אופטימיזציה של נפח התזת ספציפי ליישום ריסוס במטעי רימון באמצעות מתודולוגיית משטח תגובה

למה ריסוס חכם חשוב לחובבי פרי

הרימונים מוערכים בזכות גרגיריהם כמו אבני חן והמיץ הבריא שלהם, אך שמירה על העצים מפני מזיקים ומחלות מגיעה בעלות. חקלאים נוטים לרסס מטעים בנפחי תזת גדולים מלאים בחומרי הדברה שחלקם הגדול אף פעם לא נוחת על העלים והפירות. הערפל המבוזבז הזה נשאב לאוויר ולקרקע, מעלה עלויות ועלול לפגוע בסביבה. במחקר זה בוחנים כיצד לכוונן את נפחי הריסוס במטעי רימון בהודו כך שהעצים יקבלו בדיוק את ההגנה הנדרשת — לא יותר ולא פחות.

הבעיה של גישה אחידה לכל

רוב מרססי המטע עובדים כמו צינור גינה פתוח לגמרי: הם מספקים זרימה קבועה, בלי להתחשב בגודל העצים או בצפיפות העלווה. בהודו מגדלי רימון בדרך כלל מרססים מאות ליטרים לכל דונם ועשויים לטפל במטעים יותר מארבעים פעמים בעונה. מחקרים קודמים הראו שרק ערך שליש בלבד מהחומר המרסס מגיע בדרך כלל אל הצמרת, בעוד השאר מתפזר או נשטף. זה לא רק מבזבז כימיקלים ומים אלא גם מעלה את הסיכון לזיהום הקרקע, המים ובתי הגידול הסמוכים.

מרסס חכם המותאם לגודל העץ

כדי להתגבר על הבעיה, החוקרים התאימו מרסס אוויר נגרר על ידי טרקטור למכונה בעלת "שיעור משתנה" היכולה לשנות את כמות הנוזל שהיא משחררת בהתבסס על גודל כיסת העץ שלפניה. הם התקינו שלושה חיישני אולטרסוניק שמודדים את המרחק אל העלווה בגבהים שונים. מקביל לחיישנים אלה יש שלושה פתחים (מולקולטים) שזרימתם נשלטת אלקטרונית באמצעות שסתום ממוחשב ברוחב עבודה משתנה המנוהל על ידי מחשבון קטן. כשהטרקטור נע בשורה, החיישנים מזהים היכן מתחילה וכיצד מסתיימת הכיסוי, והמערכת מפעילה את הריסוס רק כאשר יש עלווה לפגוע בה. תצורה זו מאפשרת לחקור כיצד אינטראקציה בין זרם הפתחים ומהירות הנסיעה קובעת כמה מן הריסוס אכן נוחת על העצים.

בדיקת דפוסי ריסוס במטעים אמיתיים

הצוות בדק את המערכת בשלושה מטעי רימון מסחריים במאהאראשטרה, הודו, שנטעו במגוון הנפוץ בהגבה — ביצ'ווה. המטעים נעים בגילם משנתיים עד שמונה, ולכן העצים שונים בגובה ונפח כיסוי. בכל מטע הפעילו את המרסס בשלושה שיעורי זרימה של הפתחים ושלוש מהירויות מקדימה, ויצרו תשעה שילובי פעולה. כדי למדוד עד כמה הריסוס חדר לצמרת, הם הצמידו ניירות רגישים למים לעלים בשכבה החיצונית של העלווה ובאזורים עמוקים יותר בתוך העץ. לאחר כל מעבר סרקו את הכרטיסים הללו והשתמשו בתוכנת ניתוח תמונה כדי לכמת שלושה תוצאות מפתח: כמה משטח הכרטיס כוסה, כמה טיפות נחתו לכל סנטימטר רבוע וכמה נוזל הושקע.

מציאת נקודת האיזון לנפח הריסוס

באמצעות כל המטעים התגלה דפוס ברור. מהירויות טרקטור איטיות יותר וזרימת פתחים גבוהה יותר יצרו כיסוי טוב יותר, יותר טיפות והישקעות גבוהות יותר, במיוחד בצמרת החיצונית. אזורים פנימיים קיבלו בעקביות פחות ריסוס, שמשקף את המחסום שנוצר על ידי עלווה צפופה. באמצעות טכניקה סטטיסטית הנקראת מתודולוגיית משטח תגובה, המחברים בנו מודלים שמקשרים בין מהירות לשיעור הזרימה לבין שלושת תוצאות הריסוס בכל מטע. לאחר מכן חיפשו הגדרות פעולה ששמרו על כיסוי בטווח מעשי וצפיפות טיפות מעל ספים ידועים כיעילים לחומרי הדברה ופטריות. אופטימיזציה זו הניבה "נפחי ריסוס ספציפיים" מומלצים — כמות נוזל לליטר לכל מטר מעוקב של כיסוי — של בערך 0.093, 0.084 ו-0.077 ליטר למטר מעוקב עבור המטעים הצעיר, בגיל הביניים ובזקנים, בהתאמה.

פחות ערפל, אותה הגנה

כשהמרסס החכם פעל במצב "מוקד" — שחרור הריסוס רק כאשר היתה עלווה נוכחת — נפח כולל המיושם לדונם ירד באופן דרמטי בהשוואה לריסוס רציף קונבנציונלי. בהתאם לגיל המטע ופריסת העצים, החיסכון בריסוס נע בין כ-38% ל-60%, תוך שמירה על ספי הכיסוי וצפיפות הטיפות המקובלים על העלים. בפשטות, העצים קיבלו הגנה זהה אך עם הרבה פחות שימוש בכימיקלים ובמים. עבור החקלאים זה יכול להתבטא בעלויות קלט נמוכות יותר ופחות תדלוקים ביום; עבור הסביבה זה אומר פחות התפזרות לא רצויה וסיכון מופחת לקרקע ולמים. למרות שהבדיקות הוגבלו לרימון בתנאים ספציפיים, המחקר מציע שכיוון נפח הריסוס לנפח הכיסוי, מונחה על ידי חיישנים ואופטימיזציה מדויקת, יכול להניע ייצור פרי בר-קיימא יותר וכלכלי יותר.

ציטוט: Thorat, D.S., Mehta, C.R., Agrawal, K.N. et al. Optimization of specific spray volume for spray application in pomegranate orchard using response surface methodology. Sci Rep 16, 8589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38088-4

מילות מפתח: ריסוס מדויק, מטעי רימון, טכנולוגיית שיעור משתנה, אופטימיזציה של חומרי הדברה, חישה של כיסוי צמרתי