Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Velikost kapkového spektra u postřikovačů Diplomová práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Červinka, CSc.
Vypracovala: Alena Říhová
Brno 2012
Mendelova univerzita v Brně Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Agronomická fakulta 2010/2011
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Autorka práce: Studijní program: Obor: Název tématu:
Bc. Alena Říhová Zemědělská specializace Zemědělské inženýrství
Velikost kapkového spektra u postřikovačů
Rozsah práce:
50-60, grafy a tabulky podle potřeby
Zásady pro vypracování: 1. V práci podejte přehled strojů pro chemickou ochranu v souvislosi s chemickou ochranou kulturních rostlin. 2. Proveďte jejich rozdělení a uveďte možnosti použití. Zaměřte se na polní postřikovače a na postřikovače s podporou vzduchu. 3. Na základě zákoného stanovení kontrolního testování postřikovače se zaměřte na metody stanovení velikosti kapkového spektra. 4. Navrhněte metodiku měření kapkového spektra. 5. Pro zpracování práce používejte dnes všeobecně známé poznatky o aplikační technice,vycházejte z platných právních a technických norem. Grafické a tabelární výsledky zhodnoťte a uveďte úměrné závěry pro praxi. Seznam odborné literatury:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
KOVAŘÍČEK, P. Plošné postřikovače pro ochranu rostlin a hnojení kapalnými hnojivy. Praha: 1997. 38 s. ISBN 80-7105-159-4. NEUBAUER, K. Stroje pro rostlinnou výrobu. Praha: SZN, 1989. 716 s. ISBN 80-209-0075-6. TRUNEČKA, K. Technika a metody v ochraně rostlin. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 160 s. ISBN 80-7157-722-7. TRUNEČKA, K. Technika a metody v ochraně rostlin I. 1. vyd. Brno: MZLU, 1997. 120 s. ISBN 807157-196-2. Mašek,J.,Heřmanek,P.:Aplikační technika,Agro-Ochrana,2006,42s. ČSN ISO 690-1-1996. Bibliografické citace.
Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Velikost kapkového spektra u postřikovačů vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne ………………………………………. podpis diplomanta ……………………….
Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu práce panu doc. Ing. Janu Červinkovi, CSc. za odborné vedení, poskytnuté konzultace, cenné rady a trpělivost při vedení diplomové práce.
ABSTRAKT Velikost kapkového spektra u postřikovačů Diplomová práce se zabývá ochranou rostlin se zaměřením na aplikační techniku pro chemickou ochranu polních plodin. Její teoretická část obsahuje rozdělení způsobů pro ochranu rostlin, přehled mechanizačních technologií, které se využívají v praxi, se zaměřením na polní postřikovače s podporou vzduchu. Práce se dále věnuje metodám měření velikosti kapkového spektra s důrazem na statistické metody vyhodnocování velikosti
kapek.
Praktická
část
je
věnovaná
měření
velikosti
kapek
u dvou typů trysek při různých tlacích. Měření bylo provedeno pomocí mikroskopu a softwarového programu, vyhodnocení naměřených výsledků je interpretováno pomocí statistických metod.
Klíčová slova: trysky, kapky, ochrana rostlin, postřikovač, mikroskop
ABSTRACT The Drop Size Spectrum of the Sprayers This diploma thesis deals with the protection of plants, focusing on application technique for chemical protection of the field crops. The theoretical part contains the resource allocation for plant protection, overview of mechanization technology, which is used in practice with a focus on field sprayers with air support. Then focuses on methods for measuring drop size spectrum, with emphasis on statistical methods for evaluating the size drops. The empirical part aims at the measurement of drop size for the two types of nozzles at different pressures. Measurements were performed using a microscope and special software program, evaluation of the measured results are interpreted using statistical methods.
Keywords: nozzles, drops, plant protection, field sprayers, microscope
OBSAH
1 ÚVOD ......................................................................................................................... 8 2 CÍLE DIPLOMOVÉ PRÁCE.................................................................................... 10 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED........................................................................................... 11 3.1 Ochrana rostlin................................................................................................ 11 3.1.1 Nepřímé způsoby ochrany rostlin..........................................................11 3.1.2 Přímé způsoby ochrany rostlin.............................................................. 12 3.1.3 Integrovaná ochrana rostlin................................................................... 14 3.2 Aplikační technika na ochranu rostlin............................................................. 15 3.2.1 Rozdělení techniky pro ochranu rostlin.................................................15 3.2.2 Rozdělení aplikačních technologií........................................................ 15 3.2.3 Rozdělení postřikovačů......................................................................... 17 3.2.4 Složení postřikovače..............................................................................19 3.2.5 Trysky.................................................................................................... 22 3.2.6 Postřikovače s podporou vzduchu......................................................... 31 3.3 Kapkové spektrum........................................................................................... 34 3.3.1 Význam velikosti kapkového spektra....................................................34 3.3.2 Měření velikosti kapek.......................................................................... 36 4 MATERIÁL A METODIKA.................................................................................... 38 4.1 Použité přístroje a zařízení.............................................................................. 38 4.2 Vlastní metody měření.................................................................................... 42 4.3 Varianty měření............................................................................................... 42 5 VÝSLEDKY.............................................................................................................. 44 6 DISKUZE.................................................................................................................. 53
7 ZÁVĚR...................................................................................................................... 55 8 POUŽITÁ LITERATURA........................................................................................ 56 9 SEZNAM OBRÁZKŮ.............................................................................................. 58 10 SEZNAM TABULEK............................................................................................. 59
1 ÚVOD Cílem ochrany rostlin vždy byla obrana před chorobami, škůdci a plevely s cílem zabránění větších výpadků sklizně. Velkých změn doznaly samotné metody ochrany rostlin - od jednoduchých technických zásahů se postupně přešlo na použití syntetických prostředků pro hubení škodlivých organizmů. Využití pesticidů přineslo pokrok při ochranářských zásazích, ale zároveň přispělo k selekci rezistentních populací škodlivých organismů. Postupně to znamenalo narušení stability agroekosystémů a vstup nežádoucích rizikových látek do životního prostředí včetně potravinových řetězců. Chemické přípravky na ochranu rostlin se ve 20. století staly běžnou součástí zemědělských technologií. Na jedné straně dnes stojí snaha o maximální výnosy, při co nejnižších cenách, na straně druhé je to ochrana životního prostředí a zdraví obyvatel. Je tedy logické, že při výběru aplikační techniky na chemickou ochranu rostlin se klade velký důraz. Stroje pro ochranu rostlin mají v zemědělské výrobě své nenahraditelné místo. Jejich význam neustále vzrůstá především díky rozšiřování minimalizačních technologií zpracování půdy. Ochrana zemědělských kultur před působením plevelů, chorob i škůdců přináší značné zvýšení zemědělské produkce. Ochranu rostlin je však třeba chápat v plné šíři, zejména jako prevenci proti výskytu škodlivých činitelů a nikoliv jen jako léčebný zásah. Prevence je dána dodržováním agrotechnických lhůt, osevních postupů, výběrem kvalitního osiva a vhodné volbou odrůdy. I přes všechnu prevenci se však neobejdeme bez kvalitních strojů na ochranu rostlin, kterými zajistíme dobrý zdravotní stav porostu a tím také vysoký výnos. [3] Trendy postupného přechodu od konvenčních technologických postupů k integrované produkci směřují v oblasti chemické ochrany k přísnějšímu sledování množství a druhu chemických ochranných látek s cílem minimalizace jejich škodlivých dopadů na životní prostředí. V technologických postupech integrované produkce je chemická ochrana nejsledovanější oblastí. Z ekonomického hlediska mají operace spojené s aplikací chemických látek významný podíl. Úspěšnost ochranářských zásahů závisí především na termínu ošetření, správné volbě přípravku a na kvalitě aplikace. Významné jsou také praktické zkušenosti pěstitele, který dokonale zná rizika jednotlivých lokalit. Všechny snahy po zmírnění negativních důsledků chemické
