Influence of Plant Leaf Moisture Content on Retention of Electrostatic-Induced Droplets

Agricultural electrostatic spraying can help to reduce the threat of pesticides to human health and the environment. However, the influence of the law of leaf water content on electrostatic spraying has not been studied. In this study, we used leaf water content as an evaluation index of electrostatic spraying technology and verified the correlation between leaf water content and leaf capacitance value by statistical methods in order to achieve in vivo measurements of leaf water content in relation to tomato, pepper, and wheat crop leaves. Using these in vivo measurements of leaf water content and retention, we demonstrate that the retention of electrostatic droplets on the leaves of all three crops increases with increasing water content; the retention per unit area of leaves increased by 6.1 mg/cm2, an increase of 7.29%. Increasing the electrostatic spray voltage (10~30 kV) enhances the retention of droplets on the leaves of the crops, with a maximum increase of 6.1. The retention of non-electrostatic droplets decreases with increasing water content; retention at the lowest water content was 1.103~1.131 times greater than at the highest water content. This study has implications for research related to improving the retention of electrostatic droplets in leaves.

Application of electrically charged aerosol for chemical plant protection

В статье рассматривается разработка устройства и преимущество систем опрыскивания пестицидов с электрозарядкой распыляемых аэрозолей, предназначенных для уменьшения объема вносимых пестицидов, а также для улучшения условий труда. Электрозарядное распылительное устройство включает в себя внешний кольцевой индукционный зарядный электрод вокруг гидравлического сопла с высокой скоростью потока. Открытые секции по сторонам распылительного устройства создают воздушный поток посредством всасывания на конце сопла. Данный воздушный поток защищает электрод от попадания на него распыляемой жидкости, которая может вызвать нежелательный коронный разряд. Для крупных теплиц предлагается использовать робота по типу Bogaerts Qii-Jet, модернизированного электрозарядным устройством для электростатического распыления. Робот оснащается в общей сложности восемью электростатическими распылительными форсунками (со скоростью потока на форсунку 0,56 л/мин. и отношением заряда к массе -0,45 мК/кг). Был проведен эксперимент по определению оставшегося количества насекомых-вредителей после распыления химических веществ, а также объёма и качества овощей по сравнению с неэлектростатическим распылением. Штанговый опрыскиватель, оборудованный электрозарядным устройством, был разработан и испытан. Полевые испытания показали, что этот штанговый опрыскиватель позволяет снизить количество необходимого объема пестицидов на 30%. При этом качество и урожайность культур были одинаковыми для обоих способов опрыскивания. Для опрыскивания в теплицах был предложен робот, оборудованный электрозарядным устройством. Использование электрозарядного устройства на роботе для опрыскивания даст возможность уменьшить норму внесения ядохимикатов, а также обезопасить человека. This article discusses the development of the device and the advantages of pesticide spraying systems with electric charging of sprayed aerosols, intended to reduce the amount of pesticides applied, as well as to improve working conditions. The electrically charging spraying device includes an external annular induction and charging electrode around the high flow rate hydraulic nozzle. Open sections on the sides of the spraying device create airflow by suction at the end of the nozzle. This airflow protects the electrode from spraying liquid that can cause unwanted corona discharge. It is proposed to use a robot of the Bogaerts Qii-Jet type, upgraded with electric charger for electrostatic spraying for large greenhouses. The robot is equipped with eight electrostatic spraying nozzles (with a flow rate per nozzle of 0.56 l/min and a charge-to-weight ratio of 0.45 mС/kg). The experiment determining the remaining amount of insect pests after spraying chemicals, and the volume and quality of vegetables, compared to non-electrostatic spraying, was carried out. The boom sprayer equipped with an electric charger was developed and tested. Field experiments have shown that this boom sprayer can reduce the amount of the required pesticide by up to 30%. At that, the quality and yielding power of crops were the same for both methods of spraying. For spraying in greenhouses, a robot equipped with an electric charger was proposed. Using of electric charger on the spraying robot will make it possible to reduce the rate of introduction of pesticides, as well as to protect a man.