Агродрони для ресурсоощадних технологій: рахуємо переваги

У 2015 році почалася четверта сільськогосподарська революція, повязана з використанням точного землеробства, велику роль у якій займають безпілотні літальні апарати (БПЛА). Безпілотники змінюють обличчя глобального сільського господарства, надаючи величезні можливості для точного управління сільськогосподарськими ресурсами (добрива, засоби захисту) та природними ресурсами (ґрунт, вода).

Сьогодні агровиробникам через  подорожчання собівартості продукції і зниження рентабельності виробництва варто звертати увагу на кожен елемент агротехнології, що дає змогу зменшити витрати на вирощування культур. Пошук шляхів здешевлення елементів агротехнології приводить до розгляду розширення використання дронів-обприскувачів у обробці полів для підвищення врожаю с/г культу та розробки сучасних ресурсозберігаючих дроноагротехнологій вирощування культур.

На ринку України є різні моделі дронів-обприскувачів XAG, DJI AGRAS тощо. Одними із найпоширеніших на ринку БПЛА для обприскування полів є дрони-обприскувачі серій XAG V40, XAG Р100, XAG P40, XAG XP 2020 Standard, XAG XP 2020 Pro.

Дрон для сільського господарства XAG V40 — це безпілотник нової модернізації, що може виконувати зйомку та картографування, обприскування засобами захисту та розкидання добрив і посів насіння. Один оператор одночасно може керувати 2 дронами.

Читайте також: Дрони-обприскувачі XAG як основна умова прибутковості невеликого аграрного підприємства

Дрони vs. самохідні обприскувачі: рахуємо економіку

Дрони-обприскувачі доповнюють самохідні обприскувачі у обробці полів і поступово їх витісняють через цілу низьку важливих переваг, які дозволяють зменшувати витрати на вирощування культур та підвищувати урожайність. Використання самохідних обприскувачів при внесенні інсектицидів на кукурудзі від стеблового метелика, фунгіцидів, інсектицидів і десікантів на соняшнику, ріпаку і інших високорослих культурах є на разі малоефективним через витоптування колесами значної кількості рослин (5-10 % або наприклад 0,5 т/га зерна кукурудзи), що дорівнює або перевищує той поріг, що може нанести шкоди сам шкідник.

Дрону-обприскувачу немає рівних при обробці високорослих рослин інсектицидами і фунгіцидами від хвороб і шкідників.

При урожайності 3 т/га насіння соняшнику і вартості 1 тонни насіння 15700 грн,  виходить недоотримання 1500 т насіння з 500 га вартістю 23 550 000 грн, або 588 750 $ (курс 40 грн/1$ ).

Покупку дрона-обприскувача і його використання можна окупити за 1 рік тільки за рахунок відсутності технологічних колій на площі соняшнику 70 га, не беручи до уваги інші моменти, такі як переваги в обприскуванні схилів або важкодоступних місць, економії води на 95%, палива на 90%, засобів захисту на 30%, проведення робіт у полі після опадів без простоїв, відсутності ущільнення грунту колесами агрегатів, а також зменшення шкоди пестицидів на людей і навколишнє середовище під час процесу застосування засобів захисту рослин. Для внесення дроном-обприскувачем засобів захисту на 1 га потрібно біля 5-10 л робочого розчину, що забезпечує економію у підвозі води на 95% і більше. Ультрамалооб’ємний розмір капель розчину та внесення засобів захисту з точністю до 2 см підвищує на 30% економію препарату.

Розмір краплі має значення

Система розпилення може бути у вигляді звичайних форсунок, з яких виливається рідина (за такою технологією працює класична наземна техніка для обприскування) або більш інноваційна технологія дискових атомайзерів.

Атомайзери призначені для ультрамалооб’ємного внесення засобів захисту до 10 л/га. Вони розпилюють рідину на поверхню поля у вигляді дрібних крапель контрольованого розміру з високим показником однорідності розміру крапель, з можливості швидкого та легкого коригування розміру краплі навіть під час польоту. Це дозволяє досягти більш рівномірного розподілу рідини та забезпечує більш ефективне використання рідини, а також мати більш високу продуктивність і ресурс обладнання, так як атомайзери не мають проблем з забиттям системи подачі рідини залишками чи твердими фракціями робочого розчину.

У конструкції форсункок-атомайзерів використано диски, що обертаються з надзвичайно великою частотою. Оскільки рідина у такі форсунки потрапляє відразу після виходу з бака, на її шляху до розпилення немає жодної перешкоди чи звуження. Це, разом зі швидким обертанням дисків усередині самих форсунок, дає змогу продути крізь них навіть рідину із густиною киселю, розпиливши її на рослини з чітко заданим розміром ультра малих крапель.

