Электростатическое опрыскивание в сельском хозяйстве

Электростатическое опрыскивание в сельском хозяйстве

 Электростатические распылители начали применять в сельском хозяйстве в конце 1970-х гг. Сейчас ими в основном пользуются для воздушной обработки, однако их также можно установить на пневматические опрыскиватели для обработки садов и ягод или на горизонтальные штанги при обработке овощных культур. Иногда их даже устанавливают на ручные распылители при внесении смеси на небольших площадях.

Заявленные результаты

Независимые эксперты, производители распылителей и фермеры сообщают, что благодаря применению электростатических распылителей:

Улучшается однородность покрытия обрабатываемого участка (отделка под листьями, панорамное покрытие стебли и проникновения в кроны растения).
Усиленное «прилипания» внесенного раствора (> 50% лучше по сравнению с традиционным методом) и / или потенциальное сбережения смеси до 50%.
Сокращение потерь раствора на грунт.
Усиление эффективности контроля за вредителями и заболеваниями.
Возникает очевидный вопрос: «Почему все до сих пор не пользуются электростатическими опрыскивателями»? Ниже приводятся результаты тестирования электростатического опрыскивателя на морковных полях в Европе.

Заряд капель

Раствор заряжается с помощью турбонагнетателя высокого напряжения. Как правило, электрод, расположенный рядом с мелкокапельная струей, излучает заряд в момент формирования капель. Интенсивное электрическое поле выдает положительный или отрицательный заряд в зависимости от полярности постоянного электрического тока. Иногда раствор поляризуется гидравлическими распылителями (например, в форме полого конуса) или пневматических стригальных распылителей. Дополнительное преимущество последних заключается в развенчании капель от электрода к кроне растений.

Рассмотрим отрицательно заряженную каплю (схема ниже). Капля поляризуется, проходя через электрическое поле. Поле притягивает электроны к поверхности капли и отталкивает позитроны в направлении центра. Теперь капля имеет собственное поле и привлекается к заземленным объектов. Отрицательный заряд на поверхности капли отталкивает электроны на поверхности цели, которые перераспределяются, создавая относительно положительный заряд на поверхности растения, и притягивает каплю.

Размер капли

Размер капель - решающий фактор. Они должны быть достаточно большие чтобы противостоять испарению и дрейфу (сносу) и одновременно достаточно малыми чтобы заряд менял их траекторию при приближении к цели (соотношение заряда к массе). Большинство электростатических распылителей создает капли размером ~ 50 мкм (категоризированы в сельском хозяйстве как очень мелкие). Для сравнения, размер человеческого волоса составляет от 20 до 180 мкм, а туман - 5 мкм. Малый размер капли говорит о том, что расстояние между распылителем и кроной растения также становится решающим фактором при опрыскивании или сносе (дрейфе).

Поведение капель

На поведение капли влияет ряд физических сил: инерция, потоки ветра, сила тяжести и т. Д. Очень мелкие капли имеют низкую предельную скорость, поэтому они падают медленно (~ 40 секунд - 3 м). Поэтому, через малый размер капли сильно подвержены сносу (дрейф). Однако во время тестирования в искусственных условиях доказано, что заряженные капли быстрее привлекаются к заземленному объекта, чем незаряженные капли. Кроме того, на траекторию заряженных капель меньше влияет движение воздуха и они могут двигаться вверх, вопреки силе тяжести, достигая обратной стороны листьев.

Бесспорно, капли должны достаться кроны растения прежде чем на них начнут действовать все потенциальные физические силы. Даже если подавать дополнительное пневморозвантаження для проектирования потока раствора на крону растения, тестирование показало, что капли должны находиться в 1 см от цели, прежде чем притяжения улучшит оседания капель. На этот процесс влияет ряд физических явлений:

Эффект градкы Фарадея может возникать во время опрыскивания густых крон. Раствор накапливается на первых заземленных объектах на своем пути - листья верхней части кроны. Однако глубже смесь не распыляется. В дополнение, часто отрицательный заряд, естественным путем образуется на поверхности почвы, отталкивает отрицательно заряженный раствор. Возможно, поэтому в ряде исследований сообщалось об уменьшении потерь раствора на грунт.

Эффект короны (коронарный разряд) - это очень сложное соотношение между формой, плотностью насаждения и расстояние между растениями, а также их влиянием на заряженный раствор. Исследования доказали, что капли лучше прилипают к целям округлой формы, чем острой. Газообмен между зарядами кончиков листьев и раствора может нейтрализовать или даже отталкивать капли. Возможно, поэтому во время промо-демонстраций используют яблоко или шар.

Эффект расширения облака (или эффект «космической облака») заключается в том, что объекты с подобным зарядом отталкивают заряженные капли. Закон Кулона доказывает, что объекты с противоположным зарядом притягиваются, а объекты с подобным зарядом отталкиваются. Поскольку все капли имеют одинаковый заряд, они отталкивают друг друга. Именно поэтому струя раствора «расширяется», попав внутрь кроны растения, помогает перераспределить капли и обеспечить равномерную обработку. Поэтому капли вынуждены двигаться вверх, что усиливает их снос (дрейф).

Выводы

Снизить применение химикатов выглядит очень привлекательно и это побуждает фермеров рассматривать электростатические опрыскиватели как экологически сознательный выбор. Однако, явление дрейф капель еще недостаточно изучено. Мысли специялист неединодушны о том, какие опрыскиватели больше подвержены дрейф капель: электростатические или традиционные?

Однако, экспертное мнение однородная в том, что электростатические опрыскиватели демонстрируют исключительные результаты в контролируемой среде. Между тем, в естественной среде возникает ряд сложностей из-за многообразия варияций факторов. К тому же, стоимость самого оборудования определенным образом влияет на его адаптацию фермерами. Поэтому существует необходимость в проведении в реальных условиях полноценных исследованиях дрейф капель, однородности покрытия и проникновения капель в кроны растения (в частности через систему грунтовых стендов).

Итак, считается, что электростатическое опрыскивание имеет значительный потенциал.