Автоматическое опрыскивание в теплицах: выше эффективность, ниже риски для здоровья

Защищенный грунт представляет собой интенсивную систему производства, характеризующуюся высокой плотностью растительности, повышенными температурами и влажностью, что создает благоприятные условия для развития вредителей и болезней. Следовательно, такие системы часто требуют многократных обработок агрохимикатами для поддержания рентабельной урожайности и высокого качества продукции. Однако применение средств защиты растений (СЗР) в подобных условиях неэффективно и создает экологические риски. Цель данного исследования — анализ распределения распыляемой жидкости, в частности, оценка отложения на листьях и потерь, попадающих на почву, в зависимости от типа опрыскивающего оборудования и высоты листового полога.

Особое внимание уделяется системе, специально разработанной для внесения агрохимикатов в защищенном грунте, в сравнении с широко используемой системой — вентиляторным опрыскивателем. Предлагаемая система представляет собой стационарную сеть трубопроводов и антикапельных форсунок, расположенную в верхней части теплицы (под коньком крыши) и подключенную к пневматическому опрыскивателю «Special Serre 2000», находящемуся вне теплицы. Результаты показали значительное влияние типа системы опрыскивания (критерий Краскела-Уоллиса: χ² = 12.239, df = 1, p-значение = 0.0004681) на нормализованное отложение на листьях, причем более высокие значения были достигнуты при использовании стационарной системы. Кроме того, для качественной оценки распыления была выполнена симуляция пространственного распределения на основе метода обратных взвешенных расстояний (IDW), подтвердившая неравномерность отложения на листьях по объему теплицы при использовании обоих типов оборудования. Также было установлено, что потери препарата, попадающие на почву, зависят как от типа опрыскивающего оборудования, так и от местоположения датчика (точки отбора проб).

В Италии защищенный грунт простирается на 42 347 га, что составляет 10% от общей площади травянистых овощных культур и позволяет производить более 2,80 млн тонн продукции, что соответствует более чем 19% производства фруктов и овощей [1]. Защищенный грунт представляет собой интенсивную систему производства, характеризующуюся высокой плотностью растительности, повышенными температурами и влажностью, что создает благоприятные условия для развития вредителей и болезней [2]. Следовательно, для контроля этих нежелательных биологических агентов, а также для поддержания рентабельной урожайности и высокого качества продукции требуется многократное внесение агрохимикатов.

В течение длительного времени интересы фермеров и производителей средств защиты растений (СЗР) были направлены на максимизацию биологической эффективности действующих веществ, пока не были разработаны биопрепараты для противодействия негативным последствиям синтетических пестицидов для здоровья и окружающей среды [3,4]. Однако эффективность обработки зависит от нескольких факторов, и оборудование является важным аспектом. Зачастую применение СЗР неэффективно из-за устаревшего или неправильно откалиброванного оборудования, что приводит к неравномерному распределению агрохимикатов и вызывает экологические проблемы, включая загрязнение почвы, воды, воздуха, контаминацию продуктов питания [5], а также потенциальное воздействие на работников и посторонних лиц.

Современные тенденции и политика — особенно после выхода директивы 2009/127/EC [6], которая устанавливает «основные требования, которым должно соответствовать оборудование для внесения пестицидов перед размещением на рынке и/или вводом в эксплуатацию», и директивы 2009/128/EC [7], которая «устанавливает рамки для достижения устойчивого использования пестицидов» — побуждают операторов искать более эффективные и устойчивые методы производства. Это включает использование оборудования для внесения СЗР, чтобы обеспечить эффективность обработки, безопасность работников и защиту окружающей среды. Более того, в дополнение к вышеупомянутым проблемам, необходимо также учитывать высокие риски воздействия химических веществ на работников в замкнутых пространствах, таких как теплицы, нехватку рабочей силы и необходимость своевременного проведения мер по защите растений.