8
ochrany bezprostředně souvisejí se zdokonalováním technické úrovně aplikační techniky směřující ke zvyšování kvality prováděných zásahů. [6] Použití přípravků na ochranu rostlin je mnohostranné. Nejvíce pesticidů se spotřebuje v zemědělství, menší podíl ve spotřebě zaujímá lesní hospodářství, komunální sektor a veterinární sféra. Chemické přípravky se používají proti komárům a jinému hmyzu přenášejícímu nebezpečné choroby. V potravinářských a průmyslových závodech i veřejných prostorech se využívají pesticidy jako dezinfekční, desinsekční a deratizační prostředky. [9]
9
2 CÍLE DIPLOMOVÉ PRÁCE Stanovené cíle pro diplomovou práci byly tyto: - ověřit funkci nového mikroskopu a softwarového programu pro měření velikosti kapek trysek - na základě naměřených hodnot stanovit výpočet statistických hodnot NMD a VDM - výsledná data porovnat s hodnotami udávanými výrobci trysek
10
3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Ochrana rostlin Ochranou rostlin rozumíme taková opatření, která zabraňují napadení pěstovaných rostlin původci chorob, škůdci nebo plevele. Metody ochrany rostlin rozdělujeme na přímé a nepřímé. Nepřímé způsoby mají převážně preventivní charakter, zatímco způsoby přímé ochrany rostlin se využívají až při samotném výskytu škodlivého organizmu. 3.1.1 Nepřímé způsoby ochrany rostlin Nepřímé metody vytvářejí nepříznivé prostředí pro rozvoj škůdců. Tyto metody zahrnují: vhodnou agrotechniku, karanténu a šlechtění rostlin. a) Agrotechnická opatření Rostliny, které se vyvíjejí ve vhodných podmínkách, jsou odolnější proti napadení škodlivými organizmy a případné ztráty jsou pak nižší. Mezi vhodné agrotechnické metody patří:
dodržování osevních postupů
vhodné střídání plodin
kvalitní zpracování půdy
výběr odrůdy
termín a kvalita založení porostu
hustota výsevu
použití vhodného a zdravého osiva
přiměřené hnojení
b) Karanténní opatření "Karanténní opatření je soubor legislativních opatření a předpisů, jejichž cílem je zamezení šíření karanténních škodlivých organismů." [1] Karanténní opatření rozdělujeme na vnitřní a vnější, přičemž vnitřní karanténa je zaměřena na škůdce a choroby, které se vyskytují na území státu. Vnější karanténa se snaží zabránit zavlečení nových škůdců a chorob na území státu, proto je všechen dovezený rostlinný 11
materiál bezpodmínečně kontrolován a je mu pak vystaveno úřední potvrzení, které dokládá jeho nezávadnost. c) Rezistentní šlechtění Pěstování rezistentních odrůd je další z nepřímých způsobů ochrany rostlin. Šlechtění na odolné a rezistentní odrůdy se soustřeďuje na škodlivé organizmy převážně z řad virů a bakterií, které způsobují hospodářské ztráty. Rezistence není trvalá vlastnost, je tedy nutné neustále šlechtit nové odrůdy. [1] Nové poznatky v oblasti molekulární biologie
umožnily využití geneticky
modifikovaných organizmů (GMO). Tyto organizmy mají ve svém genomu začleněn gen z jiného organizmu (v případě, že do organizmu byl vnesen gen z jiného druhu, jedná se o tzv. transgenní organizmy). Transgenní rostliny tak získávají novou specifickou vlastnost (např. odolnost vůči škůdcům, rezistence vůči některým pesticidům nebo vyšší nutriční hodnoty).
3.1.2 Přímé způsoby ochrany rostlin Použití přímých metod se posuzuje podle termínů hladina škodlivosti a práh škodlivosti. Hladina škodlivosti je dosažena, pokud zvýšení výnosu vlivem určitého zásahu má stejnou hodnotu jako vynaložené náklady. Práh škodlivosti je taková populační hustota škodlivých organizmů, která opravňuje k provedení ochranného zásahu, aby nedošlo k překročení hladiny škodlivosti. [2] Metody přímé ochrany rostlin můžeme rozdělit na fyzikální, chemické a biologické. Fyzikální metody zahrnují jednak mechanické hubení, což je například ruční ničení plevele, hloubení ochranných rýh okolo rostlin nebo zachytávání hmyzu v lapačích. Dále termické postupy, které zahrnují ochranu proti mrazům, sterilizace půdy, moření osiva apod. [3] Biologická ochrana rostlin je prováděná biologickými prostředky, tj. umělým rozšiřováním živých organizmů, přirozených nepřátel škodlivých organizmů, případně jejich metabolitů, k potlačení rozmnožování škodlivých druhů a jejich šíření. Cílem je 12
regulace jejich četnosti na tolerovanou úroveň (tj. pod ekonomickým prahem škodlivosti. Ekonomickým prahem škodlivosti je označován takový stupeň napadení škodlivými organizmy, po jehož dosažení dochází k větším ztrátám, než jsou náklady na ochranu). [4] Chemická ochrana je dnes nejúčinnější a nejvíce používaná. Jde o cílené uplatňování chemických přípravků (pesticidů) proti jednotlivým druhům nebo skupině škodlivých organismů. Její hlavní výhodou je rychlost zásahu, možnost výběru vhodného přípravku a přizpůsobení dávky a koncentrace. [5] Počet škodlivých organizmů, proti nimž se používá chemická ochrana, se neustále zvyšuje. Tento trend se přičítá změnám v hospodaření na půdě, narušení stability agroekosystémů, ale také novým poznatkům o možnostech využití způsobů ochrany rostlin. Rozdělení pesticidů podle biologické účinnosti a) Fungicidy jsou přípravky k ničení nebo potlačování původců houbových chorob. b) Zoocidy zahrnují přípravky proti živočišným škůdcům, podle účinnosti na určitý druh škodlivých organizmů se dělí na akaricidy (k hubení roztočům), insekticidy (proti hmyzu), nematocidy (proti háďátkům a hlísticím), rodenticidy (proti hlodavcům). c) Herbicidy jsou přípravky proti plevelům. Podle škály působnosti se dělí na selektivní, působící jen na určité druhy plevele, a neselektivní, ty likvidují veškerou rostlinnou flóru. [6] Rozdělení pesticidů podle působení Kontaktní (dotykové), kdy účinná látka působí na povrchu rostliny či škůdce, systémové (systemické), kdy po proniknutí do rostliny nebo škůdce jsou následně rozváděny uvnitř organizmu (obr. 1).
13
Obr. 1 Systémový (vlevo) a kontaktní účinek přípravku na ochranu rostlin [6] Účinnost pesticidů je možno zvýšit pomocí látek jako jsou například aditiva (pro zlepšení smáčivosti postřikových kapalin), adheziva (pro zlepšení pokrytí a příjem postřikové kapaliny) nebo adjuvanty (látky zesilující pronikání herbicidu do pletiv plevelů). [7]
3.1.3 Integrovaná ochrana rostlin "Integrovaná ochrana rostlin je způsob, který využívá všechny ekonomické, ekologické a toxikologicky přijatelné metody k regulaci škodlivých organizmů a jejich udržení pod hladinou škodlivosti s přednostním záměrným využíváním přirozených omezujících faktorů." [3] Pro integrovanou zemědělskou produkci jsou důležité následující prvky:
vhodné agrotechnické postupy (pravidelné střídání plodin, výběr odrůd, volba stanoviště, příprava půdy k setí, termín setí, hustota a hloubka setí apod.)
opatření přímé ochrany (využití především biologických metod ochrany)
omezení použití pesticidů v kombinaci s rezistentními odrůdami
údržba okolí polí (okraje pozemku)
Předpokládá se vytvoření monitorovacího systému, který včas zaregistruje výskyt škodlivých organizmů a zákrok pomocí chemických metod je včasný a diferencovaný, tedy pouze na ploše napadené škůdci.
