Основи ефективного обприскування: чому все зводиться до краплі

Парадокси при ультрамалооб’ємному внесенні препаратів: погляд на проблему очима агронома із захисту рослин. Частина друга

Під час обприскування залежно від витрати рідини розрізняють великооб’ємне (200-2000 л/га), малооб’ємне (50-500 л/га) і ультрамалооб’ємне (до 10 л/га) обприскування. За іншою класифікацією в залежності від норми виливу  розрізняють: ультрамалооб’ємне обприскування (1-10 л/га), малооб’ємне (10-50 л/га), середньооб’ємне (50-400 л/га), високооб’ємне 400 л/га та більше.

Продовжуючи тему ефективного та розмуного обприскування у цій статті спробуємо зрозуміти: чому не всі препарати можна застосовувати УМО, як визначити оптимальний розмір краплі та  чи впливає взаємозалежність виду обприскування рослин і розміру крапель? 

Читайте також: Розумне обприскування: чому в агродронів мало шансів

Тонкощі видів обприскування

Великооб’ємне обприскування (ВО) застосовують, коли обробку проводять препаратом контактної дії і потрібне рясне змочування рослин, а також коли препарат фітотоксичний за високих концентрацій. Таке обприскування використовується в технологіях вирощування плодово-ягідних, овочевих культур, винограду.

При використанні контактних препаратів важливо звертати увагу на їх концентрацію у робочому розчині в залежності від норми виливу через ризики надвисокої концентрації діючих речовин і можливості виникнення фітотоксичності. Ефективність і надійність захисту контактними препаратами залежать від рівномірності обробки та ступеня покриття фунгіцидом різних частин рослини. Необхідно, щоб усе листя зовні та всередині крони було рівномірно вкрите препаратом, не можна допускати стікання робочої рідини з листя.

Малооб’ємне обприскування (МО) здійснюють розпилювачами зі зменшеними отворами, завдяки чому утворюються краплини меншого діаметру, а за зменшення діаметру краплі у 2 рази оброблювана поверхня збільшується у 8 разів. Тому за малооб’ємного обприскування витрата робочої рідини зменшується в 4 рази, а витрата препарату — на 20-25 % без зниження ефективності обприскування. Однак для боротьби з кліщами, щитівками і плодожеркою більш ефективне великооб’ємне обприскування, ніж малооб’ємне.

Ультрамалооб’ємне обприскування (УМО) здійснюють за допомогою дистанційно пілотованої повітряної системи зі спеціальними форсунками або форсунками-атомайзерами, що забезпечує краплі (до 150 мкм). УМО не рекомендують використовувати при обробці фітотоксичними гербіцидами та фунгіцидами через сильний дрейф препаратів.

Ротаційний розпилювачі або форсунки-атомайзери у наші дні в моді на літаках чи на дистанційно пілотованих повітряних системах, що дає більш послідовний діапазон розміру крапель, який усуває найбільші краплі, і скорочує кількість найменших крапель, які утворюються гідравлічними розпилювачами. Ці властивості є потужними та вирішують фундаментальну проблему: якщо дрібні краплі дрейфують, то давайте не виробляти їх. Насправді ротаційні розпилювачі використовуються в основному для отримання дрібніших крапель для економії води в авіаційному бізнесі, насправді не вирішують проблему дрейфу препаратів. У 1970-х і 80-х роках концепція була висунута корпорацією Micron на чолі з Едом Балсом, а пізніше його сином Томом. Незважаючи на те, що даний тип розпилювачів був дуже успішним у лісовому господарстві та ручному застосуванні в посушливих регіонах, де вода була серйозним обмеженням, перехід до штангового обприскування так і не відбувся.

Норми внесення ЗЗР: для агродронів відсутні?

Норма витрати більшості застосовуваних ЗЗР — кілька кілограмів на 1 га, у деяких вона становить кілька сотень грамів на 1 га, а багато нових препаратів є ефективними за норм витрати навіть у кілька грамів діючої речовини на 1 га. Норми витрати гранульованих препаратів за суцільної обробки становлять зазвичай 15-60 кг/га. За обприскування емульсіями норми витрати діючої речовини менші, ніж за використання суспензій.

Норми витрати діючої речовини за малооб’ємного обприскування зазвичай на 25 % нижчі, ніж за великооб’ємного. Витрата робочого складу за звичайного обприскування плодових дерев становить 1000-1500 л/га, ягідників — 500-800, польових культур — 200-400 л/га, відповідно будуть різними і норми витрати препаратів.

Наприклад, якщо концентрація робочого складу має бути 0,2 %, то норма витрати препарату на плодових культурах буде 2-3 кг/га, на ягідниках — 1-1,6, а на польових культурах — 0,4-0,8 кг/га. Це орієнтовні цифри, точну ж норму витрати завжди встановлюють відповідно до рекомендованої для певного препарата й оброблюваної культури.