Было проведено несколько исследований машин и оборудования, используемых для внесения СЗР в теплицах. Например, Cerruto и др. [8] оценивали поведение распыла, включая воздействие на оператора [9], в теплицах с томатами с использованием ручных распылительных копий. Failla и Romano [10] сравнили производительность горизонтального штангового опрыскивателя и распылительного пистолета при различном давлении и скорости движения, учитывая разные стадии роста рассады томатов. Совсем недавно Rincón и др. [11] протестировали прототип дистанционно управляемого опрыскивателя для внесения пестицидов в теплицах с томатами, добившись лучшего проникновения и покрытия нижней стороны листьев внутри кроны. Кроме того, Mosalanejad и др. [12] изучили потенциал четырехколесного робота-опрыскивателя для теплиц. Примечательно, что благодаря использованию ультразвуковых датчиков движение робота было равномерным, а распыление — лучше, чем при использовании обычного оборудования, с учетом глубины растительности.

Учитывая, что использование роботов все еще находится на экспериментальной стадии, не в последнюю очередь из-за связанных с этим затрат и проблем управления, данное исследование ставит целью анализ поведения распыла — в частности, с точки зрения отложения на листьях и потерь, попадающих на почву, в зависимости от типа опрыскивающего оборудования и высоты листового полога, с акцентом на специально разработанную систему для внесения агрохимикатов в защищенном грунте и сравнением ее с широко используемой системой опрыскивания, а именно, вентиляторным опрыскивателем. Методологический подход и результаты представлены в следующем разделе.

В этом разделе представлены подробности полевых и лабораторных экспериментальных испытаний, а также детали анализа данных.

2.1. Описание оборудования

Для сравнения технических характеристик были протестированы две различные системы для внесения СЗР в теплицах. Первая система представляла собой автоматический механизм опрыскивания, специально разработанный и изготовленный для теплиц. Система включала стационарную сеть трубопроводов и антикапельных форсунок, расположенную в верхней части теплицы (под коньком крыши) (Рисунок 1), подключенную к пневматическому опрыскивателю «Special Serre 2000», находящемуся вне теплицы и агрегатируемому с трактором New Holland TN95F (Рисунок 2).

Рисунок 1. Принципиальная схема стационарной сети труб и форсунок системы Special Serre 2000 внутри теплицы. Цифры на рисунке указывают расстояния, выраженные в метрах (м). В частности: ширина пролета теплицы W = 9 м; длина пролета теплицы L = 45 м; расстояние между рядами перца = 1,3 м; расстояние между растениями перца в ряду = 0,4 м; схема расположения сети форсунок = 3 м × 3 м; расстояние от края пролета теплицы до первой линии труб = 1,1 м; высота расположения стационарной сети труб и антикапельных форсунок NH = 2,5 м.

Рисунок 2. Первая система опрыскивания «Special Serre 2000», использованная в экспериментальных испытаниях на культуре перца в защищенном грунте.

Описанная система обеспечивает внесение СЗР в замкнутом пространстве и одновременно на всей площади защищенного грунта, независимо от его протяженности, без вмешательства оператора внутрь теплицы, чьи задачи ограничиваются приготовлением рабочего раствора, подключением опрыскивателя к распределительной сети и включением опрыскивателя. Кроме того, эта система оснащена цифровым расходомером, который позволяет оператору регулировать объем распыления в реальном времени в соответствии с требованиями обработки. Резервуар оснащен промывочным контуром и смесителем, мембранным насосом, работающим при давлении 15 бар, и вторым мембранным насосом, используемым только для смешивания продукта, работающим при давлении 50 бар.

Технические характеристики вышеописанного опрыскивателя приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики Special Serre 2000.

Вторая система представляет собой обычный вентиляторный опрыскиватель, который обычно используется фермерами в теплицах. В частности, оценивалась модель Tifone Storm 2000 80S, агрегатируемая с трактором Lamborghini RF100 (Рисунок 3). В Таблице 2 обобщены основные технические характеристики этого опрыскивателя.

Рисунок 3. Вторая система опрыскивания «Tifone Storm 2000 80S model», использованная в экспериментальных испытаниях на культуре перца в защищенном грунте.

Таблица 2. Технические характеристики модели Tifone Storm 2000 80S.

