Польове обприскування: як подружитися з вітром?

Польове обприскування: як подружитися з вітром?

/ Механізація АПК / Понеділок, 04 січня 2021 11:12

Ефективність сільськогосподарського виробництва передусім залежить від раціонального використання біологічного потенціалу рослин і погодних умов. Зі зростанням інтенсифікації аграрного виробництва, широкого впровадження сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур особливе місце займають операції, пов’язані зі збереженням біологічного потенціалу рослин, зокрема їх захисту від бур’янів, шкідників і хвороб, від яких потерпають практично всі сільськогосподарські культури, особливо за глобального потепління клімату. Якщо своєчасно не боротися з ними шляхом обприскування, то втрати врожаю можуть сягнути 30–50%.

Ефективність вирішення цього завдання значною мірою залежить від удосконалення способів захисту рослин, зокрема хімічних препаратів, що дає можливість зменшити витрати робочої рідини за її високої концентрації шляхом застосування малооб’ємного і ультрамалооб’ємного обприскування. Якість обприскування обумовлюється, головним чином, нормою витрати препарату, дисперсністю його розпилу, якістю нанесення препарату на поверхню, що обробляється, рівномірністю розподілу робочої суміші на ширині захвату обприскувача і за довжиною його проходу по полю.

 

Критерії якісного обприскування

Для забезпечення якісного оброблення і ефективного використання препарату процес обприскування повинен відповідати таким агротехнічним вимогам:

  • витрати робочого розчину залежно від призначення оброблення рослин, виду препарату і стану культури можуть варіювати від 30 л/га до 300 л/га;
  • відхилення фактичної норми внесення робочого розчину від заданої не повинно перевищувати 10%;
  • щільність покриття краплин робочого розчину на поверхні, що обробляється, повинна бути не більше 20–30 шт./см² для гербіцидів, 50–60 шт./см² для фунгіцидів й інсектицидів;
  • нерівномірність внесення препарату на ширині захвату обприскувача не повинна перевищувати 25% від середнього значення;
  • максимально допустиме відхилення витрати робочого розчину окремим розпилювачем від середнього для всіх розпилювачів на обприскувачі не повинно перевищувати 5%;
  • відхилення концентрації робочого розчину в баку обприскувача від запланованої не повинно перевищувати 5%;
  • повнота покриття верхньої частини листової поверхні повинна бути не нижче 80%, а нижньої — 60%;
  • допустима швидкість вітру під час обприскування не повинна перевищувати 4 м/с за дрібнокрапельного і 5 м/с — крупнокрапельного обприскування;
  • механічне пошкодження рослин за обприскування не повинно перевищувати 1%.

 

Щоб задовольнити ці вимоги, необхідно розпилити препарат на краплини мінімального розміру за найменшої кількості води через те, що при цьому забезпечується найбільша контактна поверхня препарату на рослинах.

 

Вітер змінює траєкторію краплі

Проте за обробки рослин звичайним гідравлічним обприскувачем більша кількість препарату осідає на верхньому боці листків, нижній бік обробляється лише на 15–20%. Водночас установлено, що більшість шкідників ховаються в тіні, на зворотному боці. Тому чим вище рослини і густіша листостеблова маса, тим складніше їх обробляти таким обприскувачем і тим менша ефективність препарату.

Крім того, у такому обприскувачі краплини робочого розчину вилітають із розпилювачів під дією тиску зі швидкістю, яка може перенести їх на відстань близько 30 см від розпилювача, а далі вони вже осідають під дією гравітації, тому навіть незначна (2–3 м/с) швидкість вітру може відхилити краплини від заданої траєкторії. У разі ж швидкості вітру більше як 4–5 м/с знесення робочої рідини може бути настільки значним, що обприскування доводиться припиняти. В іншому випадку дія пестицидів буде неефективною, а забруднення довкілля сягне критичних значень.

Одним із напрямів розв’я­зання цієї проблеми є розроблення нових способів покращення рівномірності внесення робочого розчину, серед яких найбільш поширеними є такі:

  • застосування на обприскувачах розпилювачів, у які під тиском подається повітря (пневмогідравлічні з наддувом);
  • застосування інжекторних розпилювачів;
  • осадження краплин штучним повітряним струменем, створюваним джерелом стисненого повітря;
  • створення повітряної завіси навколо факелів розпиленого розчину.

