Cercetari Privind Reducerea Gradului de Poluare a Solului cu Pesticide

CERCETĂRI PRIVIND REDUCEREA GRADULUI DE POLUARE A SOLULUI CU PESTICIDE

Pesticidele folosite în agricultură sunt, în mare parte, substanțe chimice de sinteză cu grad ridicat de toxicitate, dar au un rol important in mentinerea sănătății plantelor și evitarea pierderilor de recoltă. Combaterea chimică cu fungicide și insecticide rămâne metoda de bază în tratarea bolilor si daunatorilor din plantațiile viticole și pomicole. În timpul aplicării tratamentelor o cantitate importantă din pesticide ajunge pe sol. Pesticidele ajunse în sol acțiunează asupra microorganismelor și faunei, provocând modificări cantitative și calitative atât în structura populației edafice, cât și în activitățile fiziologice ale acestora. Caracterul chimic, forma și configurația moleculară, aciditatea sau bazicitatea lor, solubilitatea în apă, polaritatea moleculei, mărimea și polarizabilitatea moleculei, toate aceste proprietăți, singure sau împreună, influențează procesele de adsorbție-desorbție de la nivelul coloizilor din sol. Importanța cunoașterii acestor modificări este susținută atât de cerințele unei agriculturi științifice, cât și de cele ale protecției ecosistemelor edafice. Pentru a limita poluarea solului cu pesticide, la Universitatea de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] “[NUME_REDACTAT] de la Brad” din Iași, România, s-au efectuat cercetări și s-a realizat un echipament pentru combaterea bolilor și dăunătorilor în vii și livezi intensive, prin care se poate recupera o parte din suspensia/soluției de pesticid dispersată de mașina de stropit.

În lucrare sunt prezentate rezultateale cercetărilor experimentale privind recuperarea unei cantități suspensiei/soluției de pesticid, care nu a fost reținută de masa foliară a plantelor. Cercetările experimentale s-au efectuat într-o plantație de viță de vie, din soiul Chasselas doré, la diferite stadii de vegetație și rezultatele încercărilor arată că se poate recupera, prin intermediul echipamentului realizat, peste 45,0% din soluția puleverizată, la primele tratamente, respectiv pentru stadiile fenologice de dezmugurit și înflorit ale plantații de viță de vie.

Keywords: pesticide, poluare, sol, echipamente pentru stropit

1. [NUME_REDACTAT] bolilor și dăunătorilor reprezintă o verigă tehnologică importantă pentru menținerea stării de sănătate a plantațiilor pomicole și de viță de vie, cu scopul de a obține producții ridicate și de bună calitate (Tomioiagă, 2013). Se apreciază că pierderile de producție datorate bolilor și dăunătorilor în plantațiile de viță de vie pot ajunge uneori până la 35%, iar consumurile energetice directe și indirecte pentru aplicarea tratamentelor prin stropire, reprezintă aproximativ 28-30% din consumul anual al tehnologiei. Din aceste motive, mașinile și echipamentele folosite pentru realizarea tratamentelor fitosanitare au fost perfecționate continuu, atât pentru cresterea eficientei tratamentului si reducerea consumului de combustibil, cât mai ales pentru micșorarea cantității de pesticid administrată la unitatea de suprafață (Țenu et al., 2014)

