烟雾模拟方法（精选4篇）
烟雾模拟方法 篇1
1 引言
随着计算机技术的飞速发展,越来越多的自然现象出现在计算机动画、游戏、影视制作等领域。而用计算机模拟真实感的图形一直是计算机图形学中最具有挑战性的研究方向之一,特别是对如烟雾、云、火焰、水波等不规则体的模拟十分困难,这些流体形状极不规则,没有光滑的表面,并且随着时间的变化又不断地发生变化,所以很难使用建模的方法去表现,这使得流体模拟成为计算机图形学中的一个难点。寻求能准确地描述现实世界中各种现象与景观的数学模型,并逼真地再现这些现象与景观,是计算机图形学的一个重要研究课题。
在计算机图形学中,从20世纪80年代至今,人们一直在不断地寻求新的方法来对烟雾进行模拟。近几年来,计算机图形学的顶级会议SIGGRAPH会议每年都会有一个流体仿真的专题来总结这方面的成果。2009年,Michael B. Nielsen等[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]提出通过不同分辨率烟雾的变耦合指导烟雾动画。2008年,Zhou等提出一种行进中光线补偿的实时烟雾模拟算法;Schechter等提出改进的子网格湍流烟雾动画;Kim等提出小波湍流的流体模拟方法;谭捷等在多重网格上用N-S(Navier-Stokes)方程进行流体模拟。利用N-S方程来描述流体运动,其运动遵循物理规律的约束,可以较为精确地模拟出真实效果。但是求解N-S方程计算量很大比较耗时,合理地建立和求解烟雾物理方程以达到烟雾模拟真实性和实时性的平衡一直以来都是基于物理模型烟雾模拟研究的热点。1999年,Stam模拟三维流体运动,引入一种无条件稳定的方法近似求解流体物理方程,结合半拉格朗日(Sem-Lagrangian)和隐式方法,大大地提高了运算速度和稳定性,但半拉格朗日方法会带来大量数值耗散,导致一些典型小尺度漩涡消失太快。2001年,Fedkiw基于Stam的算法提出了使用单一立方差值(Monotonic Cubic Interpolation)方法进行插值,并采用漩涡限制方法将由于数值耗散引起的能量损失补充回流场,从而维持了流体所特有的漩涡性质。2005年,Song等通过增强对流本身来减少耗散,他们采用CIP(Constrained Interpolation Profile)方法来提高空间精度,但增加了执行的复杂性和计算时间。2006年,周永霞等提出高阶精度紧致差分格式以增加计算精度,提高烟雾动画效果的真实感,并提出无量纲化处理方法以简化方程形式,减少计算量。2007年,Dupont等把2003年提出的进退误差补偿修正BFECC(Back and Forth Error Compensation and Correction)方法引入半拉格朗日求解对流项中,减少了对流时的数值耗散,在空间和时间上都达到二次精度。2008年,Selle等提出无条件稳定的MacCormack方法,此方法对BFECC进行了修正,减少了BFECC中的执行步骤及计算时间,并达到同样的空间和时间的二次精度。2009年,Yang Qing提出基于N-S方程的三维烟雾实时模拟,通过数值化求解NS方程在GPU上实现了实时烟雾模拟。此外,国内的秦培煜、湛永松等也在研究基于物理的烟雾模拟,并取得了一定的成果。
2 烟雾的物理模型
2.1 烟雾运动方程
传统的粒子系统和纹理映射难以满足高真实感要求的烟雾动画的模拟,随着流体力学领域对流体物理特性的研究算法日益成熟,人们采用流体运动的力学模型即N-S方程组来描述烟雾的运动规律。但是求解N-S方程计算量很大又比较耗时,如何合理地求解和利用N-S方程达到烟雾模拟真实性和实时性的平衡是基于物理模型烟雾模拟研究的热点。首先建立不可压缩的流体运动控制方程,表示如下:
