ATTI Giornate Fitopatologiche, 2000, 1,

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1 ATTI Giornate Fitopatologiche, 2000, 1, PROGETTAZIONE, REALIZZAZIONE E PRIME VERIFICHE FUNZIONALI DI UNA IRRORATRICE AD AEROCONVEZIONE PER I TRATTAMENTI AL FAGIOLO RAMPICANTE P. BALSARI, G. OGGERO, M. TAMAGNONE Università degli Studi di Torino Dip. di Economia e Ingegneria Agraria, Forestale e Ambientale Via L. da Vinci, Grugliasco (TO) RIASSUNTO Per fornire agli agricoltori una macchina adatta ad effettuare i trattamenti fitosanitari alla coltura del fagiolo rampicante è stato realizzato un prototipo di irroratrice ad aeroconvezione di tipo trainato, azionabile da un motocoltivatore e in grado, grazie alle sue ridotte dimensioni (larghezza massima di 0,7 m), di passare nell interfila che caratterizza tale coltura. Sul prototipo è stata condotta una serie di verifiche atte a valutarne le prestazioni sia dal punto di vista meccanico che di qualità della distribuzione. In particolare sono stati confrontati i risultati ottenibili, in termini di prodotto giunto sul bersaglio, distribuendo volumi di 250, 500 e 900 l/ha con e senza l impiego dei ventilatori. I risultati ottenuti dalla sperimentazione hanno evidenziato che l irroratrice ben si adatta all effettuazione di trattamenti fitoiatrici alla coltura del fagiolo e che l impiego del sistema aeroassistito, facilita la penetrazione del prodotto all interno della stessa e migliora la copertura delle foglie più lontane rispetto alla macchina irroratrice stessa anche operando con volumi di distribuzione ridotti (250 l/ha). Parole chiave: fagiolo rampicante, ventilatore, volume di distribuzione SUMMARY DEVELOPMENT, SET UP AND FIRST FIELD TRIALS OF AN AIR-ASSISTED SPRAYER FOR PESTICIDES APPLICATION ON CLIMBER BEAN A prototype of an air-assisted sprayer has been developed with the aim of properly applying pesticide on climber bean. The prototype realised is a trailed air-assisted sprayer with a maximum width of 0,7 m, operating with a walking tractor, and able to pass through the rows without damages. The results of tests carried out with different volume application rates (250, 500, 900 l/ha) and with the blower on and off were compared. These experiences showed that the prototype is suitable for the treatments on climber bean. The best results were obtained using the blower, which permits a better and more uniform coverage of the inner leaves of the plants, also applying low volumes (250 l/ha). Key words: climber bean, fan, volume application rate INTRODUZIONE La coltivazione del fagiolo rampicante ha una discreta diffusione nell areale cuneese (500 ha). Tale leguminosa viene, generalmente, seminata in file binate distanti 0,8 m separate da un interfila di 1,2 m. Dopo l emergenza vengono posizionati dei tutori, con altezza di 2,5 3,0 m, in prossimità di ogni fila. I tutori appartenenti ad ogni coppia di file sono, successivamente, collegati fra loro nella parte alta in modo da formare una capanna. Nel pieno sviluppo vegetativo si ottiene una parete fogliare omogenea. In queste condizioni è molto facile che si crei un microclima umido in grado di favorire lo sviluppo e la diffusione di molte patologie fungine. Per combattere tali avversità si rendono necessari interventi di difesa che, attualmente, vengono eseguiti impiegando sia volumi di distribuzione che pressioni di esercizio estremamente elevati (fino a 2000 l/ha e 3,0 MPa) sia, soprattutto, attrezzature (lancia a mano), poco adatte a garantire la salvaguardia dell operatore e dell ambiente. Con l obiettivo di fornire una prima soluzione a tale problematica nel corso del biennio si è proceduto, con il contributo finanziario della Regione Piemonte (STA di Cuneo), a realizzare e a verificare la funzionalità di una irroratrice ad aeroconvezione in grado di operare all interno delle colture di fagiolo rampicante con bassi volumi e pressioni di esercizio.