Aplicarea repetată a tratamentelor cu pesticide, în număr de 7-10 tratamente, pe durata unui ciclu de producție are un impact negativ asupra mediului, și în special a solului (Arias-Estévez et al., 2008). Aplicarea tratamentelor cu pesticide a dus la: afectarea lanțurilor trofice, punând în pericol speciile care se hrănesc cu insecte; mutații genetice la insecte și fungi, care devin mai rezistente la acțiunea pesticidelor; distrugerea faunei edafice și a unor microorganisme cu rol esențial în încorporarea materialelor organice în sol; poluarea apei urmată de creșterea exagerată a algelor care sufocă toate formele de viață din acest biotop (Frăsineanu et al., 2013). Aceste efecte sunt amplificate și de faptul că, în general, pesticidele au acțiune remanentă mare. Remanența este diferită de la o grupă de pesticid la alta, iar cele din grupa organo-cloruratelor au cea mai mare perioadă de remanență. Pe de altă parte, folosirea repetată a anumitor tipuri de pesticide a dus la aparitia fenomenului de rezistentă a agenților patogeni și a dăunătorilor, ceea ce a necesitat la aplicarea acestora în doze tot mai mari și la crearea unor produse noi, cu toxicitate superioară. Persistența în sol se exprimă prin timpul de înjumătățire, când dispare 50% din produs, notat cu TD 50, sau timpul până la dispariția a 90% din produs TD 90. De exemplu, DDT are TD 50 de 3-10 ani, Aldrinul 10 ani. Dieldrinul 1-7 ani, HCH 2 ani. De aceea, datorită persistenței mari și toxicității ridicate pentru om și animale, unele pesticide au fost interzise pentru folosire (ex. DDT, HCH, Aldrin, Dieldrin) (Malschi, 2009).

Poluarea solului cu pesticide s-a accentuat odată cu industrailizarea agriculturii, prin realizările științifice și tehnice ale societății moderne. În consencință, pe plan monsdial, se caută soluții tehnologice și metode de administrare pentru a preveni poluarea mediului, pe cele trei componente: aer, apă și sol (Danciu et al., 2009).

Solul este suportul fundamental pentru existența vieții pe pământ. El este rezultatul acțiunii a diferite procese determinate de factorii de mediu, adaptându-se la schimbările naturale și artificiale (Dumitru et al., 2011).

Poluarea solului cu pesticide poate fi redusă prin utilizarea de echipamente performante, care să micșoreze consumul de substanțe chimice la strictul necesar pentru combarea bolilor și dăunătorilor (Delele, 2007). Pentru aceasta este necesară o nouă generație de echipamente folosite la combaterea bolilor si daunatorilor din plantațiile viticole și pomicole, care să permită recuperarea surplusului de substanța pulverizată, ce nu a fost reținută de sistemul foliar, și să reducă substantial gradul de poluare a solului. Aceste echipamente trebuie să permită recircularea solutiei recuperate, efectuand o combatere eficientă cu costuri scăzute. Din literatura de specialitate rezultă că se poate recupera de la 15-30% din substanța fitosanitară pulverizată, în cazul unui frunziș dezvoltat complet, până la 50-70% pentru primele etape de creștere a vegetației (Doruchowski and Holownicki; 2000, Pergher et al., 2013; Sigfried and Holliger, 1996).

În contextul cercetărilor prezentate mai sus se înscrie și lucrarea de față, prin care s-au efectuat cercetări experimentale pentru a determina gradul de recuperare a substanței fitosanitare, folosită la combaterea bolilor și dăunătorilor din plantațiile de viță de vie, pentru diferite stadii de vegetație.

2. Materials and [NUME_REDACTAT] Universitatea de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] "[NUME_REDACTAT] de la Brad" din Iași s-a proiectat și realizat un echipament pentru a recupera o parte din suspensia/soluția fitosanitara dispersată, care nu a fost reținută de sistemul foliar al platației de viță de vie. Echipamentul s-a montat pe mașina de stropit TARAL 200 PITON TURBO, folosită la combaterea bolilor și dăunătorilor din plantațiile viticole și pomicole. Această mașină este de tipul cu pulverizare hidraulică și jet purtat, folosită în mod curent la efectuarea tratamentelor fitosanitare din vii și livezi, fiind echipată cu un ventilator axial, pentru a genera un curent de aer necesar agitării sistemul foliar și a permite picăturilor de pesticid să se așeze pe ambele fețe ale frunzelor. Mașina de stropit prezintă următorii parametrii: capacitatea rezervorului de suspensie este 200 L, debitul de aer al ventilatorului – 7920 m³/h, debitul maxim al pompei – 55 L/min, presiunea de lucru a instalației hidraulice este reglabilă până la valoarea maximă de 4,0 MPa, dispersia suspensiei se realizeză prin 2 rampe de stropit, prevăzute cu câte 4 duze pe fiecare.

