MOŽNOST UPORABE DIGITALNE FOTOGRAFIJE IN RAČUNALNIŠKE VIZUALIZACIJE ZA UGOTAVLJANJE KAKOVOSTI NANOSA ŠKROPILNE BROZGE

Velikost: px
Začni prikazovanje s strani:

Download "MOŽNOST UPORABE DIGITALNE FOTOGRAFIJE IN RAČUNALNIŠKE VIZUALIZACIJE ZA UGOTAVLJANJE KAKOVOSTI NANOSA ŠKROPILNE BROZGE"

Transkripcija

1 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE MOŽNOST UPORABE DIGITALNE FOTOGRAFIJE IN RAČUNALNIŠKE VIZUALIZACIJE ZA UGOTAVLJANJE KAKOVOSTI NANOSA ŠKROPILNE BROZGE MAGISTRSKO DELO OPTIONS OF USING DIGITAL PHOTOGRAPHY AND COMPUTER VISUALISATION IN DETERMINING SPRAY DEPOSIT QUALITY M. Sc. THESIS Hoče, 2016 Matjaž SAGADIN

2 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE AGRONOMIJA MOŽNOST UPORABE DIGITALNE FOTOGRAFIJE IN RAČUNALNIŠKE VIZUALIZACIJE ZA UGOTAVLJANJE KAKOVOSTI NANOSA ŠKROPILNE BROZGE MAGISTRSKO DELO OPTIONS OF USING DIGITAL PHOTOGRAPHY AND COMPUTER VISUALISATION IN DETERMINING SPRAY DEPOSIT QUALITY M. Sc. THESIS Hoče, 2016 Matjaž SAGADIN

3 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. II Magistrsko delo je bilo opravljeno v okviru Katedre za fitomedicino in Katedre za biosistemsko inženirstvo, Univerze v Mariboru, Fakultete za kmetijstvo in biosistemske vede. Senat Fakultete za kmetijstvo in biosistemske vede je dne, , za mentorja magistrskega dela imenoval izr. prof. dr. Maria LEŠNIK-a, za somentorja doc. dr. Jurija RAKUN-a. Komisijo za zagovor in oceno magistrskega dela sestavljajo: Predsednik: prof. dr. Branko KRAMBERGER Mentor: izr. prof. dr. Mario LEŠNIK Somentor/član: doc. dr. Jurij RAKUN Datum zagovora: Lektor: mag. Ksenija ŠKORJANC, prof. slov. j. Magistrsko delo je rezultat lastnega raziskovalnega dela. Matjaž SAGADIN

4 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. III Popravki:

5 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. IV IZVLEČEK Možnost uporabe digitalne fotografije in računalniške vizualizacije za ugotavljanje kakovosti nanosa škropilne brozge UDK: :634.11: :778.3:004.9(043)=163.6 V nasadih jablan smo ugotavljali kakovost nanosa škropilne brozge z uporabo na vodo občutljivih (WSP) lističev, z uporabo barvnega sledilca tartrazin (BST) in fluorescentnega sledilca uvitex (FSU) na filtrskem papirju in na listih. Rezultate smo primerjali z novo razvito metodo ugotavljanja pokrovnosti s pomočjo analize fotografij odtisov fluorescentnega sledilca na listih. Fotografiranje je bilo izvedeno neposredno v nasadu z digitalnim fotoaparatom Olympus C-3000, vgrajenim na zaprto škatlo, v kateri je UV žarnica osvetljevala liste poškropljene s fluorescentnim sledilcem. Dobljene fotografije so bile obdelane z dvema algoritmoma izdelanima v računalniškem okolju LabVIEW IMAQ Vision in Matlab R2015a. Rezultati so pokazali, da je zaradi visokih temperatur pri fotografiranju neposredno v nasadu kakovost fotografij zaradi segrevanja CCD senzorja zelo slaba, kar povzroča napaka imenovana»šum tipala«. Posledica je bila slaba korelacija med rezultati analize pokrovnosti z analizo fotografij listov in vrednostmi za pokrovnost, ugotovljenimi z drugimi uporabljenimi metodami. Postopek fotografiranja smo v naslednjem poskusu ponovili v hladnih prostorih in dobili boljše ujemanje rezultatov analize fotografij in drugih proučevanih metod. Stopnja ujemanja rezultatov analize kakovosti depozita je bila pri fotografski metodi podobno nizka, kot stopnja ujemanja med standardnimi metodami (WSP proti BST ali WSP proti FSU). Kljub nizki stopnji ujemanja med rezultati različnih metod mislimo, da je fotografska metoda uporabna, saj pri statistični analizi ocen kakovosti depozita, privede do enakih sklepov glede učinka preučevanih dejavnikov na kakovost depozita škropilne brozge. Ključne besede: pršilnik, jablana (Malus domestica Borkh.), sledilno barvilo, analiza pokrovnosti z oblogo škropiva, analiza slik, digitalna fotografija OP: IX, 64 strani, 18 slik, 11 preglednic, 31 virov

