Актуальні технологічні рішення для ефективного застосування пестицидів

248
Актуальні технологічні рішення для ефективного застосування пестицидів

Розвиток конструкційних і технологічних рішень у виробництві та застосуванні сучасних обприскувачів набуває дедалі більшої динаміки. При цьому завдання ефективного застосування обприскувачів як технологічно, так і з точки зору забезпечення високої якості обробки, мінімізації витрат на засоби захисту рослин, а також дотримання високих екологічних вимог вирішується завдяки комплексному підходу до пошуку шляхів їх подальшого вдосконалення.

Ці шляхи включають поліпшення якості обприскування, конструкційні й технологічні рішення, а в останні роки – активну комп’ютеризацію та застосування технологій точного землеробства.

Прагнення всебічного покращення якості обробки, що, зі свого боку, є визначальним чинником ефективного використання пестицидів та екологічної безпеки їх використання, можна віднести до головного напряму розвитку сучасних технічних засобів і технологій для хімічного захисту рослин.

Як відомо, основними чинниками впливу норми витрати робочої рідини на біологічну ефективність застосування пестицидів є ступінь покриття їхньої поверхні та утримання препарату на рослинах.

При цьому під час обприскування частка препарату з біологічно оптимальними краплями 80–350 мкм, яка потрапляє на об’єкти, становить всього лише 10%, а до втрат через випаровування крапель 10–80 мкм додаються краплі діаметром більшим за 350–400 мкм, що скочуються з листків рослин на ґрунт.

Особливо актуальним є питання якості покриття для препаратів контактної дії, які впливають на збудників захворювань і шкідників тільки з крапель, які осіли на цільовому об’єкті й містять у собі цей пестицид. І чим щільніше робоча рідина покриватиме поверхню рослин, тим ефективнішим буде процес обприскування (має бути забезпечена мінімально допустима густота покриття поверхні – 20–70 крапель/см2 залежно від виду пестициду).

Цього можна досягти збільшенням дисперсності крапель, які потрапляють на оброблювану поверхню. Густота покриття також залежить від норми витрати робочої рідини та ступеня осідання краплин.

Але збільшення дисперсності розпилу (утворення більшої кількості оптимально дрібних крапель), у свою чергу, зумовлює збільшення знесення частини краплин повітряними потоками в атмосферу, тобто зниження ступеня осідання препарату на рослини, а звідси – зменшення і густоти покриття і, відповідно, ефективності препарату, а також ускладнення екологічної обстановки. Тому осідання розпиленої робочої рідини є визначальною умовою у технологічній операції обприскування.

Мета наших досліджень полягала у визначенні й аналізі основних напрямів і шляхів ефективних, екологічно безпечних способів внесення пестицидів обприскувачами, підвищення їхньої продуктивності та точності норми внесення препарату.

З метою вирішення цього протиріччя розробляються і вже широко впроваджуються у практику обприскування різні способи та технічні рішення для збільшення ступеня осідання крапель на рослини. Слід зазначити, що вирішення цієї проблеми дасть змогу перейти на так зване малооб’ємне обприскування для зниження норм внесення робочої рідини зі звичних 200–400 л/га до 50–100 л/га.

На сьогодні найбільшого поширення набули такі способи, як застосування інжекторних щілинних розпилювачів, відцентрових, зі всмоктуванням повітря, повітряних рукавів, пневматичних систем, що монтуються на штанзі обприскувача.

В інжекторних розпилювачах (рис. 1) (виробники – Lесhler (Німеччина), ТееJet (США) та ін.) рідина змішується з повітрям всередині розпилювача, спектр крапель більш однорідний і містить велику кількість крупних крапель, які частково наповнені повітрям і рухаються з великою швидкістю.

Рис. 1. Інжекторні розпилювачі
Рис. 1. Інжекторні розпилювачі

При цьому зростає ступінь проникнення крапель всередину стеблостою та скорочується час їх польоту. Після осідання на поверхні рослин краплі лопаються і з однієї краплини відносно великого розміру утворюються кілька значно менших краплин, збільшуючи тим самим площу покриття оброблюваної поверхні.