На жаль, формуляції препаратів для УМО не розроблені і не зареєстровані. Нічого не можна лити з нормою витрати робочої рідини менше 50 л/га, а для УМО потрібно 1-10 л/га. Не можна обманути весь захист рослин і отримати реальний ефект при таких нормах витрати робочого розчину, особливо з контактними або двокомпонентними контактно-системними фунгіцидами чи інсектицидами, яких зараз на ринку більшість, або грунтовими чи контактними страховими гербіцидами для ефективної роботи яких і покриття рослин, взаємодії грунту з грунтовим препаратом потрібні значно більші норми робочого розчину. Сподіваємося, у нас почнуть розробляти та реєструвати формуляції для УМО обприскування.

І це головні обмеження для застосування дистанційно пілотованої повітряної системи у захисті рослин: адже вона не можуть внести необхідні 100-150 л/га робочого розчину на пшениці проти фузаріозу колосу, фунгіциду на соняшнику у стадії “зірочка” щоб нормально змочити нижні листя чи на кукурудзі інсектицид від стеблового метелика тощо. Навіть 150 л/га робочого розчину не завжди є ефективними — безліч факторів впливають на результат, і навіть у цих умовах щось не спрацьовує.

Певна кількість робочого розчину при внесенні — це об’єктивна необхідність обробити поле так, щоб цільовий об’єкт весь був покритий робочим розчином для максимального ефекту: для фунгіцидів це 200 крапель на квадратний сантиметр. Для гербіцидів щільність покриття повинна бути не менше 20–40 крапель/см² (для системних — мінімальна кількість, а для контактних — максимальна), для інсектицидів — 30–60 (аналогічно: системних та контактних) та фунгіцидів не менше 60–70 крапель/ см² (для системних допускається менше — до 40).

У цьому випадку, виробники ЗЗР повинні кооперуватися з виробниками дронів, проводити дослідження і розробляти формуляції для УМО обприскування. Без реєстрації УМО-формуляцій цей вид внесення препаратів залишиться лише в рекламі або для застосування в дрібноділянкових дослідах. Це тренд на п’ять наступних років.

Утримання краплі. Ад’юванти краще рішення?

Більшість асортименту на ринку засобів захисту є контактно-системними препаратами. Комбіновані контактно-системні препарати мають кращу ефективність і ширший спектр дії проти шкідників і хвороб. Для того, щоб спрацював контактний інсектицид і покрив усю рослину, повинна бути норма внесення робочого розчину більше 100 л/га, що не можна досягти при використанні дронів та 5 л/га навіть при розмірі краплі 100-150 мкм, яка при температурах більше 25 С може висихати у повітрі і не долітати до об’єкта впливу або зноситися у бік на 10 м і більше навіть при оптимальних умовах вітру до 5 м/с (табл. 1).

Таблиця 1. Залежність осідання та зносу робочого розчину від розміру часток за швидкості вітру 1 м/сек

Для порівняння: товщина людської волосини — 40-110 мкм, мряка — 100 мкм, туман — 20 мкм.

При заданому об’ємі рідини зменшення розміру частинок, що розпиляються, вдвічі, призводить до восьмиразового збільшення кількості крапель, що утворюються, при цьому площа покриття плоскої поверхні листа або грунту може зрости до 4 разів.

Дуже дрібні і дрібні краплі, а також середні — найефективніші краплі, краще утримуються на поверхні рослин, ніж великі краплі, які мають тенденцію скочуватися з поверхні.

Більшість дрібних крапель у факелі розпилу необхідна при обробці таких бур’янів, як вівсюг, види просянок на злакових культурах, при обробці бур’янів на гороху, у сім’ядольній стадії на цукрових буряках, інших культурах, а також при застосуванні контактних фунгіцидів та інсектицидів. Але дрібні краплі дуже сильно схильні до зносу і випаровування. Тому дуже важливо суворо дотримуватись швидкісного режиму обприскувача, дотримуватися оптимальної зовнішньої температури повітря та мінімальних показників вітру. Великі краплі, проте, напрочуд добре підходять для культур, що легко утримують краплі, наприклад, квасоля або олійні культури (через опушеність листя, що не дає їм скочуватися або при ударі відлітати, як наприклад на капустяному листі).

Значний вплив на здатність краплі утримуватися на оброблюваній поверхні мають прилипачі (ад’юванти), що містяться в препаратах або додані до робочого розчину при обробках. Знижуючи динамічний поверхневий натяг крапель, що розпилюються, дані засоби можуть скоротити непродуктивні втрати. Великі краплі легко проникають у стеблестій злакових культур, менше схильні до зносу і випаровування, але їх ефективність, особливо з контактними препаратами, може бути низькою. Найчастіше такі краплі найкраще підходять для внесення системних та ґрунтових гербіцидів.