2.2. Полевые испытания

Полевые испытания проводились на частной ферме, специализирующейся на производстве фруктов и овощей (38°48′37.26″ с.ш., 16°13′27.28″ в.д.) на юге Италии. Используемая сельскохозяйственная площадь простирается на 63 га, из которых 30 га отведено под защищенный грунт. Для экспериментальных испытаний была выбрана культура зеленого перца в защищенном грунте на финальной стадии вегетации (Рисунок 4), чтобы обеспечить максимальное покрытие листвой. Для каждой системы опрыскивания был взят пролет шириной 9 м, длиной 45 м и высотой 3 м. Чтобы избежать явлений контаминации осадка между двумя испытаниями, была предусмотрена буферная зона шириной 18 м (два пролета). Оба эксперимента были выполнены в один и тот же день, в одинаковых условиях, чтобы максимально снизить влияние факторов окружающей среды в теплице на поведение распыла.

Рисунок 4. Культура зеленого перца, рассматриваемая для экспериментальных испытаний.

Опрыскивание проводилось с использованием вышеописанных систем. Был приготовлен раствор красителя, а именно тартразина желтого (E102 85%) (Рисунок 5), как описано в предыдущих работах [13,14]. В каждом выделенном пролете было распылено двести литров.

Рисунок 5. Внесение раствора тартразина желтого (E102 85%) на культуру перца в защищенном грунте с использованием двух систем опрыскивания.

Рабочие параметры, использованные в испытаниях, были теми, которые обычно применяются на ферме (Таблица 3).

Таблица 3. Рабочие параметры опрыскивающего оборудования, использованные в испытаниях.

2.3. Отбор проб и лабораторный анализ

Затем были собраны образцы, которые включали опрысканные листья в качестве естественных мишеней для оценки отложения на листьях и чашки Петри в качестве искусственных мишеней для оценки потерь на почву. Каждый образец помещали в герметичный контейнер и хранили в защищенном от света месте до проведения лабораторных анализов.

В обоих экспериментах отбор проб листьев проводился случайным образом на разных делянках по ширине и длине каждого пролета теплицы, чтобы охватить всю опрысканную поверхность. Также отбор проб проводился на двух уровнях высоты: базальном (<0,5 м высоты растения) и апикальном (>0,5 м), как показано на Рисунке 6. Общее количество образцов, определенное по уравнению (Уравнение (1)), на теплицу и систему распределения составило 48 листьев.

Количество образцов = кол-во уровней высоты (2) × кол-во растений (12) × кол-во повторностей (2) (1)

Рисунок 6. Точки отбора проб естественных мишеней (листьев) на уровне растения (отмечены красным).

Для оценки потерь на почву чашки Петри размещали в междурядьях и под растительностью.

Собранные образцы, хранившиеся как указано выше, были доставлены в лабораторию для последующего колориметрического анализа с целью определения объема раствора, перехваченного каждой мишенью. Методология включает промывку образца определенным объемом дистиллированной воды (в данном исследовании 25 мл) и анализ полученного раствора с использованием настольного УФ-видимого спектрофотометра модели UV-1800 (SHIMADZU CORPORATION Analytical & Measuring Instruments Division, Киото, Япония) при длине волны 426 нм, что соответствует пику поглощения раствора тартразина желтого (E102 85%).

Колориметрический анализ выполняли после калибровки спектрофотометра в соответствии с калибровочной кривой, определяющей поглощение растворов E102 с известными концентрациями (Рисунок 7).

Рисунок 7. Калибровочная кривая, использованная для калибровки спектрофотометра и определения концентрации E102, перехваченной мишенями.

Впоследствии площадь образцов листьев была измерена с помощью измерителя площади модели LI-3100 Area Meter (LI-COR, inc., Линкольн, Небраска, США), чтобы рассчитать объем, перехваченный мишенями, по отношению к их поверхности и выразить его в мкл·см−2.

2.4. Анализ данных

Данные, относящиеся к отложению на листьях и потерям на почву, были предварительно стандартизированы до 1000 л·га−1 в соответствии с уравнением (Уравнение (2)), приведенным Cerruto и др. [8], чтобы обеспечить возможность перекрестного сравнения протестированного оборудования и сделать их сопоставимыми с данными, представленными в научной литературе:

где

d_n представляет нормализованное отложение в мкл·см−2

d представляет фактическое отложение в мкл·см−2

V — объем рабочего раствора, распределенный во время испытаний, в л·га−1

V_n — нормализованный объем, равный 1000 л·га−1

Затем была проверена нормальность распределения данных с помощью критерия нормальности Шапиро–Уилка. Дисперсионный анализ (ANOVA) применялся при подтверждении нормальности. В случаях, когда нормальность не соблюдалась, использовался непараметрический ранговый критерий Краскела–Уоллиса. Все статистические тесты выполнялись с использованием свободной программной среды для статистических вычислений и графики R v.3.4.3 (2017-11-30) с применением пакета Rcmdr версии 2.4–4.

