Як покращити точність обприскування дронами

Результати наукового дослідження засвідчили, що під час обприскування безпілотником робочий розчин розприскується інтенсивніше, він також інтенсивніше рухається в повітрі та потенційно має більшу ймовірність знесення у порівнянні з розчином, розпиленим штанговим обприскувачем, встановленим на тракторі.

Однак те саме дослідження свідчить, що потрапляння розчину за межі поля (або за межі визначеної ділянки) можна істотно зменшити, якщо змістити перший прохід. Для цього треба чітко розуміти напрям вітру та його інтенсивність. Скажімо, якщо вітер зі сходу, тобто схід — це навітряна сторона, то перший прохід дрона планують зі зміщенням на схід (інакше початкова смуга лишиться без оброблення, адже краплі буде зносити на захід). Останній прохід також планують зі зміщенням на схід, щоб краплі потрапили на кінцеву смугу, але не вийшли за її межі.

Крім того, дослідження доводить, що розмір крапель має істотне значення для регулювання знесення робочого розчину.

Організатори 

Для проведення унікального польового дослідження компанія Bayer Crop Science об’єдналася з Дослідницьким відділом технологій авіаційного внесення добрив USDA-ARS. Дослідження провели в Університеті штату Небраска, при цьому робили 12 повторів кожного оброблення за протоколами, розробленими за участю Агентства з охорони навколишнього середовища США та Канадської агенції з питань контролю пестицидів.

Отже, головна мета дослідження: порівняти інтенсивність знесення робочого розчину під час обприскування дроном та наземним обприскувачем.

Чому це важливо? Розчин, який розпилюється близько до поверхні ґрунту або безпосередньо над рослинами на висоті 50–60 см над цільовими посівами, швидко потрапляє на листя. Настільки швидко, що в нього немає часу для випаровування або знесення, адже відстань від розпилювача до рослини дуже мала. Дрон зазвичай працює на висоті приблизно 2–3 м над культурою або поверхнею ґрунту. Це значно більша відстань, на якій робочий розчин може зноситися інтенсивніше або випаровуватися. Ось чому важливим є порівняння внесення робочого розчину за допомогою дронів та наземних обприскувачів.

Обладнання

Всі робочі параметри, за винятком робочої висоти й швидкості, були однаковими для дрона і штангового обприскувача:

• форсунки: TT110-01 (середні краплі) і TTI110-O1 (великі краплі);
• норма внесення: 18,7 л/га;
• ефективна робоча ширина (смуга внесення):

1. 5 м (для форсунки із середнім розміром крапель),
2. 3,3 м (для форсунки з великим розміром крапель).

Наземний обприскувач ― звичайний штанговий обприскувач, агрегатований з трактором:

• висота штанги: 60 см;
• швидкість руху: 

1. 3 м/с (10,8 км/год), середні форсунки;
2. 4,4 м/с (15,8 км/год), великі форсунки;

• робочий тиск: 2,85 бара.

Дрон ― Leading Edge PV22 (10 л):

• робоча висота внесення: 3 м;
• швидкість руху:

1. 6,6 м/с (23,8 км/год) ― середні форсунки;
2. 10 м/с (36 км/год) ― великі форсунки;

• робочий тиск: 2,85 бара.

Розчин для досліду: суміш флуоресцентного барвника PTSA, який готували в баку наземного обприскувача й переливали в бак дрона перед кожним обробленням для збереження консистенції.

Хід дослідження

Для оцінювання ступеня знесення розчину в дослідженні використовували кілька методів контролю. Індикаторні (лавсанові) картки були розміщені на ґрунті з інтервалом 0,5 м з відступом від краю ділянки з обох боків: 7 м з навітряного боку та 20 м з підвітряного боку, далі з інтервалом 5 м на відстані від 20 до 50 м з підвітряного боку, ще далі ― з інтервалом 10 м на відстані від 50 до 100 м від краю поля. Щоб уловити дрібні краплі, на полі розмістили вертикальні опори, на яких закріпили уловлювачі на висоті 0,2 і 2 м від поверхні ґрунту. Опори були розміщені з інтервалом 10 м на відстані до 50 м від краю оброблюваної ділянки.

«Ми розмістили маркери на відстані 100 м від краю ділянки, щоб переконатися, що наше дослідження виявить саме те місце, де знесення не фіксуватиметься взагалі, тобто буде нульовим», ― пояснив д-р Ден Мартин, один з учасників дослідження.

Команда також встановила дві метеостанції на висоті 2 м над поверхнею ґрунту, одну з навітряного боку, а іншу ― з підвітряного боку. Вони відстежували напрямок і швидкість вітру та щосекунди знімали показники, щоб обчислити трихвилинний середній показник для кожного проходу обприскування.

Чотири оброблення провели з 12 повтореннями, зі зміщенням і без нього:

• дрон ― форсунки із середнім розміром крапель;
• штанговий обприскувач ― форсунки із середнім розміром крапель;
• дрон ― форсунки з великим розміром крапель;
• штанговий обприскувач ― форсунки з великим розміром крапель.

Результати

Дослідження засвідчило, що знесення робочого розчину під час використання дронів значно інтенсивніше, ніж під час використання штангового обприскувача. І такі результати є цілком передбачуваними. Однак науковці виявили, що зміщення смуги стартового і фінального внесення, яке зазвичай використовують під час стандартного повітряного обприскування, допомагає пом’якшити цю проблему. Оператори мають знати про це. Вони повинні оперувати даними про швидкість і напрям вітру та з урахуванням цієї інформації коригувати маршрут прольоту дрона над рослинами, щоб уникнути потрапляння пестицидів на сусідні ділянки.

Незалежно від того, використовували для обприскування дрон чи наземний обприскувач, загальний дрейф розчину під час розпилення був більшим за використання середніх форсунок, ніж за використання великих. Це свідчить про те, що розмір крапель є вирішальним фактором, який впливає на зміщення робочого розчину.

Штанговий обприскувач і дрон, середні форсунки. Без зміщення

За використання середніх форсунок знесення робочого розчину від штанги здебільшого спостерігали в зоні навколо лінії розпилення — приблизно до 2 м. Під час внесення розчину дроном спостерігали знесення робочої рідини на відстань 5 м, хоча й на відстані до 10 м фіксували до 20% норми внесення розчину.

Штанговий обприскувач і дрон, середні форсунки. Зміщення смуги польоту дрона на 5 м

Зміщення траєкторії польоту дрона за вітром на одну ширину смуги, тобто на 5 м, призвело до істотної різниці у порівнянні з обприскуванням дроном без зміщення. У цьому варіанті експерименту зміщення робочого розчину, внесеного дроном і штанговим обприскувачем, було майже ідентичним — 6,5 м.

Штанговий обприскувач і дрон, великі форсунки. Без зміщення

Форсунки, які утворюють великі краплі, спричиняють менше знесення робочого розчину, що яскраво показав експеримент. На відстані 6,5 м від краю ділянки не фіксували статистичної різниці у внесенні розчину між дроном і штанговим обприскувачем.

Дрон і штанговий обприскувач, форсунки для великих крапель. Зміщення смуги на 3,3 м

Зміщення смуги внесення і використання розпилювачів з великими краплями дало в сумі найкращі результати для зменшення знесення робочого розчину. При цьому статистична різниця між застосуванням дрона і штангового обприскувача на відстані 3 м від краю ділянки була відсутня.

Отже, результати дослідження засвідчили, що для покращення точності внесення робочого розчину за допомогою дронів важливим є правильний підбір форсунок та коригування траєкторії руху дрона над полем з урахуванням швидкості та напряму вітру.