14
3.2 Aplikační technika na ochranu rostlin 3.2.1 Rozdělení techniky pro ochranu rostlin Stroje pro chemickou ochranu rostlin můžeme rozdělit podle několika hledisek. Používaná technika může být mobilní (pozemní nebo letecká) a stacionární. Rozdělení mobilních strojů: 1. Ruční přenosné 2. Motorové přenosné 3. Převozné 4. Potažní 5. Traktorové 6. Automobilové 7. Samojízdné 8. Letecké 9. Adaptery Stacionární stroje a zařízení: Strojní linky a víceúčelové stroje zabudované do stavebních objektů a připojením na zdroj energie, vody atd. [8] 3.2.2 Rozdělení aplikačních technologií Kromě vhodných pesticidních přípravků jsou druhým nejdůležitějším faktorem při jejich aplikaci stroje na ochranu rostlin. Cílem této techniky je aplikace požadovaného přípravku v přesně dávkovaném množství a rovnoměrné nanesení na cílovou plochu. Stroje pro aplikaci pesticidních kapalin dělíme podle velikosti vytvářených kapek a hektarové dávky aplikované kapaliny (viz tab. 1): Postřikovače - průměr částic 0,15 až 0,5 mm Rosiče - průměr částic 0,05 až 0,15 mm Zmlžovače - vytvářejí částice o velikosti do 0,05 mm [3]
15
Tab. 1 Rozsah dávkování a velikost kapek pro jednotlivé způsoby aplikace [5]
Postřikování Tento způsob aplikace kapalných pesticidů se používá především k ošetřování polních plodin. Rozsah hektarové dávky se pohybuje od 200 do 600 litrů.ha-1 s velikostí kapek mezi 100 a 700 µm. Při tomto způsobu aplikace dochází k vysoké spotřebě vody, navíc u hustého porostu dochází k zachycení účinné látky ve vyšších patrech rostliny. Dalším problémem u postřikování může být stékání kapaliny z listů. Proto se postupem času začala řešit otázka snížení úletu kapek aplikované látky například pomocí nízkoúletových trysek, technickou úpravou postřikovačů (například kryty na tryskových rámech) nebo technologií s podporou vzduchu. [8] Rosení Tato technologie je využívaná převážně při ošetřování sadů, vinic a chmelnic. Při rosení se spotřebovává méně vody, rozměry kapek se pohybují od 12 do 125 µm. Ke snížení velikosti kapek se používají vhodné druhy trysek a ventilátory k vytváření proudu vzduchu. Proudící vzduch zde plní funkci disperzní (tvorba kapek) a funkci transportní (směrování kapek k cílové ploše). [8] Velikost dávky u rosení souvisí s habitem rostlin. Nejvyšší dávky postřikové kapaliny se používá při ošetřování chmele v pozdních vývojových stádiích, nejnižší dávky se používají při prvních ošetření vinné révy. [6] Zmlžování Tato technologie se v současné době využívá minimálně. Velikost kapek se pohybuje do 50 µm. Takto malé kapky jsou v otevřené krajině těžko směrovat, neboť jejich náchylnost k úletu a ztrátám odpařením je příliš vysoká. Zmlžování se používá k dezinfekci porostů v uzavřených prostorách a v lesních hospodářstvích. [6]
16
3.2.3 Rozdělení postřikovačů Podle pohonu a konstrukčního řešení rozdělujeme postřikovače do tří kategorií - nesené, návěsné a samojízdné (s vlastním pohonem). Tyto postřikovače se liší objemem zásobní nádrže a rozpětím aplikačního rámu. Nesené postřikovače U nesené verze plní funkční nároky na podvozek traktor. Nesená varianta převládá u strojů se zásobní nádrží do 1000 litrů a s pracovním záběrem pod 15 metrů (obr. 2). Výhodou stroje je vysoká manévrovací schopnost. [7]
Obr. 2 Nesený postřikovač Hardi Master 1200/15 [15]
Návěsné postřikovače U tohoto typu postřikovače umožňuje vlastní podvozek zvýšit hmotnost nádrže a umístit na stroj přídavné zařízení (nádrž na oplachovou vodu, zařízení pro postřik s podporou vzduchu). Výhodou u návěsné modifikace (obr. 3) je vyšší provozní pohotovost a snadnější připojení stroje než u neseného stroje. Při práci na svahu je praktické automatické přestavování sklonu, které zajistí kopírování terénu a dodržení rovnoměrnosti dávky. [7]
17
Obr. 3 Návěsný postřikovač Hardi NAVIGATOR 3000/24-EAGLE [16]
Samojízdné postřikovače Nejvýkonnější technikou pro ochranu rostlin je samojízdná varianta postřikovačů (obr. 4). Speciální konstrukce rámu a náprav umožňuje velkou světlost stroje nad 0,9 metrů, která je nutná např. pro desikaci plodin před sklizní apod. Mezi standardní vybavení těchto strojů patří palubní počítač a dálkově řízené nastavování průběhu aplikačního procesu. [7]
Obr. 4 Samojízdný postřikovač Hardi ALPHA Evo 4100/36 [17]
18
3.2.4 Složení postřikovače
Zásobní nádrž
Míchací zařízení
Čerpadlo nebo kompresor a ventilátor
Filtry
Kapalinové popř. vzduchové vedení
Aplikační rám
Trysky
Příslušenství
Hlavní části postřikovače jsou vyobrazeny na schématu (obr. 5).
Obr. 5 Schéma kapalinového okruhu postřikovače [11]
Zásobní nádrž Zásobní nádrže se vyrábějí z plastu nebo laminátu; tyto materiály odolávají agresivnímu prostředí aplikačních látek a mechanickému zatížení. Nádrž je tvarována tak, aby po aplikaci kapaliny nevznikalo na dně zbytkové množství. Nádrž má v horní části 19
plnicí a kontrolní otvor. Jsou do ní přivedeny všechny potřebné armatury (sací potrubí a míchací zařízení). Postřikovače jsou vybaveny přídavnou nádrží na čistou vodu o objemu 10 % zásobní nádrže, která slouží k propláchnutí nádrže a rozvodu po aplikaci kapaliny. Součástí kapalinového rozvodu bývá také naplavovací nádržka, do které se nalije nebo nasype přípravek, který je poté kapalinou dopraven do nádrže a rozmíchán. [10] Míchací zařízení Pro udržení konstantní koncentrace postřikové kapaliny je nutné při přípravě postřikové kapaliny a po krátkodobém přerušení postřiku obsah míchat. Nedochází tak k usazování špatně rozpustných látek a oddělování jednotlivých částí postřikových emulzí. U postřikovačů převládá hydraulický způsob míchání kapaliny v nádrži. Pro vyšší účinnost míchání je často přidán druhý míchací rozvod s velkými tryskami, označovaný jako tlakové míchání. Kvůli stabilitě stroje na svahu jsou nádrže montovány tak, aby těžiště stroje bylo v co nejmenší výšce nad terénem. [9] Čerpadlo Čerpadlo dopravuje postřikovou kapalinu k tryskám. Využívá se také pro plnění zásobní nádrže vodou, rozpouštění přípravků a přípravě postřikové jíchy a homogenizaci obsahu zásobní nádrže. Velikost průtoku čerpadla je závislá na počtu trysek, čím větší záběr, tím musí mít čerpadlo větší výkonnost. Pro správnou aplikaci je nutné zajistit rovnoměrný průtok, aby dávka byla po celou dobu nastavení konstantní. U postřikovačů se používají čerpadla membránová, pístová a odstředivá. [10]
Filtry Filtry slouží k čistotě postřikové kapaliny, tato vlastnost je důležitá pro dosažení kvalitního zásahu. Nečistoty a špatně rozpuštěné pesticidy mohou vést k ucpávání trysek a následně k nerovnoměrné aplikaci. Čištění trysek tak zbytečně způsobuje prostoje při postřikování. Ve většině případů je filtrace řešena jako několikastupňová (4 - 5 stupňů). Prvním stupněm je i nadále filtr na vstupu do nádrže, druhý filtr v sání před čerpadlem (chrání citlivé části čerpadla). Za čerpadlem je tlakový filtr a filtry před vstupem do jednotlivých sekcí rámu. Každá tryska je taktéž opatřena filtrem.