Завдяки УМО у дрона можна виставити і налаштувати розмір краплі 150 мікрон, така крапля не розпадається, осідає на рослині одразу та дуже швидко поглинається. Це підвищує швидкість внесення та засвоєння препарату. А завдяки турбулентним потокам від гвинтів, краплі вносяться і під листя, і в глибину рослинності. Так, результат від обприскування набагато кращий, ніж коли працювати з великою нормою виливу і великими краплями (багато води стікає, що погіршує дію препарату, а також забруднює грунт).

Зазвичай наземні обприскувачі працюють із розміром краплі 300 мікрон. Це дозволяє з 1 л розчину зробити 75 млн крапель. Так, на 1 см² припадає менше однієї краплі такого розміру. Коли ж крапля розміром 150 мікрон, то розмір частки зменшується вдвічі, а кількість часток збільшується у 8 разів. Таким чином, з 1 л розчину можна отримати 6 крапель на 1 см2. А якщо вносити з нормою 5 л/га, то буде вже до 30 крапель на 1 см2. Це більш, ніж достатньо для ефективного внесення і спрацювання препарату.Для ефекетивної дії засобів захисту на поверхні рослин і листя кількість  крапель/cm² повинно бути наступне: системної дії: 20 – 30 крапель/cm², контактної дії: 50 – 70 крапель/cm² , гербіциди: 30 – 40 крапель/cm² .

Через певні технологічні недоліки і конструкторську неможливість внесення препаратів самохідними обприскувачами ультрамалооб’ємними нормами створено штучне уявлення про недоліки ультрамалооб’ємного внесення. Самохідний обприскувач не може вносити препарати ультрамалооб’ємними нормами до 10 л робочого розчину. Адже його конструкція не дозволяє це робити. Він може виливати робочі розчини від 30-50 л на1 га. При виливі 200 л на 1 га розмір краплі 200 – 300 мкм, занадто крупні, тому стікають з поверхні і 70% препарату попадає у грунт, а не в рослину. Крім того, краплі не усі такого розміру. Розмір краплі може бути різним: 1-10 мкм, 25 мкм, 50 мкм, 100 мкм, 200 мкм і 300 мкм. Однакового розміру крапель 200-300 мкм у самохідного обприскувача не може бути. Через це краплі, що менше 50 мкм будуть висихати у повітрі і зноситися при не дотриманні параметрів погодних умов. Тому різниці між ультрамалооб’ємним обприскуванням до 10 л і середньооб’ємним 50 – 400 л на 1 га немає, але при ультрамалооб’ємному іде економія води і ресурсів.

Чим крупніше розмір краплі, тим менше вони якісно покривають поверхність листя і стікають. Чим менше розмір краплі, тим краще вони покривають поверхність рослини і не стікають. Але не бажано щоб розмір краплі був менше 100 мкм. Дрони працюють за технологією УМО, тому зникає потреба підвозу великих об’ємів води. Достатньо до 8 л/га води, що дозволяє економити воду на 95%, в порівнянні з наземними оприскувачами, які використовують норму 150-200 л/га.

Внесення грунтових гербіцидів: агродрони можуть?

Для роботи грунтових гербіцидів, їх поглинання грунтом потрібна волога. Чим грунт вологий, тим краще спрацює грунтовий гербіцид залежно від розчинності діючої речовини. Грунтовий гербіцид виявляє свою активність за умови, що він перебуває в грунті у певній ефективній концентрації і може переміщатися в грунті щоб досягти насіння, що проростає, або коренів вегетуючих бур’янів.

Існує помилкове уявлення, що при внесенні грунтових гербіцидів вилив робочого розчину повинен бути 200-400 л/га. Є рекомендації, що при сухому грунті для спрацювання грунтового гербіциду вилив робочого розчину повинен бути  збільшений до 400 л/га. Проте при внесенні грунтових гербіцидів при недостатньо вологому грунті вилив робочого розчину 200-400 л/га суттєво не впливає на спрацювання грунтового гербіциду. Якщо не має вологи у грунті, то при 5 л/га та 200 га/га виливу робочого розчину однаково не спрацює грунтовий гербіцид. При виливі робочого розчину 200 л/га на 1 м2 припадає 20 мл води, що не змінює ситуацію по зволоженню грунту. При відсутності вологи у грунті гарантувати високу ефективність грунтового гербіциду може лише закладання препарату культиватором (до посіву) або боронами (до появи сходів культури).