Кроме того, была проведена симуляция пространственного распределения путем интерполяции полученных данных по принципу обратных взвешенных расстояний (IDW) с помощью программного обеспечения ArcGis Pro 3.03. Аналогичный подход использовали Olivet и др. [15] для оценки плотности капель на листьях и распределения осадка трассера в теплице с перцем.

3.1. Количественная оценка отложения на листьях в зависимости от системы опрыскивания

Нормальность распределения данных, относящихся к нормализованному отложению на листьях, была проверена с помощью критерия нормальности Шапиро–Уилка по группам, как указано ранее. Нормальность не была подтверждена для обеих протестированных систем (Таблица 4).

Таблица 4. Результаты тестов на нормальность для нормализованного отложения на листьях.

Следовательно, был применен непараметрический критерий Краскела–Уоллиса, который показал значительное влияние типа системы опрыскивания (критерий Краскела-Уоллиса: χ² = 12.239, df = 1, p-значение = 0.0004681) на нормализованное отложение на листьях. Средние значения соответствуют 0.030 ± 0.021 мкл·см−2 для вентиляторного опрыскивателя и 0.051 ± 0.028 мкл·см−2 для SS2000 (Рисунок 8), с коэффициентом вариации (CV), равным 68% для вентиляторного опрыскивателя и 56% для SS2000.

Рисунок 8. Средние значения нормализованного отложения на листьях (± станд. откл.), выраженные в мкл·см−2.

Анализ систем опрыскивания по отдельности показывает, что данные, относящиеся к отложению на верхнем и нижнем ярусах листвы, создаваемому каждой системой, не были распределены нормально (Рисунок 9).

Рисунок 9. Средние значения нормализованного отложения на листьях (± станд. откл.), выраженные в мкл·см−2, в зависимости от высоты отбора проб листвы для каждой системы опрыскивания.

Средние значения отложения распыла в зависимости от высоты листвы и системы опрыскивания приведены в Таблице 5. Результаты показали, что для обеих систем верхний ярус листвы получил больше рабочего раствора, чем нижний (Рисунок 9). Меньший разброс наблюдался для SS2000; действительно, значения CV соответствовали 40% и 61% для верхнего и нижнего ярусов листвы соответственно, в то время как для вентиляторного опрыскивателя значения CV составляли 46% и 89% соответственно.

Таблица 5. Результаты тестов на нормальность для нормализованного отложения на листьях в зависимости от высоты листвы.

Критерий Краскела–Уоллиса показал, что на нормализованное отложение на листьях также влияла высота отбора проб листвы в обоих случаях (Таблица 6).

Таблица 6. Результаты непараметрического критерия Краскела-Уоллиса, касающегося влияния высоты листвы на отложение распыла для каждой из анализируемых систем.

Рассматривая данные по отложению на листьях, была разработана двумерная (2D) модель для имитации поведения распыла с использованием интерполяционного алгоритма на основе IDW. Этот детерминированный нелинейный метод широко используется для оценки значения в неизмеренной точке по соседним измеренным точкам выборки, придавая гораздо больший вес ближайшим соседям по сравнению с самыми удаленными [16,17]. Таким образом, модель IDW была разработана с использованием реальных измерений отложения для оценки значения в неизмеренных точках и оценки поведения распыла во всем пролете теплицы.

Таким образом, верхний и нижний уровни анализировались отдельно, и интерполяции, полученные для каждого уровня и каждой системы опрыскивания, подтвердили ранее описанные результаты. В частности, на Рисунке 10 и Рисунке 11 видна определенная градация в оттенках серого, указывающая на то, что отложение распыла не было однородным в обоих испытаниях. Более высокое количество рабочего раствора было получено при использовании SS2000, особенно с левой стороны, по сравнению с вентиляторным опрыскивателем, для которого мы наблюдали более темные области (соответствующие большим объемам) в нижнем левом и верхнем правом углах. Кроме того, в обоих случаях верхние ярусы культуры получили значительно больше раствора, чем нижние.