Український виробник (ТОВ «Агро­модуль», м. Дніпро) пропонує свій спосіб вирішення цієї проблеми – використання відцентрових розпилювачів оригінальної конструкції «Роса» (рис. 2).

Рис. 2. Відцентровий розпилювач «Роса» (ТОВ «Агромодуль», м. Дніпро, Україна)
Рис. 2. Відцентровий розпилювач «Роса» (ТОВ «Агромодуль», м. Дніпро, Україна)

Примусове осадження крапель у цих розпилювачів досягається завдяки повітрю, яке всмоктується у факел розпилу.

При цьому висока дисперсність крапель разом із примусовим осадженням забезпечують густоту покриття краплинами понад 200 шт./см2.

Завдяки конічній формі факела та радіальній складовій руху краплини добре проникають у густу рослинність і обробляють листя знизу.

Одним із рішень для досягнення високого ступеня осадження крапель, що дає змогу розширити умови застосування обприскувачів у вітряну погоду та на вищих робочих швидкостях, є використання штучно створеного повітряного потоку, який і доставляє краплі до оброблюваної поверхні.

Для цього обприскувачі обладнують вентиляторами, а штанги – повітряними гнучкими рукавами, з яких повітря через отвори з великою швидкістю несе краплини до поверхні рослин (рис. 3). Це покращує проникнення крапель у рослинний покрив і рівномірність обробки як верхньої частини листка, так і нижньої.

Рис. 3. Причіпний обприскувач Hardi, обладнаний повітряними рукавами примусового осадження крапель
Рис. 3. Причіпний обприскувач Hardi, обладнаний повітряними рукавами примусового осадження крапель

Однак слід зауважити, що примусове осадження крапель повітряним потоком ефективне за високої дисперсності розпиленого робочого розчину, оскільки значна частина великих крапель (понад 350–400 мкм) під час дії на них повітряного потоку скочується з листків на землю. Через це втрачається препарат і забруднюється ґрунт. Повітряний потік також може підхоплювати з поверхні ґрунту пил, з яким змішуються і нейтралізуються краплі робочого розчину. Потрапляючи на рослини вже у формі грудочок бруду, вони стають менш ефективними.

Обприскувачі останнього покоління оснащуються новими пневматичними системами осадження крапель. Компанія Miller (США) для своїх самохідних обприскувачів моделі Condor розробила систему розпилення Spray-Air. По всій довжині штанги обприскувача (рис. 4) прокладено металевий повітряний трубопровід, вздовж якого через кожних 25,4 см розташовані повітряні сопла.

Рис. 4. Самохідний обприскувач Condor із системою розпилення Spray-Air
Рис. 4. Самохідний обприскувач Condor із системою розпилення Spray-Air

Робоча рідина впорскується в трубу спеціальними форсунками (Shear Guard Plus), оснащеними регуляторами потоку. Розпилена рідина потрапляє в потужний потік повітря, який продовжує дроблення крапель (розмір крапель становить 100–120 мкм) і доставляє рідину до поверхні рослин. Потік повітря у трубопроводі створюється двома вентиляторами по краях труби з гідроприводом.

Переваги технології Spray-Air – менші витрати води та хімікатів; хороше проникнення та покриття рослин; мінімальне здування крапель робочої рідини з поверхні листків рослин; управління розміром краплі та густиною розчину пестицидів, що дає змогу змінювати норму внесення препаратів залежно від умов роботи.

Під час роботи оператор постійно збільшує або зменшує швидкість руху обприскувача через складність рельєфу та конфігурацію поля. І для того, щоб забезпечити задану норму внесення, відповідно змінюється продуктивність насоса і тиск у штанзі – з підвищенням швидкості він зростає, зі зниженням – падає.