20
Pro filtry umístěné ve výtlačné části obvodu je nutné respektovat jejich číselné nebo barevné značení (odpovídá použitým tryskám). Rozvod postřikové kapaliny Kapalinový rozvod je složen ze spojovacích hadic, armatur, potrubí, regulačních prvků a držáků jednotlivých trysek. Tento obvod funkčně propojuje jednotlivé části postřikovače a umožňuje ovládání jednotlivých funkčních okruhů postřikovače. Rozvod kapaliny musí umožnit v momentě počátku aplikace přívod postřikové kapaliny v požadované koncentraci a množství ke všem tryskám. Držáky trysek jsou umístněné na trubce v aplikačním rámu nebo v samostatných držácích, pokud je kapalina rozváděna pomocí hadic. Napájení trysek je rozděleno minimálně na dvě sekce (častěji však na více sekcí) o shodné šířce. Držáky trysek mohou být jednoduché - pro jednu trysku nebo vícenásobné až pro pět trysek (Triplex, Pentax). Pro nastavování tlaku v systému je použit regulační tlakový ventil, kterým se podle zvoleného typu trysek a pojezdové rychlosti soupravy nastavuje tlak pro dodržení požadované dávky postřiku. Jednotlivé ventily mohou být ovládány ručně přímo na postřikovači nebo pomocí ovládacího terminálu dálkově. [3]
Aplikační rám Na rámu je umístěný rozvod postřikové kapaliny s tryskami. Pracovní šířka rámu je běžně 24 metrů a v některých případech i 50 metrů a patří mezi nejvíce namáhané části stroje, především při větších záběrech (v ČR se nejčastěji používá rozpětí 12, 18 a 24 metrů [7]). Rám musí umožňovat skládání do pracovní polohy a zpět do transportní polohy, výškové nastavení do pracovní polohy, stabilizaci rovnoběžně nad povrchem půdy pro zachování rovnoměrné dávky postřiku, jištění proti poškození při nárazu na překážku. Rychlý pohyb trysky ve svislé rovině směrem dolů způsobuje místní předávkování. Proto se u postřikovačů používá výkyvné zavěšení postřikových ramen. Při přejezdu nerovností se rám stabilizuje svou setrvačnou hmotností. Dvojnásobné výkyvné zavěšení při stranovém zajištění v rovině těžiště ramen (svahová poloha) působí shodně i na svažitých pozemcích. Ramena bývají vybavena bezpečnostním vyklápěním vnějších sekcí jištěných pružinou, individuálním naklápěním ramen,
21
antivychylovacím mechanizmem, individuálním naklápěním ramen levé/pravé a jsou vybavena i celkovým naklápěním ramen (obr. 6). [10] Výška postřikového rámu nad ošetřovanou plochou a jeho pohyb výrazně ovlivňuje hektarovou dávku. Optimální výška u štěrbinových trysek s úhlem rozptylu 110° je 0,5 metrů, s úhlem 80° 0,7 metrů. Při menší výšce se rozptylové obrazce jednotlivých trysek překrývají nedostatečně a zhoršuje se rovnoměrnost rozptylu. Zvětšením výšky rámu na plochou se zvýší riziko úletu. Postřikový rám patří mezi nejnamáhanější části stroje. Ramena se vyrábějí z ocelových profilů nebo mnohem častěji z lehkých slitin, většinou z duralu. [9]
Obr. 6 Příčná pasivní stabilizace postřikového rámu [9]
3.2.5 Trysky Trysky jsou nejdůležitějším prvkem rozhodujícím o kvalitě postřiku. Jejich úkolem je: 1. rozptylování postřikové kapaliny na kapky požadované velikosti (kapkové spektrum) 2. dodržování požadovaného dávkování (průtok za časovou jednotku) 3. rovnoměrné rozptýlení kapaliny v rámci pracovního záběru trysky Podle energetického způsobu rozptylu se dělí na trysky: a) hydraulické 22
b) pneumatické c) mechanické d) termické e) kombinované [8] a) hydraulické trysky Nejrozšířenější je skupina trysek hydraulických, u kterých se dosahuje disperze kapaliny energií, vznikající tlakem kapaliny, přiváděné do trysky. U plošných postřikovačů patří mezi klíčové prvky. Trysky jsou vyráběny z materiálů odolných proti působení chemikálií a opotřebení - nerezocel, tvrzená nerezocel, ušlechtilá ocel, polyacetal (POM), polyadmin, polyvinilychlorid [12]. Z kovových materiálů a keramiky se již většinou vyrábí jen funkční vložka zapuštěná do umělohmotného tělesa. Trysky se pro lepší orientaci při praktickém používání vyrábějí v různých barevných odstínech. V provozu bývají nejpoužívanější 4 typy hydraulických trysek (obr. 7) [9]: i) nárazové ii) víceotvorové iii) vířivé iv) štěrbinové
23
Obr. 7 Princip činnosti hydraulických trysek a tvar rozptylového obrazce [9]
i) nárazové trysky jsou určeny pro aplikaci systémových herbicidů a kapalných hnojiv. ii) víceotvorové trysky slouží především pro aplikaci kapalných hnojiv. Dvouštěrbinové trysky jsou určeny pro aplikaci fungicidů a kontaktních insekticidů v obilovinách. Tryska vytváří dva ploché obrazce, přičemž při jízdě postřikovače jeden směřuje dopředu a druhý dozadu a aplikační kapalina je tak nanášena na rostlinu z obou stran, čímž se docílí vysoké pokryvnosti.
24
iii) vířivé trysky s kuželovým výstřikovým obrazcem jsou vhodné pro aplikaci fungicidů a insekticidů pro celoplošný postřik. Trysky s plochou charakteristikou vytváření velmi jemné kapkové spektrum. Jsou vhodné pro většinu pesticidů díky jejich rovnoměrné distribuci postřikové kapaliny. [10] iv) štěrbinové trysky jsou nejčastěji používané pro plošný postřik. Kapalina je rozptylována do vějířovitého obrazce s rozptylovým úhlem 110° nebo 80°. Mají dobré rozložení postřiku v širokém rozsahu tlaků mezi 1 a 4 bary. Při nižších tlacích dochází ke snížení úletu kapek, při vyšších tlacích naopak k lepšímu pokrytí. Vyrábí se z nerezové oceli, keramiky a polymeru (obr. 8) s barevným kódováním.
Obr. 8 Typy štěrbinových trysek podle použitého materiálu [18] Kvalita práce štěrbinové trysky je závislá na řadě faktorů, jedním z nich je i rychlost větru. Jakmile se rychlost větru zvýší na 3 m.s-1, měl by se tlak postřiku snížit a velikost trysky naopak zvýšit, aby bylo dosaženo větších kapek, které jsou méně náchylné ke snosu. Když se riziko snosu postřiku zvýší, je velmi důležitá volba trysky navržená pro produkování hrubších kapek, které jsou méně náchylné ke snosu. Do této kategorie patří trysky nízkoúletové a injektorové. [12] Antidriftové (nízkoúletové), označované AD nebo DG štěrbinové trysky jsou opatřené vložkou, která sníží rychlost proudění v kalibrovaném otvoru trysky a vlivem toho dochází ke tvorbě menšího počtu větších kapek.
25
U injektorových trysek je kapalina přiváděna do injektoru, kde dochází k poklesu dynamického tlaku a vlivem toho je otvory přisáván vzduch, který se ve směšovací komoře mísí s postřikovou jíchou. Molekuly vzduchu jsou obaleny kapalinou a dochází k vytvoření kapek s větším průměru. [12] Kromě toho se dodávají specializované řady trysek, které pracují ve specifických režimech. Z těchto se nejčastěji setkáváme s tryskami širokorozsahovými a tryskami LP. Širokorozsahové trysky (XR) jsou trysky určené pro postřikovače s automatickou regulací dávkování. Trysková řada LP (low pressure) je určena pro práci při nízkých tlacích od 100 do 250 kPa, při kterých je menší podíl kapek pod 100 µm. V takovémto pracovním režimu lze pracovat i s nízkými hektarovými dávkami se sníženým nebezpečím úletu. [7] b) pneumatické trysky U pneumatických trysek disperguje rychle proudící vzduch kapalinu přiváděnou do trysky a vzniká tak jemné kapkové spektrum, které je na hranici mezi rosiči a postřikovači. [7] c) mechanické trysky U tohoto typu trysek se rozptyluje kapalina rotujícím kotoučem. Tento typ není u nás moc rozšířen, pravděpodobně díky vysoké pořizovací ceně trysek. V určitých případech ale mohou být vysoce efektivní, protože dokáží docílit dávek 20 až 50 l.ha-1 při středním objemovém průměru kapkového spektra 400 až 600 µm s podílem kapek pod 100 µm do 15 %. [9] d) termické trysky Tento typ trysek se používá při tvorbě velmi malých kapek pod 20 µm (zmlžování). Kapkové spektrum vzniká kondenzací odpařené účinné látky. e) kombinované trysky Tyto trysky využívají několik způsobů rozptylu. Nejčastěji se využívá rozptyl hydropneumatický (postřikovače s podporou vzduchu, rosiče, letecké postřikovače) nebo termomechanický, kdy se účinná látka přivádí do proudu spalin vzniklých hořením 26
tekutého paliva. V potrubí dochází částečně k mechanickému tříštění a zčásti se účinná látka odpaří. Tato pára pak kondenzuje a vytváří mlžnou clonu. Trysky můžeme také rozdělit podle tlaku na:
nízkotlaké (do 0,6 MPa)
vysokotlaké (nad 0,6 MPa)
Toto dělení se váže na používaný materiál k výrobě trysek. Nízkotlaké trysky jsou často z plastických hmot a z keramických materiálů, vysokotlaké trysky jsou převážně kovové. [8]
27
Obr. 9 Schématické rozdělení trysek rozptylovačů [13]
28
Z rozptylovače vychází kapalina ve tvaru paprsku. Podle tvaru výstřikového paprsku mohou trysky vytvářet výstřikový paprsek:
plochý
kuželovitý - ten může být ve tvaru pláště kuželu nebo plného kuželu (obr. 10)
Obr. 10 Tvary výstřikových paprsků: A - plochý, B - paprsek ve tvaru plného kužele, C - paprsek ve tvaru pláště kužele [12]
