CC BY
81
ротехнологии и севообороты для выделенных типов и групп земель. Результаты агро-экологической оценки и типизации земель могут стать основой для проектирования внутрихозяйственного землеустройства.
Библиографический список
1. Волков С.Н. Землеустройство. Т. 2.
Землеустроительное проектирование. Внутрихозяйственное землеустройство. — М.:
Колос, 2001. — 648 с.
2. Булгаков Д.С. Агроэкологическая оценка пахотных почв. — М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2002. — 252 с.
3. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. — М.: Колос, 1996. — 367 с.
4. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. — М.: КолосС, 2010. — 687 с.
5. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: метод. рук-во / под ред. акад. РАСХН
В.И. Кирюшина, академика РАСХН
А.Л. Иванова. — М.: Росинформагротех, 2005. — 784 с.
6. Самофалова И.А., Каменских Н.Ю., Кайгородов А.Т. Современное состояние земельных ресурсов в Пермском крае // Пермский аграрный вестник. — 2008. — Ч. 1.
— С. 117-122.
7. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. — М.: Изд-во МСХА, 2000. — 473 с.
8. Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. — Пермь: Пермское кн. изд-во, 1962.
— 279 ^
9. Мазуркин П.М., Михайлова С.И. Из-
мерение активности растительного покрова // Биоэкология. — 2010. — № 5. —
С. 144-152.
10. Лобанова Ю.А. Агроэкологическая оценка почв и типизация земель ООО «совхоз Дружный» Чернушинского района и СПК «Северный» Соликамского района Пермского края: магистерская диссертация; ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА». — Пермь, 2011. — 96 с.
+ + +
УДК 632.95.02 О.В. Ударцева
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АЭРОЗОЛЬНОГО РАСПЫЛЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
Ключевые слова: качество аэрозольной обработки, беспроводные сенсорные сети, системный мониторинг пестицидов, контроль экологических параметров, химические средства.
Введение
Исследованием процесса внесения пестицидов, используемых технологий химической обработки растений занимался ряд ученых [1-3]. Направление исследований было связано с анализом качества аэрозольной обработки полей разными опры-скивательными установками. Вместе с тем, обладая большой биологической активностью, используемые пестициды устойчивы к деградации в почве и других объектах окружающей среды. Именно по этой причине их массовое использование должно сопровождаться тщательными мониторинговыми наблюдениями за процессом их внесения и предотвращением отрицательного последействия на культуры и почву.
Цель работы — обоснование возможности использования информационно-прог-
раммного комплекса для мониторинга процесса внесения пестицидов.
Используемые в настоящее время методы анализа почв сложны, длительны и имеют ряд недостатков. Определение содержания остаточных количеств пестицидов в природных объектах и сельскохозяйственной продукции является сложной аналитической задачей, которая усугубляется низкими уровнями содержания токсикантов и их сложным взаимодействием с матрицей объекта. При активном связывании пестицидов компонентами почвы истинное их количество, находящееся в почве, может быть существенно выше, чем определяемое известными физико-химическими методами
[4].
Повышению требований к эффективности средств измерения служит и осуществляемая в настоящее время интеллектуализация измерительного процесса [5].
Один из перспективных вариантов мониторинга пестицидов в окружающей среде — в использование беспроводных сенсорных сетей, что позволит обеспечить контроль
определенных параметров на больших территориях.
Объединенные в беспроводную сенсорную сеть пьезокварцевые датчики образуют распределенную, самоорганизующуюся систему сбора, обработки и передачи информации.
Сенсоры в реальном времени определяют основные параметры состояния почв (влажность, температуру, скорость движения воздуха), которые необходимо учитывать при внесении пестицидов. Другая группа датчиков информируется о концентрации пестицидов по структуре растения.
Предлагаемый информационно-программный комплекс, работающий под операционными системами Windows 2007 в среде Builder (с традиционными языками программирования C, C++, Java и VBA), включает справочный материал по предметному наполнению программы, средства выполнения соответствующих вычислений, графическому сопровождению.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследования рассмотрен процесс аэрозольного распыления пестицидов. Предлагаемая программа позволяет учитывать определенные параметры процесса аэрозольного распыления пестицидов (влажность воздуха, скорость ветра, используемый препарат, вид химической обработки и т.д.).
Для осуществления мониторинга аэрозольных пестицидов беспроводные сенсоры размещаются по ранее заданным точкам поля для определения уровня концентрации аэрозольных пестицидов и эффективности проведения процесса химизации.
Данные полевых измерений аэрозольного применения пестицидов регистрируются в протоколе.
Экспериментальная часть
С целью проведения эксперимента на участке 10 га установлены датчики, аэрозольное распыление осуществлялось опры-скивательными системами АН-2, КР-0295, ГРД и др. Используемые пестицидные препараты «Биатлон», «Элант-премиум», «Фас-корд» и др.
На рисунке 1 приведен пример расположения датчиков анализа концентраций аэрозольных пестицидов в процессе распыления.
