CC BY
79
УДК 632.982.4:630*243.8
Факторы,
влияющие на качество авиационного опрыскивания многолетних насаждений
В.Ф. КОБЗАРЬ,
главный научный сотрудник
ВНИИБЗР
И.И. ШУЛЯК,
ведущий научный сотрудник
ВНИИМК
М.И. КОБЗАРЬ,
соискатель
Краснодарского государственного аграрного университета
На осаждение, распределение капель рабочей жидкости инсектицидов при опрыскивании растений с вертолетов и самолетов влияет ряд факторов. Особенно важными являются скорость оседания и равномерное распределение рабочей жидкости в мощных и протяженных кронах многолетних насаждений (в садах, лесах) при опрыскивании с самолета Ан-2 и вертолетов Ми-2, Ка-26. При наличии ветра и под действием потока воздуха от винта и крыльев воздушных судов капли падают на обрабатываемую поверхность под разным углом. Для самолета Ан-2 с полным полетным весом при скорости полета 160 км/ч скорость вертикального потока в результате скоса составляет 2,5 м/с, а угол скоса около 3° (М.А. Фиников, 1973, 1995).
Угол скоса придает некоторую вертикальную скорость снижения частицам аэрозоля, улучшая качество авиационного опрыскивания. По сравнению с самолетом вертолет имеет преимущество при опрыскивании многолетних насаждений, состоящее в том, что отбрасываемый от основного воздушного винта вертолета воздушный поток подхватывает выброшенные из распылителей частицы рабочей жидкости и способствует проникновению
их в глубь крон деревьев и на нижние стороны листьев. Скорость вертикального потока воздуха от вертолета (от 15 до 30 м/с) и его направление зависят от скорости полета в процессе опрыскивания. При скорости полета вертолета 30-60 км/ч воздушный поток направляется к земле под углом от 45 до 10° (Б. СсН1, 1972 и др.). При скорости больше 60 км/ч характер волны пестицида у вертолета изменяется, она становится самолетной (Б. СоШ, 1972; М.А. Фиников, 1995 и др.).
При защите леса от вредных насекомых рекомендованы скорости полета вертолетов Ми-2 и Ка-26 60-80 км/ч, а при защите плодовых культур от вредителей и болезней -40 км/ч (Авиация в сельском и лесном хозяйстве. М. «Колос», 1995). Опрыскивание же виноградников рекомендовано проводить только с вертолета при скорости полета 25-35 км/ч.
Вертолеты, обладая способностью вертикального взлета и посадки, не требуют больших аэродромов, могут производить опрыскивание растений на различных скоростях. При малых скоростях значительно улучшается качество опрыскивания, но снижается производительность и соответственно повышается стоимость обработок. Однако при обработке сложных участков (в горной местности, в ущельях) предпочтение все же отдается вертолету, поскольку при крутизне склона более 5-6 ° опрыскивание участков вниз по склону с самолета Ан-2 запрещено (Руководство по авиационно-химическим работам в гражданской авиации СССР. М.,
1984). Производственные же полеты над участком вниз по склону на вертолете Ка-26 разрешаются при крутизне склона до 25°. Участки, имеющие крутизну более 45°, обрабатывать запрещается. Между тем, горные леса в России занимают большие площади. Только в Краснодарском крае из общей площади лесов 1,68 млн га (по данным Департамента лесного хозяйства) лесонасаждения в горных условиях занимают 1,58 млн га (94 %), и там в отдельные годы повреждаются вредными насекомыми древостои на площади до 200 тыс. га.
В процессе опрыскивания растений воздух может быть стабильным (инверсия), нормальным или турбулентным (нестабильным). При стабильном воздухе капли аэрозоля «висят в воздухе» и лишь при оседании доходят до целевого объекта. По пути к обрабатываемому объекту мелкие капли водной суспензии не доносятся до поверхности растений, испаряясь в воздухе. Даже с высоты 5 м (полеты над пологом леса разрешены не ниже 10 м) при температуре воздуха 25 °С капля воды диметром 50 мкм полностью испаряется в воздухе (табл. 1).
Турбулентность воздушного потока способствует лучшему покрытию нижней, подветренной и наветренной сторон листьев растений. В опытах в аэродинамической трубе при искусственной турбулизации воздушного потока коэффициент захвата монодисперсных частиц оказался выше, чем без турбулизации (Л.М. Мондрус, 1972; В.Ф. Дун-ский, Н.В. Никитин, М.С. Соколов. 1982). При турбулизации значение
Таблица 1
Испарение воды при выбрасывании
с высоты 5 м и температуре воздуха 25 С (М.А. Фиников, 1995)
Диаметр Время паде- Испарение
капли (мкм) ния капли (с) капли (%)
50 132 100
100 33 32
200 8 4
Таблица 2
Оседание капель на листьях в зависимости от скорости и направления ветра к поверхности объекта
Скорость Ориентация Место учета Угол падения капель на Количество капель
ветра (м/с) листьев капель поверхность (°) на 1 см2 (шт.)
