Neue Möglichkeiten zur Optimierung der Sprühtröpfchenablagerung in Kartoffeln

Es gibt nur wenige Informationen über die Auswirkungen des Düsentyps unter einem dichten Blätterdach von Kartoffelpflanzen. Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass ein feiner Sprühnebel bevorzugt wird. 

Die Anwendung von Pestiziden ist notwendig, um Schädlinge, Unkräuter und Krankheiten zu kontrollieren, jedoch erleichtert das Bewusstsein für Umweltverschmutzung den Wandel in der Industrie.

Moderne Düsendesigns können eine Sprühqualität liefern, die die Sprühdrift minimiert, ohne die Sprühabdeckung oder die Produktwirksamkeit zu beeinträchtigen. Beim Sprühen ist es wichtig, über komplexe Wechselwirkungen nachzudenken. Das Produkt ist nur die Hälfte des Endergebnisses. Die andere Hälfte ergibt sich aus den Permutationen von Timing, Düsenauswahl, Fahrgeschwindigkeit, Gestängestabilität, Gestängehöhe, Wassermenge, Spritzdruck, Düsenwinkel und der Liebe zum Detail durch den Bediener.

Die Maximierung des Ergebnisses von Herbiziden, Fungiziden gegen Fäule und Trockenmittel bei gleichzeitiger Reduzierung des Abdriftrisikos ist ein aufregendes Potenzial für die richtige Düsenauswahl. Die Sprühapplikation ist am effektivsten, wenn die optimale Tröpfchengröße für das beabsichtigte Ziel verwendet wird. Es ist unbedingt erforderlich, eine angemessene, dreidimensionale Abdeckung der gesamten Kappe zu erhalten. Angesichts der zunehmenden Abdrift von Pestizid-Sprays als allgemeines Problem haben die Züchter auf Lufteinschlussdüsen umgestellt, um größere Tröpfchen zu produzieren. Die Frage war, wie sich dies auf die technische Wirksamkeit in einem Krautfäule- oder Austrocknungsprogramm übertragen lässt.

Es gibt nur wenige Informationen über die Auswirkungen des Düsentyps unter einem dichten Blätterdach von Kartoffelpflanzen. Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass ein feiner Sprühnebel bevorzugt wird. Die meisten Erkenntnisse stammen aus Daten, die aus Getreide extrapoliert und nicht in situ in einem dichten Kartoffeldach gemessen wurden. Die Architektur des Kartoffelpflanzendachs in Verbindung mit der oft engen Nähe zu empfindlichen Nachbarkulturen schafft ein immenses Hindernis für eine angemessene Verabreichung von Pestiziden. Die Messung der Sprühabscheidung in Kartoffeln war in der Vergangenheit ein arbeitsintensives Unterfangen, das Chromatographie, beschichtete Objektträger, verschiedene Fluorometrietechniken und wasserempfindliches Papier umfasste.

Der fluoreszierende gelbe Farbstoff Helios SC wurde zusammen mit der Trocknungsbehandlung in den Sprühtank gegeben und über vier verschiedene Düsen versprüht – Lechler IDTA, 3D ninety, Wilger und Guardian Air Twin. Alle Behandlungen wurden mit 400 Litern pro Hektar unter Verwendung der Viertelauslegerabschnitte in zwei getrennten Durchgängen, ausgerichtet an der Düsenkalibrierung, ausgebracht.

Einzelne Blätter wurden aus vier replizierten Pflanzen ausgewählt und das Feld während der gesamten Behandlung unter Verwendung von Viertelauslegerabschnitten einer zerlegbaren kommerziellen 2170-m-Spritze Fastrac 2000 & Knight mit 28 Litern und Scorgie-Auslegern gepaart.

Kalibrierdaten für die zu bewertenden Düsen bei 400 Liter pro Hektar Wasservolumen 

3 bar 6 km pro Stunde – 2.0 Liter pro min

Wilger 025 DR 110

Syngenta 3D Neunzig 05

4 Bar 5.5 km pro Stunde – 1.85 Liter pro Minute

Guardian Air Zwilling 04

Lechler IDTA 120 04C

Eine erhöhte Belaubung oder Durchdringung des Kronendaches muss nicht immer mit einer Steigerung der technischen Wirksamkeit einhergehen! Die Zielkultur war eine Saatkultur von Pentland Dell, die an einem ruhigen Morgen des 2. September 2021 gespritzt wurde.

