Determination of the Application Parameters of Spraying Drones for Crop Production in Hazelnut Orchards

Year 2022, Volume: 19 Issue: 4, 819 - 828, 23.12.2022

Hasan Berk Özyurt , Hüseyin Duran , İlker H Çelen

https://doi.org/10.33462/jotaf.1105420

Cited By: 2

Abstract

Hazelnut, which has the most common cultivation area after almonds and walnuts among the shell fruits in the world, contains high levels of fat, protein, carbohydrates, various minerals and vitamins. Hazelnut has a broad growing area around the world, and Turkey accounts for 58% of world production with 776,000 tons annually. With this production capacity, Turkey ranks first in hazelnut production over the world. Harmful insects in hazelnut trees are the main factors that reduce hazelnut yield and quality. Pesticides are sprayed with backpack sprayers in the fight against these pests in hazelnut trees. Farmers are directly exposed to pesticides in these practices, which use high amounts of pesticides and water. In recent years, the use of unmanned agricultural vehicles in agriculture has increased. Drones are also used in pesticide applications in agriculture. In this study, the suitability of pesticide applications with the drone in hazelnut fields in Giresun province in terms of field conditions and spraying efficiency was investigated. In September 2021, applications were made with DJI Agras MG-1P model spraying drone in a selected hazelnut orchard in Uzgur village of Giresun province. The drone has 4 Teejet XR11001VS fan jet nozzles. Water-sensitive papers were placed on different regions on the hazelnut trees to be sprayed for drop measurements. In the experiments, hazelnut trees were sprayed using water at different heights and spraying rates. 6 flights were carried out at 1.5 and 2 meters altitudes and 1, 2 and 3 L.da-1 spray rates, and three hazel trees were sprayed as three repetitions in each flight. After the flight trials, the water-sensitive papers were scanned on the scanner, and the volume median diameters and the number of droplets per square centimetre were calculated in the DepositScan software. As a result of the analyses done, it was observed that the applications performed at 1 L.da-1 and 2 L.da-1 spray rates would not be sufficient in terms of spraying efficiency. As the drone flight altitude increased, the accumulation of the drops on the inner leaves decreased. In terms of drop distribution, the most homogeneous application parameter was found to be 1.5 meters high above the upper leaves of the hazel trees and 3 L.da-1 spray rate.

Keywords

Hazelnut, Drone, Spraying, Volume median diameter, Pesticide, Droplet, Drone

Determination of the Application Parameters of Spraying Drones for Crop Production in Hazelnut Orchards

Abstract

Dünyada kabuklu meyveler arasında badem ve cevizden sonra en yaygın ekiliş alanına sahip meyve olan fındık, içerisinde yüksek oranda yağ, protein, karbonhidrat, çeşitli mineraller ve vitaminler içermektedir. Fındık, dünyada geniş bir yetişme alanına sahiptir ve Türkiye, yıllık 776.000 ton üretimle dünya üretiminin %58’ini karşılamaktadır. Bu üretim kapasitesi ile Türkiye, dünyada fındık üretiminde birinci sıradadır. Fındık ağaçlarında zararlı böcekler, fındık verimini ve kalitesini düşüren etmenlerin başlıcalarıdır. Fındık ağaçlarında bu zararlılarla mücadelede sırt pülverizatörleri ile pestisit uygulamaları yapılmaktadır. Yüksek miktarda ilaç ve su kullanımı ile yapılan bu uygulamalarda, çiftçiler direkt olarak pestisitlere maruz kalmaktadır. Son yıllarda insansız tarım araçlarının tarımda kullanım alanı artmıştır. İnsansız hava araçları tarımda pestisit uygulamalarında da kullanılmaktadır. Yapılan çalışmada Giresun ilindeki fındık arazilerinde insansız hava araçları ile pestisit uygulamalarının arazi koşulları ve ilaçlama etkinliği açısından uygunluğu araştırılmıştır. 2021 Eylül ayında Giresun iline bağlı Uzgur köyünde seçilen bir fındık bahçesinde DJI Agras MG-1P model ilaçlama için kullanılan insansız hava aracı ile uygulamalar yapılmıştır. İnsansız Hava Aracı üzerinde Teejet XR11001VS yelpaze hüzmeli memeler kullanılmıştır. Püskürtme yapılacak fındık ağaçlarının üzerindeki farklı bölgelere damla ölçümleri için suya duyarlı kağıtlar yerleştirilmiştir. Denemelerde farklı yükseklik ve ilaçlama normlarında fındık ağaçları üzerine su kullanılarak püskürtme yapılmıştır. 1.5 ve 2 metre yüksekliklerde ve 1, 2 ve 3 L.da-1 püskürtme normlarında toplam 6 uçuş gerçekleştirilmiş, her uçuşta üç tekerrür olarak üç adet fındık ocağı ilaçlanmıştır. Uçuş denemelerinden sonra suya duyarlı kağıtlar yazıcıda taranarak DepositScan yazılımında ortalama damla çapları ve santimetrekaredeki damla sayıları hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, 1 L.da-1 ve 2 L.da-1 püskürtme normunda yapılan uygulamaların ilaçlama etkinliği açısından yeterli olmayacağı gözlenmiştir. İHA uçuş yüksekliği arttıkça damlaların iç yapraklardaki birikimi azalmıştır. Damla dağılımı açısından en homojen uygulama parametresi 1.5 metre yükseklikte ve 3 L.da-1 püskürtme normu olarak bulunmuştur.