Označování trysek Výrobci trysek používají pro své trysky označení, které vypovídá o základních parametrech. Patří mezi ně funkce a tvar výstřikového proudu, velikost výstřikového úhlu ve stupních, průtok trysky při tlaku 300 kPa a materiál z něhož je vyrobená tryska. Barevné označení trysek je označení vztahováno k objemovému průtoku v l.min-1 při pracovním tlaku 300 kPa. Výrobci musí podle standardů ISO toto barevné označení trysek dodržovat (tab. 2). [8]
29
Tab. 2 Barevná označení trysek podle průtoku
Označení štěrbinových trysek některých výrobců [8] Tab. 3 Lechler
Tab. 4 Spraying Systems
Tab. 5 Hardi (ISO)
(*) 0075 růžová, 01 oranžová, 015 zelená, 02 žlutá, 025 fialová, 03 modrá, 04 - červená, 05 hnědá, 06 šedá, 08 bílá, 10 světle modrá
30
3.2.6 Postřikovače s podporou vzduchu Každou aplikaci přípravků na ochranu rostlin, doprovází větší či menší ztráty aplikační kapaliny. Nejvýznamnější částí těchto ztrát je úlet postřikové kapaliny, které znamenají ekonomické ztráty a ekologické riziko. Proto je nutné věnovat možnostem snížení úletu trvalou pozornost u mechanizačních prostředků na ochranu rostlin. Úlet kapek postřikové kapaliny je způsobený nedostatečnou energií jednotlivých kapek, která neumožní dopad takové kapky až na cílovou plochu. Kapky postřikové kapaliny získávají svoji kinetickou energii v místě otvoru trysky postřikovače. Během letu tuto energii
postupně
ztrácejí
vlivem
odporu
vzduchu
(snižuje
se
rychlost)
a odparem kapaliny (snižuje se hmotnost). Čím větší je tedy kapka, tím větší je pravděpodobnost, že vítr ovlivní dráhu jejího letu natolik, že nezasáhne povrch ošetřované kultury nebo ošetřovaného pozemku. Na úlet postřikové kapaliny nemá vliv pouze vítr, ale také teplota a vlhkost vzduchu, které zásadně ovlivňují rychlost odpařování kapaliny v kapce. [6] Jeden ze způsobů omezení úletu kapaliny je využití řízené asistence proudu vzduchu. Jsou známy tři způsoby - Kyndestofte, Rau-Degania a Hardi TWIN. Rozdíl mezi nimi je v úhlu nastavení trysek a směru proudu vzduchu. Nejpoužívanější je systém od firmy Hardi, který díky dlouhodobému vývoji této patentované technologie dosahuje nejefektivnějších výsledků. [10] Systém Hardi TWIN U tohoto systému je vazba mezi směrem proudu vzduchu a výstřikem postřikové kapaliny z trysky. Oba proudy se setkávají zhruba 300 mm pod postřikovým rámem a lze je natáčet pomocí hydraulického okruhu současně. [8] Trysky s úhlem výstřiku 110° s plochou charakteristikou vstřikují kapalinu do souvislé vzduchové clony v pevně nastaveném úhlu. To zajišťuje rovnoměrnou distribuci postřikové kapaliny a optimální využití této vzduchové podpory. Úhlové nastavení trysek se vzduchovou clonou eliminuje změny směru větru a optimalizuje umístění postřiku na rostlinách. Typickým znakem postřikovačů se systémem TWIN jsou vzduchové rukávce, které se táhnou po celé délce ramen. Do těchto rukávců je vháněn vzduch pomocí dvou (u tažených a samojízdných postřikovačů) nebo jednoho (v případě nesených
31
postřikovačů) ventilátorů. Tento vzdušný proud je usměrňován do stavitelné štěrbiny umístěné nad vlastními tryskami. [3] Mezi hlavní výhody aktivní vzduchové clony oproti konvenčním postřikovačům je snížení úletovosti postřiku až o 90 %. Tato výhoda dovoluje aplikovat postřik ve výrazně horších povětrnostních podmínkách (až do rychlosti větru 9 km.h-1) a zvýšit pojezdovou rychlost postřikovače až na 15 km.h-1. Zároveň se snižuje stok aplikované kapaliny směrem dolů, následný vsak do půdy a snížení případné ekologické zátěže prostředí. Díky tomuto systému se také snižuje množství užité vody až o 50 % a zároveň aplikované látky na plochu ošetřovaného pozemku (redukce chemikálií o 15 - 20 % oproti konvenčnímu postřiku). Ve vyšších porostech dochází pomocí vzduchového proudu k rozevírání porostu. Díky turbulentnímu proudění ve vzduchové cloně se postřik dostává ke všem partiím jednotlivých rostlin, a to až ke spodním stranám listů, což zvyšuje biologickou účinnost postřiku. [14] Systém Kyndestoft Tento systém má pevně nastavené trysky na postřikovém rámu do svislé polohy a vzduch proudí z rukávce kruhovými otvory s roztečí 105 mm. Jeho směr lze regulovat pouze směrem dozadu od svislé plochy. Systém RAU (Degania Sprayers) Systém RAU má trysky nastavené šikmo do svislého proudu vzduchu vytékajícího z kruhových otvorů v rukávci. Rozptýlená kapalina je vzduchem hnána do ošetřovaného porostu. Porost se proudem vzduchu rozevře a rostliny tak mohou být ošetřeny kapalinou ze všech stran. V porovnání se systémy TWIN a Kyndestoft musí systém RAU pracovat s větším množstvím vzduchu a na plochách s nezapojeným porostem při vyšším tlaku vzduchu vzniká nebezpečí úletu odrazem vzduchového proudu od povrchu půdy.
32
Kyndestofte
RAU-Deganiana
Hardi TWIN
Obr. 11 Směrování trysek a přídavného vzduchu u systémů Kyndestofte, RAU-Degania a Hardi TWIN [9]
33
3.3 Kapkové spektrum 3.3.1 Význam velikosti kapkového spektra Rozptylováním kapaliny vznikají kapky různé velikosti. Soubor takto vzniklých kapek nazýváme kapkové spektrum. V současné době není rozptylování kapaliny technickým problémem, důležitým úkolem však zůstává zvyšovat účinnost ochranného zásahu při současném snižování spotřeby chemických prostředků. Na složení kapkového spektra má vliv především druh použité kapaliny a její fyzikálně mechanické vlastnosti, dále konstrukce rozptylovačů, pracovní tlak, průměr výtokového otvoru trysky a další, například vzduch a vítr. Vhodná velikost kapky musí být volena především s ohledem na dosahovaný účinek látky. [11] Postřiková kapalina po průchodu tryskami postřikovacího zařízení se rozpadá na kapky různých velikostí, jejichž rozměrová různorodost je charakteristická pro použité trysky, pro režim jejich činnosti a pro charakteristické vlastnosti postřikové kapaliny. Velikostní spektrum kapek je možno popsat v podstatě dvojím způsobem; jednak prostřednictvím počtu kapek (n) a jednak prostřednictvím celkového objemu kapek (V). [13] Velmi jemné spektrum požadujeme při ochraně proti houbovým chorobám fungicidními přípravky. Zde musí být zelené části rostlin a v některých případech zvláště spodní strana listů ošetřeny tak, aby mezi kapkami prakticky nezůstala neošetřená plocha. Hrubé kapkové spektrum je vhodné při postřiku růstovými herbicidními přípravky v boji proti pohyblivým škůdcům. [11] Velikost kapek postřikové kapaliny se vyjadřuje dvěma druhy průměrů: NMD (number median diameter) - střední početní průměr - z pohledu statistiky je vážený průměr - průměr kapky, který rozděluje celkový počet kapek na dvě části, jedna část celkového počtu obsahuje kapky menší a druhá část kapky větší jako uvedený NMD VMD (volume median diameter) - střední objemový průměr - je to takový průměr kapek, kdy 50% objemu měřených kapek má průměr menší a druhých 50% objemu měřených kapek má průměr větší jako vypočtený průměr kapky.
34
V praxi se pro biologickou účinnost zásahu převážně používá průměr VMD, který zohledňuje objem kapek a přesněji charakterizuje kvalitu a vhodnost kapkového spektra pro jednotlivé druhy pesticidů. Podle VMD můžeme kapkové spektrum rozdělit do následujících skupin: Tab. 6 Klasifikace postřikového spektra podle VMD [13] Označení postřikového spektra
VMD [µm]
Hrubé
nad 300
Střední
200 - 300
Jemné
100 - 200
Velmi jemné
pod 100
Tab. 7 Klasifikace velikosti částic [13] Označení velikosti kapek
Rozměr (průměr) v [µm]
Velké
nad 400
Střední (středně velké)
100 - 400
Drobné
50 - 100
Malé
pod 50
Jiný způsob hodnocení kapkového spektra je využití poměru VMD : NMD. Tento poměr vyjadřuje tzv. mediální index a označuje se iM. Čím je jeho hodnota bližší k číslu 1, tím je spektrum homogennější (kapky jsou svým průměrem vyrovnanější). Zvyšováním jeho hodnoty nad číslo 1 se kapkové spektrum stává nehomogenní. Mediální index pro kapkové spektrum vytvořené hydraulickými tryskami dosahuje vyšších hodnot až 8, naopak u atomizérů (s rotačními tryskami) nedosahuje hodnotu 2. [19] U štěrbinových trysek je velikost rozptylovaných kapek v rozmezí 20 a 700 µm. Zásadní význam při výběru trysky má vedle VMD podíl kapek menších než 100 µm, neboť tyto vlivem proudění vzduchu, nebo z důvodu odpaření, často nedolétnou na ošetřovanou plochu. V optimálních podmínkách dolétnou do vzdálenosti 400 mm. Velikosti kapek má velký význam zejména tehdy, když je účinnost použitého 35
chemického prostředku na ní závislá. Velikost kapek je totiž v ochraně rostlin při postřikování významným ukazatelem. Výrazně totiž ovlivňuje jak účinnost zásahu, tak i možnost úletu pesticidů s následnými ztrátami. [9] Platí pravidlo, že čím větší tryska a menší pracovní tlak, tím jsou kapky větší (obr. 12). Pří výtoku ze štěrbinové trysky se tvoří plochá proudnice s výtokovou rychlostí kolem 3 m.s-1. Kapky se tříští až při průletu kapaliny vzduchem.