Fortschritte in der Unterhaltungselektronik haben die Möglichkeit der Desktop-Bildgebung mit ultrahoher Auflösung zu einer wirtschaftlichen Realität für Forscher gemacht. Quantitative Bildanalyse ist jetzt technisch möglich, obwohl es bisher nur wenige mit modernen hochauflösenden Fähigkeiten versucht haben. Diese Studie kombinierte Bewertungen der biologischen Wirksamkeit der gleichen Trocknungsbehandlung, die über die vier Düsentypen angewendet wurde, und untersuchte eine digitalisierte Analysemethode zur Kontrastierung der Sprühabscheidung. Die Blätter wurden auf der Ackerlandzunge mit einer Blackbox unter fluoreszierendem Licht digital fotografiert. Die Sprühablagerungen und Variationen in der Tiefe des Kronendachs wurden einige Tage später mit einer Computersoftware von Syngenta in Cambridge analysiert.

Ein genaueres Verständnis der Ablagerung von Tröpfchen tief im Kartoffeldach wird letztendlich zu einem viel umfassenderen Verständnis der Wirksamkeit einer Sprühmethode führen und die Erzeuger in die Lage versetzen, effektivere Entscheidungen bei der Sprühanwendung zu treffen. Die Sprühqualität von vier kommerziellen Designs (herkömmlicher Flachstrahler vs. Lufteinschluss) über zwei verschiedene Wasserdurchflussraten (004 vs. 005 vs. 2x 025) wurde in Bezug auf die Trocknungsleistung ermittelt.

Alle vier Düsen zeigten eine ähnliche Leistung in Bezug auf die schnelle Austrocknung des Ernteguts.

Flussrate, Druck und Zielausrichtung üben einen signifikanten Einfluss aus. Die Abdeckung im unteren Blätterdach war mit der Flachstrahldüse 2 x 025 höher, aber es sollte beachtet werden, dass die Anwendung an einem windstillen Tag erfolgte. Wären die Bedingungen schwieriger gewesen, dürften die Düsen mit 90 % Abdriftreduzierung robuster sein. Das Anwinkeln des Sprühmusters bei der Behandlung von Kartoffelkulturen kann die Wirksamkeit des Sprühauftrags im Vergleich zur Anwendung mit herkömmlichen vertikalen Flachstrahldüsen erheblich verbessern. Die Ergebnisse zeigen einen klaren Kompromiss zwischen Sprühdrift und Bedeckung.

Praktische Tipps für Züchter

Die Qualität der Einzahlung hängt ab;

• Die Menge der Blattfläche in der Zielzone
• Die Form des Ziels
• Vertikale Pflanzenstrukturen sind gute Sammler von sich horizontal bewegendem Sprühnebel
• Horizontale Pflanzenstrukturen sind gute Sammler von sich vertikal bewegendem Spray, aber nur auf dem oberen Kronendach.
• Die Methode der Anwendung
• Tröpfchenbahn
• Tröpfchengröße und -geschwindigkeit
• Sprühvolumen

Frühere Studien zeigen, dass die Tröpfchengröße einen großen Einfluss auf die Tröpfchenablagerung hat. Der Bereich der Tröpfchengrößen kann ein höheres Maß an Durchdringung der Pflanzenblätter ermöglichen. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass Fungizide gegen Krautfäule oder Blatttrockenmittel durch Sprühen in die unteren Pflanzenkronen eindringen. Obwohl kleine bis mittelgroße Tröpfchen im Allgemeinen als wünschenswert für eine optimale Abdeckung angesehen werden, sind sie anfällig für Abdriften.

Dies kann durch die dynamische Luftbewegung über den Ausleger erklärt werden. Während des Sprühvorgangs wird die Umgebungsluft über die Spitze des Gestänges gehoben, da von den Düsen ein kontinuierlicher Flüssigkeitsfilm erzeugt wird. Die dynamische Luftbewegung erzeugt einen erheblichen Druckabfall und Auftrieb über dem Ausleger. Dies hat den Effekt, dass kleine Tröpfchen in eine Spirale mitgerissen werden, so dass sie nach oben gesaugt werden, was zu einer Wirbelbildung hinter dem Ausleger führt und sich schließlich auf Oberflächen in der Nähe ablagert. Die größeren Tröpfchen besitzen nützlicherweise eine ausreichende Geschwindigkeit und einen ausreichenden Impuls, um sich entlang der Flugbahn fortzusetzen, wie sie von der Düse emittiert wird.