Echipamentul pentru recuperarea suspensiei/soluției de pesticid (Fig. 1) este alcatuit dintr-un cadru metalic care se fixează pe mașina de stropit (2), prevăzut cu suporți rabatabili (6) pentru panourile (12) de recuperare a pesticidului pulverizat. Suporții rabatabili permit montarea panourilor la distanțe diferite față de axa longitudinală a agregatului, respectiv: 1300, 1500, 1700, 1900 și 2100 mm. Cu ajutorul suportului telescopic (8) panourile de colectare se pot monta la diferite înălțimi față de sol, respectiv: 300, 400, 500, 600 și 700 mm.

Cele două panouri de colectare (9 și 12), realizate din policarbonat, de formă concavă, sunt montate pe câte un suport rabatabil (6). Panorile de colectare pot fi poziționate, prin intermediul cilindrului hidraulic (4), în două poziții, respectiv pentru colectarea și recuperarea suspensei de pesticid, care nu a fost reținută de sistemul foliar al platației, prin dispunerea acestora de o parte și de alta a celor două rânduri de viță de vie care sunt tratate, și în poziție de transport sau întoarcerea la capetele rândurilor, când panourile sunt așezate în spatele mașinii de stropit paralel cu axa agregatului.

Panourile sunt prevăzute la partea inferioară cu jgheaburi pentru colectarea substanței recuperate. Substanta recuperată de fiecare jgheab este transferată în recipientele gradate (3), prin intemediul a două elctropompe, determinându-se volumul de lichid recuperat de la fiecare rampă de stropit a mașinii.

Panourile sunt prevăzute la partea inferioară cu jgheaburi pentru colectarea substanței recuperate. Substanta recuperată de fiecare jgheab este transferată în recipientele (3), prin intemediul a două elctropompe, după care se determină volumul de lichid recuperat de la fiecare rampă de stropit a mașinii, folosind cilindri gradați.

Pentru a determina gradul de recuperare a suspensiei/soluției dispersate de fiecare rampă, s-au inserat două debitmetre pentru a măsura volumul de pesticid dispersat de către fiecare din cele două rânduri de viță de vie supuse tratamentului. Debitmetrele sunt cu citire directă, cu o precizie de măsurarea de 0,030-0,060 m³/h, făcând parte din Clasa metrologică B-H.

Cercetările experimentale s-au efectuat în condiții reale, prin realizarea de tratamente pentru combaterea bolilor și dănătorilor, cu suspensie de fungicide și insecticide, într-o plantație de viță de vie din soiul Chasselas doré, aflată pe un teren înclinat cu panta de …..%, de la [NUME_REDACTAT] Experimentala a Universității de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] "[NUME_REDACTAT] de la Brad" din Iași, [NUME_REDACTAT] nr. 3 “[NUME_REDACTAT]”.

Pe durata cercetărilor experimentale s-a determinat gradul de recuperare a substanței fitosanitare, folosită pentru efectuarea tratamentelor de combatere a bolilor și dăunătorilor, la diferite stadii de vegetație a viței de vie și anume la: dezmugurit (30.04.2014), înfrunzire și creșterea lăstarilor (8.05.2014), înainte de înflorit (22.05.2014), imediat după înflorit (12.06.2014), creșterea boabelor (30.06.2014), boabe de mărimea mazărei (14.07.2014) și ciorchine cu boabe de mărime naturală (28.07.2014) (Fig. 2).

Gradul de recuperare a substanței fitosanitare, pentru fiecare rând supus tratamentului, se calculează ca raport între cantitatea de pesticid recuperată de panouri, substanță care de fapt ar ajunge pe suprafața solului și ar determina poluarea acestuia, și volumul total de substanță dispersată de cele două rampe.

