Розмір краплі при обприскуванні: як він впливає на ефективність захисту рослин

Коли агроном підбирає схему захисту рослин, він ретельно вибирає препарат, розраховує норму і визначає строки обробки. Але один параметр нерідко залишається поза увагою: розмір краплі, яку форсунка наносить на рослину. А між тим саме він у багатьох випадках визначає, чи досягне препарат цілі, чи залишиться в повітрі, чи стече з листа на землю.

Розмір краплі — не константа, що задається форсункою раз і назавжди. Він залежить від типу і моделі форсунки, робочого тиску, фізичних властивостей робочого розчину і зовнішніх умов: температури і вологості повітря. Розуміння того, як ці фактори взаємодіють і як ними управляти, дає механізатору і агроному реальний інструмент для підвищення ефективності обприскування без збільшення норм витрати препарату.

У цій статті ми розберемо міжнародну класифікацію розмірів крапель, пояснимо, що відбувається з краплею на льоту і після контакту з рослиною, і дамо практичні рекомендації щодо вибору розміру краплі для різних типів обробок.

Як вимірюють розмір краплі: VMD і класифікація ASABE

Форсунка не утворює краплі одного розміру — вона генерує спектр крапель різного діаметра. Для опису цього спектра використовують кілька статистичних показників, але найважливіший для практики — VMD, Volume Median Diameter, або медіанний об'ємний діаметр.

VMD — це такий діаметр краплі, при якому рівно половина загального об'єму рідини міститься в краплях меншого розміру, і половина — в краплях більшого. Простіше кажучи, VMD ділить спектр крапель навпіл за об'ємом. Якщо VMD форсунки при певному тиску дорівнює 250 мікрометрів — це означає, що половина внесеного препарату знаходиться в краплях менших за 250 мкм, і половина — у більших.

На основі VMD Американське товариство сільськогосподарських і біологічних інженерів розробило стандарт ASABE S572, що класифікує краплі на вісім категорій. Саме ця класифікація є міжнародним стандартом і використовується виробниками форсунок при описі їхніх продуктів. Кожна категорія позначається кольором, що відповідає кольоровому коду на діаграмах і каталогах форсунок.

Категорії від найдрібніших до найкрупніших: XF — надтонкі (менше 100 мкм); F — дрібні, Fine (100–175 мкм); M — середні, Medium (175–250 мкм); C — крупні, Coarse (250–375 мкм); VC — дуже крупні, Very Coarse (375–450 мкм); XC — надкрупні, Extremely Coarse (450–625 мкм); UC — ультракрупні, Ultra Coarse (625–850 мкм); XUC — екстракрупні (понад 850 мкм).

У польовій практиці найчастіше використовуються категорії від F до XC. Надтонкі (XF) краплі використовуються лише у спеціальних випадках — авіаційне обприскування, деякі фумігаційні операції. Ультракрупні і екстракрупні — для спеціальних ґрунтових обробок і окремих гербіцидних застосувань.

Що відбувається з краплею між форсункою і ціллю

Шлях краплі від форсунки до поверхні рослини — короткий у часі, але насичений фізичними процесами, кожен з яких може суттєво вплинути на кінцевий результат обробки.

Евапорація — випаровування на льоту

Крапля, що летить у повітрі, випаровується. Швидкість випаровування залежить від температури і відносної вологості повітря, а також від розміру самої краплі. Маленькі краплі випаровуються непропорційно швидше за великі — через значно більше відношення поверхні до об'єму.

Крапля діаметром 100 мкм при температурі 30°C і відносній вологості 40% повністю випаровується протягом кількох секунд польоту — ще до контакту з рослиною. Крапля діаметром 300 мкм в тих самих умовах долітає до цілі з незначними втратами маси. Крапля діаметром 500 мкм практично не втрачає об'єм на льоту навіть при сильній спеці.

Практичний висновок: при температурі повітря вище 25°C і низькій вологості дрібні краплі (Fine, Medium) суттєво зменшуються в розмірі ще до контакту з листом. Частина препарату концентрується в краплях, що залишилися, частина — зникає разом з випареною водою. Обидва наслідки небажані: концентрований розчин може викликати фітотоксичність, а втрата частини препарату знижує ефективність обробки.

Дрейф — знесення вітром

Дрейф — це відхилення крапель від цільової поверхні під дією вітру. Дрібні легкі краплі залишаються в повітрі довше і відносяться вітром на більші відстані. Великі важкі краплі опускаються швидше і менш схильні до дрейфу.

Кількісно: при швидкості вітру 3 м/с крапля діаметром 100 мкм, що падає з висоти 50 см, може відхилитися від цілі на 1–2 метри. Крапля діаметром 300 мкм при тих самих умовах відхиляється на 10–15 сантиметрів. Крапля діаметром 500 мкм — на кілька сантиметрів.

Саме тому нормативи більшості країн встановлюють обмеження на мінімальний розмір крапель при обприскуванні поблизу водойм, населених пунктів і пасік. Використання форсунок, що генерують переважно дрібні краплі, у таких зонах або при вітрі понад 3 м/с є порушенням регламенту застосування пестицидів.

