Mevcut pülverizatörlere takılabilen akıllı püskürtme sisteminin performansına etkili bazı parametrelerin optimizasyonu
Optimization of some parameters affecting the performance of a retrofitted intelligent sprayer
Yazar: ÜNAL ÜRKMEZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN GÜLER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Ürünleri hastalık, zararlı ve yabancı otlara karşı koruyarak kayıpsız bir şekilde hasat zamanına kadar ulaştırmayı amaçlayan bitki koruma uygulamaları diğer tüm tarımsal ürünlerde olduğu gibi bağ yetiştiriciliğinde de önemli bir tarımsal faaliyettir. Ülkemiz 2021 yılı verilerine göre üzüm üretiminde Dünya'da 6.sıradadır. Bağ alanları başta Ege Bölgesi olmak üzere tarımsal alanların önemli bölümünü oluşturmakta, hasat edilen ürünler yurtdışına ihraç edilerek ülke ekonomisine katkıda bulunmaktadır. Bağcılık'ta ürün hassasiyeti ve bölge ikliminden dolayı yılda 27'ye varan sayılarda ilaçlama yapılmaktadır. İlaçlama işlemleri Dünya'da ve ülkemizde yaygın olarak klasik yardımcı hava akımlı pülverizatör ile yapılmaktadır. Klasik yardımcı hava akımlı pülverizatörler yapısı gereği sabit basınç ve sabit sıvı debisi üretmesi sebebi ile tekdüze ve yüksek hacim uygulaması yapmaktadır. Bu durum ürünler üzerinde yüksek kalıntı sorunu oluşmasına ayrıca kimyasalların hedef dışı bölgelere (toprak, hava, su kaynakları) sürüklenmesine sebep olmaktadır. Böylece maliyetler artmakta, ürünler ihraç edilememekte ve hedef dışına sürüklenen kimyasallar ile de çevre kirliliğine sebep olunmaktadır. Son zamanlarda tekdüze ilaçlamanın sebep olduğu olumsuz durumları engellemek amacıyla hedef bitki algılama ve hacim hesaplaması yaparak değişken oranlarda ilaçlama yapan akıllı pülverizatörler kullanılmaya başlamıştır. Ancak yüksek maliyetlerinden dolayı kullanımı yaygınlaşmamıştır. 
Bu tezin amacı üretim maliyeti daha uygun olan akıllı püskürtme sisteminin klasik yardımcı hava akımlı pülverizatöre takılarak değişken oranlı uygulama yapar hale getirilmesi ve sistemin gerçek bağ arazi koşullarında en uygun çalışma koşullarının belirlenmesidir. Bu kapsamda bağın üç farklı yetiştirme dönemlerinde optimizasyon amaçlı tepki yüzeyleri metodolojisi kullanılarak denemeler gerçekleştirilmiştir. Çalışmada belirlenen bağımsız değişkenler ilerleme hızı, hava debisi, püskürtme oranı ve püskürtme derinliğidir. Çalışma neticesinde birikimi maksimize eden, sürüklenmeyi minimize eden bununla birlikte bu iki özellliği aynı anda sağlayan çoklu cevap optimizasyonu verilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çiçeklenme öncesi dönemde araziden elde edilen verilere ve istatistiki tahminlere göre birikimin maksimum, sürüklenmenin minimum değerde olmasını sağlayacak bağımsız değişken verileri ilerleme hızının 4,61 km.h-1, hava debisinin 25486 m3.h-1, püskürtme oranının 0,05 l.m-3 püskürtme derinliğinin ise 1,33 m olduğu değer olarak tespit edilmiştir. Koruk dönemi uygulamalarında da çalışma koşullarının optimizasyonu gerçekleştirilmiş olup bu dönemde optimum değerler; ilerleme hızı 4,5 km.h-1, hava debisi 22733 m3.h-1, püskürtme oranı 0,08 l.m-3, püskürtme derinliği 1,79 m şeklinde belirlenmiştir. Üçüncü gelişim dönemi olan meyve tatlanma döneminde belirlenen optimum seviyeler ise ilerleme hızının 4,5 km.h-1, hava debisinin 24425 m3.h-1, püskürtme oranının 0,112 l.m-3 püskürtme derinliğinin ise 1,9 m olduğu değer olarak tespit edilmiştir. Akıllı püskürtme sistemi ile yapılan uygulamalarda bitki tacı üzerinde yeterli birikim sağlanmıştır. Bununla birlikte akıllı püskürtme sistemi, sistemin devre dışı bırakıldığı sabit norm uygulaması yapan geleneksel pülverizatöre oranla hedef dışı sürüklenmeleri büyük oranda azaltarak daha çevreci bir uygulama meydana getirmiştir. Akıllı püskürtme sisteminin devre dışı bırakılarak oluşturulan geleneksel pülverizatör ile gerçekleşen sürüklenme miktarları akıllı püskürtme sistemine göre çiçeklenme öncesi dönemde 14 kat, koruk döneminde 14,9 kat meyve tatlanma döneminde ise 19 kat olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte değişken oranlı uygulamalar neticesinde akıllı püskürtme sisteminde sıvı ve pestisit tasarrufu sağlanmıştır. Dönemlere göre akıllı püskürtme sistemi çiçeklenme öncesi dönemde %55, koruk döneminde %40 ve meyve tatlanma döneminde ise %38 daha az sıvı ve pestisit püskürtmüştür.