Încercările experimentale s-au realizat cu panourile montate la înălțimea de 300 mm față de sol, la o distanță ale acestora față de axa mașinii de 1900 mm, la o turație a ventilatorului de 1400 rpm, la presiuni de lucru a instalației hidraulice de 0,4; 0,6 și 0,8 MPa și la viteze de lucru ale agregatului agricol de 2; 4 și 6 km/h.

Pe durata cercetărilor experimentale s-a colectat în recipentele (3) substanța fitosanitară recuperată, la deplasarea agregatului agricol de stropit pe distanță de 100 m, după care s-a măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat, în acelaș timp s-a înregistrat, cu ajutorul celor două debitmetre, cantitatea totală de suspensie/soluție dispersată de fiecare rampă de stropit.

Duzele folosite în cadrul încercărilor experimentale sunt de tipul AMT, de la firma Albuz, cu jet sub formă de con plin și cu diametrul orificiului de 1,2 mm. Duzele sunt sub formă de disc, realizate din ceramică rezistente la acțiunea hidroabrazivă a pesticidului.

3. Results and discussion

Cercetările experientale s-au relizat în condiții reale, prin efectuarea de tratamente pentru combaterea bolilor și dunătorilor la o plantație de viță de vie, aflată în diverse stadii de vegetație și anume: dezmugurit (I), înfrunzire și creșterea lăstarilor (II), înainte de înflorit (III), imediat după înflorit (IV), creșterea boabelor (V), boabe dezvoltate la mărimea mazărei (VI) și ciorchine cu boabe de mărime naturală (VII).

Pentru fiecare experiență măsurătorile s-au efectuat pe durata deplasării agregatului de stropit pe distanța de 100 m, iar suspensia/soluția folosită s-a corelat cu specificul tratamentului, asigurând combaterea factorilor patogeni corespunzători stadiului de vegetație, cum ar fi diverse boli: mana viței de vie (Plasmopara viticola), făinarea viței de vie – Uncinula necator, putregaiul cenușiu al strugurilor – Botryotinia fuckeliana etc, sau dăunători precum: acarianul galicol al viței de vie – Eriophyes vitis Nal, molia brună a strugurîlor (cochilisul) – Eupoecilla amblguella Hb., molia verde a strugurilor (eudemisul) – Lobesia botrana Den et Schiff, țigărarul viței de vie – Byctiscus betulae L., cărăbușelul verde al viței de vie – Anomala solida Er. Etc.

În cazul primelor patru stadii de vegetație (I –dezmugurit, II – înfrunzire și creșterea lăstarilor, III – înainte de înflorit și IV – imediat după înflorit) s-a recuperat, prin intermediul panoul de colectore, o cantitate mai mare de pesticid dispersat prin rampa din stânga (rs), pentru toate presiunile de lucru, decât pe panoul de colectare a pesticidului de la rampa dreaptă (rd), din cauza curenților de aer din câmp, dar și datorită pantei terenului (fig.3, fig.4 și fig.5). La ultimele trei stadii de vegetație (V – creșterea boabelor, VI– boabe de mărimea mazărei și VII – ciorchine cu boabe de mărime naturală) s-a observat că volumul de pesticid recuperat de la cele două rampe înregistrează valori apropiate, picăturile nu mai sunt influențate de curenții de aer și nici panta terenului, pentru că vegetația, în acest caz, se comportă ca un perete vertical (fig.3, fig.4 și fig.5).

La presiunea de lucru a instalației hidraulice de 0,4 MPa (Fig. 3) și pentru viteza de deplasare a agregatului stropit de 2 km/h s-a determinat, pentru panoul colector din stânga, un grad de recuperare a suspensiei de 45,33%, la primul stadiu de vegetație și a scăzut până la 23,10% pentru ultimul stadiu de dezvoltare, iar pentru panoul colector din dreapa gradul de recuperare a avut valori de la 42,62% până la 21,84%. Această situație se explică prin fapul că pe măsură ce suprafața foliară se dezvoltă, se acoperă rândul de plante și curentul de aer împreună cu particulele de lichid nu vor mai penetra masa vegetativă pentru a ajunge pe suprafața panourilor de coletare. De asemenea, substanța dispersată va fi reținută în cantitate mai mare de suprafața foliară a plantației.