Прилипання і утримання на листі

Після контакту з листом крапля повинна на ньому залишитися, а не скотитися на землю. Здатність краплі утримуватися на поверхні залежить від кількох факторів: розміру краплі, поверхневого натягу рідини, структури поверхні листа і кута нахилу листової пластини.

Дрібні краплі прилипають краще — вони мають менший імпульс при зіткненні і менше схильні до відскоку або розбризкування. Великі краплі при ударі об лист можуть розбризкуватися на дрібніші краплі (явище splashing) або просто скотитися вниз по вертикальному листу. Особливо це характерно для воскових або опушених листових поверхонь — пшениці, ріпаку, цибулі.

Для культур з воскованим листям (пшениця, ячмінь, ріпак) рекомендується використовувати прилипачі у складі робочого розчину — вони знижують поверхневий натяг рідини і покращують утримання краплі на листі незалежно від її розміру. Але навіть з прилипачем дуже великі краплі (XC і більше) на вертикальних листях пшениці будуть стікати вниз — і цей ефект не компенсується.

Розмір краплі і тип препарату: яка крапля для якої обробки

Фунгіциди

Більшість фунгіцидів — і контактні, і системні — потребують рівномірного і щільного покриття листової поверхні. Для контактних фунгіцидів, що не переміщуються всередині рослини, покриття є особливо критичним: кожна ділянка листа, що не покрита препаратом, залишається незахищеною.

Оптимальний розмір краплі для фунгіцидів — Medium (M) або Coarse (C). Категорія Fine (F) дає ще вище покриття, але значно підвищує ризик дрейфу і евапорації. Категорії VC і вище дають недостатню щільність покриття для контактних фунгіцидів, хоча для системних препаратів їх часто використовують при вітряній погоді як компроміс між покриттям і безпекою.

Інсектициди

Для інсектицидів контактної дії логіка схожа на фунгіциди: дрібна крапля забезпечує кращий контакт з шкідником, особливо якщо шкідник дрібний (трипси, попелиця, кліщ). Для системних інсектицидів, що поглинаються рослиною, щільність покриття менш критична.

Специфіка роботи з інсектицидами — нерідко обробки проводяться в умовах підвищеної температури (шкідники активні в теплу погоду), що збільшує ризик евапорації дрібних крапель. Компроміс — Medium або Coarse крапля з прилипачем, що забезпечує достатнє покриття при зниженому ризику втрат на льоту.

Гербіциди

Для більшості гербіцидів суцільної і вибіркової дії щільність покриття менш критична, ніж для контактних фунгіцидів. Системні гербіциди поглинаються рослиною і переміщуються до точок росту, тому достатньо нанести препарат на частину листової поверхні. Це відкриває можливість використовувати крупніші краплі — Coarse або Very Coarse — що суттєво знижує ризик дрейфу на сусідні чутливі культури.

Для гербіцидів з ґрунтовою дією, що вносяться до сходів культури або в міжряддя, розмір краплі некритичний з точки зору покриття, але важливий з точки зору рівномірності розподілу по поверхні ґрунту. Тут оптимальним є Medium або Coarse.

КАС і рідкі добрива

При внесенні КАС і рідких азотних добрив дрібні краплі є прямо шкідливими: вони концентруються на поверхні листа і при підсиханні залишають пляму з підвищеною концентрацією аміаку або солей, що спричиняє хімічний опік. Тому для КАС оптимальні крупні і дуже крупні краплі — Coarse, Very Coarse — які швидко розтікаються і рівномірно змочують поверхню без концентрованих залишків.

При позакореневому підживленні мікроелементами і хелатними комплексами ситуація інша: ефективність поглинання залежить від часу контакту і площі покриття. Тут більш дрібна крапля з прилипачем дає кращий результат — за умови сприятливих погодних умов.

Вплив тиску на розмір краплі

Тиск у системі обприскування є основним інструментом управління розміром краплі в межах конкретної форсунки. Загальне правило: підвищення тиску зменшує VMD, зниження тиску збільшує VMD. Однак ця залежність не є лінійною і має межі.

При підвищенні тиску понад рекомендований діапазон форсунки розмір краплі продовжує зменшуватися, але якість факела погіршується — він стає нерівномірним, з'являються зони з надмірно дрібними краплями (підвищений ризик дрейфу) і зони з великими нерозбитими краплями. При зниженні тиску нижче мінімального форсунка перестає формувати рівний факел — рідина витікає нерівномірно або крапельно.

Кожна форсунка має паспортний діапазон тиску, в межах якого вона забезпечує заявлену якість розпилення і відповідну категорію крапель. Виходити за межі цього діапазону не рекомендується — ні вгору, ні вниз. Якщо потрібна інша категорія крапель — змінюють форсунку, а не тиск.

Зовнішні умови і їхній вплив на ефективний розмір краплі

Навіть якщо форсунка генерує краплю потрібного розміру, зовнішні умови можуть змінити ефективний розмір краплі, що досягає цілі.

