Use of unmanned aerial vehicle for pesticide application in corn crop

Autores

João Paulo Arantes Rodrigues da Cunha (1) e Maria Rosa Alferes da Silva (1)
1 Universidade Federal de Uberlândia, 38408-074, Uberlândia, MG, Brasil. jpcunha@ufu.br

Resumo:

O uso de aeronaves remotamente pilotadas (ARP) tem crescido muito na pulverização agrícola em todo o mundo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a deposição de calda na cultura do milho promovida pela aplicação utilizando uma ARP DJI AGRAS MG-1, em duas alturas de voo, em comparação à aplicação com pulverizador costal. As pulverizações foram realizadas em cultivo de milho em estádio fenológico V5-V6. O experimento constou de 3 tratamentos e 8 repetições, sendo aplicação com ARP, voando a 1,5 e 3,0 m de altura, com velocidade fixa de 21,8 km h-1, e com pulverizador costal pressurizado a CO2, com velocidade de 5 km h-1 e altura em relação à cultura de 0,5 m. A taxa de aplicação foi de 10 L ha-1 para a ARP e 115 L ha-1 para o costal. Empregaram-se pontas de jato plano em todos os tratamentos. Foram avaliadas a deposição de traçador no dossel do milho e a perda de calda para o solo, por meio da detecção por espectrofotometria. Também foi avaliada a faixa de deposição total e efetiva para a ARP. A aplicação com ARP, a 1,5 m de altura, proporcionou deposição no milho semelhante à realizada com o costal. O aumento da altura de voo para 3,0 m reduziu a deposição. A aplicação terrestre promoveu maior perda de calda para o solo. A faixa de deposição efetiva foi de 5,7 e 7,6 m para alturas de voo de 1,5 e 3,0 m, respectivamente.

Palavras-chave: drone, tecnologia de aplicação, Zea mays L.

Abstract:

The use of remotely piloted aircraft (RPA) has grown a lot in agricultural spraying around the world. The present work aimed to evaluate the spray deposition in the corn crop, promoted by the application using a DJI AGRAS MG-1 RPA, at two flight heights, compared to the application with a backpack sprayer. The sprays were carried out in a maize crop at the V5-V6 phenological stage. The experiment consisted of 3 treatments and 8 repetitions, being applied with RPA, flying at 1.5 and 3.0 m in height, with a fixed speed of 21.8 km h-1 and with a CO2 pressurized backpack sprayer, with a speed of 5 km h-1 and height in relation to the crop of 0.5 m. The application rate was 10 L ha-1 for the RPA and 115 L ha-1 for the backpack. Flat-fan spray nozzles were used in all treatments. The tracer deposition in the corn canopy and the spray loss to the soil were evaluated by spectrophotometry. The total and effective deposition range for the RPA was also evaluated. The application using RPA, at 1.5 m height, provided tracer deposition on the corn foliage similar to that performed with the backpack. The increase in flight height to 3.0 m promoted a reduction in deposition. The ground application promoted greater spray loss to the soil. The effective deposition range was 5.7 and 7.6 m for flight heights of 1.5 and 3.0 m.

Keywords: drone, application technology, Zea mays L.

1 – Introdução

O milho (Zea mays L.) é um dos principais cereais produzidos no mundo. Durante o seu cultivo, muitas vezes é necessária a aplicação de produtos fitossanitários para garantir a manutenção do potencial produtivo e qualidade do produto colhido. Em geral, essas aplicações são realizadas por equipamentos terrestres ou aeronaves tripuladas. No entanto, uma nova tecnologia vem crescendo no mundo: o emprego de aeronaves remotamente pilotadas (ARP) para pulverização (MARTINEZ-GUANTHER et al., 2020). Muito tem-se falado nesta possibilidade, mas poucos são os dados de pesquisa disponíveis, principalmente no Brasil. Uma das principais características deste tipo de aplicação é o uso de taxas reduzidas de aplicação, possibilitando o aumento da autonomia e capacidade operacional do equipamento, no entanto, requer o aprimoramento da tecnologia de aplicação empregada no campo. Lan e Chen (2018) discutem a necessidade de mais estudos em relação à proteção de cultivos com RPAs, principalmente em função das taxas de aplicação reduzidas, dentre outros desafios.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a deposição de calda pulverizada em folhas do dossel do milho e as perdas para o solo, proporcionadas em duas alturas de voo utilizando ARPs, em comparação à aplicação com pulverizador terrestre costal.

2 – Material e métodos

O trabalho foi realizado em área comercial de produção de grãos, na safra de verão 2020/2021, localizada em Araguari (Minas Gerais, Brasil), coordenadas 18°43’28”S 47°59’52”O, com altitude média de 968 m e topografia plana.

O híbrido de milho utilizado foi o AG8480, semeado com o espaçamento entre linhas de 0,45 m e 2,8 plantas por metro. As aplicações foram realizadas quando o milho estava em estádio fenológico V5-V6 (0,60 m de altura).

O experimento constou de 3 tratamentos (Tabela 1) e 8 repetições, sendo aplicação com ARP voando a 1,5 e 3,0 m de altura e aplicação com pulverizador costal pressurizado a CO2. Foi avaliada a deposição de traçador no milho e as perdas para o solo. Previamente, foi avaliada a largura da faixa de deposição.

