮车大多数人到办公室。

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作者:T M Wolf, B C Caldwell和J L Pederson.最初发表在应用生物学71,2004的方面,展开形式。

摘要

将喷雾漂移沉积到水体中可能构成环境和健康危害,并提出了缓冲区作为减轻水污染的手段。进行现场试验以确定喷嘴类型和河岸植被对喷雾漂移沉积到湿地的影响。将三种河岸营养类型,最小植被(草),低植被(柳树灌木)和高植被(白杨树)进行比较。喷雾被释放出湿地的逆风,这些河岸特征与传统和空气诱导的低漂移喷嘴。低漂移喷嘴在没有任何植被的情况下将漂移沉积物减少约75%,并且当存在植被时88%至99%。致密柳灌木导致异常的向下沉积物,可能是因为由于低孔隙率特性引起的空气湍流。通过考虑植被效应,可以将15-m缓冲区传统减少到5至7μm,对于低漂移喷嘴,1至4米,而不增加敏感栖息地的边缘处的沉积物。监管机构应在其风险评估程序中考虑两个变量。

介绍

空气传输是农药从农业用地到接受水域的重要载体。为了根据风险评估协议维持水体中的低农药水平,害虫管理监管机构(PMRA)在喷涂操作期间授权来自水体的最小挫折距离(缓冲区)。几个额外的变量可以补充防止喷雾漂移的缓冲区,包括低漂移喷雾和河岸植被。德国和英国已经在他们的缓冲区法规中占了这些特征(Kappel和Taylor,2002)。

最近的一些研究和评论(Richardson等,2002年,Hewitt, 2001年,Ucar和Hall, 2001年)表明,植被可以通过降低风速和拦截喷雾来有效缓解雾滴的漂移。在这些研究中,记录的喷雾漂移沉积减少的幅度在50到95%之间,取决于包括植被高度、孔隙度、相对于风向的方向和风速等变量。

研究了缓冲带、植物屏障和低漂喷的综合效应,以确定喷漂沉积对下风水体的整体影响。

材料和方法

概述及站点描述

这项研究于2001年在韩国香港仔附近的一处农田进行。研究人员将喷雾剂喷洒在水体的迎风处,并在靠近地面的岩石板上收集沉积物。实验地点被选择来代表问题水体周围不同的植被高度和类型:低的(未修剪的草),中等的(柳树灌木)和高的(杨树)。这些结果与附近的露天条件进行了比较。本研究采用两种喷嘴类型:传统的平扇喷嘴和文丘里型低漂移喷嘴。

草屏障由以雀麦为主的混合草组成(叶片。)长到75厘米高的柳树(柳树。)高约3米,密度约0.15米-2柳树向水体边缘延伸约7米宽。颤抖的白杨(美洲山杨高约8米,叶面离地1.5米。树木的密度约为0.25米-2并向水边延伸8米。

图1:网站和采样器布局

喷雾设备和应用方法

使用Melroe Spra Coupe 220进行应用。该喷雾器配备有275 kPa的传统平板风扇喷嘴(XR8003)和空气诱导低漂移喷嘴(TD11003),分别产生ASABE细喷雾和粗喷雾。喷雾臂宽10 m,喷嘴离地75 cm。喷雾器行驶速度为12.9 km h-1,申请量为100 L HA-1

喷雾器中含有2,4- d胺的混合物4.(4 g l-1)和罗丹明wt5(2毫升-1),将用于量化沉积物的荧光示踪剂染料。2,4-D用于光致染料,还提供了具有农业农药代表的物理化学物质的喷雾配方。

顶部行:用于研究中使用的精细和粗糙的喷雾
中间行:高中植被
底行:短植被和开放领域

应用是在大约垂直于普遍风的方向上进行的,在湿地的河岸植被边缘的喷雾臂的下行边缘。这通常是水体边缘的约15米逆向(由于严重的干旱条件,湿地没有在试验时含有任何水)。在10分钟内沿同一条腿进行三次连续通行证,以获得所有三种植被类型的平均气象条件。在使用便携式微度站期间监测风速和方向,温度和相对湿度。

采样器布局

顺风的喷雾片有3平行线十一15厘米直径的玻璃培养皿采样开始下面喷雾器繁荣和扩展46米顺风从喷雾片的边缘(图1)。取样器相隔5米内的线,线相隔约2米。

还使用相同的采样器布局在开放场条件下评估沉积曲线,但在没有河岸植被的作物土地上。这些被称为“裸露的土壤或”参考“采样者在本报告中,并担任基准,以确定河岸植被的影响。

样本收集与分析

喷淋完成后5分钟开始采集样品(试验次数见表2)。从最远的下风位置开始,岩石板被一个塑料盖盖住,然后放入暗箱中。在实验室中,用95%乙醇三次15毫升的冲洗将样品上的喷雾沉积物冲洗掉。最后的样品被制成50毫升。两个20毫升的子样品被收集在硼硅酸盐瓶中并储存在黑暗中。

在24小时内,分别使用荧光分光光度计分析荧光分光光度计分别为545和570nm的荧光分光光度计分析(Shimadzu Model RF-1501分光荧光仪,配备了模型ASC-5自动采样器)。仪器读数被转换为μgl-1使用标准曲线并表示为现场喷雾器下施用剂量的百分比。

荧光分光光度计数据在三条重复采样线上取平均值,调整光解,并表示为施加在swath上的量的百分比。首先通过绘制所有数据点可视化喷雾漂移沉积物与下风距离的关系,然后通过适当的技术。

结果

气象条件

试验期间天气条件良好。风速和风向适合采样器布局和试验目标。12次试验中有6次试验的平均风向与理想风向(270º)相差达44º,其余6次试验的平均风向在30º以内(表1)。平均风速持续在每小时17至21公里之间-1除了一次试验外,所有试验都是如此。试验期间,空气温度和相对湿度分别在14 ~ 22℃和31 ~ 80%之间波动。

沉积剖面

对原始数据的视觉审查表明,存款金额的日志和向下距离的日志的线性回归将是合适的。有人指出,对于柳树,在26米的标记之后向上尾的沉积物。基于对网站的调查,得出结论,这种尾部可能是由于喷射通过超过植被提供的保护长度的长度引起的。换句话说,除了26米的样本之外,漂移尚未通过营养障碍衰减。气流也可能在低,无孔屏障上偏转,并返回到26米距离的地面(Carter等,2001)。

图2:细(上)和粗(下)喷雾沉积概况。
柳的沉积数据从6米回归到26米,其他所有柳的沉积数据都回归到46米(见正文解释)。

由于这种植被类型的可疑数据,因此决定将其误导包括包括最远的下行数据点。稍后将在稿件中讨论这种观察的含义。所有回归均有统计学意义,解释了61%至99%的观察变异。在8项试验中的5个中,解释了90%以上的变异。

河岸植被和应用方法漂移缓解

根据回归参数计算了所有试验在15 m处的预测漂移沉降量(表3)。对于裸露土壤上的常规喷雾器,沉降量为施用剂量的0.322%。然后计算所有其他试验达到这一特定沉积量的距离。这个值是为参考系统提供等效保护的缓冲区距离。因此,使用常规喷管可以减少55%(草)、99%(柳)和69%(杨树)缓冲区,而使用低漂移喷管可以减少56%(裸土)、74%(草)、98%(柳)和92%(杨树)缓冲区。

表1:基于观察到的漂移的缓冲区距离,从回归计算。

由于每条沉积线的回归斜率不同,计算出的缓冲区减少量与观测到的漂移减少量不相等。例如,预期漂移存款在15 m顺风裸露的土壤时减少77% air-induced低漂移喷嘴使用(表4),而缓冲区距离只能减少56%(表3)。此外,随着距离的草地植被减少的有效性,减少漂移到64年,50岁,距离15、25和45 m处分别为28%。因此,每个植被情景都需要一个完整的沉积剖面来精确调整缓冲区。

表2:以两种应用方法、四种植被类型和三个顺风距离的参考沉积线百分比表示的漂移沉积。所有数字均为同一地点三次单独试验的平均值。

河岸植被在保护水体免受漂移沉积方面通常比低漂移喷嘴更有效。草从传统的喷嘴减少了28%到64%的沉积(取决于顺风距离),柳树和杨树减少了95%到99%(表4)。柳树不在更远的距离考虑,因为用于回归的数据在26 m截断。低漂移喷雾剂在所有情况下都提供了一些额外的保护,除了45米距离的树木,那里的沉积物相对于传统喷雾剂略有增加。

讨论

植物屏障的空气动力学是一个复杂的现象。当风到达固体屏障时,会向上转向并越过,从而在背风面产生强烈的湍流条件,并迅速恢复到自由风速。对于像树篱这样的可渗透屏障,恢复到自由风速更为缓慢,因为一些空气过滤器会通过,从而减少压差和允许较少的湍流(Davis et al.,1994)。风速降低最明显的是在1h高度的5 H上风距离和30 H下风距离,其中H是屏障的高度(Rider,1951)。尽管如此,空气仍可能向上分流(和喷雾漂移)这可能只是延迟而不是消除沉积(休伊特,2001年,Ucar和霍尔,2001年),尤其是对于密集树篱(卡特等人,2001年)。然而,理查森等人(2002年)没有注意到高达10 m的这种偏转。

在本研究中,河岸植被减少的漂移沉积明显显著,但有一定的解释。这些数据是在单个位点生成的,虽然这个位点是经过精心挑选的,具有代表性,并且试验重复了三次,但它不一定构成一个平均结果。很明显,树木、灌木和草的任何可能的安排,加上任何额外的植物或景观特征,都会影响漂移沉积行为。然而,由于本研究数据的一致性,我们获得了一些信心,即在给定的条件下,这些数据至少是可靠的。在本研究中,在水体边缘沿同一条带进行了三次喷淋。如果使用相邻的喷雾束,结果可能会有所不同,因为在植被条件下,上风向束的贡献可能会随着气流的改变而改变。

由于水体是干燥的,生长的额外草地植被可能会成为有效的浪花收集器,可能会将沉积物值降低到水体中可能出现的值之外。建议在水体处于正常值时,努力重复这些研究。

植被的缓解效果取决于植被的空气动力学特性,以及其叶、枝等的收集效率。这带来了一些困难,因为没有对这些特征的绝对衡量。例如,由于树叶的运动,渗透性随风速而变化,风速本身随高度而变化(Davis et al., 1994)。植被的收集效率与目标大小、目标移动、风速和雾滴大小谱的变化相似(Hewitt, 2001)。然而,也有机会利用诸如Richardson等人(2002)使用的专门设备来改进表征。他们的激光雷达仪器能够帮助计算树木的高度和宽度,平均面积指数和平均面积密度。进一步研究植被特征将有助于未来了解其缓解气候变化的潜力。

低矮的植被(如草)最近并未受到树篱和树木的关注,但也有记录表明,它们可以显著减少喷雾飘移。Miller等人(2000)的一项研究表明,即使在植物密度较低的情况下,未修剪的草冠层上方的空气飘移浓度也显著降低。Bache(1980)与裸露土壤相比,在成熟小麦作物上施用喷雾时,记录的喷雾漂移类似减少。因此,“低”冠层的过滤效果可能非常显著,应作为进一步研究的主题。

河岸区是生物活动和多样性高的地区,不仅保护邻近水域不受外界影响,而且还为许多野生动物提供食物和住所。这些地区本身必须受到保护,以免受到包括杀虫剂在内的有害影响。它们对喷雾剂的有效捕捉表明,能够控制多年生植被的农药存在一定风险。同样,植物中的农药残留物也有可能被野生动物摄入或被降水冲走,从而进入水体。当使用植被来减轻空气漂移时,必须考虑这些影响。

结论和建议

  • 植物屏障减少了从常规或低漂移喷嘴进入水体的喷雾漂移沉积24 - 99%。
  • 低漂移喷雾减少约75%。
  • 在植被类型中,灌木和乔木具有类似的效果,平均减少露天条件下95%以上的沉积。低漂移喷雾剂改善了这种减少。
  • 计算出的缓冲区减少量小于漂移沉积物减少量。准确确定缓冲区距离要求对整个沉积剖面进行表征。
  • 建议河岸植被和喷雾器技术都是水体保护的重要组成部分。每当估计或减轻水体附近的农药应用的影响时,两者都应考虑到BMP和监管开发。

致谢

Glenda Howarth,Jill Clark,Rachel Buhler,Murray Nelson,Trevor Linford和Pam Reynolds的技术援助得到了极大的赞赏。由PFRA管理的农业食品创新基金的农村质量方案提供了财政援助。作者希望感谢Darrell Corkal和PFRA克林特希拉德的热情,支持和指导,针对这个项目,以及雷蒙德马尔戈,为他的土地提供了审判。

引用

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