2 MATERIALI E METODI Nello sviluppare la macchina irroratrice si è stabilito di impiegare come unità motrice, un motocoltivatore con conducente a bordo. Ciò in quanto questa è una macchina, generalmente, presente nelle aziende orticole dove è impiegata per le lavorazioni del terreno. Tale attrezzatura è, tuttavia, in grado di erogare una potenza limitata (15 20 kw) e non sufficiente per generare un flusso d aria con velocità ( m/s) tali da consentire una polverizzazione di tipo pneumatico. La progettazione è stata, pertanto, indirizzata verso una macchina irroratrice caratterizzata da un sistema di polverizzazione del liquido di tipo idraulico (per mezzo della pressione del liquido stesso) associato ad un sistema di trasporto delle gocce di tipo aeroassistito. La macchina è stata realizzata dalla ditta Claudio Gerbaudo di Villafalletto (CN). È di tipo trainato con serbatoio principale in vetroresina della capacità di 300 l montato su un telaio di acciaio verniciato. La larghezza massima della macchina è pari a 0,7 m. Il circuito idraulico è alimentato da una pompa a pistone-membrana caratterizzata da una portata di 41 l/min e da una pressione massima di esercizio di 3,0 MPa. Sul lato posteriore della pompa è innestato un albero cardanico che, attraversando il serbatoio, conduce il moto al gruppo ventilatore situato posteriormente al serbatoio. Quest ultimo è costituito da 2 ventilatori centrifughi con asse di rotazione orizzontale e trasversale rispetto alla direzione di avanzamento. Ogni ventilatore garantisce la distribuzione su un lato della macchina. I ventilatori, caratterizzati da un diametro di 200 mm e una lunghezza delle pale di 100 mm, sono montati su un gruppo moltiplicatore in bagno d olio e operano ad un regime di rotazione pari 3800 giri/min (a 540 giri/min della pdp). Ogni gruppo è composto da una struttura in lamiera con forma di tronco di piramide all interno della quale è inserito il sistema di polverizzazione del liquido. Quest ultimo è costituito da un gruppo portaugello, dotato di antigoccia a membrana, sul quale è montato un ugello a turbolenza. Sulla base piccola del tronco di piramide è inserito il tubo che consente l ingresso dell aria nel diffusore. La corrente d aria investendo il getto di gocce prodotte dall ugello agevola il loro trasporto verso il bersaglio favorendone la penetrazione all interno dei vari strati fogliari. Il collegamento fra il ventilatore e i diversi gruppi erogatori è realizzato mediante tubi in materiale plastico di diversa lunghezza in funzione della quota del distributore. Sul prototipo, sono state condotte le seguenti verifiche sperimentali con l obiettivo di valutarne le prestazioni: assorbimento di potenza; portata dei ventilatori; velocità dell aria in uscita dai gruppi erogatori e in prossimità della parete vegetativa; diagramma di distribuzione del liquido. La determinazione della potenza necessaria per l azionamento della macchina è stata eseguita inserendo un torsiometro sulla pdp del trattore. La portata dei ventilatori è stata calcolata in funzione della velocità dell aria rilevata all interno delle tubazioni di collegamento fra ventilatore e gruppo erogatore. Tale velocità è stata determinata mediante una sonda anemometrica del tipo ad elica con diametro di 16 mm. Successivamente, sempre con il medesimo anemometro, è stata rilevata la velocità dell aria in uscita dai diffusori e quella in prossimità della parete vegetativa da trattare. Dopo la verifica della qualità della distribuzione dell aria si è proceduto alla determinazione del diagramma di distribuzione verticale del liquido utilizzando il banco prova con captatori di materiale spugnoso messo a punto dalla sezione di Meccanica del DEIAFA (Balsari e Tamagnone, 1997). Nel corso di queste determinazioni la macchina ha operato con un regime della pdp pari a 540 giri/min. Al temine di tale fase della sperimentazione si è proceduto ad eseguire una serie di verifiche in campo della macchina realizzata esaminando anche gli aspetti di carattere prettamente fitoiatrico della distribuzione. Le prove sono state eseguite presso l azienda Olivero di Centallo (CN) in un impianto di fagiolo rampicante cv Bingo per la produzione di granella caratterizzato da un interfila di 2,0 m e da un altezza massima della massa fogliare di 2,5 m. La ricerca è stata condotta valutando l efficacia del trattamento, in termini di copertura del bersaglio e di contenimento delle patologie. In particolare, l irroratrice è stata impiegata erogando portate totali di 4,7, 9,3 e 11,4 l/min, con e senza l utilizzo del ventilatore. Complessiva- 272

