Nya val för att optimera spraydroppar i potatis

Det finns lite information om effekten av munstyckstyp under en tät potatisgröda. Det finns en populär missuppfattning att en fin spray är att föredra. 

Bekämpningsmedelsapplikationer är nödvändiga för att kontrollera skadedjur, ogräs och sjukdomar, men medvetenhet om miljöföroreningar underlättar industriförändringar.

Moderna munstycksdesigner kan leverera en spraykvalitet som minimerar spraydrift utan att kompromissa med varken spraytäckning eller produkteffektivitet. Under sprayning är det viktigt att tänka på komplexa interaktioner. Produkten är bara hälften av slutresultatet. Den andra hälften kommer från permutationerna av timing, val av munstycke, hastighet framåt, bomstabilitet, bomhöjd, vattenvolym, spruttryck, munstycksvinkel och operatörens uppmärksamhet på detaljer.

Genom att maximera resultatet av herbicider, fungicider och torkmedel samtidigt som risken för avdrift minskar, är det en spännande potential för korrekt val av munstycke. Sprayapplicering är mest effektiv när den optimala droppstorleken för det avsedda målet utnyttjas. Det är absolut nödvändigt att erhålla adekvat, tredimensionell täckning genom hela kapellet. Med ökad spridning av bekämpningsmedel som ett allmänt bekymmer, har odlare gått över till munstycken med luftinneslutning för att producera större droppar. Frågan har varit hur detta översätts till teknisk effektivitet i antingen ett senskada eller uttorkningsprogram?

Det finns lite information om effekten av munstyckstyp under en tät potatisgröda. Det finns en populär missuppfattning att en fin spray är att föredra. Majoriteten av förståelsen har kommit från data extrapolerade från spannmål och inte mätt in situ inom ett tätt potatistak. Arkitekturen hos potatisväxten i kombination med ofta närhet till känsliga närliggande grödor skapar ett enormt hinder för adekvat administrering av bekämpningsmedel. Mätningen av spraydeposition i potatis har historiskt sett varit ett arbetsintensivt arbete som har innefattat kromatografi, belagda objektglas, diverse fluorometritekniker och vattenkänsligt papper.

Helios SC fluorescerande gul färg sattes till spraytanken tillsammans med uttorkningsbehandlingen och sprutades via fyra olika munstycken – Lechler IDTA, 3D ninety, Wilger och Guardian Air Twin. Alla behandlingar applicerades med 400 liter per Ha med användning av kvarts bomsektionerna, i två separata passager i linje med munstyckskalibreringen.

Individuella löv valdes ut från fyra växter som replikerades och parades ihop på fältet under hela behandlingen med användning av kvarts bomsektioner från en Fastrac 2170 & Knight 2000 liter demonterbar 28 m kommersiell spruta med Scorgie bommar.

Kalibreringsdata för munstyckena utvärderas vid 400 liter per Ha vattenvolym 

3 Bar 6 km i timmen – 2.0 liter per min

Wilger 025 DR 110

Syngenta 3D Ninety 05

4 Bar 5.5 km/h – 1.85 liter/min

Guardian Air Twin 04

Lechler IDTA 120 04C

Ökad täckning av löv eller penetration av baldakinen leder kanske inte alltid till en ökad teknisk effektivitet! Målgrödan var en fröskörd från Pentland Dell som sprutades en lugn morgon den 2 september 2021.

Framsteg inom hemelektronik har gjort möjligheten att avbilda skrivbordet med ultrahög upplösning till en ekonomisk verklighet för forskare. Kvantitativ bildanalys är nu tekniskt möjlig, även om få ännu har försökt det med moderna högupplösta funktioner. Denna studie kombinerade bedömningar av den biologiska effekten av samma uttorkningsbehandling som applicerades via de fyra munstyckstyperna och undersökte en digitaliserad analysmetod för kontrasterande sprayavsättning. Bladen fotograferades digitalt på fältudden med hjälp av en svart låda under lysrör. Sprayavsättningen och variationen inom takets djup analyserades några dagar senare via datormjukvara av Syngenta i Cambridge.

Att mer exakt förstå avsättningen av droppar djupt inne i potatiskronan kommer i slutändan att ge en mycket mer fullständig förståelse av effektiviteten av en spraymetod och ge odlare möjlighet att göra mer effektiva val vid sprayapplicering. Spraykvaliteten för fyra kommersiella konstruktioner (konventionell platt fläkt vs luftinneslutning), över två olika vattenflödeshastigheter (004 vs 005 vs 2x 025), fastställdes i relation till uttorkningsprestanda.

Alla fyra munstyckena fungerade på liknande sätt när det gäller snabb uttorkning av grödan.