Keywords

Fındık, İnsansız hava aracı, Drone, İlaçlama, Hacimsel ortalama çap, Pestisit, Damla

References

• Anıl, Ş., Kurt, H., Akar, A., Bulam Köse, Ç. (2018),. Hazelnut Culture in Turkey. In XXX. Internatıonal Hortıcultural Congress (pp. 12-16).
• Anonymous (2020a). Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), http://www.fao.org/site, (Accessed date: 03.02.2022).
• Anonymous (2020b). Turkish Statistical Institute (TURKSTAT), https://data.tuik.gov.tr/Kategori/GetKategori?p=tarim-111&dil=2 (accessed date: 03.02.2022).
• Anonymous (2022a). Syngenta Crop Protection AG, https://www.syngenta.com.au/awri (accessed date:03.02.2022).
• Anonymous (2022b). Pesticide Environmental Stewardship (PES), https://pesticidestewardship.org/pesticide-drift/understanding-droplet-size/, (Accessed date: 03.02.2022).
• Ateş, S., Kaçar, G. (2021). Sakarya ili fındık bahçelerinde fındık yeşil kokarcası (Palomena prasina L.) ve fındık kurdu (Curculio nucum L.)’nun popülasyon gelişimleri. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi, 24(2): 362-371.
• Chojnacki, J., Pachuta, A. (2021). Impact of the parameters of spraying with a small unmanned aerial vehicle on the distribution of liquid on young cherry trees. Agriculture, 11(11): 1094.
• Çelen, İ.H. (2016). Hava emişli yelpaze hüzmeli püskürme memelerinde püskürtme dağılımının ilerleme hızına bağlı olarak değişimi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(1): 99-106.
• Çelen, I. H., Önler E., Özyurt H.B. (2020). Drone technology in precision agriculture. Engineering Sciences, 121.
• Irfan, M., Ahmad, F., Kahliq, A., Awais, M., Hamid, S. (2021). Uav Sprayers Use For Mango Orchards Sprayıng To Control The Environmental Pollution. In Book of Abstracts (p. 295).
• Kılıç, B. (2014). Giresun İli Merkez, Bulancak, Espiye, Görele, Keşap ve Tirebolu ilçelerinde fındık üreticilerinin bitki koruma yönünden karşılaştıkları sorunlar ile tarımsal ilaç kullanım durumunu etkileyen faktörlerin değerlendirilmesi. (Doktora Tezi) Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Erzurum.
• Li, X., Giles, D.K., Niederholzer, F.J., Andaloro, J.T., Lang, E.B., Watson, L.J. (2021). Evaluation of an unmanned aerial vehicle as a new method of pesticide application for almond crop protection. Pest Management Science, 77(1): 527–537.
• Öztürk, D., İslam, A. (2019). Türkiye’de eski ve yeni üretim bölgelerinde fındık yetiştiriciliği yapan işletmelerin tarımsal üretim açısından karşılaştırmalı analizi. Akademik Ziraat Dergisi, 8(Özel Sayı): 99-106.
• Sarı, H. (2022). İnsanız hava aracı (Drone) ile erozyon alanlarının tespiti: Trakya Yarımadası Örneği. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 19 (1): 70-79.
• Uzundumlu, A.S., Kılıç, B., Tozlu, G. (2017). Fındık üretiminde kimyasal ilaç kullanımını etkileyen faktörlerin analizi: Giresun İli Örneği. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(1): 1-9.
• Wang, C., Wang, S., He, X., Liu, Y., Zeng, A., Song, J. (2019) Drones for PPP Distribution Evaluation Of Spray Deposits İn Orchards. In 15th Workshop on Spray Application and Precision Technology in Fruit Growing Programme and Abstracts (p. 61).
• Zhu, H., Salyani, M., Fox, R.D. (2011). A portable scanning system for evaluation of spray deposit distribution. Computers and Electronics in Agriculture, 76(1): 38-43.