Один датчик находится на почве, так как снимает данные о пестицидах, которые не попали на растения, и данные о пестицидах, которые упали с растений в почву. Второй датчик находится на растении и снимает показание о попавших пестицидах на листья.
Источником первичной информации выступают датчики, установленные на участках, где проводятся измерения, которые
передают собранную информацию в электронном виде за определенный период времени. Вся собранная информация за выбранный период времени записывается в специальный файл по шаблону, который впоследствии и будет служить источником данных для системы.
Рис. 1. Процесс аэрозольного распыления пестицидов и расположения датчиков анализа концентраций
Основной задачей автоматизации является агрегирование разрозненной информации, такой как данные с разных датчиков о пестицидных препаратах, обрабатываемых культурах и др.
Систематизация представленной информации по типу опрыскивательной аппаратуры, по способу нанесения и характеру обработки позволяет разработать предложения по выбору технологии внесения пести-цидных препаратов.
Одна из задач информационно-программного комплекса — это визуализация данных, хранимых в системе, на основе которой можно делать выводы и прогнозы для улучшения ситуации с загрязнением почвы.
Вся информация как полученная с датчиков, так и внесенная в справочники хранится в таблицах. Данный процесс можно наглядно рассмотреть с помощью программы автоматизации моделирования (CASE-средства) Erwin, которая для этого и предназначена.
Разработанная система позволяет агрегировать данные и представлять их в виде таблиц, сводных отчетов и диаграмм. При помощи ГИС-технологий результаты исследований процесса аэрозольного распыления пестицидов можно нанести на карту районов, где проводился эксперимент.
Разработанная информационная система содержит следующие объекты: таблицы,
запрограммированные запросы, формы и отчеты (табл. 1). В таблице 1 представлены объекты системы, их названия в системе и расшифровка на русском языке.
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 5 (103), 2013
51
Таблицы, входящие в систему, содержат служебную информацию:
- таблица «tehnika» — перечень транспортных средств;
- таблица «uchastok» — информацию об участках: о почве, размерах участка, плотности засева;
- таблица «vreditel» — информацию о заболеваниях, насекомых, которые портят растения;
- таблицы «klass_opasnosti» — перечень классов опасностей для химических веществ;
- таблица «sposob_nanesenia» — способы нанесения препарата;
- таблица «type_veshestvo» — тип пестицидов;
- таблица «type_vred» — типы вредителей.
На рисунке 2 «preparation» представлена в развернутом виде справочная информация о препаратах, применяемых по борьбе с вредителями: название, тип (гербициды, инсектициды, фунгициды и т.д.), химическое название, норма расхода, название вредителя, класс опасности и т.д.
Таблица 1
Объекты информационной системы
Объект Название Расшифровка
Таблицы klass opasnosti класс опасности
kultura культура
uchastok участок
preparat препарат
soil почва
sposob nanesenia способ нанесения
tehnika техника
type veshestvo тип вещества
type vred тип вредителей
vreditel вредители
Запрограммированные запросы diagram диаграмма
svodtabl сводная таблица
uchastok otchot отчет по участкам
Формы klass opasnosti класс опасности
kultura культура
uchastok участок
preparat препарат
soil почва
sposob nanesenia способ нанесения
tehnika техника
type veshestvo тип вещества
type vred тип вредителей
vreditel вредители
zamer замер
form формы
request запросы
Главная кнопочная форма — Система оценки химизации земель
Отчеты uchastok участки
preparat _ и У
- id -и name - type - bim_name - norma_ra - forma - па2пасЬ_\те - klass_opa - deystv_v - паагасИ^оБг -
0 3 Элант-премиум Г ербицвды Элант-премиу 0,6-0,9 Вьюнок полев Зерновые
0 4 Биатлон Г ербицвды сульфоншшоч 10 Вьюнок полев Зерновые
0 5 Зеллек-супер Г ербицвды галоксифоп И 0,51,0 Овсюк: Метл! Свекла
ш 6 Бицепс 22 Г ербицвды десмедифам j 1-3 Паслен черны Свекла
ш 7 Фуренс Г ербицвды феноксапроп-1 0,6-0,9 Однолетние ^ Подсолнечник
ш S Герб,900 Г ербицвды ацетохлор.900; 1,5-3,0 Паслен черны
ш 9 Фаскорд Инсектициды альфа-ципермі 0,6 Клоп вредная Зерновые
0 10 Альт Альф Инсектициды альфа-ципермі 0,1-0,15 Хлебные поло Зерновые
ш 11 Короте-зеон Инсектициды лямбда-цигал< 0,3-0,6 Клоп вредная Свекла
ш 12 Атом Инсектициды дельтам етрин ОД 5-0,5 Луговой моты Свекла
0 13 Короте-зеон Инсектициды лямбда-цигал( 0,3-0,6 Клоп вредная Подсолнечник
0 14 Фалькон Фунгициды 250г лспирокс; 0}6 Ржавчина бур Зерновые
0 15 Альто-супер Фунгициды пропиконазол 0,4-0,5 Ржавчина бур Зерновые
Запись: М 13 из 13 н Поиск mi ►
Рис. 2. Справочная таблица о препаратах
Рис. 3. Управление объектами «Главная кнопочная форма»
Для введения базы данных в рамках выполненной работы созданы формы. На рисунке 3 представлена иерархия вызова объектов системы через главную кнопочную форму.