Flödeshastighet, tryck och målorientering utövar en betydande effekt. Täckningen i det nedre taket var högre med det 2 x 025 platta fläktmunstycket, men det bör noteras att appliceringen applicerades en dag utan vind. Hade förhållandena varit mer utmanande, förutspås munstyckena med 90 % avdriftsminskning vara mer robusta. Vinkling av sprutmönstret vid behandling av potatisgrödor kan avsevärt förbättra effektiviteten av sprutavlagringar, jämfört med applicering med konventionella vertikala platta fläktmunstycken. Resultaten visar en tydlig avvägning mellan sprutavdrift och täckning.

Praktiska tips för odlare

Kvaliteten på insättningen beror på;

• Mängden lövarea i målzonen
• Formen på målet
• Vertikala växtstrukturer är bra samlare av horisontellt rörlig spray
• Horisontella växtstrukturer är bra samlare av vertikalt rörlig spray men bara på den övre baldakinen.
• Metoden för applicering
• Droppens bana
• Droppens storlek och hastighet
• Sprayvolym

Tidigare studier visar att droppstorleken har stor inverkan på droppavsättningen. Utbudet av droppstorlekar kan ge en högre nivå av penetrering av grödan. Detta är viktigt för att säkerställa spraypenetration av fungicider för sena pessar eller bladtorkmedel till den nedre grödan. Även om små till medelstora droppar i allmänhet anses vara önskvärda för optimal täckning, är de känsliga för avdrift.

Detta kan förklaras av den dynamiska rörelsen av luft över bommen. Under sprutningsprocessen, eftersom ett kontinuerligt skikt av vätska produceras av munstyckena, lyfts den omgivande luften upp över bommen. Luftens dynamiska rörelse skapar ett betydande tryckfall och lyft över bommen. Detta har effekten att få in små droppar i en spiral, så att de sugs uppåt vilket resulterar i att det bildas virvlar bakom bommen och slutligen avsätts på ytor i närheten. De större dropparna har lämpligen tillräcklig hastighet och rörelsemängd för att fortsätta längs banan, som emitteras av munstycket.

Figur 1. Genomsnittlig bladtäckning i hela växten 

Deponeringsmönstret som observerades visar ytterligare konsekvensen av den relativt höga appliceringsvolymen. Med högre avsättning på toppen och övre taket kan luftturbulens och/eller droppstuds vara viktigt.

Tidigare arbete har visat att med en ökad vattenvolym förbättrades den totala täckningen. Aktiviteten hos svampdödande medel och torkningsprodukter är beroende av att få tillräcklig täckning.

Tabell 1.0 – Genomsnittlig växttäckning

munstycke	Genomsnittlig växttäckning
04 Lechler IDTA	38.77%
05 3D Nittio	41.76%
025 Wilger	40.28%
04 Hypro Guardian Air Twin	19.43%

Tabell 2.0 förklaring av munstycken som används i utvärderingen

04 Lechler IDTA

IDTA är en platt fläktspraystråle med asymmetriska sprayvinklar och flödeshastigheter. Sprayriktningen är 30° framåt i förhållande till vinkelrät och 50° bakåt, vilket har visat bäst resultat i många tester med avseende på höga avlagringar. Den främre sprayvinkeln är 120° vilket ger 60% av sprayvolymen, med något finare droppspektrum framtill i körriktningen för optimal vätning. 

Den bakre sprayvinkeln är 90° vilket ger 40% av sprayvolymen med grövre, mer avdriftssäker droppspektrum. Genom detta välbalanserade droppspektrum uppnås god täckning. Mellan 2.1 – 4.0 bar är dessa munstycken klassade som LERAP 3-stjärniga munstycken för avdriftsminskning. Mellan 1.0 och 2.0 bar är dessa munstycken klassade som LERAP 4-stjärniga munstycken för avdriftsminskning. Luftinduktionsmunstycken ger avsevärt mindre avdrift än konventionella, men om bomhöjden inte är väl kontrollerad så realiseras inte fördelen med avdriftsreduktioner förknippade med luftinduktionsmunstycken.

3D nittio

Ultrafinjustering av utloppsöppningens form och andra aspekter av en sprutmunstyckesdesign med låg drift har resulterat i den nya Syngenta 3D nittio. Att undvika avdrift håller hela produkten på mål och i grödan, samt mildrar effekterna av vindbyar som kan störa sprutmönstret under appliceringen; Avsikten med 3D nittio-designen är att uppnå den mest jämna fördelningen över hela målområdet. 