Рисунок 10. Интерполяция отложения распыла на верхнем ярусе листвы. (Слева): SS2000, точки показывают положение форсунок; (Справа): вентиляторный опрыскиватель.

Рисунок 11. Интерполяция отложения распыла на нижнем ярусе листвы. (Слева): SS2000, точки показывают положение форсунок; (Справа): вентиляторный опрыскиватель.

3.2. Оценка потерь на почву в зависимости от опрыскивающего оборудования

Анализ данных показал, что потери распыла на почву следовали той же тенденции, что и отложение на листьях. В частности, более высокие потери наблюдались при использовании стационарной автоматической системы опрыскивания SS2000 (Рисунок 12), со значениями, равными 0.13 ± 0.09 мкл·см−2 против 0.07 ± 0.06 мкл·см−2 для вентиляторного опрыскивателя. Результаты теста на нормальность и средние значения нормализованных потерь на почву (Рисунок 13), сгруппированные по системе опрыскивания и месту отбора проб, представлены в Таблице 7 и на Рисунке 13. Поскольку данные были распределены нормально для всех групп (Таблица 7), был проведен двухфакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Этот анализ выявил значительные различия в зависимости от системы опрыскивания и места отбора проб (Таблица 8).

Рисунок 12. Средние значения нормализованных потерь на почву (± станд. откл.), выраженные в мкл·см−2.

Рисунок 13. Средние значения нормализованных потерь на почву (± станд. откл.), выраженные в мкл·см−2, в зависимости от места отбора проб для каждой системы опрыскивания. BR: между рядами; UV: под растительностью.

Таблица 7. Результаты тестов на нормальность для нормализованных потерь на почву.

Таблица 8. Результаты двухфакторного дисперсионного анализа (ANOVA), касающегося потерь на почву в зависимости от системы опрыскивания и места отбора проб. Значимые коды: 0 '***' 0,001 '**' 0,01 '*' 0,05 '.' 0,1 ' ' 1.

Средние значения нормализованного отложения на листьях были выше для SS2000, который создает мелкодисперсный туман внутри теплицы, по сравнению с обычным вентиляторным опрыскивателем. Хотя обе системы создавали неравномерное распределение, SS2000 показал лучшие результаты, о чем свидетельствуют значения CV. Неравномерность, наблюдаемая с SS2000, была в первую очередь связана с конфигурацией сети труб и форсунок (3 м × 3 м, см. Рисунок 1 и Таблицу 3), которая не соответствовала схеме посадки, что представляет собой одно из ограничений такой системы. В случае с вентиляторным опрыскивателем, как показано на Рисунке 10 и Рисунке 11, более темные точки соответствуют нижнему левому и верхнему правому углам. Оператор выполнял обработку с каждой стороны пролета, распыляя справа налево с одной стороны и наоборот — с другой. Более темные зоны соответствуют концу обработки; следовательно, дополнительное количество продукта распылялось даже после выключения опрыскивателя.

Кроме того, в обеих системах верхний ярус листвы получил значительное количество продукта по сравнению с нижним ярусом, что указывает на то, что вертикальное распределение не было однородным. Важно отметить, что испытания проводились на финальной стадии развития, когда растения характеризовались несколькими ярусами крупной листвы, что затрудняло попадание продукта на нижние ярусы, даже при применении в виде мелкодисперсного тумана с помощью SS2000, что свидетельствует о необходимости дальнейшего улучшения такой системы для лучшего распределения распыла и, следовательно, повышения эффективности обработки.

