Aplicação de pesticidas com veículos aéreos não tripulados nas culturas de café, citros e feijão

Abstract

Veículos aéreos não tripulados (VANTs) referem-se a aeronaves que voam sem um operador humano a bordo e foram primeiramente desenvolvidos para aplicações militares. Atualmente, os VANTs são utilizados na fotogrametria e sensoriamento remoto, mapeamento e processamento de imagens, inventários florestais e monitoramento de incêndios, pesquisa meteorológica, manejo e utilização da água, rastreamento de animais e na agricultura de precisão. Especificamente na agricultura, têm sido amplamente utilizados para várias finalidades como na semeadura, identificação de pragas e plantas daninhas, manejo e monitoramento de culturas e na pulverização de pesticidas e fertilizantes foliares. VANTs têm sido utilizados para substituir aplicações realizadas manualmente ou até mesmo em grandes aéreas, principalmente em situações pontuais ou em casos onde as pulverizações requerem máxima segurança. No entanto, muitos parâmetros ainda não estão bem definidos e não existe uma referência técnica exata que os operadores possam consultar. Além disso, especialmente no Brasil, ainda são raras as pesquisas com a pulverização de VANTs. Nesse sentido, o objetivo geral da tese, estruturada na forma de artigos, consistiu em realizar: i) Uma análise bibliométrica e cientométrica da utilização de VANTs na agricultura, pecuária e silvicultura; ii) Analisar a capacidade operacional e efeito da altura de voo e de pontas na pulverização em citros usando VANT; iii) Avaliar a pulverização com VANT na cultura do café; e iv) Verificar a deposição e deriva da pulverização com VANT na cultura do feijão. No primeiro artigo foi realizada uma pesquisa na plataforma Scopus utilizando os termos UAV, UAS, drone e RPA, juntamente com “agricult*” ou “forest* ou livestock”. Foram selecionados apenas artigos publicados em inglês, de janeiro de 2000 a dezembro de 2020. Para a geração de mapas temáticos, o software VOSviewer foi utilizado possibilitando a análise bibliométrica e cientométrica da utilização dos VANTs no setores estudados. No segundo artigo foram pesquisados os efeitos de quatro pontas de pulverização (Leque com pré-orifício, Duplo leque com pré-orifício, Leque com indução de ar e Duplo leque com indução de ar) e quatro alturas de voo (1,0; 1,7; 2,3 e 3,0 m) na densidade de gotas e cobertura gerada pela pulverização em citros. Foi verificado também a deposição e a penetração da pulverização nos três terços e em profundidades no dossel da planta. Além disso, comparou-se a capacidade operacional do VANT com os pulverizadores hidropneumático tratorizado e o pneumático costal. No terceiro artigo foi estudada a deposição e penetração das gotas nos diferentes terços da planta de café utilizando-se um VANT e três volumes de calda (5; 10 e 15 L ha -1 ). No quarto artigo foi mensurada a quantidade de deriva gerada sob quatro velocidades de voo (5; 10; 15 e 20 km h -1 ) e três volumes de calda (10; 15 e 20 L ha -1 ) bem como a deposição da aplicação com VANT na cultura do feijão. Utilizando a análise bibliométrica e cientométrica foi possível verificar que a evolução da aplicabilidade dos VANTs ao longo dos anos está diretamente relacionada ao avanço da tecnologia inserida nestes equipamentos. Além disso, os estudos são mais comuns na agricultura e na silvicultura do que na pecuária, indicando que este último setor ainda tende a evoluir bastante nos próximos anos. Na pulverização com VANT em citros, foi possível observar maior capacidade operacional do VANT pulverizador em relação ao hidropneumático tratorizado e ao pneumático costal. Maior dificuldade de penetração da pulverização com VANT está relacionada a posição mais interna do dossel da planta de citros e não em relação aos terços da planta. As pontas de pulverização com indução de ar apresentaram melhores resultados de cobertura e densidade de gotas comparadas às pontas sem essa tecnologia. No artigo sobre a pulverização com VANT na cultura do café o volume de calda não influenciou significativamente a porcentagem de cobertura, a amplitude relativa e nem a densidade de gotas depositadas no alvo, no entanto, melhor penetração das gotas foi observada quando foi utilizado maior volume de calda. O estudo da pulverização com VANT na cultura do feijão indicou efeito significativo da velocidade de voo e do volume de calda na cobertura do alvo, mas sem influência para a densidade de gotas e deposição da aplicação. Maiores velocidades de voo resultaram em maior deriva. Palavras-chave: Drone. Deposição. Aplicação aérea. Deriva.

