Материал подготовлен на основании авторской статьи, размещённой на сайте «Главагроном».
А.К. Лысов, заведующий лабораторией интегрированной защиты растений ВИЗР, кандидат технических наук
Т.В. Корнилов, старший научный сотрудник
Культурным растениям в агроценозах не всегда хватает собственного потенциала роста, развития и формирования высокого урожая. В течение всего вегетационного периода им может потребоваться помощь в борьбе со стрессовыми ситуациями, защите от вредителей, болезней и сорняков, в повышении конкурентоспособности. Без такой помощи, оказываемой земледельцем, посевам и посадкам сельскохозяйственных культур может быть нанесен непоправимый урон. Для получения высоких урожаев и сохранения хранящейся продукции в большинстве случаев требуется применение химических и биологических средств защиты растений.
Задаче совершенствования технологий и средств механизации рационального и безопасного применения средств защиты растений ученые и специалисты ВИЗР уделяют внимание с момента создания института.
Становление отечественной науки в области механизации технологических процессов защиты растений в нашей стране относится к началу 30-х годов прошлого столетия, когда в составе ВИЗР был создан отдел механизации защиты растений. Его первыми сотрудниками стали аспиранты ВИЗР И.Г. Чайко, А.В. Абрамсон, В.Г. Красько, Я.А. Мейсахович, П.Г. Давыдов, Ф.Е. Пушин. Возглавил отдел профессор И.П. Яценко. В довоенные годы основными методами защиты растений были опрыскивание и опыливание. Были развернуты большие научно-исследовательские работы по созданию рабочих органов к опрыскивателям и опыливателям и разработке технологий внесения пестицидов. В 1931-1941 гг. были созданы первые отечественные конные, а затем и навесные тракторные опрыскиватели, автомобильный полевой и садовый опрыскиватели. За создание комбинированного опрыскивателя-опыливателя Ф.Е. Пушин и его коллеги из ВИСХОМ были удостоены Сталинской премии. В послевоенные годы в лаборатории механизации под руководством Н.К. Тарновича развивались исследования по определению оптимальных размеров капель распыла и радиуса их фитоцидного действия для различных технологий внесения средств защиты растений, прежде всего для малообъемного опрыскивания.
Исследования физических, токсикологических основ малообъемного и мелкокапельного опрыскивания заложили основы для разработки новых способов регулирования дисперсности распыла рабочих жидкостей в процессе создания аэрозолей, были предложены технические решения транспортирования воздушно-капельного потока на обрабатываемые объекты. Для совершенствования технологии применения гербицидов под руководством И.Н. Велецкого при участии Н.С. Лепехина и аспиранта И.Р. Бегенева проводились исследования ленточного способа их внесения, которое осуществлялось одновременно с технологическими процессами высева семян или культивации. Другим важным направлением деятельности лаборатории являлись организация и научно-методическое руководство государственными испытаниями способов применения защиты растений. Данные испытания предусматривали комплексную оценку методов и способов защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности с учетом препаратов, технологии внесения и технических средств.
С конца ХХ века развернулись работы по созданию опрыскивающей техники с контролируемым размером капель, базирующейся на использовании вращающихся дисковых распылителей, перфорированных или сетчатых барабанов с сепарацией мелких капель или их принудительным осаждением, создаваемым воздушным потоком.
Многолетние испытания специалистами ВИЗР и ВНИИФ новой технологии опрыскивания с сепарацией мелких капель показали высокую ее эффективность при применении средств защиты растений методом УМО, особенно в борьбе с сорной растительностью и особо опасными вредителями (саранчовые, луговой мотылек, свекловичный долгоносик).
Так, технология УМО опрыскивания гербицидом Сангор с сепарацией мелких капель без разбавления водой испытывалась при борьбе с горчаком ползучим, осотами, вьюнком полевым в Волгоградской и Ростовской областях. В качестве эталона технического средства использовался венгерский опрыскиватель «Кертитокс» с нормой расхода рабочей жидкости 200 и 250 л/га. Горчак ползучий (розовый) является злостным и наиболее трудноискоренимым многолетним сорным растением из семейства Астровых. Наличие сепарации исключало снос мелких капель концентрированного препарата из зоны обработки, что очень важно для обеспечения экологической безопасности окружающей среды.
Было установлено, что гибель горчака ползучего при УМО опрыскивании составила 82-100% при исходной засоренности горчаком 47 шт/м², а при опрыскивании по традиционной технологии с нормой расхода 200 л/га гибель горчака ползучего колебалась в пределах 65-87% при исходной засоренности 50 шт/м². При посеве озимых через три месяца после применения гербицида на этом поле в следующем году был получен урожай зерна 31 ц/га, а на «загорчакованных» участках урожай составил всего 14 ц/га. Полученные данные говорят об эффективности технологии УМО опрыскивания против горчака ползучего в сравнении с традиционной.
Испытания технологии опрыскивания с сепарацией мелких капель инсектицидом Децис в борьбе с пьявицей с нормами расхода рабочей жидкости 10 и 20 л/га в Ростовской области на зерновых культурах показали ее высокую биологическую эффективность — 84-93% при сниженной в два раза норме расхода препарата. Агротехнологическая оценка показателей качества технологии опрыскивания с сепарацией мелких капель показала, что отсутствие подверженных сносу в окружающую среду мелких капель позволяет экономить 3-10% заключенного в них пестицида, обеспечивает безопасность экологии и здоровью людей.
С использованием двух опытных образцов опрыскивателей с сепарацией мелких капель ОСК-200 в течение нескольких лет специалистами ВИЗР проводились полевые испытания по отработке регламентов применения новой прогрессивной технологии в режимах малообъемного и ультрамалообъемного опрыскивания посевов зерновых, картофеля и овощных культур со сниженными на 25-50% нормами расхода препаратов.
В таблице новые технологии охарактеризованы в сравнении с традиционной технологией полнообъемного опрыскивания. При этом снижения биологической эффективности обработок допущено не было.
Таблица. Нормы расхода пестицидов и рабочей жидкости, рекомендуемые при использовании технологии опрыскивания с сепарацией мелких капель опрыскивателем ОСK-200
Важным перспективным направлением в решении задач уменьшения сноса мелких капель из зоны обработки является использование вращающихся дисковых распылителей, перфорированных или сетчатых барабанов с принудительным осаждением мелких капель на обрабатываемую поверхность. При использовании гидравлических распылителей на штанговых полевых опрыскивателях ряд ведущих европейских и американских фирм для уменьшения сноса капель из зоны обработки разработали опрыскивающую технику с использованием воздушного рукава для принудительного осаждения капель на обрабатываемую поверхность или создания воздушной завесы для экранирования выноса мелких капель из зоны обработки. Использование воздушного рукава на штанговых опрыскивателях впервые было предложено израильской фирмой Degania Sprayers. В настоящее время на практике широко применяются две технологические схемы использования этого приема. При первой воздушный поток из прорези воздушного рукава направляется параллельно секциям штанг опрыскивателя для создания воздушной завесы с целью исключения сноса мелких капель из зоны обработки. При второй — воздушный поток из рукава направлен под углом к факелам распыла гидравлических форсунок, установленных на секциях штанг. В этом случае воздушный поток воздействует на капли в факеле распыла, вызывая их принудительное осаждение по ярусам растений, при этом происходит шевеление листовой поверхности, что улучшает осаждение мелких капель на нижней стороне листовой поверхности. За счет высокой скорости истечения воздушного потока (около 40 м/с) происходит дополнительное дробление и осаждение крупных капель. Разработчики указывают на следующие преимущества использования воздушного рукава на полевых штанговых опрыскивателях: повышается равномерность распределения средств защиты растений по всему растению; возрастает плотность покрытия каплями верхней и нижней стороны листьев; уменьшается на 80% вынос мелких капель из зоны обработки; становится возможным опрыскивание при высоких ветровых нагрузках (до 8 м/с) и с уменьшением (до 25%) норм расхода препаратов за счет снижения их непроизводительных потерь.
Но выявлен и целый ряд недостатков — таких как увеличение конструктивной массы штанги и рост ее динамических колебаний. Этих недочетов нет у другого технического решения — снижение энергетических затрат, заключающееся в использовании на штанговых полевых опрыскивателях вращающихся дисковых, сетчатых или перфорированных барабанов с принудительным осаждением мелких капель. Для его оценки проводились сравнительные испытания различных способов внесения гербицидов в системах интегрированной защиты зерновых и картофеля, которые показали реальную возможность снижения пестицидной нагрузки на агроценоз на 25% и более.
Для технологий полнообъмного и малообъемного опрыскивания в системах интегрированной защиты растений стали широко использовать плоскофакельные щелевые инжекторные распылители, которые в своем спектре распыла содержат фракции мелких капель, подверженных сносу не более 0,6% от объема распыленной жидкости. Первая конструкция инжекторного распылителя была создана в лаборатории механизации при участии Н.С. Лепехина, А.К. Лысова, С.П. Старостина. Данные распылители образуют более однородный спектр по составу крупных капель, что уменьшает риск их испарения при высоких температурах и позволяет производить опрыскивание в зонах с более высокой ветровой нагрузкой. Крупные капли имеют к тому же более высокую скорость проникновения в растительный слой. За счет небольшой доли мелкой фракции капель в спектре распыла значительно снижается объем непроизводительных потерь рабочей жидкости из зоны обработки, что снижает уровень загрязнения окружающей среды в сравнении со стандартными пылевыми распылителями. Для обработки зерновых культур против фузариоза колоса, корневых гнилей и картофеля — против фитофтороза наиболее эффективным оказалось использование двухфакельных щелевых распылителей, обеспечивших лучшее проникновение капель в растительный слой по ярусам растений. При внессении гербицидов на участках поля с наличием камней или комков почвы лучше брать двухфакельные распылители, которые уменьшают мертвую зону осаждения капель вокруг имеющихся камней и комков почвы.
Широкие полевые испытания новых распылителей в различных зонах возделывания полевых культур показали, что для применения гербицидов лучше всего использовать плоскофакельные щелевые инжекторные распылители, имеющие по стандарту ИСО следующее цветовое кодирование: фиолетовые и синие с расходами рабочей жидкости от 100 до 150 л/га и рабочим давлением от 2 до 3 бар. При обработке фунгицидами лучше всего использовать распылители, имеющие цветовое кодирование красные, коричневые, серые с нормой расхода рабочей жидкости 250-400 л/га при рабочих давлениях 4-6 бар.
Благодаря исследованиям, проведенным лабораторией ВИЗР, создана установка для протравливания клубней картофеля непосредственно во время выполнения технологического процесса посадки. Технологический процесс обработки осуществляется следующим образом. Одновременно с работой картофелесажалки рабочая жидкость засасывается насосом из бака и подается на регулятор давления, откуда часть жидкости по шлангам поступает на отсекатели с распылителями, установленные на кронштейнах в сошниках картофелесажалки. Излишняя рабочая жидкость через байпас регулятора давления поступает обратно в бак, за счет чего происходит перемешивание и поддержание заданной концентрации рабочей жидкости в баке. Концевой отсекатель с распылителем установлен так, чтобы при падении клубень картофеля пересекал плоскость полого факела распыла для осаждения препарата на всей поверхности клубня. При этом часть жидкости из факела распыла попадает на дно и боковые стенки борозды, в результате чего препарат наносится непосредственно на клубень картофеля, дно борозды и почву, укрывающую клубень сверху в борозде.
Установлено, что оптимальная норма расхода рабочей жидкости, при которой обеспечивается качественное нанесение препарата, составляет 60-100 л/га. Для эффективного покрытия клубней картофеля препаратом целесообразно использовать распылители с полым факелом распыла. По результатам исследовательских испытаний установлено, что для данной технологической операции подходят распылители типа TR фирмы Lechler и распылители типа МСР фирмы Tecomec с расходом рабочей жидкости 0,2-0,3 л/мин, при рабочем давлении 1,5-2 атм. Плоскофакельные стандартные щелевые распылители обеспечивали на 10% ниже показатели эффективности покрытия клубней картофеля при обработке модельной жидкостью в сравнении с распылителями с полым факелом распыла.
Другим важным направлением деятельности лаборатории механизации являлась разработка системы машин для комплексной механизации технологических процессов защиты растений. Для реализации системы машин специалистами лаборатории разрабатывались исходные агротехнические требования на новые машины и оборудование для защиты растений в различных агроклиматических зонах страны.
На лабораторию механизации была возложена и важная государственная задача по научно-методическому руководству государственными испытаниями способов применения средств защиты растений. Государственные испытания предусматривали комплексную оценку методов и способов защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности. Для проведения государственных испытаний новых способов и методов применения средств защиты растений были задействованы географическая сеть института и государственные машиноиспытательные станции ВО «Сельхозтехника».
Проведение государственных испытаний новых способов и методов применения средств защиты растений позволило широко внедрить в практику сельскохозяйственного производства технологии малообъемного опрыскивания полевых культур с нормами расхода рабочей жидкости 75-300 л/га, малообъемное опрыскивание садовых насаждений с нормами расхода 350-500 л/га, малообъемное опрыскивание виноградников с нормой расхода 100-500 л/га, технологию ленточного опрыскивания на овощных культурах, технологию УМО протравливания клубней картофеля.
Лаборатория механизации ВИЗР большое внимание уделяет разработке нормативной документации, стандартов на технические средства и технологии применения средств защиты растений. Ею был разработан проект технического регламента о требованиях безопасности к техническим средствам и технологиям применения средств защиты растений.
Уже более двадцати лет лаборатория механизации ежегодно проводит Всероссийские школы-семинары повышения квалификации для специалистов филиалов Россельхозцентра, агрохолдингов, крестьянских и фермерских хозяйств по современным средствам механизации и технологиям применения средств защиты растений, а также настройке и регулировке опрыскивающей техники и машин для протравливания посевного материала.
Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Защита и карантин растений» (2019 г., № 11).
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».