Значения, полученные в этом исследовании, были значительно ниже по сравнению с полученными в других исследованиях. Sánchez-Hermosilla и др. [18] протестировали тележку с ручной тягой, оснащенную двумя вертикальными штангами опрыскивателя, и сравнили ее с ручным распылительным пистолетом. Они наблюдали отложение на листьях более 40.6% (≥4.1 мкл·см−2) и меньшие потери на почву при работе тележки с нормой расхода 1630 л·га−1, давлением 12 бар и использованием стандартных плоскофакельных распылителей. В другом исследовании Sánchez-Hermosilla и др. [19] протестировали эффективность системы туманообразования для охлаждения при внесении пестицидов на культуре томатов в защищенном грунте и сравнили ее с обычным распылительным пистолетом. Исследователи получили отложение распыла на листьях 3.52 мкг·см−2, что эквивалентно 0.37 мкл·см−2, при использовании системы туманообразования, работающей при давлении воздуха 2.5 бар и жидкости 3 бар соответственно, с нормой расхода 994 л·га−1, по сравнению с 0.051 ± 0.028 мкл·см−2, полученными в этом исследовании при использовании довольно схожей системы. Failla и Romano [10] наблюдали отложение на листьях для второй стадии развития (образование боковых побегов/кущение) рассады томатов в диапазоне от 0.52 до 1.77 мкл·см−2 при использовании горизонтальной штанги и варьировании скорости движения, рабочего давления, расхода и распределяемого объема. Примечательно, что между проведенными испытаниями наблюдались высокозначимые различия, в отличие от 0.91 мкл·см−2 при использовании распылительного пистолета. Авторы также сообщили о потерях на почву со средними значениями 1.24 мкл·см−2. Rincón и др. [11] выявили высокозначимые различия при применении трехфакторного дисперсионного анализа к данным по отложению в кроне, учитывая параметры распыления, высоту и глубину листвы.

В контексте защищенного грунта под перцем Sánchez-Hermosilla и др. [20] протестировали три ручных опрыскивателя — а именно, один ручной распылительный пистолет и два ручных распылительных копья. Исследователи сообщили о значениях в диапазоне от 0.84 ± 0.68 до 1.09 ± 0.65 мкл·см−2 для отложения на листьях и значениях в диапазоне от 3.76 ± 1.36 до 11.77 ± 6.61 мкл·см−2 для потерь на почву. Sánchez-Hermosilla и др. [21] наблюдали более высокое отложение в кроне при использовании электростатического опрыскивания на культуре перца в защищенном грунте и зафиксировали значения отложения 0.86 ± 0.51, 0.54 ± 0.32 и 0.58 ± 0.34 мкл·см−2 для электростатического распылительного пистолета, электростатического распылительного пистолета без заряда и ручного распылительного пистолета соответственно. Эти значения намного выше, чем полученные в нашем исследовании для обеих систем, т.е. 0.030 ± 0.021 мкл·см−2 для вентиляторного опрыскивателя и 0.051 ± 0.028 мкл·см−2 для SS2000. Однако те же авторы [21] также получили высокие значения CV (до 59.35%), почти аналогичные значениям, полученным нами в этом исследовании (68% для вентиляторного опрыскивателя и 56% для SS2000), что указывает на то, что пространственное распределение не было однородным.

Когда эта система была протестирована на культуре хризантемы [22] с другими характеристиками с точки зрения схемы посадки культуры и конфигурации сети опрыскивания, было обнаружено лучшее и однородное распределение по горизонтали как на апикальном, так и на базальном уровнях, в то время как различия были обнаружены в зависимости от высоты листвы из-за высокой плотности растительности и индекса листовой поверхности, характерных для такого типа культур.

В этом исследовании представлена оценка осадка распыла и потерь на почву при использовании специально разработанной и изготовленной стационарной системы для внесения СЗР в защищенном грунте. Техническая эффективность этой системы была сравнена с эффективностью обычного опрыскивателя, а именно вентиляторного. Результаты этого исследования заслуживают внимания, поскольку обе системы создавали неравномерное распределение в вертикальной и горизонтальной плоскостях; однако стационарная система показала лучшие характеристики. Результаты подчеркнули возможности для улучшения стационарной системы с целью совершенствования опрыскивания в теплицах, особенно с точки зрения вертикального распределения. Тем не менее, ее первые пользователи удовлетворены многочисленными преимуществами, которые она предоставляет. Действительно, проанализированная стационарная автоматическая система гарантирует своевременность, так как позволяет проводить обработку большой площади одновременно за очень короткое время (несколько минут), что очень важно для обеспечения фитосанитарного состояния культуры, особенно при появлении первичных симптомов, учитывая также факторы окружающей среды в защищенном грунте. Более того, она гарантирует безопасность работников, которые привыкли вносить СЗР внутри теплицы, в замкнутом пространстве, что увеличивает их воздействие химических веществ и, следовательно, риск респираторных и дерматологических заболеваний. В этой связи Cerruto и др. [9] исследовали накожное воздействие пестицидов на оператора в теплицах с томатами и клубникой, рассматривая наиболее часто используемое ручное оборудование, работающее под высоким давлением. Их результаты подчеркнули влияние характеристик культуры, особенно высоты и направления движения при использовании вышеупомянутого оборудования, на воздействие химических веществ на тело оператора. В то время как со стационарной системой нет необходимости во вмешательстве и присутствии работника внутри теплицы. Другой аспект касается окружающей среды. Действительно, с изучаемой системой внесение СЗР производится в замкнутом пространстве, предотвращая, таким образом, риски сноса. Следовательно, даже несмотря на то, что система имеет некоторые устранимые ограничения, она предлагает конкретные и устойчивые решения для внесения агрохимикатов в защищенном грунте, и ее использование может быть также распространено на растительные питомники и культуры на беспочвенных средах.