Abbildung 1. Durchschnittliche Blattbedeckung in der gesamten Pflanze 

Das beobachtete Abscheidungsmuster demonstriert ferner die Konsequenz der relativ hohen Auftragsvolumenrate. Bei einer höheren Ablagerung auf der Oberseite und der oberen Haube können Luftturbulenzen und/oder Tropfenabpraller wichtig sein.

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass mit zunehmendem Wasservolumen die Gesamtabdeckung verbessert wurde. Die Aktivität von Krautfäule-Fungiziden und Austrocknungsprodukten hängt von einer ausreichenden Bedeckung ab.

Tabelle 1.0 – Durchschnittliche Pflanzenbedeckung

Düsen	Durchschnittliche Pflanzenabdeckung
04 Lechler-IDTA	38.77%
05 3D Neunzig	41.76%
025 Wilger	40.28%
04 Hypro Guardian Air Twin	19.43%

Tabelle 2.0 Erläuterung der in der Bewertung verwendeten Düsen

04 Lechler-IDTA

IDTA ist ein Flachstrahl mit asymmetrischen Strahlwinkeln und Durchflussmengen. Die Strahlrichtung ist 30° nach vorne relativ zur Senkrechten und 50° nach hinten, was in zahlreichen Tests beste Ergebnisse in Bezug auf hohe Ablagerungen gezeigt hat. Der vordere Sprühwinkel von 120° ergibt 60 % des Sprühvolumens, mit einem etwas feineren Tropfenspektrum nach vorne in Fahrtrichtung für eine optimale Benetzung. 

Der hintere Sprühwinkel beträgt 90°, was 40 % des Sprühvolumens mit einem gröberen, abdriftresistenteren Tropfenspektrum ergibt. Durch dieses ausgewogene Tröpfchenspektrum wird eine gute Abdeckung erreicht. Zwischen 2.1 – 4.0 Bar sind diese Düsen als LERAP 3-Sterne-Düsen zur Abdriftreduzierung eingestuft. Zwischen 1.0 und 2.0 Bar werden diese Düsen als LERAP 4-Stern-Düsen zur Abdriftminderung eingestuft. Luftansaugdüsen erzeugen wesentlich weniger Abdrift als herkömmliche, aber wenn die Auslegerhöhe nicht gut kontrolliert wird, wird der mit Luftansaugdüsen verbundene Vorteil der Abdriftreduzierung nicht verwirklicht.

3D neunzig

Die ultrafeine Abstimmung der Form der Auslassöffnung und anderer Aspekte eines abdriftarmen Düsenspitzendesigns hat zum neuen Syngenta 3D ninety geführt. Das Vermeiden von Drift hält das gesamte Produkt auf dem Ziel und in der Kultur und mildert die Auswirkungen von Windböen, die das Sprühmuster während der Anwendung stören können; Ziel des 3D-XNUMX-Designs ist es, eine möglichst gleichmäßige Verteilung über das gesamte Zielgebiet zu erreichen. 

Laut Syngenta reduziert sie die Abdrift um 90 % im Vergleich zu einer normalen Flachstrahldüse. Die neue Spitze, die abgewinkelt ist, um Pflanzen mit viel Laub zu durchdringen, ist eher ein Vordüsendesign als ein Lufteinlasstyp, der für Düsen mit geringer Abdrift üblich ist. Zur Verwendung mit Pulsweitenmodulationssystemen (PWM) ausgelegt. Ein 3D ninety 05, das für Herbizidsprays gegen Fäulnis und Vorauflauf empfohlen wird, wird im Frühjahr 2022 im Handel erhältlich sein, gefolgt von einer Auswahl an Größen von 03 bis 08.

Ein Puls der Veränderung

Pulsweitenmodulation (PWM) ist ein System zur Steuerung der Tröpfchengröße und -leistung, während das Sprühmuster der Düse beibehalten wird. PWM wird seit Jahren in den USA eingesetzt, soll aber in Großbritannien noch durchstarten. Es ist ideal für den Betrieb bei niedrigeren Drücken und bietet eine hohe Abdriftkontrolle bei höherem Druck mit effektiveren kleineren Tröpfchen, alles mit der gleichen Einzeldüse. Anstatt zwischen separaten Düsen umzuschalten, steuert PWM den Durchfluss zu einer einzelnen Düse, indem es ein Solenoid verwendet, um es mit 10 Mal pro Sekunde ein- oder auszuschalten (angegeben als Hertz, also 10 Hz).