Obr. 12 Přímá závislost velikostí kapek na tlaku u štěrbinové trysky [18]
3.3.2 Měření velikosti kapek Pro stanovení velikosti částic (kapek) se v současné době využívá několik metod, mezi něž patří: 1) Přímě měření letících kapek laserovým analyzátorem (např. od výrobce Malvern). Tento způsob je ze všech uvedených metod nejpřesnější. Laserový paprsek prochází prostorem, jímž se pohybují kapky. Při průchodu kapek je světlo paprsku na kapkách rozptylováno a údaje o rozptýleném světle je možné využít k velmi přesnému určení rozměrů kapek, na nichž došlo k rozptýlení paprsku. Tento způsob měření ovšem vyžaduje vysoké pořizovací náklady na měřící techniku, takže je využíván převážně v komerční sféře (výrobci trysek, výrobci zemědělské techniky atd.). [13] 2) Přímé měření velikosti částic (kapek) zachycením v silikonovém oleji, jenž zabraňuje slévání kapek a umožňuje jejich mikroskopické měření. Velikost kapek se měří při středním tlaku, který je vhodný pro zkoušený druh trysky.
36
3) Papírky citlivé na vodu, které v kontaktu s vodou vytvářejí barevné částice (obr. 13, obr. 14).
Obr. 13 Použitý papírek citlivý na vodu (sada od firmy Hardi)
Obr. 14 Sada papírků na měření velikosti částic od firmy Hardi
37
4 MATERIÁL A METODIKA Měření kapkového spektra bylo prováděno na Agronomické fakultě Mendelovy univerzity v laboratoři Ústavu zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, v průběhu dubna 2012. Prostředí laboratoře umožnilo eliminaci venkovních vlivů, rychlost větru byla 0 m.s-1, teplota v místnosti 18°C.
4.1 Použité přístroje a zařízení Pro pokusné měření byl použit návěsný polní postřikovač Ślęza ORC 1000 o objemu nádrže 1000 litrů (obr. 15). Postřikovací zařízení bylo tvořeno postřikovým rámem se vzájemným rozmístěním trysek 50 cm (obr. 16). Rám byl upevněn 1 metr nad zemí.
Obr. 15 Návěsný polní postřikovač Ślęza ORC 1000
38
Obr. 16 Kovový rám s upevněnými tryskami (Triplex) K měření velikosti kapkového spektra jsme použili mikroskop Delta Optical Genetic Pro (obr. 17). Pro měření velikosti kapek jsme zvolili 40násobné zvětšení. Mikroskop byl pomocí USB kabelu propojen s notebookem a obraz přenášen pomocí softwaru ScopeImage 9.0 od firmy LifeScientz Bio-tech, který umožňuje převést obraz do digitální podoby a následně provést měření poloměru jednotlivých kapek s přesností na tisícinu µm (obr. 18).
. Obr. 17 Mikroskop Delta Optical Genetic Pro 39
Obr. 18 Obraz přenášený z mikroskopu s naměřenými hodnotami velikosti kapek Použili jsme dva typy trysek od firmy Lechler. Štěrbinová širokorozsahová tryska Lechler LU 120 - 04 (červená), materiál POM (polyoxymethylen), s rozsahem 1,5 - 5 barů, protiúletová při tlaku do 2,5 bar, vhodná pro aplikaci ochranných prostředků a růstových regulátorů. (obr. 19)
Obr. 19 Červená tryska Lechler, těsnění, bajonetový držák
40
Tab. 8 Hodnoty trysky Lechler LU 120 - 04 [18]
Druhá tryska Lechler IDK 120 - 025 (fialová) kompaktní protiúletová s přisáváním vzduchu. Materiál POM, tlakové rozpětí 1,5 - 6 bar, při tlaku do 3 bar vysoce protiúletová. Vhodná pro aplikace ochranných prostředků a růstových regulátorů (obr. 20).
Obr. 20 Fialová tryska Lechler, těsnění, bajonetový držák
Tab. 9 Hodnoty trysky Lechler IDK 125 - 025 [18]
41
4.2 Vlastní metody měření Pokus spočíval v zachycení kapek do Petriho misky pokryté čirým silikonovým olejem, ve výšce 50 cm od postřikového rámu. Pro měření byla použita čistá voda o teplotě 5°C. Miska byla poté umístěna pod mikroskop a pomocí softwaru ScopeImage 9.0 byl vyfocen soubor kapek, u každé kapky byl změřen její průměr. Použity byly štěrbinového trysky Lechler IDK 120 - 025 (fialová) a Lechler LU 04 (červená), obě popsané v podkapitole 4.1. Pokus byl měřen při dvou různých tlacích, 2 a 4 bary. Od každé varianty byl naměřen soubor 500 kapek.
4.3 Varianty měření
Varianta I - měření velikosti kapek, červená tryska LU 120 - 04, 4 bar
Varianta II - měření velikosti kapek, červená tryska LU 120 - 04, 2 bar
Varianta III - měření velikosti kapek, fialová tryska IDK 120 - 025, 4 bar
Varianta IV - měření velikosti kapek, fialová tryska IDK 120 - 025, 2 bar
Naměřené hodnoty VMD byly porovnány s hodnotami uváděnými výrobcem trysek Lechler (obr. 21).
42
Obr. 21 Posuvný VMD kalkulátor pro trysky Lechler
43
5 VÝSLEDKY Výsledky měření byly vyhodnoceny a zpracovány do příslušných tabulek a grafů. Tab. 10 Červená tryska Lechler LU 120 - 04, měřeno při tlaku 4 bary Velikostní intervaly, µm
Zastoupení částic:
Celkový objem částic: Součet %
ks
%
Objem částic 10 µm
Objemová %
0 - 25
0
0
0
0,0
0,0
26 - 50
46
9,2
1320
0,1
0,1
51 - 75
106
21,2
13862
1,0
1,1
76 - 100
111
22,2
39561
2,8
3,9
101 - 125
75
15
56598
4,0
8,0
126 - 150
41
8,2
56354
4,0
12,0
151 - 175
21
4,2
47565
3,4
15,4
176 - 200
23
4,6
79929
5,7
21,1
201 - 225
20
4
101081
7,2
28,3
226 - 250
14
2,8
98710
7,1
35,4
251 - 275
10
2
95141
6,8
42,2
276 - 300
11
2,2
137427
9,8
52,0
301 - 325
8
1,6
128299
9,2
61,2
326 - 350
7
1,4
141368
10,1
71,3
351 - 375
2
0,4
50032
3,6
74,8
376 - 400
1
0,2
30549
2,2
77,0
401 - 425
1
0,2
36843
2,6
79,6
426 - 450
1
0,2
43946
3,1
82,8
451 - 475
0
0
0
0,0
82,8
476 - 500
0
0
0
0,0
82,8
501 - 525
1
0,2
70608
5,0
87,8
526 - 550
0
0
0
0,0
87,8
551 - 575
0
0
0
0,0
87,8
576 - 600
0
0
0
0,0
87,8
601 - 625
0
0
0
0,0
87,8
626 - 650
0
0
0
0,0
87,8
651 - 675
0
0
0
0,0
87,8
676 - 700
1
0,2
170321
12,2
100,0
Součet
500
100
1399514
100
-
3
44
3
Pro výpočet NMD byl použit vzorec:
Pro výpočet VMD byl použit vzorec:
Střední početní průměr (NMD)
123 µm
Střední objemový průměr (VMD)
283 µm
Mediální index (iM)VMD : NMD
2,3
Hodnota VMD udávaná výrobcem pro danou trysku Lechler: VMD = 228 µm
45
počet kapek (ks)
120 100 80 60 40 20 0 100
200
300
400
500
600 700 velikost kapek (µm)
Obr. 22 Histogram početního zastoupení kapek, červená tryska, 4 bar
350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
Obr. 23 Histogram objemového zastoupení kapek, červená tryska, 4 bar
46
Tab. 11 Červená tryska Lechler LU 120 - 04, měřeno při tlaku 2 bary Velikostní intervaly, µm 0 - 25 26 - 50 51 - 75 76 - 100 101 - 125 126 - 150 151 - 175 176 - 200 201 - 225 226 - 250 251 - 275 276 - 300 301 - 325 326 - 350 351 - 375 376 - 400 401 - 425 426 - 450 451 - 475 476 - 500 501 - 525 526 - 550 551 - 575 576 - 600 601 - 625 626 - 650 651 - 675 676 - 700 Součet