Оскільки діаметр отворів розпилювачів залишається постійним, з підвищенням робочої швидкості руху зростає і значення тиску в штанзі; при цьому діаметр крапель робочого розчину зменшується і вони стають більш уразливими до зносу вітром.

Коли ж виникає необхідність у зниженні робочої швидкості руху обприскувача – тиск на вході у розпилювач, навпаки, падає, відповідно, краплі стають крупнішими і важчими. У цьому випадку форма факела рідини змінюється, що призводить до нерівномірності покриття.

Тому провідні компанії-виробники на своїх обприскувачах (Case Patriot (рис. 5), система управління тиском Aim Command), John Deere (система управління тиском «Exact Apply») використовують інноваційні системи автоматичної підтримки постійного заданого розміру крапель робочого розчину незалежно від швидкості руху.

Рис. 5. Самохідний обприскувач Case Patriot із системою управління тиском Air Command
Рис. 5. Самохідний обприскувач Case Patriot із системою управління тиском Air Command

Унікальність цих систем полягає в тому, що розпил робочої рідини відбувається не суцільним потоком, а мікропорціями. При цьому тиск у штанзі задається і підтримується постійним. Змінюється тільки величина порції та час, коли через розпилювач випорскується і розпилюється рідина. Тобто якщо робоча швидкість збільшується, то подача рідини через розпилювач здійснюється впродовж більшого часу (збільшується мікропорція), і навпаки. У такий спосіб підтримується постійний заданий розмір крапель.

Регулює роботу розпилювачів електромагнітний соленоїдний клапан, яким обладнано кожен розпилювач (рис. 6). Клапан регулює інтенсивність потоку через нього методом широтно-імпульсної модуляції. При цьому клапан відкривається і закривається 10 разів за секунду (система Aim Command) або 30 разів за секунду (система Exact Apply). Ці імпульси змінюють свою частоту залежно від заданої норми виливу і швидкості руху обприскувача під час технологічного процесу.

Рис. 6. Розпилювальний пристрій обприскувача Case Patriot, обладнаний електромагнітним клапаном системи управління тиском Air Command
Рис. 6. Розпилювальний пристрій обприскувача Case Patriot, обладнаний електромагнітним клапаном системи управління тиском Air Command

Клапанами управляє контролер модуля управління. Він також управляє сервоприводами гідравлічних вентилів, які стабілізують тиск у секціях розпилювальної штанги, і контролює гідромотор відцентрового насоса, яким обладнані самохідні обприскувачі Case Patriot і John Deere для підтримання постійного тиску.

Схожі розробки має й відома компанія Raven (США), продукцію якої впроваджують і застосовують провідні виробники причіпних і самохідних обприскувачів (Miller, New Holland, Apache та інші). Зокрема, вона розробила новітню систему контролю розпилювачів Hawkeye (рис. 7).

Рис. 7. Система контролю розпилювачів Hawkeye
Рис. 7. Система контролю розпилювачів Hawkeye

Ця система забезпечує максимальну точність роботи обприскувача за різних умов експлуатації, підвищує якість обприскування та зменшує знос/дрейф розпиленої рідини завдяки постійному конт­ролю й регулюванню тиску рідини у штанзі, максимально використовуючи кожен розпилювач, який контролюється індивідуально клапанами управління.

Це забезпечує рівномірне розпилення незалежно від швидкості руху обприскувача, а також збереження норми внесення по всій ширині штанги на поворотах.

В основі системи Hawkeye лежить комутаційна платформа ISOBUS, яка дає змогу системі працювати з більшістю ISO сумісних конт­ролерів, що представлені на ринку, включаючи польовий комп’ютер Viper 4 від Raven.

Також компанія Raven анонсувала низку вдосконалень си­стеми контролю розпилювачів Hawkeye. Серед них – можливість під’єднання віртуальних секцій, що дає можливість операторові програмувати додаткові секції (всього до 16 секцій) і контролювати кожну секцію окремо, автоматично вимикаючи їх для запобігання перекриттю і вмикаючи там, де не було внесення.