20 435 74 2

 

Рішення і технології

Представником першої групи є система Twin Fluid System фірми John Deere (США), де за допомогою компресора стиснене повітря надходить до багатопозиційних головок із розпилювачами. У змішувальній камері останніх робочий розчин насичується повітрям, під тиском виходить із розпилювачів, подрібнюється і у вигляді краплин осідає на поверхню, що обробляється. Недоліком цього принципу є збільшення полідисперсності краплин, що знижує біологічну активність препарату через наявність у спектрі розпилу великих краплин.

На відміну від цього способу в інжекторних розпилювачах обприскування здійснюється великими (500–700 мкм) краплинами, що в 2–4 рази більше, ніж за звичайного обприскування, але кожна краплина внаслідок насиченості повітрям під час ударяння об рослину лопається на декілька дрібних краплин. При цьому зменшується знос краплин вітром, що дає змогу проводити обприскування за швидкості вітру до 6 м/с; нині такі розпилювачі є на більшості обприскувачів у світі. Недолік цього способу такий самий, як і в попередній групі. Крім цих недоліків такі системи не створюють умов для проникнення краплин у нижню частину листків, де часто знаходяться шкідники, що особливо притаманно овочевим культурам.

Для усунення цих недоліків зараз набуває поширення третій спосіб, коли на краплини розчину впливають штучно створеним повітряним потоком, що несе останні до оброблюваної поверхні. Така технологія дає змогу використовувати дрібніші, тобто більш ефективні краплини, покращує їхнє проникнення в рослинний покрив і рівномірність обробки рослин. За цим принципом працюють обприскувачі, обладнані потужними вентиляторами для створення потоку повітря і гнучкими повітропроводами. Через отвори або спеціальні щілини в рукавах повітря виходить під тиском і осаджує рідину, що виходить із розташованих нижче розпилювачів. У таких обприскувачах рідина розпилюється на більш дрібні, порівнюючи зі звичайними обприскувачами, краплини, які примусово осаджуються на оброблювану поверхню повітряним потоком. Водночас поліпшуються проникнення краплин у рослинний покрив і рівномірність обробки рослин. За даними компанії Hardi, нижня поверхня листків у такому разі обробляється вдвічі — вп’ятеро краще, а знесення препарату вітром можна зменшити на 90%, порівнюючи зі звичайним обприскуванням. Тому застосування повітряної підтримки дає змогу проводити хімічний догляд за швидкості вітру до 8–9 м/с, тоді як звичайне обприскування дозволяється проводити за швидкості вітру не більшої 5 м/с. Крім того, повітря замінює частину води як носія, що дає змогу до 30% скоротити норму внесення робочого розчину. Зменшення витрат води економить час на її транспортування, приготування робочого розчину та заправку місткостей обприскувачів.

Використання обприскувачів із примусовим осадженням краплин робочого розчину забезпечує краще оброблення тих частин рослин, де знаходиться велика кількість шкідників і збудників хвороб, чого не забезпечується за звичайного способу обприскування рослин. Установлено, що більшість шкідників і збудників хвороб зосереджуються на нижній частині стебел рослин і на нижній поверхні листків. Повітряний потік, що виходить з отворів у повітряних рукавах, розгойдує стебла і повертає листя рослин так, що їхня нижня сторона потрапляє під струмінь розпилених пестицидів.

У самохідних обприскувачах ALPHA Evo Twin Force фірми Hardi (Данія) повітря подається двома потужними вентиляторами до лівого та правого крил штанги в рівних пропорціях. Велика кількість повітря, що нагнітається двома вентиляторами, дає змогу збільшувати робочу швидкість, навіть у разі дуже складних погодних умов. Кожен дає витрату повітря на рівні 2000 м³/год на метр ширини захвату штанги зі швидкістю повітряного потоку на виході із сопла 35 м/с.

За даними фахівців фірми RAU, примусове пневматичне осадження краплин дає змогу збільшити робочу швидкість обприскувачів до 50%, значно підвищуючи їх продуктивність. В обприскувачах СПРІДО-ТРАЙН, СПРІДОМАТ Д2 і СПРІДО-ПОРТ фірми RAU на факел розпилу, що утворюється з проходженням робочої рідини через розпилювачі, впливають повітряним потоком, що виходить з отворів повітропроводів, які формують струмені, що розширюються й охоплюють факел розпилу краплин по всій ширині захвату. Осадження краплин робочого розчину, що подається через розпилювачі, які розташовані нижче надувних еластичних повітропроводів конічної форми, здійснюється повітряним потоком через отвори великого діаметра. Повітряний потік створюється великогабаритним осьовим вентилятором діаметром 750–1000 мм великої потужності (24–40 кВт), що приводиться в рух за допомогою гідромотора. Подання повітря становить 40–62 тис. м³/год за ширини обприскування 12–24 м із максимальною швидкістю повітря 45 м/с.