Zastoupení částic: ks
0 37 76 86 61 55 40 30 22 12 15 10 8 8 5 8 7 5 6 3 0 2 1 1 0 1 1 0 500
% 0
Celkový objem částic: Objemová Objem částic 103 µm3 % 0 0,0
Součet % 0,0
7,4
1062
0,0
0,0
15,2
9939
0,3
0,4
17,2
30651
1,0
1,3
12,2
46033
1,5
2,8
11
75596
2,4
5,3
8
90599
2,9
8,2
6
104255
3,4
11,5
4,4
111189
3,6
15,1
2,4
84608
2,7
17,9
3
142712
4,6
22,4
2
124934
4,0
26,5
1,6
128299
4,1
30,6
1,6
161563
5,2
35,8
1
125081
4,0
39,8
1,6
244392
7,9
47,7
1,4
257899
8,3
56,0
1
219732
7,1
63,1
1,2
311455
10,0
73,2
0,6
182340
5,9
79,0
0
0
0,0
79,0
0,4
162884
5,2
84,3
0,2
93331
3,0
87,3
0,2
106325
3,4
90,7
0
0
0,0
90,7
0,2
135820
4,4
95,1
0,2
152420
4,9
100,0
0
0
0,0
100,0
100
3103121
100
-
Střední početní průměr (NMD)
155,5 µm
Střední objemový průměr (VMD)
406 µm
Mediální index (iM) VMD : NMD
2,6
Hodnota VMD udávaná výrobcem pro danou trysku Lechler: VMD = 260 µm
47
počet kapek (ks)
120 100 80 60 40 20 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
objem kapek (*103 µm3)
Obr. 24 Histogram početního zastoupení kapek, červená tryska, 2 bar
350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
Obr. 25 Histogram objemového zastoupení kapek, červená tryska, 2 bar
48
Tab. 12 Fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, měřeno při tlaku 4 bary Velikostní intervaly, µm
Zastoupení částic:
Celkový objem částic:
ks
%
objem částic 103 µm3
Objemová %
Součet %
0 - 25
0
0
0
0,0
0,0
26 - 50
20
4
574
0,0
0,0
51 - 75
45
9
5885
0,1
0,1
76 - 100
82
16,4
29226
0,6
0,7
101 - 125
67
13,4
50561
1,0
1,6
126 - 150
59
11,8
81094
1,5
3,2
151 - 175
53
10,6
120044
2,3
5,5
176 - 200
37
7,4
128581
2,5
7,9
201 - 225
20
4
101081
1,9
9,9
226 - 250
20
4
141014
2,7
12,5
251 - 275
16
3,2
152226
2,9
15,4
276 - 300
10
2
124934
2,4
17,8
301 - 325
7
1,4
112262
2,1
20,0
326 - 350
9
1,8
181758
3,5
23,4
351 - 375
7
1,4
175113
3,3
26,8
376 - 400
7
1,4
213843
4,1
30,9
401 - 425
3
0,6
110528
2,1
33,0
426 - 450
1
0,2
43946
0,8
33,8
451 - 475
6
1,2
311455
5,9
39,7
476 - 500
4
0,8
243120
4,6
44,4
501 - 525
2
0,4
141216
2,7
47,1
526 - 550
6
1,2
488652
9,3
56,4
551 - 575
2
0,4
186662
3,6
59,9
576 - 600
3
0,6
318974
6,1
66,0
601 - 625
10
2
1204712
23,0
89,0
626 - 650
3
0,6
407460
7,8
96,8
651 - 675
0
0
0
0,0
96,8
676 - 700
1
0,2
170321
3,2
100,0
součet
500
100
5245243
100
-
Střední početní průměr (NMD)
217 µm
Střední objemový průměr (VMD)
530 µm
Mediální index (iM) VMD : NMD
2,4
Hodnota VMD udávaná výrobcem pro danou trysku Lechler: VMD = 356 µm 49
počet kapek (ks)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
objem kapek (*103 µm3)
Obr. 26 Histogram početního zastoupení kapek, fialová tryska, 4 bar
1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
Obr. 27 Histogram objemového zastoupení kapek, fialová tryska, 4 bar
50
Tab. 13 Fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, měřeno při tlaku 2 bary Velikostní intervaly, µm 0 - 25 26 - 50 51 - 75 76 - 100 101 - 125 126 - 150 151 - 175 176 - 200 201 - 225 226 - 250 251 - 275 276 - 300 301 - 325 326 - 350 351 - 375 376 - 400 401 - 425 426 - 450 451 - 475 476 - 500 501 - 525 526 - 550 551 - 575 576 - 600 601 - 625 626 - 650 651 - 675 676 - 700 součet
Zastoupení částic:
Celkový objem částic: Objemová Objem částic 103 µm3 %
Součet %
ks
%
0 2 36 71 54 61 41 30 18 36 19 20 13 15 7 17 9 11 2 6 4 5 3 2 7 2 4 5 500
0
0
0,0
0,0
0,4
57
0,0
0,0
7,2
4708
0,1
0,1
14,2
25305
0,3
0,4
10,8
40750
0,6
1,0
12,2
83843
1,1
2,1
8,2
92864
1,3
3,4
6
104255
1,4
4,8
3,6
90973
1,2
6,0
7,2
253825
3,4
9,4
3,8
180768
2,5
11,9
4
249867
3,4
15,3
2,6
208487
2,8
18,1
3
302931
4,1
22,2
1,4
175113
2,4
24,6
3,4
519333
7,0
31,6
1,8
331585
4,5
36,1
2,2
483411
6,6
42,7
0,4
103818
1,4
44,1
1,2
364680
4,9
49,0
0,8
282432
3,8
52,9
1
407210
5,5
58,4
0,6
279994
3,8
62,2
0,4
212649
2,9
65,1
1,4
843298
11,4
76,5
0,4
271640
3,7
80,2
0,8
609680
8,3
88,5
1
851603
11,5
100,0
100
7375081
100
-
Střední početní průměr (NMD)
182 µm
Střední objemový průměr (VMD)
516 µm
Mediální index (iM) VMD : NMD
2,8
Hodnota VMD udávaná výrobcem pro danou trysku Lechler: VMD = 455 µm
51
počet kapek (ks)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100
200
300
400
500
600
700
velikost kapek (µm)
objem kapek (*103 µm3)
Obr. 28 Histogram početního zastoupení kapek, fialová tryska, 2 bar
1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 100
200
300
400
500
600 700 velikost kapek (µm)
Obr. 29 Histogram objemového zastoupení kapek, fialová tryska, 2 bar
52
6 DISKUZE Laboratorní měření bylo zaměřeno na výpočet hodnot NMD a VMD a mediálního indexu iM. Hodnoty byly naměřeny pomocí nového mikroskopu Delta Optical Genetic Pro s použitím programu ScopeImage 9.0. Každý měřený soubor obsahoval 500 kapek a byl rozdělen do 3 oddělených měření, aby se předešlo nepřesnostem při jednorázovém zachycení kapek na Petriho misce. Vyhodnocení varianty I - červená tryska Lechler LU 120 - 04, 4 bar Vypočtená hodnota VMD 283 µm zhruba odpovídá hodnotě dané výrobcem Lechler (228 µm) a při daném tlaku odpovídá střednímu postřikovému spektru. Mediální index iM vypovídá o středně homogenním kapkovém spektru. Vyhodnocení varianty II - červená tryska Lechler LU 120 - 04, 2 bar Vypočtená hodnota VMD 406 µm se odchyluje od hodnoty dané výrobcem Lechler, ten uvádí podle kalkulátoru hodnotu 260 µm. Naměřená hodnota odpovídá hrubému postřikovému spektru. V tomto případě je pravděpodobně nepřesnost dána nízkým počtem naměřených kapek. Dle Piszczalky (2004) je sice soubor naměřených 500 kusů kapek dostačující, je však vidět, že téměř dvojnásobná odchylka od měření by pravděpodobně nebyla tak velká při větším souboru naměřených kapek. Trunečka (2005) doporučuje volit velikost souboru 2000 naměřených kapek. Mediální index iM vypovídá o středně homogenním kapkovém spektru. Vyhodnocení varianty III - fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, 4 bar Vypočtená hodnota VMD 530 µm se odchyluje od hodnoty dané výrobcem Lechler, ten uvádí podle kalkulátoru hodnotu 356 µm. Naměřená hodnota odpovídá hrubému postřikovému spektru. I v tomto případě by pro přiblížení naměřené hodnoty k hodnotě tabulkové vyřešilo zvýšení počtu měřených kapek. Mediální index iM vypovídá o středně homogenním kapkovém spektru.