3 mente sono state messe a confronto 6 tesi. La variazione del volume di distribuzione è stata ottenuta intervenendo sulla portata degli ugelli, sulla pressione d esercizio e sulla velocità di a- vanzamento (Tab. 1). Ogni tesi era costituita da un parcellone formato da tre capanne di fagioli di lunghezza pari a 200 m. Portata totale (l/min) Ugello Pressione (MPa) Velocità (km/h) Volume (l/ha) tutti i filari Volume (l/ha) filari alterni 4,7 ATR viola 0,6 5, ,3 ATR giallo 0,6 5, ,4 ATR giallo 0,8 3, Tab. 1 - Parametri operativi impiegati nel corso delle prove. Nel corso delle prove si è provveduto a rilevare i seguenti parametri: capacità del prodotto di raggiungere le foglie in diverse posizioni; fitopatie presenti e loro entità. La capacità della miscela di raggiungere le foglie è stata determinata distribuendo, mediante un unico passaggio, una miscela colorata costituita da acqua e colorante giallo tartrazina E102 caratterizzato da una lunghezza d onda di assorbimento pari a 434 nm. Al fine di valutare il grado di copertura delle foglie e la capacità della miscela distribuita di penetrare all interno della vegetazione, è stato raccolto, al termine della distribuzione, un campione di 90 foglie per ciascuna tesi. In particolare, esse sono state prelevate sia sul lato della capanna in cui è transitata l irroratrice (parete A, 30 foglie), sia sul lato opposto della stessa capanna (parete B, 30 foglie) sia sulla capanna successiva (parete C, 30 foglie, Fig. 1). Successivamente, le foglie sono state pesate e lavate con un quantitativo noto di acqua distillata (15 ml) per portare in soluzione il colorante depositato. La soluzione ottenuta è stata quindi analizzata mediante uno spettrofotometro al fine di determinarne l assorbanza (Balsari e Tamagnone, 1994); conoscendo l assorbanza di ogni campione e la concentrazione di colorante nella miscela distribuita è stato possibile calcolare la quantità di colorante giunta su ogni foglia. Per esprimere tale quantità in µl/cm 2 di foglia, 50 foglie sono state dapprima pesate e poi sottoposte ad analisi d immagine mediante apposito software in modo da calcolarne la superficie; conoscendo peso e superficie di ogni foglia è stato possibile trovare la correlazione peso /superficie. Per poter effettuare un confronto tra i diversi volumi oggetto della prova i risultati sono stati e- spressi in µl/cm 2 di foglia equivalenti al volume di 600 l/ha. Tutti i risultati ottenuti sono stati, inoltre, sottoposti ad analisi statistica Anova multivariata con discriminazione delle medie mediante test di Duncan (P=0.05). Nel corso della stagione vegetativa della pianta di fagiolo il personale dello STA di Cuneo e del C.A.T.A.C. di Centallo ha provveduto ad effettuare, in diverse parcelle, il monitoraggio della presenza o meno di alcune fitopatie tipiche del fagiolo quali Colletotrichum lindemunthianum, Tetranychus urticae, Pseudomonas spp. A tal fine sulla testata di ogni parcellone è stato ricavato un testimone non trattato della lunghezza di 25 m. 273

4 3,0 m 0,8 m 1,2 m C B A Fig. 1 - Modalità di passaggio dell irroratrice in campo e indicazione delle pareti delle capanne (A, B, C) su cui sono state prelevate le foglie. RISULTATI La potenza necessaria per l azionamento della macchina è risultata proporzionale al regime di rotazione della presa di potenza. In particolare, operando con il regime di 540 giri/min sono stati necessari 2,5 kw per azionare il ventilatore. Allo stesso regime di rotazione, in condizioni operative (ventilatore e pompa in funzione con una pressione di esercizio di 1,0 MPa), la potenza richiesta per l azionamento della macchina è risultata pari a 3,4 kw. Tale valore risulta compatibile con la potenza erogata (6 8 kw) dai motocoltivatori disponibili in azienda. La portata dei due ventilatori è risultata pari 2600 m 3 /h, mentre è stata rilevata una velocità media dell aria in uscita dai gruppi erogatori di 15,6 m/s (Fig. 2a). In particolare, la velocità minore (8,8 m/s) è stata riscontrata in corrispondenza del primo erogatore in basso, mentre in prossimità di quelli superiori non sono state registrate differenze sostanziali rispetto al valore