Наконец, экономия времени и труда, обеспечиваемая стационарной системой, неизбежно приводит к снижению производственных затрат.

1.    ISTAT: Superfici e Produzione—Dati in Complesso. Available online: https://esploradati.istat.it/databrowser/#/it/dw/categories/IT1,Z1000AGR,1.0/AGR_CRP/DCSP_COLTIVAZIONI/IT1,101_1015_DF_DCSP_COLTIVAZIONI_1,1.0 (accessed on 1 December 2024).

2.    Wang, S.; Xu, T.; Li, X. Development Status and Perspectives of Crop Protection Machinery and Techniques for Vegetables. Horticulturae 2022, 8, 166. [Google Scholar] [CrossRef]

3.    Palermo, D.; Giunti, G.; Laudani, F.; Palmeri, V.; Campolo, O. Essential Oil-Based Nano-Biopesticides: Formulation and Bioactivity against the Confused Flour Beetle Tribolium confusum. Sustainability 2021, 13, 9746. [Google Scholar] [CrossRef]

4.    Fenibo, E.O.; Ijoma, G.N.; Nurmahomed, W.; Matambo, T. The Potential and Green Chemistry Attributes of Biopesticides for Sustainable Agriculture. Sustainability 2022, 14, 14417. [Google Scholar] [CrossRef]

5.    Tudi, M.; Daniel Ruan, H.; Wang, L.; Lyu, J.; Sadler, R.; Connell, D.; Chu, C.; Phung, D.T. Agriculture Development, Pesticide Application and Its Impact on the Environment. Int. J. Environ. Res. Public. Health 2021, 18, 1112. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

6.    European Parliament, Council of the European Union. Directive 2009/127/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 amending Directive 2006/42/EC with regard to machinery for pesticide application (Text with EEA relevance). Off. J. Eur. Union. 2009, L310, 29–33. [Google Scholar]

7.    European Parliament, Council of the European Union. Directive 2009/128/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 establishing a framework for Community action to achieve the sustainable use of pesticides (Text with EEA relevance). Off. J. Eur. Union. 2009, L309, 71–86. [Google Scholar]

8.    Cerruto, E.; Emma, G.; Manetto, G. Spray applications to tomato plants in greenhouses. Part 1: Effect of walking direction. J. Agric. Eng. 2009, 3, 41–48. [Google Scholar] [CrossRef]

9.    Cerruto, E.; Manetto, G.; Santoro, F.; Pascuzzi, S. Operator Dermal Exposure to Pesticides in Tomato and Strawberry Greenhouses from Hand-Held Sprayers. Sustainability 2018, 10, 2273. [Google Scholar] [CrossRef]

10. Failla, S.; Romano, E. Effect of Spray Application Technique on Spray Deposition and Losses in a Greenhouse Vegetable Nursery. Sustainability 2020, 12, 7052. [Google Scholar] [CrossRef]

11. Rincón, V.J.; Grella, M.; Marucco, P.; Alcatrão, L.E.; Sanchez-Hermosilla, J.; Balsari, P. Spray performance assessment of a remote-controlled vehicle prototype for pesticide application in greenhouse tomato crops. Sci. Total Environ. 2020, 726, 138509. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