Die Steuerung der Durchflussrate durch Einstellen des Arbeitszyklus und der Zyklusfrequenz der Düse, während ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, bietet deutliche Vorteile gegenüber der Steuerung der Durchflussmenge durch Einstellen des Drucks. Wenn Sie nur eine Düse abschalten, beeinträchtigen Sie bei einem Standardsystem die Anwendung –– Sie benötigen mindestens drei für eine effektive Abdeckung –– wegen der Überlappungen. Eine PWM-Düse kann dies alleine tun. Das Pulsieren der Ausgabe der Düsen hält die Durchflussrate mit nur einer sehr geringen Druckänderung aufrecht.

 Der Ausstoß in der erforderlichen Liter/Sek. wird durch die Öffnungsdauer der Düse aufrechterhalten – durch Variieren dieses anstelle des Drucks wird der Ausstoß passend zur Geschwindigkeit gehalten. Gleichzeitig behält es die Tröpfchengröße bei und beeinflusst den Winkel nicht. PWM ermöglicht es einer Düse, einen breiten Durchflussbereich für verschiedene Anwendungen bereitzustellen. Es funktioniert mit allen Standard-Sprühdüsen, abgesehen von der Luftansaugung, da sie ein Venturi verwenden.  

 Die Hersteller haben auch an einer „Drehungskompensation“ gearbeitet, die PWM verwendet, um die Düsen an den inneren und äußeren Abschnitten breiter Gestänge zu regulieren. Dadurch wird die richtige Auftragsmenge und Abdeckung aufrechterhalten, indem der Geschwindigkeitsunterschied der Außenkante kompensiert wird, die sich beim Wenden viel schneller bewegt als Düsen, die näher am Fahrzeug liegen.

Das PWM-Spritzen umfasst:

• Individuelle Düsensteuerung.
• Überlappungs- und Wendekompensation.
• Schnelle Änderungen der Durchflussrate in Echtzeit bei minimaler Auswirkung auf die Tröpfchengröße.

Zusammenfassung

Beim Betrieb unter geeigneten Wetterbedingungen und unter Verwendung von Pufferzonen kann eine allgemeine Reduzierung der Sprühdrift durch eine geeignete Düsenauswahl erreicht werden. Hydraulische Düsen sind in Bezug auf die Wahl des Sprühmusters, des Winkels und der Größe sehr vielseitig.

Die Düsenauswahl sollte von Fall zu Fall getroffen werden; Berücksichtigung aller Betriebsparameter, um eine optimale Produktlieferung und -leistung sicherzustellen. Eine komplexe Reihe von Faktoren, die die Sprühleistung und damit die Produktabgabe beeinflussen, müssen berücksichtigt werden. Durchflussrate (Wasservolumen), Betriebsdruck, Gestängehöhe, Produktformulierung und -konzentration können sich alle nachteilig auf die Sprühqualität und Produktwirksamkeit auswirken. Letztendlich wird jedoch eine bessere Abdeckung durch Düsen mit 90 % Abdriftreduzierung erreicht, wobei eine gröbere Sprühqualität weniger anfällig für Sprühabdrift außerhalb des Ziels ist.

Die Entwicklung des Düsendesigns könnte wertvolle zusätzliche Sprühtage einbringen, um den entscheidenden Schutz vor Fäulnis rechtzeitig zu liefern. Bei suboptimalen Wetterbedingungen oder in unmittelbarer Nähe zu empfindlichen Pflanzen kann das Abdriftrisiko die Verwendung von mittlerer bis feiner Sprühqualität, die von herkömmlichen Flachstrahldüsen abgegeben wird, außer Kraft setzen.

Der visuelle Proxy, der von den Wildblumenstreifen bereitgestellt wird, wo der Betreiber die ganze Saison über Lechler IDTA-Düsen verwendete, hat die Abdrift von Herbiziden oder Austrocknung eindrucksvoll gemildert. Die Wildblumenstreifen wurden im Mittelteil des Spritzgestänges gesät, wobei Blinddüsen über die Blumen gesteckt wurden.

Scottish Agronomy gratefully acknowledges the assistance of Jim Reid, Milton of Mathers farm, St Cyrus, near Montrose; McCain Potatoes, Pugeston, Montrose; Oliver Ainsworth (Syngenta) and Harry Fordham (Syngenta) in the conduct of this work.

/Agrotechnologie