medio. La ridotta velocità rilevata in corrispondenza dell erogatore posto più in basso è imputabile al maggior numero di curve che compie il tubo che conduce l aria dal ventilatore all erogatore. La velocità media dell aria misurata in prossimità della parete fogliare (Fig. 2b), si è ridotta a 4,5 m/s (- 71%). L andamento dei valori relativi ai singoli erogatori è risultato analogo a quello riportato per la velocità misurata in prossimità degli ugelli. Il diagramma di distribuzione verticale del liquido è risultato caratterizzato da una distribuzione abbastanza uniforme fino a 2,0 m di altezza. Oltre tale quota la quantità di liquido si riduce progressivamente fino ad annullarsi quasi completamente oltre la quota di 2,8 m. gruppo erogatore gruppo erogatore velocità aria (m/s) a velocità aria (m/s) b Fig. 2 - Velocità dell aria misurata in uscita dai gruppi erogatori (a) e in prossimità della parete (b) Complessivamente, la quantità di prodotto pervenuta sulle foglie è risultata legata in maniera significativa a tutte le variabili esaminate (Tab. 2): portata ugelli, distribuzione aeroassistita o meno, parete oggetto del rilievo. La portata che ha permesso di ottenere i migliori risultati è stata quella pari a 4,7 l/min (1,1 µl/cm 2 di foglia) mentre quantitativi decrescenti sono stati ottenuti con portate complessive di rispettivamente 9,3 e 11,4 l/min. Differenze statisticamente significative tra i quantitativi di miscela rilevati sulle foglie sono state ottenute anche dall analisi dei dati in funzione della posizione delle foglie stesse sulle pareti delle capanne rispetto al passaggio della macchina irroratrice. In particolare, i maggiori quantitativi sono stati riscontrati sulle foglie che si trovavano sul lato della capanna adiacente al passaggio della irroratrice (1,1 µl/cm 2 ). L impiego dell aria ha permesso di incrementare notevolmente (+19%) e in maniera statisticamente significativa la quantità di miscela pervenuta complessivamente sulle foglie.

5 Portata macchina µl/cm 2 Parete µl/cm 2 Aria µl/cm 2 4,7 l/min 1,1 c A 1,1 c no 0,7 a 9,3 l/min 0,6 b B 0,6 b si 0,8 b 11,4 l/min 0,4 a C 0,5 a - - Tab. 2 - Quantitativi medi di miscela pervenuti sulle foglie (µl/cm 2 ) in funzione dei parametri esaminati. In sintesi, impiegando portate ridotte (4,7 l/min) è stato possibile far pervenire sulle foglie un quantitativo di prodotto in media superiore di circa 3 volte rispetto a quello ottenuto con l impiego delle portate normalmente in uso (11,4 l/min). Dall analisi della quantità di prodotto giunta sul bersaglio sulle tre diverse pareti delle capanne oggetto dei rilevi (Tab. 3), emerge, inoltre, come l impiego di portate elevate non consente di migliorare la distribuzione della miscela sulle pareti più lontane rispetto al passaggio della irroratrice (pareti B e C). Infatti, i maggiori quantitativi di prodotto giunti sulle foglie delle pareti B (1,4 µl/cm 2 ) e C (1,0 µl/cm 2 ), sono stati ottenuti impiegando la portata di 4,7 l/min. In sintesi, con una portata dell irroratrice di 4,7 l/min è risultato possibile far pervenire sulle foglie poste sulle pareti più lontane rispetto alla zona di passaggio dell irroratrice (pareti B e C) dei quantitativi di prodotto pari rispettivamente al 59% e al 43% del quantitativo che ha raggiunto le foglie poste sulla parete A. Diversamente, l impiego di portate maggiori ha comportato una più consistente riduzione percentuale (47 34%) dei quantitativi di prodotto giunto sulle foglie delle pareti più lontane (B e C). Parete 4,7 l/min valori indice 9,3 l/min valori indice 11,4 l/min valori indice A 1,7 b 100% 0,9 a 100% 0,7 a 100% B 1,4 b 59% 0,5 a 39% 0,2 a 47% C 1,0 b 43% 0,5 a 39% 0,4 a 34% Tab. 3 - Quantitativi medi di miscela (µl/cm 2 ) pervenuti sulle foglie in funzione della portata erogata dalla macchina e percentuale di prodotto che ha raggiunto le pareti B e C (A=100). La presenza o meno della corrente d aria generata dai ventilatori centrifughi della irroratrice non ha modificato la quantità di prodotto giunta sulle foglie presenti sulla parete più vicina al passaggio della macchina (le differenze tra i risultati ottenuti sono risultate statisticamente non significative), ma è invece risultata interferire in maniera determinante sulla quantità di prodotto giunto sulle pareti B e C (Tab. 4). Parete con aria Valori indice senza aria Valori indice A 1,2 ns 100 1,2 ns 100 