12. Mosalanejad, H.; Minaei, S.; Borghei, A.; Farzaneh, B. Navigation, validation and evaluation of four-wheeled robot for greenhouse spraying. INMATEH Agric. Eng. 2021, 63, 169–178. [Google Scholar] [CrossRef]

13. Benalia, S.; Violi, L.; Barreca, P.; Zimbalatti, G.; Bernardi, B. Analysis of Spray Behavior Using Different Sprayers in Citrus Groves. In Safety, Health and Welfare in Agriculture and Agro-Food Systems, 1st ed.; SHWA 2020. Lecture Notes in Civil Engineering; Biocca, M., Cavallo, E., Cecchini, M., Failla, S., Romano, E., Eds.; Springer: Cham, Switzerland, 2022; Volume 252, pp. 402–410. [Google Scholar] [CrossRef]

14. Benalia, S.; Zimbalatti, G.; Abenavoli, L.M.M.; Fazari, A.; Bernardi, B. Analysis of Spraying Equipment Performances in Olive Orchards. In AIIA 2022: Biosystems Engineering Towards the Green Deal, 1st ed.; Lecture Notes in Civil Engineering; Ferro, V., Giordano, G., Orlando, S., Vallone, M., Cascone, G., Porto, S.M.C., Eds.; Springer: Cham, Switzerland, 2023; Volume 337, pp. 315–322. [Google Scholar] [CrossRef]

15. Olivet, J.J.; Val, L.; Usera, G. Distribution and effectiveness of pesticide application with a cold fogger on pepper plants cultured in a greenhouse. Crop Prot. 2011, 30, 977–985. [Google Scholar] [CrossRef]

16. Yao, X.; Fu, B.; Lü, Y.; Sun, F.; Wang, S.; Liu, M. Comparison of Four Spatial Interpolation Methods for Estimating Soil Moisture in a Complex Terrain Catchment. PLoS ONE 2013, 8, e54660. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

17. Caloiero, T.; Pellicone, G.; Modica, G.; Guagliardi, I. Comparative Analysis of Different Spatial Interpolation Methods Applied to Monthly Rainfall as Support for Landscape Management. Appl. Sci. 2021, 11, 9566. [Google Scholar] [CrossRef]

18. Sánchez-Hermosilla, J.; Rincón, V.J.; Páez, F.; Fernández, M. Comparative spray deposits by manually pulled trolley sprayer and a spray gun in greenhouse tomato crops. Crop Prot. 2012, 31, 119–124. [Google Scholar] [CrossRef]

19. Sánchez-Hermosilla, J.; Páez, F.; Rincón, V.J.; Callejón, Á.J. Evaluation of a fog cooling system for applying plant-protection products in a greenhouse tomato crop. Crop Prot. 2013, 48, 76–81. [Google Scholar] [CrossRef]

20. Sánchez-Hermosilla, J.; Rincón, V.J.; Páez, F.C.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J. Evaluation of the Effect of Different Hand-Held Sprayer Types on a Greenhouse Pepper Crop. Agriculture 2021, 11, 532. [Google Scholar] [CrossRef]

21. Sánchez-Hermosilla, J.; Pérez-Alonso, J.; Martínez- Carricondo, P.; Carvajal-Ramírez, F.; Agüera-Vega, F. Evaluation of Electrostatic Spraying Equipment in a Greenhouse Pepper Crop. Horticulturae 2022, 8, 541. [Google Scholar] [CrossRef]

22. Bernardi, B.; Benalia, S.; Panuccio, M.R.; Zimbalatti, G. Assessing the “Special-Serre” sprayer for pesticide application to a greenhouse chrysanthemum crop. Acta Hortic. 2017, 1170, 603–610. [Google Scholar] [CrossRef]

Benalia S, Mantella A, Sbaglia M, Abenavoli LMM, Bernardi B. Automated Fixed System Specifically Designed for Agrochemical Applications in Protected Crops. Agriculture. 2025; 15(3):330. https://doi.org/10.3390/agriculture15030330

Перевод статьи «Automated Fixed System Specifically Designed for Agrochemical Applications in Protected Crops» авторов Benalia S, Mantella A, Sbaglia M, Abenavoli LMM, Bernardi B., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык