文 湖南省汨羅市第一中學(xué) 湛梓劍 鄭曉舸 廖英杰

生態(tài)殺蟲器

文 湖南省汨羅市第一中學(xué) 湛梓劍 鄭曉舸 廖英杰

一次，我們到汨羅市郊進行農(nóng)村植保環(huán)境的調(diào)研時，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民反映，農(nóng)田土壤中存在重金屬超標(biāo)、農(nóng)殘超標(biāo)、病蟲害超標(biāo)以及土壤塑化等問題，影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。農(nóng)民擔(dān)心生產(chǎn)的稻米因質(zhì)量問題而難以外銷、上市的蔬菜成為“毒菜”。

在一家蔬菜育苗基地，我們看見農(nóng)民在翻土?xí)褊遥瑴?zhǔn)備將其用作播種蔬菜的苗床。他們在翻挖土地和埋下底肥后，還噴灑了一些農(nóng)藥。

農(nóng)藥不是會污染土地嗎？對此他們表示很無奈，只因土壤里的害蟲卵特別多，為了幼苗健康生長，才出此下策。

聽了農(nóng)民的介紹后，一個靈感浮上心頭：有沒有不灑農(nóng)藥就能保證苗床清潔的“上策”呢？

從綠色環(huán)保、性能先進和操作方便的要求出發(fā)，我們決定采用日光和激光作為潔化苗床的“武器”，設(shè)計制作生態(tài)殺蟲器。

一、設(shè)計思路

強烈的日光經(jīng)凸透鏡聚光后再照射在物體上產(chǎn)生的高熱比單純的太陽光照射能量高得多。何不利用凸透鏡聚光產(chǎn)生高熱來殺滅土壤中的害蟲？

我們找來高倍凸透鏡、火柴頭等，選擇一個大晴天，在強烈的陽光下用凸透鏡聚光照射火柴頭，調(diào)節(jié)焦點位置，將火柴頭置于焦點處，1秒～2秒后，火柴頭立即被點燃。這證明用日光束殺滅害蟲的方案是可行的。

但這種方案依賴于有陽光的天氣條件，如果在農(nóng)作物的播種期遭遇長時間的陰雨天，該怎么辦？

我們從一本科普雜志上了解到，激光炮利用大功率的激光器發(fā)射激光脈沖來實現(xiàn)對目標(biāo)的燒灼，達到毀傷目標(biāo)的目的。于是，我們也想利用激光技術(shù)，清除苗床土壤中的害蟲。

我們網(wǎng)購了一種紅外光點狀激光器進行點燃火柴頭的實驗，效果非常好。在科技輔導(dǎo)老師的建議下，又將日光與激光兩種能源整合，并將光束的組合排列設(shè)計為陣列式，制成生態(tài)殺蟲器。

二、方案設(shè)計

裝置的總體方案如圖1所示。

圖1裝置總體方案

日光束陣列轉(zhuǎn)筒由若干透鏡在圓盤上排成陣列，焦距可調(diào)，其功能是提供日光束。激光束陣列轉(zhuǎn)盤由若干激光頭在圓盤上排成陣列，焦距可調(diào)，其功能是提供激光束。

聚光調(diào)節(jié)機構(gòu)利用螺紋調(diào)節(jié)原理，將粗調(diào)與微調(diào)結(jié)合，能將光束聚集，并使之與苗床表層接觸。齒輪傳動機構(gòu)用于日光束與激光束陣列部件的旋轉(zhuǎn)，提高光束熱效應(yīng)的均度。移動支座用來支撐其他部件，在動力作用下實現(xiàn)空間的移動作業(yè)。

圖2生態(tài)殺蟲器實物圖

三、創(chuàng)新點

1.從農(nóng)村綠色蔬菜種植需要對苗床進行滅蟲除菌的現(xiàn)實要求出發(fā)，利用日光束和激光束的熱效應(yīng)原理，設(shè)計出雙源光束陣列式苗床潔化裝置——生態(tài)殺蟲器。

2.通過實驗，驗證了日光束和激光束的熱效應(yīng)可清除苗床表層病蟲害的假設(shè)，為新裝置的設(shè)計提供了客觀依據(jù)。

3.采用日光束和激光束陣列布局方式，提高光束能量強度；設(shè)計焦距“雙調(diào)”（粗調(diào)與微調(diào)）機構(gòu)，實現(xiàn)光束的合理入地，提高光束能量效度；光束陣列采用旋轉(zhuǎn)作業(yè)方式，提高了光束能量均度。

總之，本項目對解決土壤污染問題、發(fā)展綠色生態(tài)蔬菜產(chǎn)業(yè)具有積極的促進作用。

（指導(dǎo)老師：韓志紅）