Foi utilizada uma RPA octacóptero AGRAS MG-1 (DJI, China), com depósito de calda de 10 L, 4 bicos de pulverização e 8 motores (Figura 1). A faixa de deposição foi de 5 m (definida a partir do ensaio de faixa). Foram empregadas pontas de pulverização de jato plano XR 11001 (Teejet, EUA), com espectro de gotas muito finas, de acordo com o fabricante, trabalhando a aproximadamente 400 kPa de pressão, para a velocidade de 21,8 km h-1.

Empregou-se também um pulverizador costal a pressão constante (CO2), dotado de uma barra de pulverização com 4 pontas XR 110015 (Teejet, EUA), com espectro de gotas finas, espaçadas de 0,5 m. A ponta não foi a de mesma vazão da ARP em função das diferentes taxas de aplicação. O uso do pulverizador costal teve como objetivo simular uma pulverização convencional.

As parcelas experimentais foram constituídas de 30 m de comprimento e 20 m de largura. Durante as aplicações, foram monitoradas as condições meteorológicas: a temperatura variou de 28ºC a 29°C, a umidade relativa do ar de 55% a 57% e a velocidade do vento de 4,0 a 7,0 km h-1.

A calda foi composta por traçador Azul Brilhante (FD&C Blue n.1), na dose fixa de 300 g ha-1, para ser detectado por espectrofotometria (630 ηm). Após a pulverização, foram coletadas 3 folhas em cada repetição no terço médio das plantas para análise em laboratório. A área das folhas foi medida com um medidor de área foliar Licor LI 3100C (Lincoln, USA). As perdas para o solo foram determinadas empregando-se placas de petri, posicionadas sobre o solo na entrelinha da cultura.

Os dados de deposição foram comparados pelo método estatístico do “Intervalo de Confiança para Diferenças entre as Médias” (IC95%).

Previamente aos ensaios, foram efetuados estudos para determinação da uniformidade de distribuição volumétrica transversal, empregando as mesmas regulagens do ensaio de deposição, seguindo metodologia apresentada por Carvalho e Cunha (2019). Para isto, foram posicionados 13 coletores transversais ao sentido de deslocamento da ARP, a 1,5 e 3,0 m abaixo da linha de voo, espaçados em 1 m. Em cada coletor foi posicionado um papel hidrossensível, que posteriormente foi analisado para determinação do número de impactos por cm2. Este ensaio foi conduzido com velocidade do vento entre 2,5 e 3,4 km h-1, 27,8ºC e 28,3ºC e umidade relativa do ar entre 68% e 70%. Determinou-se a faixa de deposição total e o coeficiente de variação da distribuição conjunta simulando-se diferentes larguras de faixa (sentido de voo back to back). A faixa de deposição efetiva foi determinada através da escolha da maior faixa de trabalho com coeficiente de variação menor ou igual a 20%.

3 – Resultados e discussão

Analisando a faixa de deposição total, notou-se que, na menor altura de voo, a calda concentrou-se na parte mais central, enquanto na maior altura houve ligeiro aumento da largura da faixa (Figura 2).

O estudo de sobreposições para determinação da uniformidade de distribuição transversal resultou em faixa de deposição efetiva de 5,7 m e 7,6 m para alturas de voo de 1,5 m e 3,0 m, respectivamente, considerando um CV de 20%. No presente trabalho, as aplicações na cultura do milho foram realizadas com largura de trabalho de 5,0 m (Largura mais empregada do ponto de vista prático).

A análise de deposição demonstra que a ARP voando a 1,5 m promoveu deposição semelhante ao pulverizador costal (Figura 3). No entanto, o aumento da altura de voo resultou em menor deposição.

Wang et al. (2020) mostraram que é fundamental encontrar equilíbrio entre altura e velocidade de voo para se obter aplicação satisfatória. O aumento na altura de voo reduz o efeito do fluxo de ar que projeta as gotas na direção do alvo.

4 – Conclusões

A aplicação com ARP a 1,5 m de altura proporcionou deposição na folhagem do milho semelhante à realizada com pulverizador terrestre costal. O aumento da altura para 3,0 m reduziu a deposição. A aplicação terrestre promoveu maior perda de calda para o solo.
É possível a obtenção de boa uniformidade de distribuição transversal, desde que a faixa de deposição efetiva da ARP não seja excedida (5,7 m e 7,6 m para alturas de voo de 1,5 e 3,0 m com a RPA AGRAS MG-1).

Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig) pelo apoio concedido.

Referências Bibliográficas

CARVALHO, F. K.; CUNHA, J. P. A. R. da. Estudo das faixas de deposição nas aplicações aéreas. In: ANTUNIASSI, U. R.; BOLLER, W. (Org.). Tecnologia de aplicação para culturas anuais. 2.ed. Passo Fundo: Aldeia Norte. v. 1, p. 213-222, 2019. ISBN: 9788589725088

LAN, Y.; CHEN, S. Current status and trends of plant protection UAV and its spraying technology in China. International Journal of Precision Agricultural Aviation, v. 1, n. 1, 2018. DOI: https://doi.org/10.33440/j.ijpaa.20180101.0002

MARTINEZ‑ GUANTER, J.; AGÜERA, P.; AGÜERA, J.; PEREZ‑ RUIZ, M. Spray and economics assessment of a UAV‑ based ultra‑ low‑ volume application in olive and citrus orchards. Precision Agriculture, v. 21, p. 226-234, 2020.

WANG, G.; LI, X.; ANDALORO, J.; CHEN, P.; SONG, C.; SHAN, C.; CHEN, S.; LAN, Y. Deposition and biological efficacy of UAV-based low-volume application in rice fields. International Journal of Precision Agricultural Avi’ation, v. 3, n. 2, p. 65-72, 2020.