1,1 Горизонтальные Сверху - 38
Снизу - 4
Вертикальные Наветренная 30 30
Подветренная 30 2
Наветренная 60 41
Подветренная 60 12
2,2 Горизонтальные Сверху - 79
Снизу - 49
Вертикальные Наветренная 30 106
Подветренная 30 28
Наветренная 60 152
Подветренная 60 29
коэффициента захвата для подветренной стороны пластинки было примерно в 30 раз меньше, чем для наветренной стороны, без турбули-зации - в 300 раз меньше; то есть обеспечить равномерное осаждение капель с двух сторон листьев невозможно без турбулизации даже при монодисперсном опрыскивании.
Основными критериями качества опрыскивания растений являются количество капель на 1 см2 обрабатываемой поверхности, дисперсность распыла и равномерность распределения капель инсектицида по ширине захвата опрыскивающей аппаратуры. По данным авиационных испытаний водной бактериальной суспензии (концентрация 1 млрд/мл, капли с ММД = 368 мкм), смертность гусениц непарного шелкопряда заметно возрастала с увеличением количества капель на адаксиальной (верхней) стороне листа дуба до 30 штук на 1 см2 (В.Ф. Кобзарь, 1991, 1998). При дальнейшем увеличении до 60 капель на 1 см2 смертность насекомых повышалась незначительно - не более чем на 4 %.
Считается достаточной плотностью покрытия каплями обрабатываемой поверхности при крупнокапельном опрыскивании биологическими препаратами с нормой
расхода рабочей жидкости 2050 л/га - 20-50 капель на 1 см2, а при мелкокапельном опрыскивании инсектицидами - 30-65 капель.
Задачей наших исследований, выполненных в Краснодарском крае, была оценка осаждения, распределения капель водной суспензии Bacillus thuringiensis (ВТ) и качество опрыскивания с вертолета Ми-2 в зависимости от скорости и направления ветра относительно разно ориентированной поверхности листьев растений и от дисперсности распыла рабочей жидкости.
Исследования проведены на учетной линии протяженностью 58 м. Для этого на высоте 6 м над поверхностью почвы крепили проволоку одним концом к вершине дерева в лесополосе, а другим - к сборной металлической штанге, которую укрепляли с помощью растяжек к земле. Имитатором листьев служили предметные стекла, покрытые силиконом. Их помещали в специальные кассеты (патент на изобретение № 2290807 РФ, приоритет с 2005 г) и прикрепляли к проволоке через 4 м друг от друга. Конструкция кассет позволяла ориентировать их в разных положениях и улавливать капли рабочей жидкости одновременно на верхней и нижней или на наветренной и подветренной поверхностях листьев. Кассеты по
размеру не превышали площади листьев древесных пород, и коэффициент захвата капель этими кассетами существенно не отличался от коэффициента захвата листвой деревьев. Угол падения капель на вертикальную поверхность листьев определяли по направлению ветра к ним.
Опрыскивали с вертолета Ми-2, оборудованного серийной опрыскивающей аппаратурой, при скорости полета 60 км/ч. Расход водной суспензии ВТ с добавлением красителя родамина составил 50 л/га. Работали при скорости ветра 1,1 и 2,2 м/с, температуре 18 °С и относительной влажности воздуха 52 %. При каждой скорости ветра выполняли по три полета вертолета над учетной линией. После каждого полета над учетной линией стекла помещали в специальные коробки с пазами для них, и в лаборатории под микроскопом измеряли и подсчитывали капли по общепринятой методике.
Результаты исследований в полевых условиях подтвердили данные Л.М. Мондруса (1972) по интенсивности осаждения капель на наветренной стороне стеклянных пластин, полученные им в аэродинамической трубе. С увеличением скорости ветра от 1,1 до 2,2 м/с и угла падения капель на вертикально расположенные листья (30 и 60°) увеличивалось и количество оседающих капель на 1 см2 поверхности листьев при любой их ориентации (табл. 2). При скорости ветра 2,2 м/с количество капель, осевших на 1 см2 с наветренной стороны вертикально расположенных листьев, было в 1,3-1,9 раза больше, чем сверху листьев, и в 3,7 раза больше, чем с наветренной стороны при скорости ветра 1,1 м/с. Это свидетельствует о том, что инерционное оседание аэрозоля при опрыскивании с вертолета может преобладать над гравитационным. На адаксиальной стороне листьев осаждалось в 9,5 раз больше капель, чем на абаксиаль-ной (нижней) стороне при скорости ветра 1,1 м/с и в 1,6 раза - при ско-
рости 2,2 м/с. Следовательно, с увеличением скорости ветра происходило более равномерное распределение капель на нижней и верхней сторонах листьев.