Недоліком такої системи є те, що подання повітря настільки велике, що повітря доносить краплини робочої рідини до поверхні ґрунту, а це призводить до його забруднення і, відповідно, погіршення екології довкілля. Для значного подання повітря необхідні великі енерговитрати для привода осьових вентиляторів, а наявність повітряних рукавів збільшує парусність штанги, що потребує зміцненої конструкції самої штанги. Крім цих недоліків такій системі притаманний ще один, який полягає у неспівпадінні геометрії факелів розпилу робочого розчину і повітряних струменів, що осаджують останні, а це може призвести до погіршення рівномірності розподілу отрутохімікатів на ширині захвату обприскувача.

Перші кроки до розроблення обприскувачів із примусовим осадженням краплин зроблено в Україні ПрАТ «Богуславська сільгосптехніка», яке розробило перший у нашій країні причіпний штанговий обприскувач ЕКО-2000-18П із системою примусового пневматичного осадження крапелин, який вже прийнято до виробництва. Зараз ПрАТ «Богуславська сільгосптехніка» випускає причіпний обприскувач ШТОРМ-3000-24 із системою осадження краплин (фото 1).

 

20 435 73 1

Фото 1. Обприскувач із примусовим осадженням краплин ШТОРМ-3000-24

 

Найбільш радикальним способом протидії вітру є використання штучно створеної повітряної завіси навколо факелів робочого розчину.

Нині у практиці світового машинобудування немає аналогів, які б використовували цей спосіб за обприскування польових культур. Проте його успішно застосовують в інших сільськогосподарських технічних засобах, зокрема в жатках для збирання бобових (фото 2), де повітряна завіса перешкоджає просипанню сої і гороху з жатки на землю, що дає змогу окупити такі пристрої протягом року.

 

20 435 73 2

Фото 2. Система повітряної завіси жатки AWS Airbar (Канада)

 

Реалізація запропонованого способу обприскування рослин у вітряну погоду можна здійснити за допомогою пристрою, зображеного на рисунку, де на рис. а зображено вид зверху, а на рис. б — поперечний розріз по А-А.

 

20 435 74 1

Рисунок. Схема фізичної моделі для створення повітряної завіси:
1 — вентилятор повітряної завіси; 2 — повітропровід;
3 — пневмоканал; 4 — сопла; 5 — струмені повітря;
6 — насос; 7, 8 — трубопроводи;
9 — розпилювач; 10 — факел робочого розчину

 

За використання запропонованого способу обприскування рослин у вітряну погоду стиснуте повітря від його джерела, наприклад відцентрового вентилятора 1, подається по повітропроводу 2 до пневмоканалу 3, закільцьованому у вигляді овалу. Із пневмоканалу 3 повітря випускають через отвори 4, розміщені з певним кроком у його нижній частині, у вигляді повітряних струменів 5, які спрямовують до поверхні ґрунту. Струмені 5 розширюються і перекривають один одного, в результаті чого створюється замкнена повітряна завіса по усьому контуру пневмоканалу 3. Одночасно з цим від джерела стиснутої робочої рідини (як правило, розчину отрутохімікату), наприклад відцентрового насоса 6, рідину по трубопроводах 7 і 8 подають до розпилювачів 9, розміщених знизу штанги 8, і розпилюють у вигляді факелів 10. Під час руху такого пристрою у напрямку, перпендикулярному до трубопроводу штанги 8, струмені повітря через сопла 4 в пневмоканалі 3 рухаються до ґрунту по всьому контуру пневмоканалу і створюють повітряну завісу навколо факелів 10 робочої рідини, якою протидіють потокам природного вітру будь-якого напрямку. Тому в межах замкнутого контуру утворюється практично безвітряна зона, яка захищає факели робочої рідини і сприяє рівномірному розподілу робочої рідини по поверхні рослин або ґрунту.