B 0,5 b 62 0,4 a 39 C 0,3 b 47 0,1 a 32 Tab. 4 - Quantitativi medi di miscela (µl/cm 2 ) pervenuti sulle foglie in funzione della presenza della corrente d aria e percentuale di prodotto che ha raggiunto le pareti B e C (A=100). Tali risultati sono confermati anche dall analisi della percentuale di prodotto giunta su B e C rispetto ad A nelle due condizioni operative (utilizzo o meno della corrente d aria). L impiego della corrente d aria ha permesso infatti di far giungere sulle foglie poste sulle pareti B e C, un quantitativo di prodotto (espresso in % rispetto a quello giunto sulla parete A) maggiore rispettivamente del 59% e del 47% rispetto alla condizione operativa che non prevedeva l impiego dell aria. I risultati ottenuti da queste prove hanno anche consentito di effettuare delle prime valutazioni sulle più idonee modalità di movimento della macchina in campo. Nell ipotesi di lavorare con l irroratrice passando in tutti i filari, sulle foglie di ogni singola capanna perverrebbe un quantitativo di miscela pari alla somma dei quantitativi giunti sulle pareti A, B e C. In tali ipotesi operative, il volume che consente di ottenere i migliori risultati è quello di 250 l/ha. In particolare, l impiego dell aria permette di incrementare la quantità di prodotto giunta sul bersaglio media- 275

6 mente del 20% quando si opera con i volumi più bassi. Operando invece con passaggio in filari alterni, sulla parete adiacente al passaggio della macchina irroratrice si otterrebbe un quantitativo di miscela pari a quanto giunto sulla sola parete A mentre, sulle pareti del filare non interessato dal passaggio della macchina giungerebbe un quantitativo di miscela pari alla somma di quanto giunto su B e C. Complessivamente tale soluzione operativa consentirebbe di far giungere sulle foglie della singola capanna il quantitativo maggiore di miscela nell ipotesi di distribuire il volume inferiore (125 l/ha). In particolare, senza l ausilio del sistema aeroassistito, la quantità di prodotto che arriverebbe sul filare opposto a quello in cui transita l irroratrice sarebbe inferiore del 20 50% rispetto a quanto giungerebbe sul filare adiacente, mentre il suo impiego, abbinato alla distribuzione di un volume non elevato (125 l/ha), permetterebbe una migliore copertura del filare più lontano rispetto al passaggio dell irroratrice. I rilievi fitopatologici effettuati sulle parcelle oggetto della prova sperimentale hanno evidenziato l assenza di malattie fungine e/o batteriosi anche sul testimone per cui non è stato possibile effettuare alcuna valutazione della macchina dal punto di vista del contenimento delle fitopatie. CONCLUSIONI I risultati ottenuti dalla sperimentazione, hanno evidenziato che la macchina irroratrice realizzata ben si adatta all effettuazione di trattamenti fitoiatrici alla coltura del fagiolo rampicante e che l impiego del sistema aeroassistito, consentendo di smuovere la massa fogliare, facilita la penetrazione del prodotto all interno della stessa, migliorando così la copertura delle foglie più lontane rispetto alla macchina irroratrice stessa. Sono, inoltre, emersi i vantaggi relativi alla qualità della distribuzione ottenibili con l impiego di volumi di distribuzione contenuti (250 l/ha) e la possibilità di effettuare il trattamento anche passando in filari alterni, nel caso in cui si distribuiscano volumi relativamente ridotti e si operi con l ausilio dell aria. Non sono da dimenticare, infine, i benefici legati alla sicurezza per l operatore ottenibili con l utilizzo della tecnica di distribuzione oggetto della sperimentazione. Va, infatti, ricordato che nella maggior parte delle aziende orticole la distribuzione del prodotto fitoiatrico al fagiolo viene eseguita con lance manuali e con l impiego di elevate pressioni (2,0 4,0 MPa), soluzioni operative che, generalmente, richiedono la presenza di due addetti e che affaticano l operatore costretto a percorrere lunghi tragitti nelle interfila venendo, inevitabilmente, a contatto con il formulato distribuito. LAVORI CITATI BALSARI P., TAMAGNONE M., Determinazione delle perdite a terra dei prodotti antiparassitari per mezzo di analisi colorimetrica. Atti Giornate Fitopatologiche, Vol. I, BALSARI P., TAMAGNONE M., Una attrezzatura mobile per il controllo della distribuzione delle macchine irroratrici per le colture arboree. Rivista di Ingegneria Agraria, 1,