ᐁ·u=0 (1)
∂u/∂t=-(u·ᐁ)u -1/ρᐁp +νᐁ2u + f (2)
方程(1)为连续性方程保证质量守恒,方程(2)为动量方程保证动量守恒。这里,u为速度,p为压力,ρ为流体的密度,ν为粘性系数,f为外力,“·”为矢量点积,“ᐁ”为梯度算子。
为了表现流动效果,我们引入温度Τ和密度ρ两个标量。我们假设这两个标量只随烟雾的速度场水平输送,方程表示为
∂Τ/∂t= -(u·ᐁ)Τ (3)
∂ρ/∂t= -(u·ᐁ)ρ (4)
由于温度和密度会导致速度发生变化,所以将其对烟雾的影响以热浮力的形式传递给速度场:
fbuoy= -αρZ +β(Τ-Τamb)Z (5)
Z=(0,0,1)表示垂直方向,Τ为流体温度,Τamb为周围环境的温度,α和β为正的常数,分别用来控制密度和温度的影响程度。
2.2 烟雾运动方程的无量纲化处理
考虑到计算量的问题,通过引入量纲分析把方程中的物理量无量纲化,把控制方程化成规范化形式,可以简化方程减少计算量,提高求解速度。通过对物理方程进行无量纲分析[9],得到无量纲量并引入无量纲算子ᐁ′=Lᐁ,将无量纲量和无量纲算子代入N-S方程,可得无量纲方程:
ᐁ·u = 0 (6)
∂u/∂t= -(u·ᐁ)u-ᐁp + 1/Reᐁ2u + f (7)
f= -αρZ +βΤZ (8)
∂Τ/∂t= -(u·ᐁ)Τ (9)
∂ρ/∂t= -(u·ᐁ)ρ (10)
1/Re=UL/ν为Reynolds数,Reynolds数是判别流体流动特性的无量纲量,U为流场进口特征速率,L为流场对角线特征长度。但由于流体的粘性效果在气体动画,特别是粗糙网格情况下可以忽略,所以方程(2)可以简化为∂u/∂t= -(u·ᐁ)u-1/ρᐁp + f 为著名的欧拉方程,方程(8)中1/Reᐁ2u这一项为0。
经过无量纲化处理后的方程表示传输的是无量纲速度,无量纲温差,无量纲粒子密度,取值数值范围都在0到1之间,并且只在烟雾进口处其值才等于1。若计算区域除进口外是封闭的,无量纲变量密度和温度的边界条件、初始条件和运动控制方程形式相同,则整个计算过程中它们的结果也是相同的,那么温度和密度求其一即可,求解方程可以减少一个,受力方程可以简化为
f= γρZ (12), γ为常系数,γ=β-α。
通过无量纲化,我们可以看到烟雾运动控制方程减少一个,且受力方程形式更加简单,常系数由(ρ、α、β、Tamb)减少到(γ),可见其计算量大大减少,进而可以提高求解速度,节省计算时间。
3 基于MacCormack的N-S方程对流项求解
半拉格朗日对流,由于内插积累的误差导致了大量的数值扩散,使烟雾丢失细节。为了达到更高要求的准确度,同时减少计算的复杂性,引入MacCormack求解Navier-Stokes方程对流项,实现降低半拉格朗日方法求解对流项过程中由于时间耗散而导致小规模细节丢失的问题。其余部分的计算都遵循StamJ[6]中的计算方法。用MacCormack方法求解N-S方程对流项的具体步骤如下:
首先,应用前向对流算子A得到undefined,然后用后向对流算子AR获得undefined。用来评估对流步误差的结果为:undefined,接下来,这个误差评估通过undefined和undefined来调整最后对流的初始条件。若A是线性的,则认为方程和前向误差都能及时进行求解。比如,undefined。直观上看e好像也需要从时间n及时地前向对流到时间n+1,因为没有足够的证据证明e是时间n的函数,我们可以直接把e加入n+1状态,得到undefined。
MacCormack方法用公式简单描述为
undefined