Pe măsură ce viteza de deplasare a agregatului de stropit crește, s-a observat că gradul de recuperare a substanței pulverizate scade. Astfel, la viteza de 4 km/h, prin intermediul panoului din stânga s-a obținut un grad de recuperare a pestidului de 44,02% în primul stadiu de vegetație și de 20,74% în ultimul, iar în cazul celui din dreapta de 41,06%, respectiv 19,09%.

La viteza de 6 km/h a agregatului de stropit, gradul de recuperare a substanței dispersate scade, față de viteza de deplasare de 2 km/h, cu 2,22-5,55% pentru panoul din stânga și cu 3,29-5,84% pentru cel din dreapta. Această situațe ne arată că o parte din particulele dispesate sunt deplasate către partea posterioară a agregatului de stropit și nu mai vin în contact cu suprafața panourilor colectoare.

La presiunea de lucru a instalației hidraulice de 0,6 MPa (Fig. 4) gradul de recuperare, la viteza de deplasare a agregatului de 2 km/h, înregistrează valori pentru panoul din stânga agregatului de stropit de 43,92% în primul stadiu de vegetați și de 22,05% în ultimul stadiu. De reamarcat că pentru acelaș panou, prin creșterea vitezei de la 2 km/h la 4 km/h gradul de recuperare a pesticidului dispersat scade cu 4,5-2,7%, funcție de stadiul de vegetașiei, iar prin creșterea vitezei de deplasare la 6 km/h, scăderea gradului de recuperare este mai accentuată, mai ales pentru ultimele stadii de dezvoltare, față de viteza de 2 km/h, și anume de 4,71-5,558%.

Observațiile făcute pentru panoul de recuperare montat pe partea stângă rămân valabile și pentru panoul din dreapata agregatului de tropit (Fig. 4).

La presiunea de lucru a instalației hidraulice de 0,8 MPa (Fig. 5) s-a constatat același lucru ca la presiunea de 0,6 MPa și anume gradul de recuperare a pesticidelor dispersate, prin intermediul celor două panouri, se reduce odată cu creșterea presiunii.

Această situație arată că, prin creșterea presiunii de lucru, suspensia/soluția de pesticid este dispersată în particule din ce în ce mai mici, și sunt supuse totodată unei evaporări intense (lichidul din picături se evaporă  de multe ori înainte ca acestea să  ajungă  pe suprafața tratată). Așadar se poate afirma că prin creșterea presiunii de lucru a instalației hidraulice se reduce mărimea picăturilor de lichid toxic (cu diametre sub 100 µm), iar viteza de deplasare a acestora se reduce substanțial și traiectoria lor nu mai poate fi controlată de curentul de aer generat de vetilatorul mașinii de stropit.  

Față de cele prezentate se poate observa că gradul de recuperare a lichidului toxic, prin cele două panouri, scade progresiv odată cu dezvoltarea vegetației. Pentru ultimele două stadii de dezvoltare, cel de boabe de mărimea mazărei și cel de ciorchine cu boabe de mărime naturală, s-a constatat că gradul de recuperare înregistrează valori apropiate, deoarece vegetația începe să își păstreze aceași dimensiune și aceași densitate.

4. [NUME_REDACTAT] studiile și cercetările efectuate pe plan național și mondial reiese că pesticidele, folosite la combaterea bolilor și dănătorilor din plantațiile viticole și pomicole, sunt un factor poluant important, pentru că au o remanență mare în sol, precum și proprietatea de a se transloca în mediile și în zonele cu care vin în contact.

Prin cercetările experimentale efectuate și prezentate mai sus rezultă că prin utlizarea mașinilor de stropit, echipate cu dispozitive de recuperare a suspensiei/soluției de pesticid, care nu a fost reținută de suprafața foliară a plantației, se poate reduce substanțial gradul de poluare al solului. Astfel pentru tratamentele aplicate la primele stadii de vegetație (dezmugurit, înfrunzire și creșterea lăstarilor, înainte de înflorit și imediat după înflorit) se poate recupera până la 45,0% din suspensia/soluția de pesticid dispersată și care nu fost reținută de suprafața foliară a platației de viței de vie.

