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土壤电特性与电场杀虫技术研究

付绍军  
【摘要】: 本文对土壤电特性以及电场杀虫技术进行了研究。制作了实验所需的高压脉冲发生装置以及土壤测试系统以及害虫体夹持装置,探讨了不同电脉冲参数(电压、频率、占空比)对地老虎、蝼蛄和蛴螬这三种地下害虫的抗电击能力的影响,得出致死这三种害虫的地下害虫的最佳参数。同时,分析了不同的电参数(电压、频率、占空比)在不同状态的土壤(土壤类型、容重、自然含水量、温度)中的传导特性,从而为电场杀虫技术提供理论依据。主要内容包括四个部分:第一部分:实验设备的设计与制作,其中包括高压脉冲发生装置的设计与制作、土壤测试系统的设计与组装和害虫体夹持装置的设计与制作;第二部分:地下害虫抗电击能力测试;第三部分:土壤基础物理参数以及电特性测试;第四部分:电场杀虫设备的参数计算方法。取得以下研究结果: (1)高压脉冲发生装置是整个实验的核心装置,本研究所设计的高压脉冲发生装置具有内部、外部两种工作模式,其参数为:功率300W、频率10-200Hz、电压0-2000V(其中0-200V线性可调;200V-2000V每间隔200V为一档)、占空比0.1-0.9。 (2)影响地下害虫抗电击能力的参数有害虫类型、龄期、夹持方式、电击时间、脉冲电压、脉冲频率及占空比。本试验在单因子水平下确定各参数的最佳值,然后进行组合验证:地老虎的最佳脉冲参数为电压55V、频率80Hz、占空比0.6;蛴螬的最佳脉冲参数为电压45V、频率40Hz、占空比0.5;蝼蛄的最佳脉冲参数为电压65V、频率90Hz、占空比0.7。验证实验结果显示其电击致死率均超过93%。 (3)利用烘箱法对土壤样本测量自然含水量,样本的含水量变化范围为19.86%-30.15%;利用环刀法测量土壤容重,样本容重在1.25 g/cm3附近变化不大;土壤温度测试结果表明:土壤温度随光照时间以及土层深度变化较大,其范围为7.1oC-41.5 oC,最高温度出现在13时,底层土壤温度变化具有较大惯性。 (4)土壤电传导特性不仅与土壤类型、受力时间、自然含水量、容重、以及温度有关,还与电脉冲的电压、频率以及占空比有关。土壤电阻率受力时间影响较大,为便于对比,选取受力时间为10秒。 (5)土壤电阻率与电压的关系:电压升高,电阻率降低,在电压低于800V时土壤电阻率降低较快,电压高于800V时电阻率降低较慢;土壤电阻率与频率的关系:频率越高,电阻率越大;土壤电阻率与土壤含水量的关系:含水量越高,电阻率越小,近似为一次线性关系;土壤电阻率与容重的关系:容重越大,电阻率越小;土壤电阻率受占空比和土壤温度影响不大。 (6)选用意大利MASCHIO(马斯奇奥)公司的水平横轴式B-155型旋耕机作为载体,选用旋耕刀片作为电极,探讨了实际耕作中杀灭地下害虫所需要的电参数(电压、频率、占空比)的选取及计算方法。


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