Enligt Syngenta ger det en 90% minskning av drift jämfört med ett vanligt flatfläktmunstycke. Den nya spetsen, som är vinklad för att penetrera grödor med mycket löv, är en design före öppningen snarare än en luftinduktionstyp, vilket är vanligt för munstycken med låg avdrift. Designad för att användas med pulsbreddsmoduleringssystem (PWM). En 3D nittio 05 som rekommenderas för sprayer med sprayer mot pessar och herbicider före uppkomst kommer att finnas kommersiellt tillgänglig under våren 2022, med ett urval av storlekar från 03 till 08 efter.

En förändringspuls

Pulse Width Modulation (PWM) är ett system för att styra droppstorlek och uteffekt, samtidigt som munstyckets sprutmönster bibehålls. PWM har använts i flera år i USA men kommer fortfarande att ta fart i Storbritannien. Den är idealisk för drift vid lägre tryck och ger hög driftkontroll till högre tryck med mer effektiva mindre droppar, alla med samma enda munstycke. Istället för att växla mellan separata munstycken styr PWM flödet till ett enda munstycke genom att använda en solenoid för att slå på eller av den med 10 gånger/sek (indikerat som Hertz, alltså 10Hz).

Att kontrollera flödeshastigheten genom att justera arbetscykeln och cyklingsfrekvensen för munstycket samtidigt som ett konstant tryck upprätthålls ger distinkta fördelar jämfört med att kontrollera flödet genom att justera trycket. Om du stänger av bara ett munstycke, med ett standardsystem äventyrar du applikationen –– du behöver minst tre för effektiv täckning –– på grund av överlappningarna. Ett PWM-munstycke kan göra detta på egen hand. Genom att pulsera munstyckenas uteffekt upprätthålls flödeshastigheten med endast en mycket liten variation i tryck.

 Effekten i erforderliga liter/sek bibehålls av den tid som munstycket förblir öppet –– varierande detta, istället för trycket, bibehåller effekten för att matcha hastigheten. Samtidigt bibehåller den droppstorleken och påverkar inte vinkeln. PWM gör det möjligt för ett munstycke att ge ett brett utbud av flöde för olika applikationer. Det fungerar med alla vanliga sprutmunstycken, förutom luftinduktion, eftersom de använder en venturi.  

 Tillverkare har också arbetat med "svängkompensation" med PWM för att reglera munstyckena på de inre och yttre delarna av breda bommar. Detta kommer att bibehålla rätt appliceringsmängd och täckning genom att kompensera för skillnaden i hastighet på ytterkanten, som kommer att röra sig mycket snabbare än munstycken närmare fordonet under svängning.

PWM-sprutning inkluderar:

• Individuell munstyckskontroll.
• Överlappnings- och svängkompensation.
• Snabba förändringar av flödeshastigheten i realtid samtidigt som droppstorleken påverkas minimalt.

Sammanfattning

Om man arbetar under lämpliga väderförhållanden och använder buffertzoner, kan en generell minskning av sprutavdrift uppnås genom lämpligt val av munstycke. Hydrauliska munstycken är mycket mångsidiga när det gäller val av sprutmönster, vinkel och storlek.

Val av munstycke bör göras från fall till fall; tar hänsyn till varje driftsparameter för att säkerställa optimal produktleverans och prestanda. Ett komplext antal faktorer som påverkar spruteffekten, och därmed produktleveransen, måste beaktas. Flödeshastighet (vattenvolym), arbetstryck, bomhöjd, produktsammansättning och koncentration kan alla påverka spraykvaliteten och produktens effektivitet negativt. I slutändan uppnås dock en bättre täckningsnivå genom att 90 % avdriftsreducerande munstycken med en grövre sprutkvalitet är mindre benägna att sprutavdrift utanför målet.

Utveckling av munstycksdesign skulle kunna ge värdefulla extra spraydagar för att ge avgörande skydd mot pest i tid. I suboptimala väderförhållanden eller i närheten av känsliga grödor kan risken för avdrift åsidosätta användningen av medel till fin spraykvalitet som avges från konventionella flatfläktmunstycken.

Den visuella proxy som tillhandahålls av de vilda blomremsorna där operatören använde Lechler IDTA-munstycken hela säsongen har imponerande mildrat avdriften av både herbicid eller uttorkning. De vilda blomremsorna såddes i mittsektionen av sprutbommen, med blankade munstycken insatta över blommorna.

Scottish Agronomy tackar Jim Reid, Milton of Mathers farm, St Cyrus, nära Montrose, för hjälpen; McCain Potatis, Pugeston, Montrose; Oliver Ainsworth (Syngenta) och Harry Fordham (Syngenta) i utförandet av detta arbete.

/agroteknik