Зазвичай, чим краще розчинний грунтовий гербіцид у воді, тім менше потрібно вологи для його роботи. Навпаки, чим гірше розчинний грунтовий гербіцид у воді, тім більше потрібно вологи для його дії. У зоні недостатнього зволоження бажано використовувати грунтові гербіциди, які краще розчиняються у воді, а у зоні достатнього зволоження — грунтові гербіциди, що гірше розчиняються у воді.

Внесений на поверхню ґрунту ґрунтовий гербіцид, розчиняється у воді опадів, що випали, і ґрунтового розчину, проникає в товщу ґрунту завдяки дифузії. Якщо у ґрунті вміст вологи нижче капілярної вологоємності, розчинення та проникнення ґрунтового гербіциду ускладнено. І навпаки, при насиченні ґрунту вологою препарат проникатиме в ґрунт при невеликій кількості опадів. При дефіциті вологи «працювати» буде лише відносно невелика частина внесеного препарату, для розчинення якої використовується кількість води, що присутня в грунті.

Без простоїв та зменшення витрат на пальному: які ще є переваги в агродронів?

На дрон у 8 разів витрачається менше палива на 1 га порівняно із самохідним обприскувачем. Витрата палива у самохідного обприскувача дорівнюється 1 л/га, а при зарядці акумуляторів дрона-обприскувача витрачається 3 літри палива  на 25 га посіву. На 1 га виходить біля 5-6 грн витрат на паливо при зарядженні акумуляторів при внесенні засобів захисту дроном-обприскувачем. Зменшення витрат на пальне актуально через його здорожчання через повернення оподаткування (літр бензину буде коштувати 60 грн, дизелю — 55 грн).

Робота дроном-обприскувачем у полі відбувається без простоїв, особливо після опадів, коли самохідний обприскувач працювати не може. До БПЛА, навпаки, вологі рослини і грунт після опадів покращує дію, поглинання і розчинність концентрованого робочого розчину. За добу 1 мобільна бригада з дронами може переміститися на 1000 км. Продуктивність 1 зміни з 2 дронами-обприскувачами 200-400 га.

Застосування БПЛА знижує викиди парникових газів і покращує клімат чотирма істотними способами: збереженням землі, підвищенням ефективності засобів захисту, застосуванням при посіві покривних культур і використанням технологій точного землеробства. Технологія застосування БПЛА в сільськогосподарському секторі зменшує викиди вуглецю від аграрної діяльності.

Цікавим фактом не на користь використання самохідних обприскувачів, на який не звертають уваги, є те, що ширина штанги не рівна ширині міжряддя. Через це потрібно робити перекриття і зміщати постійно навігаційну лінію в автопілоті для проходження самохідного обприскувача по міжряддю просапної культури чи працювати по діагоналі або поперек рядків з нульовим перекриттям, але з витоптуванням колесами рослин і створенням колій. Цей факт частково нівелює концепцію точного сигналу та мінімальних перекриттів при використанні самохідних обприскувачів в точному землеробстві (табл. 1).

Проте при вирощуванні певних культур і використанні гербіцидів з грунтовою дією і тривалою післядією у жодному разі не можна допускати перекриття при обприскуванні ріпаку типу СL гербіцидом Нопасаран 1,2-1,5 л/га, тому що при внесенні подвійної дози препарату на одній ділянці може призвести до загибелі самого ріпаку і післядії на подальші культури. При вирощуванні гібридів соняшнику за технологією Clearfield (імазамокс, 40 г/л // Пульсар 1-1,2 л/га; імазапір, 15 г/л+імазамокс, 33 г/л // Євро-Лайтнінг 1-1,2 л/га; імазетапір, 100 г/л // Євро-Ланг 1-1,2 л/га та Clearfield Plus (імазапір, 7,5 г/л+імазамокс, 16,5 г/л // Євро-Лайтнінг Плюс 1,6 -2,5 л/га) у жодному разі також не можна допускати перекриття, тому що при внесенні подвійної дози препарату на одній ділянці може призвести до загибелі самого соняшнику і післядії на подальші культури.

Таблиця 1. Ширина штанги не рівна ширині міжряддя на самохідних обприскувачах

Сергій ХАБЛАК, агроном, доктор біологічних наук,
Інститут харчової біотехнології та геноміки

Аби не пропустити найцікавішого, підписуйтесь на наш канал-Telegram