摘要：【目的】研究磁化作用對(duì)除草劑溶液表面張力及除草劑噴霧霧滴粒徑的影響規(guī)律，探索新型除草劑噴霧霧滴粒徑控制方法。【方法】設(shè)計(jì)磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)和磁化噴霧霧滴粒徑試驗(yàn)，記錄不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化時(shí)長(zhǎng)2個(gè)影響因素下除草劑溶液表面張力和噴霧霧滴粒徑，觀測(cè)數(shù)據(jù)變化規(guī)律；并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，給出符合數(shù)據(jù)變化的函數(shù)關(guān)系式。【結(jié)果】在磁場(chǎng)強(qiáng)度為50~500 mT、磁化時(shí)長(zhǎng)為5.0~25.0 min范圍內(nèi)，溶液表面張力和噴霧霧滴粒徑均隨磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化時(shí)長(zhǎng)的增加呈現(xiàn)先下降后回升的趨勢(shì)；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為350 mT、磁化時(shí)長(zhǎng)為15.0 min時(shí)，表面張力和霧滴粒徑下降幅度最大，表面張力為54.0 mN/m，下降14.96%，噴霧霧滴粒徑為108.75μm，下降11.20%。對(duì)表面張力數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，洛倫茲擬合函數(shù)的決定系數(shù)(R2)為0.816 4，調(diào)整后R2為0.794 0，均方根誤差(Root mean square error，RMSE)為1.105 9；霧滴粒徑數(shù)據(jù)擬合中，多項(xiàng)式擬合函數(shù)的R2為0.833 6，調(diào)整后R2為0.787 4，RMSE為2.085 7。擬合函數(shù)有意義且擬合精度較高。【結(jié)論】磁化作用并不是磁場(chǎng)強(qiáng)度越大或磁化時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)磁化效果越好，而是存在最佳磁化處理強(qiáng)度和磁化時(shí)長(zhǎng)；本研究給出的洛倫茲模型函數(shù)可作為除草劑溶液表面張力與磁化作用的函數(shù)關(guān)系式，三次多項(xiàng)式函數(shù)可作為350 mT磁場(chǎng)強(qiáng)度下霧滴粒徑調(diào)控模型。

生物磁學(xué)(Biomagnetism)是生物學(xué)和磁學(xué)相互交叉的一門新型學(xué)科，主要探究生物磁效應(yīng)及磁現(xiàn)象、外磁場(chǎng)對(duì)生物體的影響。生物磁學(xué)方向的研究已吸引眾多領(lǐng)域相關(guān)專家的高度關(guān)注。生物磁學(xué)目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)工程、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等許多領(lǐng)域，且已取得巨大的收益，其中，在農(nóng)、林業(yè)領(lǐng)域采用最多的為磁化水。磁化水是指以一定的流速通過(guò)磁場(chǎng)，受磁力線切割使自身的理化性質(zhì)發(fā)生變化的水或水溶液。

在磁化水性質(zhì)方面，Cai等和Lee等研究了磁場(chǎng)對(duì)水溶液表面張力的影響，結(jié)果表明磁化作用使水溶液表面張力降低，在1 T磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁化時(shí)間從1 min增加到13 min時(shí)，水溶液表面張力從68.5 mN/m下降到62.5 mN/m。對(duì)礦井水、純水和自來(lái)水在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度及不同磁化時(shí)長(zhǎng)下表面張力的變化規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)并不是磁場(chǎng)強(qiáng)度越大或磁化時(shí)間越長(zhǎng)磁化效果就越好，而是存在最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度和最佳磁化時(shí)間；在不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，表面張力隨磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈先減小后增加的趨勢(shì)，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為300 mT、磁化時(shí)間為15 min時(shí)表面張力下降幅度最大，為25%。Toledo等和Wang等研究了磁場(chǎng)強(qiáng)度為270、530 mT，磁化時(shí)長(zhǎng)為20、40、60 min條件下自來(lái)水表面張力變化情況，通過(guò)與未磁化自來(lái)水的表面張力進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化后自來(lái)水的表面張力均有所減小。

上述研究均是針對(duì)磁化作用對(duì)自來(lái)水、純水或礦井水表面張力的影響進(jìn)行的，當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域鮮見在磁化作用對(duì)除草劑或其他植保藥劑表面張力的影響方向展開研究。藥液表面張力與噴霧霧滴粒徑呈密切的正相關(guān)關(guān)系，目前磁化作用對(duì)除草劑溶液噴霧霧滴粒徑影響的研究較少。

本文通過(guò)磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)和磁化噴霧霧滴粒徑試驗(yàn)，研究磁化作用對(duì)除草劑溶液表面張力與除草劑噴霧霧滴粒徑的影響，分別給出表面張力、霧滴粒徑與磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化時(shí)間的二元函數(shù)，為研究磁化除草劑機(jī)理提供理論參考；并使用固定磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)整磁化時(shí)長(zhǎng)，給出控制除草劑噴霧霧滴粒徑的函數(shù)關(guān)系式，為控制除草劑噴霧霧滴粒徑提供新的參考方法。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)備

表面張力儀(芬蘭Kibron公司)；程控功率電流源、數(shù)字高斯計(jì)、雙軛雙調(diào)氣隙電磁鐵(北京翠海佳誠(chéng))；激光粒度分析儀(歐美可)；隔膜泵(額定工作電壓：12 V，額定功率：60 W，最大工作壓力：0.8 MPa，流量：5 L/min)；可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(邁勝)；壓力表(伊萊科)；F110-01型植保霧化噴頭；燒杯；玻璃器皿等。

1.2磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)設(shè)計(jì)

Esmaeilnezhad等研究表明，水溶液表面張力隨液體溫度的升高逐漸減小，因此在試驗(yàn)過(guò)程中保持試驗(yàn)環(huán)境溫度為26℃。按照除草劑與自來(lái)水1∶300的體積比配置異丙甲草胺除草劑溶液。設(shè)定最短磁化時(shí)間為5.0 min，最長(zhǎng)磁化時(shí)間為25.0 min，以5 min為公差進(jìn)行遞增磁化，實(shí)際磁化時(shí)長(zhǎng)可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，試驗(yàn)中實(shí)際磁化時(shí)長(zhǎng)見表1，試驗(yàn)共分11組處理，處理1為對(duì)照組，處理2~11為試驗(yàn)組，共48組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)4次。處理1用塑料燒杯量取40 mL溶液，使用表面張力儀(圖1)按照儀器使用方法測(cè)未磁化狀態(tài)下溶液的表面張力，測(cè)試結(jié)果顯示在儀器屏幕上，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，重復(fù)測(cè)3次取平均值，為63.5 mN/m，當(dāng)作對(duì)照值。處理2~11均使用靜態(tài)磁化處理，以處理2為例，調(diào)整程控功率電流源使兩磁極間磁場(chǎng)強(qiáng)度為50 mT，量取40 mL溶液置于塑料燒杯中，將燒杯夾緊于雙軛雙調(diào)氣隙電磁鐵兩磁極中間進(jìn)行磁化處理，如圖2所示。磁化水表面張力狀態(tài)約能保持25 min，為確保所有試驗(yàn)組各變量一致，磁化完畢后立即用表面張力儀測(cè)試溶液表面張力并記錄數(shù)據(jù)。之后每個(gè)處理的磁場(chǎng)強(qiáng)度遞增50 mT，且各處理的操作步驟參照處理2進(jìn)行。

表1磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

圖1表面張力儀

圖2靜態(tài)磁化