Unmanned aerial vehicles (UAVs) refer to aircraft that fly without a human operator on board and were primarily developed for military applications. In developed countries, UAVs are already used in photogrammetry and remote sensing, mapping and image processing, forest inventories and fire monitoring, meteorological research, water management and use, animal tracking and precision agriculture. Specifically in agriculture, they have been widely used for various purposes such as seeding, pest and weed identification, crop management and monitoring, and for pesticides and fertilizers spraying. UAVs have been used to replace applications carried out manually or even in large areas, especially in specific situations or in cases where spraying requires maximum safety. However, many parameters are still not well defined and there is no exact technical reference that operators can refer to. Furthermore, especially in Brazil, research on the spraying of UAVs is still rare. In this sense, the general objective of the thesis, structured in the form of chapters, consisted of carrying out: i) A bibliometric and scientometric analysis of the use of UAVs in agriculture, livestock and forestry; ii) To analyze the operational field capacity, spray agitation and effect of flight height and nozzles in citrus spraying using UAV; iii) Evaluate UAV spraying on coffee crops; and iv) Check the deposition and drift of UAV spraying on the common bean crop. In the first chapter, a search was carried out on the Scopus platform using the terms UAV, UAS, drone and RPA, together with “agricult*” or “forest* or livestock”. Only articles published in English, from January 2000 to December 2020, were selected. For the generation of thematic maps, the VOSviewer software was used, enabling the bibliometric and scientometric analysis of the use of UAVs in the studied sectors. In the second chapter, the effects of four spray nozzles (Flat fan with pre-orifice, Double flat fan with pre-orifice, Venturi flat (Air-induction) and Venturi double flat (Air-induction) and four flight Heights (1.0; 1.7; 2.3 and 3.0 m) on droplet density and coverage generated by spraying on citrus were investigated. Deposition and spray penetration were also compared in the three layers and depths in the plant canopy. In addition, the operational field capacity of the UAV was compared with the airblast sprayer and the pneumatic backpack sprayer. In the third chapter, the deposition and penetration of droplets in the different layers of the coffee plant was studied using a UAV and three spray volumes (5; 10 and 15 L ha -1 ). In the fourth chapter, the amount of drift generated under four flight speeds (5; 10; 15 and 20 km h -1 ) and three spray volumes (10; 15 and 20 L ha -1 ) was measured, as well as the deposition of the application. with UAV in the common bean crop. Using bibliometric and scientometric analysis, it was possible to verify that the evolution of the applicability of UAVs over the years is directly related to the advance of the technology inserted in these equipments. In addition, studies are more common in agriculture and forestry than in livestock, indicating that the latter sector still tends to evolve significantly in the coming years. In the spraying with UAV on citrus, the UAV sprayer presented higher operational capacity in relation to the airblast and the pneumatic backpack sprayers. Greater penetration difficulty of UAV spraying is related to the innermost position of the citrus plant canopy and not in relation to the layers of the plant. Air induction spray nozzles showed better coverage and droplet density results compared to nozzles without this technology. In the chapter on UAV spraying on coffee crops, the spray volume did not significantly influence the percentage of coverage, the relative amplitude or the density of droplets deposited on the target, however, better penetration of the droplets was observed when a higher spray volume was used. The study of UAV spraying on the common bean crop indicated a significant effect of flight speed and spray volume on target coverage, but without influence on droplet density and application deposition. Higher flight speeds resulted in greater drift. Keywords: Drone. Deposition. Aerial Application. Drift.