Експериментальні дослідження роботи повітряної завіси, виконані в ННЦ «ІМЕСГ», засвідчили реальність запропонованого способу мінімізації негативного впливу вітру на процес обприскування польових культур і доцільність обладнання звичайних обприскувачів приставками для створення повітряної завіси. За агрегатування обприскувача із трактором класу 1,4 ширина захвату через потужностні обмеження може сягати до 18 м. При цьому вентилятор для створення повітряної завіси повинен забезпечувати повний тиск 6000 Па і подання 12 тис. м³/год за споживаної потужності 40 кВт. За таких умов повітряна завіса забезпечить збільшення допустимої швидкості вітру вдвічі (до 8 м/с). За ширини захвату більше як 18 м/с необхідно збільшувати відповідні параметри вентилятора і споживану ним потужність.

 

Ю. Г. ВОЖИК, д-р техн. наук
А. І. ПАНАСЮК, науковий співробітник
П. І. ВІТРУХ, науковий співробітник
Ю. В. КОСОВЕЦЬ, науковий співробітник
Національний науковий центр «Інститут механізації
та електрифікації сільського господарства» ННЦ «ІМЕСГ»

svidome

 24 січня 2022
Аби мінімізувати ризики негативного впливу пестицидів на тваринний світ, у тому числі на бджіл, депутати внесли у Верховну Раду такі важливі як законопроєкти, як №4558, №4600, а також №5237.
Аби мінімізувати ризики негативного впливу пестицидів на тваринний світ, у тому числі на бджіл, депутати внесли у Верховну Раду такі важливі як законопроєкти, як №4558, №4600, а також №5237.
24 січня 2022
 24 січня 2022
Ціни на зерно в Україні зросли в 1,5 рази, відповідно подорожчало і борошно. Собівартість хлібобулочних виробів зросла на 20% за декілька місяців.
Ціни на зерно в Україні зросли в 1,5 рази, відповідно подорожчало і борошно. Собівартість хлібобулочних виробів зросла на 20% за декілька місяців.
24 січня 2022
 24 січня 2022
У Миколаївській області компанія LOZOVA MACHINERY спільно з Сумським НАУ, Миколаївським НАУ та Українським науково-дослідним інститутом прогнозування та випробування техніки та технологій ім. Леоніда Погорілого заміряли інтенсивність викидів вуглекислого газу з ґрунту на першому стерньовому обробітку, використовуючи різну ґрунтообробну техніку.
У Миколаївській області компанія LOZOVA MACHINERY спільно з Сумським НАУ, Миколаївським НАУ та Українським науково-дослідним інститутом прогнозування та випробування техніки та технологій ім. Леоніда Погорілого заміряли інтенсивність викидів вуглекислого газу з ґрунту на першому стерньовому обробітку, використовуючи різну ґрунтообробну ...
24 січня 2022
 24 січня 2022
Сьогодні потрібно терміново передивитися ставлення до українських виробників, адже в той час, коли у Європі встановлюється нульове ПДВ на продукти харчування, в Україні нічого подібного навіть не розглядалося.
Сьогодні потрібно терміново передивитися ставлення до українських виробників, адже в той час, коли у Європі встановлюється нульове ПДВ на продукти харчування, в Україні нічого подібного навіть не розглядалося.
24 січня 2022
 24 січня 2022
За рік вартість цибулі в Україні збільшилася майже у два рази – ціна в січні 2022 року на 72% вища за показники січня минулого року.
За рік вартість цибулі в Україні збільшилася майже у два рази – ціна в січні 2022 року на 72% вища за показники січня минулого року.
24 січня 2022
 24 січня 2022
Збільшення пропозицій вантажівок для перевезення зерна призвело до зниження вартості автоперевезень з 2-2,2 грн за км до 1,6-1,8 грн за км або $30-40 за т (з ПДВ). Як наслідок, скорочуються обсяги залізничних перевезень, тарифи на які знову виросли з 1 січня.
Збільшення пропозицій вантажівок для перевезення зерна призвело до зниження вартості автоперевезень з 2-2,2 грн за км до 1,6-1,8 грн за км або $30-40 за т (з ПДВ). Як наслідок, скорочуються обсяги залізничних перевезень, тарифи на які знову виросли з 1 січня.
24 січня 2022
До відкриття ринку землі лишилося ЧИТАТИ

Please publish modules in offcanvas position.