其中,φn是水平传输量,undefinedn+1和undefinedn是中间对流量,φn+1是最后传输量,AR上标表明在某一时刻水平传输相反。和标准的半拉格朗日方法不同的是MacCormack方法本身不是无条件稳定的,需要提出一个简单的限制来保证它的单调性。因此,必须对φn+1值做一个限制,保证它属于对初始半拉格朗日对流项做出贡献的值域范围。
4 实验结果和分析
烟雾模拟算法在普通PC机(CPU:E5300、内存:2G)上进行了实验,软件平台是开放图形库OpenGL与VC++ 6.0。
本节给出了系统在网格分辨率是64×64×64的网格上所生成烟雾的效果图。图1是直接用半拉格朗日方法求解对流项模拟出的效果,图2是用MacCormack方法求解对流项模拟出的效果,图3 是用MacCormack方法求解经过网量化处理过的物理方程对流项模拟出的烟雾效果。通过比较知,直接用半拉格朗日方法求解对流项模拟出烟雾的效果,烟雾细节没有很好的表现出来,用MacCormack方法模拟出烟雾的效果都更好的展现了烟雾的细节,通过图3和图1、图2对比还可以看出,本文方法模拟出烟雾的运动明显比用前两种方法模拟出的烟雾的运动超前,即用本文方法模拟烟雾提高了实时性,并且达到和实时性和真实性的平衡。
表1给出了在不同网格分辨率下MacCormack方法和本文方法求解经过网量化处理过的物理方程对流项所生成一帧图片所需时耗的比较。
5 结论和将来的工作
烟雾的模拟是一项非常复杂的课题,我们引入无量纲化处理方法达到了简化方程形式,减少计算量,提高实时性的目的;并采用MacCormack方法求解N-S方程对流项,简化了N-S方程对流项的求解过程,进一步达到减少计算时间,提高模拟实时性的目标,促进了真实性和实时性的平衡。
今后我们将通过数值化求解N-S方程在GPU上实现的实时烟雾模拟;另外我们将研究模拟烟雾与任意形状障碍物间的交互;我们还将考虑模拟烟雾与质量较轻的障碍物如羽毛等之间的交互效果。
烟雾模拟方法 篇2
一 烟气流动理论分析
1.室内烟气流向特点
楼房内起火时, 失火房间内的空气被加热升温, 燃烧所产生的烟雾及释放的气体与周围空气密度同比要低, 因而会浮于空气上方, 当升至屋顶后流向即刻变为斜向下运动, 此即为顶棚射流。屋顶和墙壁在一定程度上制约着热烟气的四散, 从而使得热烟气上升汇聚在顶棚附近, 最终形成热烟气层, 热气层的厚度不断的增加, 当它的体积占据屋门以上的空间并超出屋门上面的边框时, 便会有部分热烟气形成射流从屋门流向走廊。
2.走廊烟气流向的特征
以射流形式从居室流入走廊的热烟气会形成一个个的浮力羽流并不断地碰撞走廊的顶棚, 而且此时着火的房间会产生一个小的射流并向外排出。射流速度要比冷空气和热烟气交界处的重力波速度快得多, 在交界处, 冷空气和热烟气的末端和前缘相互冲击从而产生了跳跃气体。跳跃气体吸收了大量的环境空气, 此时在它下面的热烟气流动的速度逐渐变慢, 质量流量由于处于跳跃状态时吸收了大量气体而增加。热烟气撞击到走廊顶棚之后便四散蔓延, 直到充满整个顶棚。当热烟气触到顶棚边缘的墙壁上时, 就会被反弹回来, 反弹回来的热烟气沿着分界面流动, 最终折回着火的房间。但持续反弹过程中并没有大量环境空气可吸收。一般反弹回来的热烟气在流动到着火房间门口周围的跳跃点时, 就会把跳跃气体吞噬, 而且去除了这个点对底层冷空气的吸收, 反弹活动进行几次之后, 就会逐渐削弱最终消失, 走廊顶棚的热烟气一般厚度均匀, 热烟气从着火房间流出进入走廊, 汇集到走廊顶棚, 使其厚度不断增加, 并沿着建筑物的顶层四散开去。
(1) 制作实验物理模型。
制作房间到走廊的烟气流动模型。为了在试验中更容易更清晰地观察, 我们一般选取耐高温的透明有机玻璃作为模型的原材料, 制作中, 我们必须保证模型的密封性, 从而防止烟气的散失, 杜绝外界环境的的干扰, 使火焰在房间的中间位置保持不变。
(2) 实验的过程和解析。
实验的目的是分析火灾初始阶段烟气的流动特点, 因此我们一般选用燃烧时产烟率较高的橡胶制品作为火源的原材料, 点燃时, 为了方便引燃橡胶制品, 可以在其周围卷上一层海绵。我们把火源放到模型着火房间底部的中心位置, 当实验开始进行时, 我们通过模型窗口把点燃的火柴伸进模型房间引燃海绵。实验开始后, 需要把模型房间的窗户紧闭, 并封闭走廊的末端。在点燃火源后的15s、30s、60s的时刻, 分别记录房间和走廊中烟气的状态。火源熄灭以后, 将走廊末端的密闭挡板拿开, 从而了解不同时间段的烟气流动情况。
从实验的现象可以知道:火源被点燃之后, 会产生大量烟气, 这些烟气上升至房间顶部后, 与顶棚发生碰撞改变流动方向, 与顶棚成各种角度斜向下流动, 从而形成顶棚射流。热烟气的蔓延受到房间在空间上的限制, 它们汇集在房间顶部形成热烟气层, 这时候我们可以清晰的看到房间内显示的分层现象。燃烧一直持续的情况下, 热烟气层的厚度也在不断的增大, 当厚度达到一定程度, 占满屋门上端至顶棚的空间, 就会有部分热烟气从房间排除, 形成烟气羽流。从房门上边框以射流形式流入走廊, 其会变为一个浮力羽流并与走廊顶棚发生碰撞, 从而形成顶棚射流。热烟气在走廊顶棚不断地四散蔓延, 致使走廊也出现鲜明的分层现象, 流动的热烟气的前端与所触到的环境冷空气相互碰撞从而产生跳跃气体, 且持续着跳跃状态。
3.网络数值模拟
网络模型和实验模型的尺寸保持统一。制作模型时, 建造的模型实体必须以长方体作为最小单元, 它并不具有可以建造倾斜模型实体、弧状模型实体的特殊功效。我们利用分解的方法对不规则形状的实体进行研究, 通过把某个不规则形状的实体分解成多少个小立方体单元来创建, 小立方体单元被分解的数量越多, 最后制造的实体与原实体就会越接近。
二 结论
(1) 火灾发生的初级阶段对小尺寸房间到走廊的烟气流动特征进行理论分析探索、实验模型模拟、网络模型模拟。且三种研究方式的结果具有一致性。从而我们可以得知, 各类各样的建筑物其火灾场景的烟气流动特点都可以利用与房屋成比例的模型和网络模拟方式进行形象的展示, 从而使研究者以及设计人员避免盲目设计, 增强建筑防排烟设计的针对性和有效性。
(2) 比例模型房间到走廊的烟气流动特点:火灾发生时, 由于热能的作用使有毒的气体呈直线向上高速上升, 从而形成火羽流, 毒烟气上升至房间顶棚后四散蔓延, 即产生了顶棚射流;燃烧一直持续的情况下, 会制造更多的热烟气, 房间顶部的热烟气层厚度不断增加, 体积不断扩大, 当烟气层充满整个房间顶部, 且抵达屋门上边框时便会从屋门上檐以烟气羽流的形式射出, 此烟气羽流进入走廊后与走廊顶棚撞击会形成顶棚射流, 且这个位置的热烟气流速较大。热烟气在走廊顶棚四散流动, 最后与走廊尽头的墙壁发生碰撞, 然后被反弹回来至分界面, 这样的反弹在持续发生几次后会不复存在, 最后热烟气会占满整个房间以及走廊。
摘要：关于对从居室到走廊的烟气流动规律的探究分析可以准确明了的体现出火灾中的烟气动向, 在技术上对受灾人员的及时疏散和高效救援提供保障, 进行以实物房间与走廊为参考依据制作的比例相符合的模型的烟气流动实验, 利用FDS火灾模拟系统对与其比例相符合的房间及走廊模型的烟气流动进行数值模拟。
关键词：小尺寸房间,走廊,烟气流动,实验模拟,数值模拟
参考文献
[1]孙萌阳.基于物理模型的烟雾模拟技术的研究[D].新疆大学.2010
烟雾模拟方法 篇3
目前,对于粒径分布和质量分数的测量主要是通过微分迁移率分析仪(DMA)和浓缩颗粒计数器(CPC)等仪器实现的,由于仪器的测量方式无法对不同高度的烟气颗粒特性进行对比,因此无法对烟颗粒的变化发展进行比较。而且由于这些仪器都需要进行抽气采样,输运过程影响了烟颗粒的凝并,所得到的实验结果的真实性和可靠性都值得商榷。通过扫描电镜测试研究烟雾颗粒图像特征,是一种最基本也是最实际的测量方法,准确性较高,常被用来作为对其他测量方法的一种校验甚至标定。而对于烟雾颗粒粒径分布的研究是基于大样本的统计结果的分析。因此,如何准确、迅速地计算出大量粒子的粒径是目前亟待解决的问题,笔者介绍了一种算法来解决这个难点。
1 计算机图像处理的实现原理
根据对烟雾颗粒粒径的定义,目前主要以马丁直径法、费来特直径法和投影面积直径法对烟雾颗粒的粒径进行计算。考虑到马丁直径法和费来特直径法的随机因素比较大,需要大量的样品,否则准确性不高,因此考虑采用投影面积直径法。而投影面积直径法的一大难点是投影面积的计算,运用图像处理法可以较好地解决这个问题。
具体实现方法为:使用铜网采集火灾烟气中的烟雾颗粒,通过扫描电镜得到烟雾颗粒的放大图片。图1为扫描电镜拍摄到的放大5 000倍的烟雾颗粒图片。
对所采集的图像进行分析,可以得到颗粒的形状信息,包括以下三个步骤:移除背景;分割出单个颗粒;对单个颗粒形状进行分析,获取形状参数。
1.1 移除图像背景
移除图像背景是要将图像进行二值化处理,将所拍摄图像中的颗粒与背景用不同的颜色来标记。所拍摄的大多图像中,由于颗粒与背景颜色(灰度)差异较大,二值化采用简单的固定阈值方法,实验阈值的选取可由式(1)得到。
T=0.5×Imax+0.5×Imin (1)
式中:Imax和Imin为图像中灰度最大和最小值。
灰度大于T的像素认为是颗粒,小于T的像素为背景。使用以上阈值对图像进行二值化,在大多数情况下可以将颗粒与背景区分开来。
1.2 分割出单个颗粒
分割出单个颗粒就是要将二值化之后的图像分割为一系列较小的图像,使得每幅小图像中仅包含一个颗粒。该问题可转化为从一个图中找出其各个连通子图的问题,可以用图的遍历算法来解决,具体步骤如下:
(1)从图像的一个固定的起点进行搜索,找到第一个颜色为1(颗粒的颜色为1,背景的颜色为0)且没有被标记的点,然后做步骤(2)中的循环;
(2)标记该颜色为1的像素,将其加入集合V中,然后找出与集合V中所有点相邻且颜色为1的点,将其做标记后加入V中。重复该过程直到V不再增大为止,此时集合V中的点即包含了一个颗粒中的所有点,由这些点可以构造只包含一个颗粒的子图像;
(3)回到步骤(1)直到图像中所有颜色为1的点均被标记。
步骤(2)中相邻的判断并未采用传统的四邻域与八邻域的方法。设中心点坐标为(x,y),四邻域法中与(x,y)相邻的点的集合为{(x-1,y),(x+1,y),(x,y-1),(x,y+1)},八邻域法中与(x,y)相邻的坐标为{(x-1,y-1),(x-1,y),(x-1,y+1),(x,y+1),(x+1,y+1),(x+1,y),(x+1,y-1),(x,y+1)}。如图2中a、b两图所示,灰色为与点P相邻的点。
笔者所采用的是图2c的方法,即认为以点P为中心的7×7的方块范围内的点都与点P相邻,使得在步骤(2)中搜索时可以跨过2个像素的间隙,保证颗粒形状的完整性。
为显示分割的效果,可以在原始图像中将属于不同颗粒的图像标记为不同的颜色。
1.3 对单个颗粒的形状进行分析
对颗粒形状进行分析,采用的方法是使用一定的等效法则,用规则的几何形状对颗粒形状进行近似处理,使用的形状包括圆形、矩形和椭圆。
(1)圆近似。
即找到一个圆,使得其面积与颗粒的面积相等。颗粒的面积为颗粒中像素的数量,假设圆面积与颗粒面积相等,则可由颗粒面积求得圆的半径。使用圆近似的计算结果如图3所示。
(2)矩形近似。
矩形近似即要找到一个颗粒的外接矩形,使得该矩形的长与颗粒中任意两点距离的最大值相等,宽为与长度方向垂直距离的最大值。记颗粒中距离最大的两个点位P1、P2,向量(P1,P2)的距离即为矩形的长,设向量u为与向量(P1,P2)垂直方向上的单位向量,矩形的宽度w的定义见式(2)。
w=max{abs((x,y)×u)|x,y为颗粒中的点} (2)
式中:abs表示取绝对值。矩形近似的计算结果如图4所示。
(3)椭圆近似。
椭圆近似是要找到椭圆,使得椭圆的面积与颗粒的面积相等,椭圆长轴与短轴的比值与近似矩形的长、宽比值相等。椭圆近似结合了前面两种方法的优点,既能真实地反映粒子的面积也能反映粒子的形貌特征。使用椭圆近似的计算结果见图5所示。
2 几种近似方法的粒径分布比较
几种近似方法得到的其中一组实验的粒径分布图,见图6～图9所示。
需要说明的是,对于程序得出的数据有一个筛选标准,根据经验数据,火灾中烟雾颗粒的粒径一般不会超过2 μm,因此结果中超过2 μm的数据被认为是实验误差或某些偶然因素造成的,对于这样的数据进行了排除。此外,根据矩形模拟算出来的结果中会得到该矩形粒子的长宽比,笔者排除了长、宽比大于4的粒子。长、宽比大于4的粒子其形貌特征非常不规则,用圆形近似算出来的等效几何直径的粒子与实际粒子的光散射等物理特性之间有较大差异。例如,相同面积的两个烟颗粒,一个是圆形,一个是细长形,两者的光散射特性会有很大的差别,但是根据定义算出来的几何直径却是相等的。因此,这样的几何直径具有很大的误差,所以将这类数据也予以排除。
比较分析发现,对于用圆形和长方形等效的直径,两者的趋势基本一致,只是长方形的等效直径一般比圆形的等效直径大,图8反映了两者的比例。图9是粒子的椭圆近似的长短轴比例,反映了粒子的形貌特征。综合考虑决定根据几何直径的定义采用圆形等效,同时根据上述说明通过矩形等效对粒子进行筛选。这样不仅能够在一定程度上反映粒子的投影面积,而且对于粒子的形貌特征有一定的反映,对于考虑光散射效应来说应该是最佳方法。
3 结 论
笔者提供了一种通过计算机图像处理实现大量烟雾颗粒粒径计算的方法,并对几种不同近似方法进行了比较,同时通过对实验数据进行处理证明该方法能快速有效实时地计算烟雾颗粒粒径,是扫描电子迁移粒径谱仪等仪器测量烟雾粒径的有效补充,也可以作为其测量结果的标定,为研究烟雾颗粒凝并等现象提供了强有力的实验数据支持。
摘要：介绍了一种基于扫描电镜采集烟雾粒子图像,通过计算机图像处理计算出烟雾粒径的方法。该方法能够准确、实时地测量烟雾粒径,是扫描电子迁移粒径谱仪等仪器测量烟雾粒径的有效补充,也可以作为其测量结果的标定。
关键词：烟雾颗粒,粒径,图像处理
参考文献
[1]Snegirev A Yu,Makhviladze G M,Roberts J P.The Effect ofParticle Coagulation and Fractal Structure on the Optical Propertiesand Detection of Smoke[J].Fire Safety Journal,2001,36:73-95.
[2]Margaritis Kostoglou,Athanasios G Konstandopoulos.Evolutionof aggregate size and fractal dimension during Brownian coagulation[J].Aerosol Science,2001,32:1 399-1 420.
[3]刘铁根,张凡.纳米粒子大小及其分布检测方法的研究现状与发展[J].光学技术,2005,31(1):96-100.