53
Vyhodnocení varianty IV - fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, 2 bar Vypočtená hodnota VMD 516 µm odpovídá hrubému postřikovému spektru, v tomto případě se blíží tabulkové hodnotě kalkulátoru Lechler, který uvádí VMD 455 µm. Mediální index iM vypovídá o středně homogenním kapkovém spektru.
54
7 ZÁVĚR Chemická ochrana rostlin je v současné době nejvíce uplatňovaným a nejúčinnějším způsobem ze všech metod ochrany rostlin. Spočívá v cílené aplikaci chemických přípravků proti jednotlivým druhům nebo skupině škodlivých organizmů. Její hlavní výhodou je rychlost zásahu, výběr vhodného přípravku a operativní přizpůsobení dávky a koncentrace. Nejdůležitějším prvkem rozhodujícím o kvalitě postřiku jsou trysky, jejichž funkcí je rozptylování postřikové kapaliny na kapky požadované velikosti (kapkové spektrum). Volba vhodných trysek pro plošný postřik se donedávna řídila jen údajem o dávce postřiku v litrech na hektar plochy. Současné výzkumy však dokládají, že vedle množství vody podstatně ovlivňuje pokrytí rostliny účinnými látkami také velikost kapek. Tato práce byla zaměřena na analýzu jedné z metod pro určování velikosti kapek. Pilotní měření prováděné mikroskopem Delta Optical Genetic Pro a následné vyhodnocení naměřených dat pomocí softwarového programu ScopeImage 9.0 potvrdilo použitelnost přímého měření velikosti částic zachycením v silikonovém oleji jako metodu pro určení velikosti částic vyjádřenou hodnotami NMD a VMD. Při zpracování naměřených výsledků velikosti kapek a porovnání s hodnotami udávanými výrobcem sice došlo k odchylkám, ty by ale šlo při úpravě metodiky odstranit a to rozšířením souboru měřených kapek. Faktem však zůstává, že jako nejspolehlivější a nejpřesnější metoda je měření letících kapek pomocí laserového analyzátoru.
55
8 POUŽITÁ LITERATURA [1] http://www.agrokrom.cz/texty/metodiky/Radce_hospodare/radce_ochrana_proti_cho robam_a_skudcum.pdf, staženo 5. 4. 2012 [2] HÄNI, F. a kol. Obrazový atlas chorob a škůdců polních plodin: Příručka ochrany rostlin v integrované produkci. 3.vyd. (1.vyd.v ČR): Scientia, Praha, 1993. 335 s. ISBN 80-85827-12-3. [3] KUMHÁLA, F. a kol. Zemědělská technika: stroje a technologie pro rostlinnou výrobu. 1. vyd. V Praze: Česká zemědělská univerzita, 2007. 426 s. ISBN 978-80-2131701-7. [4] VĚCHET, L. Biologická ochrana a indukovaná rezistence rostlin k chorobám a škůdcům : 8. odborný seminář, 25.11.2010. Praha : Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2010. 34 s. :. ISBN: 978-80-7427-048-2 (brož.)
[5] ABRHAM, Z. a kol Stroje pro chemickou ochranu vinic a ekonomika jejich provozu. Praha: Výzkumný ústav zemědělské techniky, 2007. 56 s. ISBN: 978-8086884-27-1 (brož.) [6] PETERKA, V. Státní rostlinolékařská správa: Praktická příručka pro zacházení s přípravky na ochranu rostlin, Praha 2001. 265s. ISBN: (brož.). [7] KOVAŘÍČEK, P. a kol Strojní linky pro plošný postřik, Praha: Výzkumný ústav zemědělské techniky, 80 s. 2006 ISBN 80 – 86884-18-X. [8] TRUNEČKA, K. Technika a metody v ochraně rostlin. MZLU, Brno 2003. 160 s. ISBN 80-7157-722-7 [9] KOVAŘÍČEK, P. Plošné postřikovače pro ochranu rostlin a hnojení kapalnými hnojivy, IVV MZeČR, 1997, 38s. ISBN 807105-159-4
56
[10] MAŠEK, J. Stroje na ochranu rostlin, časopis Mechanizace zemědělství, č. 12, 2012, str. 38 - 44 [11] NEUBAUER, K. stroje pro rostlinnou výrobu. Praha:SZN, 1989. 719s. ISBN 80209-0075-6 [12] http://kzt.zf.jcu.cz/vyuka2/frid/ochrrosrl.pdf, staženo 31. 3. 2012 [13] TRUNEČKA, K. Mechanizace ochrany rostlin: návody do cvičení. 1. vyd. Brno: MZLU 2005. 85 s. ISBN 80-7157-904-1. [14] PIVNIČKA, V. Hardi slaví 20. výročí systému TWIN, časopis Mechanizace zemědělství, č. 10, 2009, str. 48 [15] http://www.unimarco.cz/page/2977.zemedelska/, staženo 20. 3. 2012 [16] http://www.agroseznam.cz/cz/agrobazar/detail-inzeratu/16418-.html, staženo 15. 4. 2012 [17] http://www.hardi-international.com , staženo 31. 3. 2012 [18] http://www.forsch.cz, staženo 20. 3. 2012 [19] PISZCZALKA, J. a kol. Mechanizácia chemickej ochrany rastlín, 1. vyd. Nitra: Slovenská polnohospodárská univerzita v Nitre 2004. 96. ISBN 80-8069-378-1
57
9 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Systémový a kontaktní účinek přípravku na ochranu rostlin Obr. 2 Nesený postřikovač Hardi Master 1200/15 Obr. 3 Návěsný postřikovač Hardi NAVIGATOR 3000/24-EAGLE Obr. 4 Samojízdný postřikovač Hardi ALPHA Evo 4100/36 Obr. 5 Schéma kapalinového okruhu postřikovače Obr. 6 Příčná pasivní stabilizace postřikového rámu Obr. 7 Princip činnosti hydraulických trysek a tvar rozptylového obrazce Obr. 8 Typy štěrbinových trysek podle použitého materiálu Obr. 9 Schématické rozdělení trysek rozptylovačů Obr. 10 Tvary výstřikových paprsků Obr. 11 Směrování trysek a přídavného vzduchu u systémů Kyndestofte, RAU-Degania a Hardi TWIN Obr. 12 Přímá závislost velikostí kapek na tlaku u štěrbinové trysky Obr. 13 Použitý papírek citlivý na vodu (sada od firmy Hardi) Obr. 14 Sada papírků na měření velikosti částic od firmy Hardi Obr. 15 Návěsný polní postřikovač Ślęza ORC 1000 Obr. 16 Kovový rám s upevněnými tryskami (Triplex) Obr. 17 Mikroskop Delta Optical Genetic Pro Obr. 18 Obraz přenášený z mikroskopu s naměřenými hodnotami velikosti kapek Obr. 19 Červená tryska Lechler, těsnění, bajonetový držák Obr. 20 Fialová tryska Lechler, těsnění, bajonetový držák Obr. 21 Posuvný VMD kalkulátor pro trysky Lechler Obr. 22 Histogram početního zastoupení kapek, červená tryska, 4 bar Obr. 23 Histogram objemového zastoupení kapek, červená tryska, 4 bar Obr. 24 Histogram početního zastoupení kapek, červená tryska, 2 bar Obr. 25 Histogram objemového zastoupení kapek, červená tryska, 2 bar Obr. 26 Histogram početního zastoupení kapek, fialová tryska, 4 bar Obr. 27 Histogram objemového zastoupení kapek, fialová tryska, 4 bar Obr. 28 Histogram početního zastoupení kapek, fialová tryska, 2 bar Obr. 29 Histogram objemového zastoupení kapek, fialová tryska, 2 bar
58
10 SEZNAM TABULEK Tab. 1 Rozsah dávkování a velikost kapek pro jednotlivé způsoby aplikace Tab. 2 Barevná označení trysek podle průtoku Tab. 3 Označení štěrbinových trysek výrobce Lechler Tab. 4 Označení štěrbinových trysek výrobce Spraying Systems Tab. 5 Označení štěrbinových trysek výrobce Hardi (ISO) Tab. 6 Klasifikace postřikového spektra podle VMD Tab. 7 Klasifikace velikosti částic Tab. 8 Hodnoty trysky Lechler LU 120 - 04 Tab. 9 Hodnoty trysky Lechler IDK 125 - 025 Tab. 10 Červená tryska Lechler LU 120 - 04, měřeno při tlaku 4 bary Tab. 11 Červená tryska Lechler LU 120 - 04, měřeno při tlaku 2 bary Tab. 12 Fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, měřeno při tlaku 4 bary Tab. 13 Fialová tryska Lechler IDK 120 - 025, měřeno při tlaku 2 bary
59