Totodată se constată că prin creșterea presiunii de lucru în instalația hidrauluică a mașinii de stropit, peste 0,8 Mpa, suspensia/soluția de pesticid este dispersată în particule din ce în ce mai mici, care sunt supuse unei evaporări intense, iar viteza de deplasare proprie acestora se reduce substanțial și traiectoria lor nu mai poate fi controlată de curentul de aer generat de vetilatorul mașinii de stropit.

[NUME_REDACTAT] paper was published under the frame of [NUME_REDACTAT] Fund, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Programme 2007-2013, project no. POSDRU/159/1.5/S/ 132765.

[NUME_REDACTAT] R., Stelian C., 1983 – Prevenirea și combaterea poluării solului, [NUME_REDACTAT], București;

Danciu V., Vlăduț V., Voicea I., Postelnicu E., (2009), Possibilities of using solid biomass, agricultural and forestry for reducing pollution soil and water, INMATEH – Lucrări științifice, 27, No.1, 86-92.

Delele M.A., Jaeken P., Debaer C., Baetens K., Endalew M.A., Ramon H., Nicola B.M, Verboven P., (2007), CFD prototyping of an air-assisted orchard sprayer aimed at drift reduction, [NUME_REDACTAT], Computers and Electronics in Agriculture, 55, 16–27.

Diaconu A., Țenu I., Cârlescu P., Cazacu D., (2014), Researches regarding the influence of the fan speed over the operating process of a machine for pest and disease control in vineyards, with sollution recovery, [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], 57, No.2, 93-98.

Doruchowski, G., Holownicki, R., (2000), Environmentally friendly spray techniques for tree crops, [NUME_REDACTAT], 19, 617-622.

Dumitru M., Dumitru S., Tănase V., Mocanu V., Manea A., Vrînceanu N., Preda M., Eftene M., Ciobanu C., Calciu I., Rîșnoveanu I., (2011), Monitoringul stării de sănătate a solurilor din România, Institutul național de cercetarea-dezvoltare pentru pedologie, agrochimie și protecția mediului, ICPA București, [NUME_REDACTAT], Craiova.

Frăsineanu C., Chiurciu I., Stamate V., (2013), Management of polluting systems in the agricultural crops, INMATEH – [NUME_REDACTAT], 40, No.2, 87-96.

[NUME_REDACTAT], 2009, Elemente de biologie, ecofiziologie și microbiologie, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Arias-Estévez, Eugenio López-Periago, Elena Martínez-Carballo, Jesús Simal-Gándara, [NUME_REDACTAT], Luis García-Río, (2008), The mobility and degradation of pesticides in soils and the pollution of groundwater resources, Agriculture, Ecosystems and Environment, 123, 247-260.

Pergher G., Gubiani R., Cividino S.R.S., Dell’Antonia D., Lagazio C., (2013), Assessment of spray deposition and recycling rate in the vineyard from a new type of air-assisted tunnel sprayer, [NUME_REDACTAT], 45, 6-14.

Siegfried W., Holliger E., (1996), [NUME_REDACTAT] in Fruit-growing and Viticulture. Report, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], Wädenswill, Switzerland.

[NUME_REDACTAT], 2013, Ghidul fitosanitar al viticultorului, [NUME_REDACTAT] Pres, USAMV [NUME_REDACTAT] I., Cojocariu P., Neagu T., Suditu P., (2014), Mașini horticole, Editura "[NUME_REDACTAT] de la Brad", Iași.

Țenu I., Diaconu A., Roșca R., (2013), Equipment to reduce soil pollution by pesticides in pest and disease control in vineyards, Scientific, [NUME_REDACTAT], 56, No.1, Publisher „[NUME_REDACTAT] de la Brad”, Iași, 103-106.