烟雾模拟方法 篇4
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试烤烟品种为湖南省常德市临澧县烟草专卖局提供的云烟87包衣种, 漂浮育苗采用的是标准的200孔聚苯乙烯塑料盘, 育苗基质为草炭、珍珠岩和过火谷壳 (三者比例为1∶1∶2) 。
1.2 试验设计
试验于2014年12月至2015年3月在湖南省常德市临澧县保丰烤烟育苗工厂内进行。试验设置2个处理, 分别为常规高锰酸钾消毒:用清水清洗苗盘, 放入0.1%高锰酸钾溶液中浸泡1~2 min, 再用清水清洗干净药液;苗盘烟雾消毒:先用清水将苗盘清洗干净, 然后利用6HYC-15消毒机将二氧化氯粉剂、助溶剂、水按照1∶1∶2的比例均匀混合的二氧化氯消毒液以药物颗粒的形式进行喷施, 通过空气扩散附着到烟苗苗盘上, 密封消毒棚24~48 h, 然后打开大棚通风口进行通风。消毒的育苗盘各有7 500盘, 共能满足2个育苗大棚的需要。试验按照常规漂浮育苗方法进行装盘、播种、施肥等生产管理措施。
1.3 调查项目与方法
在消毒相同育苗盘数的情况下, 计算常规高锰酸钾消毒与苗盘烟雾消毒2种方法耗费的人工成本、水量、农药剂量等。
将常规高锰酸钾消毒与苗盘烟雾消毒处理的苗盘所育烟苗的农艺性状进行对比, 主要内容包括: (1) 每个处理随机抽取10盘, 统计烟草种子的7、14、30 d出苗率; (2) 记录每个处理烟苗的播种期、出苗期、小十字期、大十字期、生根期以及成苗期; (3) 每个处理随机抽取20株成苗期烟苗, 记录烟苗的株高、叶片数、茎粗、地上部鲜重、根鲜重以及根冠比等; (4) 每个生育期随机抽取10盘烟苗进行统计, 记录整个苗期每个处理烟苗的病害发生情况, 包括病害种类以及发病率等, 发病率计算公式如下:
1.4 数据分析
方差分析采用SAS 2009软件处理, 差异显著水平为P<0.05, 其余数据用Excel 2007分析。
2 结果与分析
2.1 不同消毒方法对烟草种子出苗率的影响
由表1可以看出, 与常规高锰酸钾消毒相比, 苗盘烟雾消毒的烟草种子7 d出苗率、14 d出苗率、30 d出苗率分别提高了3.35%、2.17%、0.43%, 但差异均不显著。
(%)
注:同列数据后的小写字母相同表示差异不显著, 不同表示差异显著 (P<0.05) 。下表同。
2.2 不同消毒方法耗费的人工成本、水量、农药剂量的对比
由表2可以看出, 在消毒同等数量苗盘的情况下, 与常规高锰酸钾消毒相比, 苗盘烟雾消毒的成本大大减少, 其中人工成本减少了43.33%, 耗水量减少了53.13%, 农药剂量减少了30.00%。
2.3 不同消毒处理对烟苗生育期的影响
由表3可以看出, 与常规高锰酸钾消毒处理相比, 苗盘烟雾消毒处理的烟苗生育期并无明显变化。
2.4 不同消毒处理对烟苗农艺性状的影响
由表4可以看出, 与常规高锰酸钾消毒相比, 苗盘烟雾消毒处理烟苗的株高和根冠比分别增加了3.41%、3.85%, 叶片数、茎粗和根鲜重无明显变化, 地上部鲜重减少了2.52%, 但差异均不显著。
2.5 不同消毒方法对烟苗不同生育期病害发生率的影响
由表5可以看出, 分别经过常规高锰酸钾消毒和苗盘烟雾消毒处理的烟苗, 在出苗期、小十字期、大十字期均无花叶病、猝倒病、根腐病等病害发生;在生根期和成苗期, 2种消毒方法所育烟苗均没有发生花叶病和根腐病, 但均有猝倒病的发生;与常规高锰酸钾消毒处理相比, 苗盘烟雾消毒处理的烟苗猝倒病发病率在这2个生育期均降低了16.67%, 但差异都不显著。
(%)
3 结论与讨论
在烤烟漂浮育苗中, 苗盘一般能够重复使用3年, 如果消毒不彻底, 可能使烟苗带菌或发病, 影响田间生长, 降低烟叶产质量, 因此苗盘消毒直接关系烟草生产。本试验结果表明, 采用苗盘烟雾消毒方法处理的烟苗与常规高锰酸钾消毒方法处理的相比, 在出苗率、生育期、农艺性状以及发病率等方面并没有显著的差异。说明苗盘烟雾消毒与常规高锰酸钾消毒有着相似的杀灭烤烟病原体的效果, 且对烟苗生长发育没有负面作用。而相比常规高锰酸钾消毒, 在处理相同数目苗盘的情况下, 苗盘烟雾消毒方法较为省工省时, 药剂用量和耗水量有所减少, 对环境污染小。因此, 苗盘烟雾消毒是一种值得推广的烟苗苗盘消毒方式。
摘要：为了验证苗盘烟雾消毒方法对烤烟苗盘的处理效果和安全性, 试验设计了常规高锰酸钾消毒和苗盘烟雾消毒2种方法, 结果表明:苗盘烟雾消毒方法省工省时, 药剂用量和耗水量少, 对烤烟苗盘有着较好的消毒效果, 且对烟苗生长没有负面作用。
关键词：烤烟,苗盘,烟雾消毒
参考文献
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