Abstract:
Plant protection which aims to protect agricultural products against diseases, pests and weeds until harvest time is an important agricultural activities in vineyard as in all other agricultural products. Turkey takes the sixth place in grape production and the first place in raisin produciton in the world.  Viticultural area, especialy in the Aegean region constitutes important part of agricultural areas in Turkey and Vineyard products contribute to the turkish economy due to exporting abroad. Due to the both agricultural product sensitivity and climate of region plant protection is performed up to 27 times during the vegetation season. Generally plant protection products are applied by conventional air-assisted orchard sprayer in our country as well as in the world. Conventional air assisted produce high volume application constant pressure and constant flow due to its structure. This situation cause high residue amount on the agricultural product also droplets including chemical drift off-target area such as soil, air and water source. Thus spraying cost increase, crops can not be exported and enviromental pollution is occured in the region. Lately smart sprayers are produced which applies variable rate according to canopy size calculation with the aim of decreasing harmful results caused by conventional air asssited sprayers. However, their use has not become widespread due to the high costs. The aim of study is retrofit the smart spraying system which is more cost- effective on the conventional air assisted orchard sprayer and provide it to produce variable rate application also determine the most suitable working conditions of the system in the real vineyard fields. For this purpose experiments were carried our in three growing period to optimize the working conditions by using respond surface methodology. The determined dependent variables are forward speed, air flow, spray rate and spray depth. It's aimed to determine the best variables data which maximize deposit on the canopy and minimize airborne drift simultaneously as a multiple optimization on each growing period. Optimum values in the pre-flowering growing period were determined as 4,61 km/h for forward speed, 25482 m3/h for air flow, 0,05 l/m3 for spray rate and 1,33m for spray depth. In the second growing period named as fruit set optimum values were determined as 4,5 km/h for forward speed, 22733 m3/h for air flow, 0,08 l/m3 for spray rate and 1,79 m for spray depth. In the third and last growing period named as ripening period optimum values were detemined as 4,5 km/h for forward speed, 24425 m3/h for air flow, 0,116 l/m3 for spray rate and 1,9 m for spray depth. In the study smart spraying systems while providing sufficient deposit on the canopy also decreased high amount of the airborne drift in comparison with conventional sprayer. Conventional sprayer produced 14 times more drift in the pre-flowering period, 14,9 times more drift in the fruit set period and 19 times more drift in the ripening period. However chemical saving with smart spraying systems in comparison with conventional sprayer in the pre-flowering, fruit set and ripening period were determined as respectively 55%, 40%, 38%.