В развернутом виде представлена форма для ведения таблицы <^атег» (рис. 4).
Для удобства анализа данных в базе реализованы запросы. Данные, получаемые по запросам, можно просматривать в различных представлениях: в виде диаграммы
(рис. 5) и в виде сводной таблицы пункт меню «Сводная таблица» (рис. 6).
Рис. 4. Форма для введения таблицы «zamer»
Рис. 5. Представление данных в виде диаграммы
data ▼
Все
Участок ▼
Участок 1 Участок 2 Участок 3 Общие итоги
+ —! + н + - + -1
Time ▼ На растениях В почве На растениях В почве На растениях В почве На растениях В почве
10:00 + 15 20 15 20
10:25 + 15 15 15 15
14:16 + 36 42 36 42
15:15 + 24 90 22 36 46 126
15:16 + 24 90 30 30 54 120
Общие итоги + 48 180 66 77 52 66 166 323
Рис. 6. Представление данных в виде сводной таблицы
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 5 (103), 2013
S3
Таблица 4
Результаты полевых испытаний (фрагмент протокола)
Наименование технологического средства Тип опрыскивательной технологии Используемый пести-цидный препарат Масса аэрозольных пестицидов на растениях, мг/м2 Масса аэрозольных пестицидов на почве, мг/м2 Преимущественный размер частиц Вынос частиц за полосу обработки
АН-2 Малообъемное Зеллек-супер 12 45 100-150 2%
АН-2 Малообъемное Биатлон 15 15 100-150 2%
RAV-14G-25 Среднеобъемное Фаскорд 15 20 200-300 нет
КР-0295 с системой GPS Малообъемное, ульт-рамалообъемное Биатлон 11 18 20-50 нет
КР-0295 с системой GPS Малообъемное, ультрамалообъемное Элант- премиум 15 15 20-55 нет
КР-0295 с системой GPS Малообъемное, ультрамалообъемное Зеллек-супер 18 21 20-55 нет
КР-0295 с системой GPS Малообъемное Фурекс 12 45 20-50 нет
В результате использования информационно-программной системы представлена возможность провести оценку эффективности процесса аэрозольного распыления пестицидов с учетом не только эффективности воздействия на вредителей, но и по экологическому параметру. Так, в результате полевых исследований установлена зависимость между типом опрыскивательной аппаратуры и количеством осевших на растения или почву аэрозольных пестицидов, оценена вероятность выноса пестицидов за границу участка.
В результате использования информационно-программной системы представлена возможность провести оценку эффективности процесса аэрозольного распыления пестицидов с учетом не только эффективности воздействия на вредителей, но и по экологическому параметру. Так, в результате полевых исследований установлена зависимость между типом опрыскивательной аппаратуры и количеством осевших на растения или почву аэрозольных пестицидов, оценена вероятность выноса пестицидов за границу участка.
Выводы
1. По результатам проведенного исследования выявлено, что наилучшей характеристикой для процесса аэрозольного распыления пестицидов обладает опрыскива-тельная система КР-0295, оборудованная системой GPS совместно с автоматизированной системой регулирования расхода жидкости. Размер создаваемых капель (2050 мкм) при распылении, равномерность
концентрации пестицидов на обрабатываемых культурах и отсутствие выноса пести-цидных частиц за полосу обработки позволяют отнести данную установку в числу эффективных технологических средств.
2. Анализ полученных результатов позволяет рекомендовать специалистам химической обработки изменения технических параметров внесения пестицидов — корректировку сопел форсунок распыления, избрания типа опрыскивания — ультрамало-объемное, малообъемное и др., а также контролировать уровень консервативного загрязнения земель.
Библиографический список
1. Санин В.А. Малообъемные и ультра-малообъемные опрыскиватели. — М.: Агро-промиздат, 1999. — 103 с.
2. Куценогий К.П. Пестициды в экосистемах: проблемы и перспективы: аналитический обзор. — Новосибирск: ГПНТБ, 2004.
— 142 с.
3. Задорожный О.Г. Разработка методов и средств контроля аэрозольного распыления для оптимизации применения пестицидов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Барнаул, 2007. — 18 с.
4. Лунев М.И. Мониторинг пестицидов в окружающей среде и продукции: экологотоксикологические и аналитические аспекты // Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. — М., 2005. — № 3. —
С. 27-33.
5. Сергиевский М. Беспроводные сенсорные сети // Компьютер Пресс. — М., 2009. — № 8. — С. 12-17.
+ + +