Осаждение капель инсектицида на нижней поверхности листьев при вертолетной обработке имеет положительные стороны. Во-первых, споры ВТ лучше и длительнее сохраняются на нижней поверхности листьев. По данным I.E. Milstead et all. (1980), на нижней стороне листьев дуба споры ВТ сохранялись жизнеспособными в течение 4,525 недель, а на верхней - только 0,4-0,5 недели, где подвергались инактивации ультрафиолетовыми лучами и смыванию осадками. Во-вторых, при оседании капель инсектицида химического синтеза будет повышаться эффективность обработок против вредителей, обитающих на нижней стороне листьев.
Отношение числа капель, оседающих на листве с наветренной стороны, к числу капель с подветренной стороны изменяется в пределах от 3 до 15, что свидетельствует о недостаточной равномерности распределения капель рабочей жидкости на этих поверхностях при опрыскивании растений с вертолета при исследуемых скоростях ветра (табл. 2). Однако количество капель бактериальной суспензии даже на этих поверхностях было вполне достаточным для достижения приемлемой биологической эффективности авиационного опрыскивания. Как выяснил Л.М. Мондрус при изучении процесса осаждения капель в аэродинамической трубе, обеспечить равномерное осаждение капель грубодисперсного аэрозоля невозможно. Для этого потребовались бы иные приемы опрыскивания, например, применение аэрозолей с униполярной электризацией частиц. Однако для сельскохозяйственной авиации этот способ опрыскивания еще не разработан.
На нижней, верхней, подветренной и наветренной сторонахлисть-ев оседали в основном капли раз-
мером до 150 мкм, в меньшем количестве - более крупные капли. Ветер со скоростью 2,2 м/с как бы растягивал волну аэрозоля, увеличивал ширину полосы захвата при опрыскивании растений. При увеличении скорости бокового ветра с 1,1 до 2,2 м/с ширина полосы захвата увеличивалась с 20-40 до 3258 м. Ширину захвата обеспечивали в основном капли размером до 150 мкм, составившие 77 % от общего количества капель при скорости ветра 2,2 м/с.
При большей скорости ветра крупные капли (более 300 мкм) оседали единично на верхнюю, наветренную и подветренную поверхности листвы, а снизу листовой пластинки они совсем не оседали. Очевидно, воздушный поток от винта вертолета способствовал дроблению крупныхчастиц аэрозоля, о чем мы судим по увеличению количества мелких капель размером до 150 мкм. Наиболее равномерное распределение аэрозоля происходило сверху и с наветренной стороны листьев.
Определение густоты покрытия каплями только адаксиальной стороны листьев и объема осажденной на эту поверхность жидкости, как это принято рядом методик, занижает указанные показатели качества опрыскивания растений; особенно контрастны эти различия при
ультрамалообъемном опрыскивании. По данным Е.С. Будрика (1983), при скорости ветра 2,5 м/с количество и объем капель, осевших на вертикальных поверхностях при УМО опрыскивании, в 11,5-35,5 раза превышает те же показатели для капель, осевших на землю.
Таким образом, обеспечить равномерное осаждение капель рабочей жидкости одновременно на горизонтальных и вертикальных поверхностях и снизу листьев практически невозможно даже при опрыскивании с вертолета. С увеличением скорости ветра с 1,1 до 2,2 м/с и угла падения капель (30 и 60°) на вертикально расположенные листья увеличивается и количество капель на 1 см2 поверхности листьев при любой их ориентации. При скорости ветра 2,2 м/с капли аэрозоля более равномерно осаждаются на верхней и наветренной сторонах листьев; количество капель на наветренной стороне в 3,7 раза больше, чем при скорости ветра 1,1 м/с. Капли меньших размеров (до 150 мкм) создают основной фон равномерного распределения рабочей жидкости, одновременно увеличивая ширину полосы захвата. При повышенной скорости ветра появляется возможность увеличения ширины рабочего захвата, что весьма ценно для повышения производительности обработок.
На книжную полку-
Т.А. РЯБЧИНСКАЯ, Г.Л. ХАРЧЕНКО, Н.А. САРАНЦЕВА, И.Ю. БОБРЕШОВА, Н.В. ПАНИНА Методические указания по комплексной оценке эффективности полифункционального действия препаратов — фитоактиваторов иммунитета и продуктивности. — Воронеж, 2009 г. - 46 с.
Методические указания рассмотрены и одобрены Ученым советом ФГНУ «ВНИИЗР».
Методика комплексной оценки эффективности полифункционального действия фитоактиваторов предназначена для исследователей, занимающихся проблемами создания новых препаратов данной группы, а также разработкой регламентов их практического использования в сельскохозяйственном растениеводстве.