Температура і відносна вологість повітря — найважливіші фактори. При температурі вище 25°C і вологості нижче 40% дрібні краплі (Fine, Medium) зменшуються в розмірі ще до контакту з листом через інтенсивне випаровування. Це особливо критично для препаратів, що розчиняються у воді — при зменшенні краплі концентрація діючої речовини в ній зростає, що підвищує ризик фітотоксичності.

Швидкість вітру напряму впливає на дрейф. При вітрі до 2 м/с дрейф є мінімальним для більшості категорій крапель. При 3–4 м/с дрібні краплі (Fine) дрейфують суттєво — рекомендується перехід на Coarse або Very Coarse. При вітрі вище 5 м/с обприскування з будь-якими форсунками, крім спеціальних антидрейфових, не рекомендується незалежно від розміру краплі.

Швидкість руху обприскувача також впливає на розмір краплі побічно: при збільшенні швидкості — якщо система не підтримує постійний тиск автоматично — тиск може падати, що збільшує VMD. Сучасні системи з автоматичним регулюванням тиску або PWM-контролем (широтно-імпульсна модуляція) підтримують заданий розмір краплі незалежно від швидкості руху.

Практичні рекомендації: як вибрати розмір краплі для конкретної обробки

Зведемо практичні висновки в кілька простих правил, якими зручно керуватися в полі.

• Для контактних фунгіцидів і інсектицидів при сприятливих умовах (температура до 22°C, вітер до 2 м/с) — Medium (M) або Fine (F) крапля для максимального покриття.

• Для тих самих препаратів при підвищеній температурі або вітрі до 4 м/с — переходьте на Coarse (C): покриття дещо нижче, але препарат досягає цілі, а не губиться в повітрі.

• Для системних гербіцидів суцільної або вибіркової дії при будь-яких умовах — Coarse (C) або Very Coarse (VC): щільність покриття некритична, зниження дрейфу важливіше.

• Для внесення КАС і рідких добрив — Coarse (C) або Very Coarse (VC): дрібна крапля викликає опіки листя при підсиханні.

• При роботі в охоронних зонах або при вітрі 4–5 м/с — виключно Very Coarse (VC) або Extremely Coarse (XC) з антидрейфовими форсунками.

• При позакореневому підживленні мікроелементами в прохолодну безвітряну погоду — Fine (F) або Medium (M) з прилипачем для максимального поглинання.

Висновок

Розмір краплі при обприскуванні — не технічна деталь для спеціалістів з форсунок, а практичний агрономічний параметр, від якого залежить ефективність кожної обробки. Надто дрібна крапля в спеку або при вітрі означає втрату препарату до контакту з рослиною. Надто крупна крапля при обробці контактним фунгіцидом — недостатнє покриття і прогалини в захисті.

Правильна крапля — та, що відповідає типу препарату, погодним умовам і вимогам до безпеки. Підбираючи форсунку і тиск під конкретну обробку, а не використовуючи одні й ті самі налаштування для всіх операцій, агроном і механізатор отримують реальний контроль над якістю внесення і ефективністю захисту рослин.

FAQ

Що таке VMD і навіщо це знати агроному?

VMD — медіанний об'ємний діаметр краплі. Це показник, що описує розмір краплі, при якому половина об'єму рідини знаходиться в краплях менших і половина — у більших. VMD дозволяє порівнювати форсунки між собою і підбирати потрібний розмір краплі під конкретний препарат і умови обробки.

Чому дрібні краплі небезпечні при обприскуванні в спеку?

При температурі вище 25°C і низькій вологості дрібні краплі (Fine, Medium) інтенсивно випаровуються ще на льоту. Частина препарату губиться разом з водою, а та частина, що залишилася, потрапляє на лист у підвищеній концентрації, що може спричинити фітотоксичність. Крім того, дрібні краплі легко зносяться вітром.

Яку категорію крапель обрати для гербіцидів?

Для системних гербіцидів суцільної і вибіркової дії оптимальна категорія — Coarse (C) або Very Coarse (VC). Щільне покриття для таких препаратів некритичне, а крупні краплі суттєво знижують ризик дрейфу на сусідні чутливі культури.

Чому при внесенні КАС не можна використовувати дрібні краплі?

Дрібні краплі КАС концентруються на поверхні листа при підсиханні і залишають пляму з підвищеною концентрацією аміаку або солей. Це спричиняє хімічний опік листової тканини. Для КАС потрібні Coarse або Very Coarse краплі, які рівномірно розтікаються і не дають концентрованих плям.

Чи можна змінювати розмір краплі, змінюючи тиск?

Так, підвищення тиску зменшує VMD, зниження — збільшує. Але змінювати тиск можна лише в межах паспортного діапазону форсунки. Вихід за межі діапазону погіршує якість факела і рівномірність внесення. Якщо потрібна принципово інша категорія крапель — замінюють форсунку, а не тиск.

При якій швидкості вітру потрібно переходити на крупніші краплі?

При вітрі до 2 м/с дрібні краплі (Fine, Medium) прийнятні для більшості обробок. При 3–4 м/с рекомендується Coarse або Very Coarse. При вітрі вище 5 м/с обприскування будь-якими форсунками, крім спеціальних антидрейфових, не рекомендується незалежно від розміру краплі.