Завдяки удосконаленню до Hawkeye HD можна вмикати/вимикати окремі розпилювачі, що забезпечує більш точне внесення хімікатів.

Слід окремо сказати і про інжекторну систему прямого впорскування препаратів Sidekick Pro від Raven. Ця система передбачає роздільну подачу води та препарату із приготуванням робочого розчину необхідної концентрації в гідравлічній комунікації обприскувача під час обприскування. При цьому чиста вода і препарат пестициду містяться в різних баках.

Потужний об’ємний насос (рис. 8) впорскує хімікат у нагнітальну лінію з водою у безпосередній близькості до штанги, і далі робоча рідина заданої концентрації подається до розпилювачів.

Рис. 8. Система прямого впорскування препаратів Sidekick Pro
Рис. 8. Система прямого впорскування препаратів Sidekick Pro

Як наслідок, вдається уникнути втрат препарату через залишок робочого розчину в баку обприскувача після закінчення роботи, немає потреби в попередній підготовці суміші в баку обприскувача (завдяки функції автоматичного заповнення та закритого калібрування), усуваються контакти оператора з хімікатами, регулювання концентрації хімікатів відбувається у реальному часі, що виключає внесення надлишкової або недостатньої кількості готової суміші, відпадає необхідність у промиванні бака після кожного обприскування.

Роздільна подача води і препарату дає змогу вносити робочу рідину під час обприскування зі змінною нормою витрати хімікату та комбінувати кілька препаратів під час обприскування.

Рис. 9. Розташування систем Sidekick Pro на самохідному обприскувачі
Рис. 9. Розташування систем Sidekick Pro на самохідному обприскувачі

Функція Sidekick Pro забезпечує можливість встановлення на обприскувач до 4-х таких систем (рис. 9) і перемикати на необхідний вид хімікату на ходу. Розробкою та застосуванням системи прямої подачі препаратів займаються також такі компанії, як Dosiertechnik (Німеччина), Cleanacres Machinery (Велика Британія), Walsch Manufacturing (США), Тесnomа (Франція) та ін.

Рис. 10. Пневматичні відсічні пристрої John Deere (США) з шістьма розпилювачами
Рис. 10. Пневматичні відсічні пристрої John Deere (США) з шістьма розпилювачами

Фірми John Deere (США) і Lechler (Німеччина) розробили пневматичні відсічні пристрої з відповідно шістьма (рис. 10) та чотирма розпилювачами, кожний з яких окремо або по два чи три у будь-якій послідовності можуть вмикатися або вимикатись оператором з кабіни трактора, з яким агрегатується обприскувач, чи самохідного обприскувача за допомогою комп’ютера.

Завдяки цьому під час роботи можна змінювати норму витрати чи дисперсність розпилу без зміни робочого тиску, що дає можливість вибирати оптимальні режими обприскування залежно від умов роботи.

ВИСНОВКИ

Аналіз сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур доводить, що без ефективного використання засобів захисту рослин для системної боротьби з бур’янами, хворобами та шкідниками отримання високих врожаїв неможливе. При цьому внесення великої кількості агресивних хімікатів спричиняє значний негативний тиск на довкілля. Це висуває суворі вимоги як до самих препаратів, так і до технології їх застосування та технічних засобів (обприскувачів), що в них використовуються.

З огляду на це сучасні інноваційні підходи до технологій хімічного захисту рослин передбачають і потребують переходу від традиційних методів внесення розчинів пестицидів з нормами 200–500 л/га до малооб’ємного обприскування нормами 50–100 л/га. Це досягається завдяки застосуванню різних типів розпилювачів, способів і засобів доставки розпиленої рідини на поверхню рослин, реалізації новітніх методів приготування та внесення робочого розчину, використанню комп’ютерних технологій.

В. Сидоренко, зав. лабораторії, Південно-Українська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2020

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram