Абаев Василий Васильевич, председатель, д-р техн. наук.
Ассоциация производителей сельскохозяйственной техники и оборудования агропромышленного комплекса Краснодарского края. E-mail: abaev.vasiliy@yandex.ru, zinakoval@mail.ru
Аннотация
В статье приведена характеристика современного состояния технологического развития защиты растений при производстве растениеводческой продукции, а также раскрываются причины его низкого уровня по обеспечению безопасности применения пестицидов.
Ключевые слова: метод, опрыскивание, распылитель, устройство, производительность, ресурсосбережение, экология.
В Федеральной научно-технической программе развития сельского хозяйства до 2025 года, значительная роль отводится защите растений от вредителей, болезней и сорняков при производстве растениеводческой продукции. Важность этой программы заключается в том, что ежегодные потери во всем мире от сорняков и вредителей составляют 34% от потенциально возможной продукции и оцениваются в 75 млрд. долл.
При защите растений более предпочтительным является химический метод, который основан на технологическом процессе "опрыскивание". По масштабам применения химический метод является доминирующим в отечественной практике защиты растений с точки зрения доступности и за-трат на проведение работ по опрыскиванию вегетирующих растений водными растворами пестицидов. Без применения химического метода невозможно внедрение передовых технологий возделывания сельскохозяйственных культур прямого посева (системы земледелия без обработки почвы No-Till), обеспечивающих сохранение почвы от внешнего воздействия. В сельскохозяйственном производстве с помощью опрыскивания растений, водными растворами пестицидов вносится до 76% всех используемых пестицидов. Более 70% пестицида из-за несовершенства технологических решений от целевого объекта попадает в окружающую среду и в почву. Струя аэрозоля "не помнит" начальные условия на всем пути их распространения на целевые объекты. Отложение капель жидкости на растения практически не контролируемо. Грубый аэрозоль оседает на почву, а мелкий в результате влияния внешних условий сносится в атмосферу. Большое количество дорогостоящего и опасного для окружающей среды препарата, содержащегося в каплях, не используются по назначению.
О неуправляемости процесса нанесения капель распыленной жидкости на растениях показывают результаты использования воздушных судов, аэрозольных генераторов, вентиляторных опрыскивателей, недостатки которых приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Недостатки опрыскивания при применении авиации, генераторов аэрозоля и вентиляторных опрыскивателей
В зависимости от физико-химических свойств пестицидов, они загрязняют окружающую среду на расстоянии от 10 км до 300 км [1].
Существующая технологическая и экологическая проблема по применению химического метода в наибольшей степени решается применительно к широко используемым в настоящее время штанговым опрыскивателям. Недостатки штангового опрыскивания показаны на рис. 1 видами а) – г).
а) – при высоте штанги над объектом обработки 50 см капли жидкости внедряются в почву;
б) – при высоте штанги над объектом обработки 80см увеличивается снос капель в окружающуюся среду.
в) – снос капель распыляемой жидкости при высокой скорости движения опрыскивателя 15 – 50 км/ч (например, самоходный опрыскиватель ОПШ-05 на шинах-оболочках низкого давления);
г) – снос капель распыляемой жидкости при применении вращающихся распылите-лей на штанге опрыскивателя.
В то же время повышенная концентрация капель в факелах распыляемой жидкости распылителями штанговых опрыскивателей обуславливает их коагуляцию и значительное уменьшение их количества, что в свою очередь требует в десятки раз больше расхода рабочей жидкости на единицу обрабатываемой площади. Из-за коагуляции капель в факелах распыляемой жидкости нерационально расходуются и препараты, а мелкокапельное распыливание жидкости подвержено сносу капель в окружающую среду. Для исключения сноса капель рекомендуемая высота расположения распылителей на штанге опрыскивателя 0,5 м ограничивает его скорость передвижения до 12 км/ч, особенно с широкозахватной штангой, при колебаниях которой до 12о возникает опасность соприкосновения краев с поверхностью земли. При скорости движения опрыскивателя, возникающие за штангой, турбулентные воздушные вихри увеличивают снос капель распыляемой жидкости в окружающую среду [2].
Есть целые группы пестицидов, переносимые воздушными потоками в верхней атмосфере и даже в стратосфере во всем мире. Существующая экологическая проблема решается в отношении широко используемых штанговых опрыскивателей. Экспериментально установлено, что без снижения биологической и хозяйственной эффективности можно снизить норму расхода рабочей жидкости (от 200 до 10 дм3/га), в 1,2–2 раза снизить дозы пестицидов с применением вращающихся распылителей (рис. 2) [3]
Основной недостаток вращающихся распылителей – снос капель растворов пестицидов в окружающую среду,
В последние годы постоянно набирает силу общемировая тенденция экологизации защиты растений. Наряду с использованием инжекторных антисносных распылителей вместо стандартных, внедряются энергоемкие дорогостоящие штанговые опрыскиватели с воздушным сопровождением тех же стандартных распылителей, позволяющие уменьшить снос мелких капель и снизить рекомендуемые нормы применения пестицидов [4] (рис.3)
При работе такого опрыскивателя направленный воздушный поток из отверстий распределительного воздуховода с первоначальной скоростью 10–20 м/с захватывает капли рабочей жидкости и внедряет их в стеблестой. На участке свободного падения капли рабочего раствора (особенно d ? 100 мкм) движутся быстрее, чем при гравитационном оседании, и в итоге уменьшается их снос и испарение. В настоящее время такие прицепные и самоходные опрыскиватели выпускают компании HARDI, JACTO, BERTHOUD и др. На рис. 72 показан внешний вид одного из таких самоходных опрыскивателей HARDI с шириной захвата до 36 м и вместимостью резервуара до 10 тыс. л.
В рекламных проспектах отмечается, что упомянутые опрыскиватели обеспечивают снижение на 50% сноса и до 16% потребления пестицидов по сравнению с традиционным опрыскиванием, при этом, возможно также увеличение скорости обработки до 15 км/ч.
Сравнительные исследования показателей эффективности работы таких опрыскивателей фирм JACTO и RAU проводились в Белоруссии [4].
Отмечается, что во всех случаях при использовании дополнительного воздушного потока на улавливающих контрольных карточках наблюдалось увеличение количества мелких капель до 100 мкм. Проведенные сравнительные испытания позволили сделать заключение о преимуществах системы воздушного сопровождения процесса опрыскивания по сравнению с обычной штангой.
Однако внедрение такой технологии в широкую практику дает только частичное решение существующей проблемы, т.к. мелкие капли (d < 50 мкм), наиболее подверженные сносу, ведут себя в соответствии с физическими закономерностями инерционного осаждения на обтекаемом препятствии; только небольшая их часть осядет на растениях, остальные будут снесены за пределы обрабатываемого участка [6, 7].
Недостатки рекламируемых антисносных технологий опрыскивания с использованием как стандартных с воздушным сопровождением, так и инжекторных антисносных полидисперсных гидравлических распылителей известны – капли водных растворов ? 50 мкм не достигают обрабатываемого объекта и уносятся за пределы обрабатываемого участка, а капли d ? 400 мкм малоэффективны и загрязняют почву.
Такие опрыскиватели значительно дороже обычных и сложнее по конструкции, а воздействие воздушных струй на аэрозольные факелы щелевых распылителей в опрыскивателе не решает технологическую, ресурсосберегающую и экологическую проблему.
Таким образом, для решения существующей проблемы необходимо улучшение санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала из-за снижения доз препаратов до минимально рекомендуемых, до ПДК.
Реальная возможность практической реализации экологических технологий применения пестицидов обусловливается следующим:
1. снижением норм расхода рабочей жидкости с 200 до 5–10 дм3/га;
2. снижением норм расхода препаратов пестицида до 2 раз без снижения биологической и хозяйственной эффективности;
3. обеспечением защиты от уноса капель в окружающую среду и снижение их проникновения в почву.
Список литературы
1 Велецкий И. Н., Лепехин Н.С. Малообъемное рециркуляционное опрыскивание / И. Н Велецкий, Н.С. Лепехин // Защита растений. – М., 1982. – № 4. – С.6–7.
2 Методическое пособие «Теория и практика опрыскивания 2010», Методическое пособие подготовлено ООО «Дюпон Наука и Технологии» при содействии фирмы Lechler (июль-август 2010). Изд-во ООО «Дюпон Наука и Технологии» при содействии компании Lechler. 2010. с.33.
3 Никитин Н.В., Спиридонов Ю.Я., Абубикеров В.А. и др. Штанговые опрыскиватели с вращающимися распылителями // Защита и карантин растений. 2005. № 5 С. 46–48.
4 Клочков А.В., Клочкова В.С., Макевич, А.Е. Работа опрыскивателя с использованием дополнительного воздушного потока // Земледелие и защита растений. Республика Беларусь, 2006. № 5. С. 39–41].
5 Никитин Н.В., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Научно-практические аспекты технологии применения современных гербицидов в растениеводстве. М.: РАСХН. ВНИИФ. 2010. 189 с.
6 Дунский, В.Ф., Мондрус, Л.Н. О критическом числе Стокса при инерционном осаждении [Текст] // Физика атмосферы и океана. 1972. Т. VІІІ. № 1. ? С. 99-102.
7 Амелин А.Г., Беляков И.М. Осаждение частиц из потока на обтекаемых предметах // Коллоидный журнал, 1956. T. ХVIII.Вып.4,С.388-394.