Коли об’єкт розпилення має малі розміри, наприклад, злакові бур’яни на стадії появи другого справжнього листа, або скажімо личинки шкідника молодшого віку, розпил, що містить велику кількість дрібних крапель, значно підвищить шанси влучити в ціль при строгому обліку зовнішніх факторів. Дрібні краплі краще пересуваються у горизонтальній площині між листям, забезпечуючи проникнення та покриття у разі широколистих культур. При заданому обсязі рідини частинки малих розмірів забезпечують набагато повніше покриття поверхні листа. Для продуктів системної дії достатнім є попадання лише кількох крапель, що містять активні інгредієнти, але контактних препаратів повне покриття поверхні листа є важливим чинником.

Проникнення діючої речовини всередину стеблостою

Здатність до проникнення всередину стеблостою — один із ключових факторів, що впливають на вибір параметрів обприскування. Злакові культури являють собою об’єкти, що вертикально ростуть, тому для них оптимальні краплі великого розміру з хорошою проникаючою здатністю, що падають вертикально вниз. У разі широколистяних культур, навпаки, великі краплі осідають на верхній поверхні листя і не потрапляють на нижні яруси.

Наприклад, для проникнення в стеблестої картоплі чи бавовнику краще використовувати дрібнодисперсне розпилення, адже дрібні краплі переміщаються як у горизонтальній площині, і краще проникають вглиб крізь яруси листя. Дрібні краплі за рахунок турбулентності проникають у всі яруси стеблостої, а також на нижній бік листя, що дуже важливо при боротьбі з шкідниками, що скритно живуть, що знаходяться і харчуються на нижній стороні листя. Такі краплі долітають навіть до самої землі. Але турбулентність, особливо при високих швидкостях руху обприскувача, може знизити якість обприскування за рахунок повільного осідання крапель та їх випаровування, тим більше, коли не враховується вітер та температурний режим при обробках.

Препарати контактної дії застосовують з більш високими нормами витрати робочих складів, ніж системної дії. Норми витрати підвищують у міру росту рослин і збільшення площі листя. Наприклад, під час використання гербіцидів норми витрати робочих складів рекомендують змінювати залежно від терміну обробки та видового складу засмічувачів. Під час обробки до сходів рекомендована норма витрати — 75-100 л/га, після сходів — 100, у фазу кущіння — 200-400, проти бур’янів, які важко викорінити, — 600 л/га.

Вся суть у розмірі краплі

За розміром діаметра крапель розрізняють обприскування: 1) аерозольне — середній діаметр крапель до 50 мкм; 2) дрібнокраплинне (УМО) — від 50-150 мкм; 3) середньокраплинне (МО) — від 150-300 мкм; 4) крупнокраплинне — понад 300 мкм. Дрібні краплі (20-50 мкм) ефективніші, оскільки вони краще проникають у кутикулу, їх не вдається уникнути комахам, але вони зносяться вітром. У зв’язку з цим не рекомендують проводити авіаційне обприскування, зокрема дроном, за швидкості вітру більше ніж З-4 м/с, а наземне обприскування за допомогою штангових і вентиляторних обприскувачів — більше ніж 4 м/с. Обробки з використанням авіації проводять за швидкості вітру на робочій висоті не більше 3-4 м/с.

За звичайного наземного обприскування краплі діаметром до 80 мкм зносяться, 80-300 — затримуються на листках, понад 300 мкм — скочуються.

Знесення крапель за МО і УМО може бути практично однаковим за умови коли, за УМО як розчинник використовують не воду, а речовини з питомою масою 1,25, тому краплі, хоча вони й дрібніші, зносяться так само, як за середньокраплинного малооб’ємного обприскування.

Сучасні пестициди мають такий високий біологічний потенціал, що краплі діаметром 10-20 мкм забезпечують достатню ефективність, а краплі діаметром 200-400 мкм містять у 3-4 рази більше діючої речовини, ніж необхідно. При дробленні робочого складу в краплі діаметром 20 мкм у 1000 разів більше активних точок, ніж у краплі діаметром 200 мкм.

Якість обприскування характеризує також такий показник, як ступінь покриття — сумарна площа контакту крапель із листям або ґрунтом стосовно обробленої поверхні, виражена у відсотках.

Витрата робочого розчину залежить від діаметра крапель. За монодисперсного обприскування для отримання густини покриття 100 крапель на 1 см² достатньо такої кількості робочого розчину: за утворення крапель діаметром 50 мкм — 0,65 л/га; 100 мкм — 5,2; 250 мкм — 81,8 л/га.

На жаль, сучасні обприскувачі з гідравлічними та пневматичними розпилювачами та дистанційно пілотовані повітряні системи з форсунками-атомайзерами забезпечують полідисперсне розпорошення робочого розчину, діаметр крапель за цього, як правило, варіює від 30 до 800 мкм, але може сягати 2000 мкм. Це вимагає високих норм витрати робочого складу, призводить до нераціонального витрачання пестицидів і забруднення навколишнього середовища.

Таким чином, фракційний склад крапель — основна керована характеристика, що дає змогу зменшити дрейф препарату, втрати пестицидів і забруднення середовища. У цьому випадку, як кажуть фахівці, у кожній краплі сфокусовані праця, економіка та екологія.

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

Аби не пропустити найцікавішого, підписуйтесь на наш канал-Telegram