6 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. V ABSTRACT Options of Using Digital Photography and Computer Visualisation in Determining Spray Deposit Quality UDC: :634.11: :778.3:004.9(043)=163.6 The quality of spray deposit on apple leaves was assessed in a trail carried out in an apple orchard, using the following assessment techniques: coverage analysis on water sensitive papers (WSP), deposit analysis of colour dye atrazine (CDT) and fluorescent dye uvitex (FDU) on apple leaves and filter papers. The results of the spray deposit analysis via WSP, CDT and FDU use were compared with a newly developed method of determining spray coverage through the analysis of photographs of fluorescent tracer droplet prints on the leaves. Photographs of the apple leaves treated with fluorescent dye were taken directly in the orchard with a digital camera Olympus C built on a closed box (without sunlight access) in which a special lamp illuminated the leaves with UV light. The resulting photos were processed via the LabVIEW IMAQ Vision and Matlab R2015a image analysing softwares, which operate on the basis of two different analysis algorithms. The results showed, that due to high temperatures when shooting photos directly in the orchard, the quality of the photos is not good enough for quality image software processing because of the excessive heating of the CCD sensor, causing an error labelled as»sensor noise«. The consequence was a poor correlation between the results obtained by use of photograph coverage analysis of leaves treated with fluorescent dye, and coverage values obtained with other tested methods. In the repeated experiment the process of shooting was carried out in a cold room and we got a much better match between our results of the photograph analysis and other methods studied. The level of statistical match (correlation) between the analysis results of the spray deposit quality were similarly low in the photographic method as the level of correlation between the results obtained by standard methods (WSP vs. CDT or WSP vs. FDU). Despite the low level of correlation between the results of different methods we think that the photographic method is a useful tool for assessing spray deposit quality. The statistical analysis of coverage values obtained via the photographic method lead to the same conclusions regarding the effect of the studied factors on the quality of the spray deposit as the other five examined methods. Key words: sprayer, apple (Malus domestica Borkh.), tracer colour, spray coverage analysis, image processing, digital photography DC: IX, 64 pages, 18 images, 11 tables, 31 sources

7 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. VI KAZALO VSEBINE 1 UVOD Opredelitev problema Preverjanje delovanja naprav za nanos FFS Metode ugotavljanja kakovosti nanosa škropilne brozge Depozit Pokrovnost in število zadetkov Delovna hipoteza PREGLED OBJAV MATERIAL IN METODE DELA Lokacija poskusov Uporabljene naprave Sadjarski ozkokolotečni traktor New Holland TN75V Nošeni pršilnik Agromehanika AGP400EN/U Nošeni pršilnik Unigreen turboteuton in Unigreen turbodrop P Vlečeni pršilnik Zupan ZM1000DT Uporabljeni tipi šob in delovni parametri Terenska naprava za fotografiranje listov Fotoaparat Olympus C Uporabljeni materiali Metode dela Metode dela v sezoni Metode dela v sezoni Postopek fotografiranja naravnih listov... 32

8 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. VII Postopek za ugotavljanje pokrovnosti in števila impaktov na posnetih fotografijah Postopek ugotavljanja pokrovnosti in števila impaktov na WSP papirčkih Postopek ugotavljanja depozita sledilca tartrazin na naravnih listih in na filtrskem papirju Postopek ugotavljanja depozita sledilca uvitex na naravnih listih in na filtrskem papirju Uporabljene statistične metode REZULTATI IN RAZPRAVA GLEDE POSKUSA V SEZONI Zaključki iz poskusa v sezoni REZULTATI IN RAZPRAVA GLEDE POSKUSOV V SEZONI Primerjava vrednosti parametrov kakovosti depozita ugotovljenih z različnimi metodami in statistične značilnosti učinkov tipa pršilnika in hitrosti vožnje na kakovost depozita Analiza statistične tesnosti povezav med vrednostmi parametrov kakovosti depozita ugotovljenimi z različnimi metodami ZAKLJUČKI VIRI... 60

9 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. VIII KAZALO PREGLEDNIC Preglednica 1: Karakteristike nasadov Preglednica 2: Karakteristike uporabljenih šob in delovni parametri pri škropljenju s pršilniki Agromehanika AGP 400EN/U in Unigreen TD v sezoni Preglednica 3: Karakteristike uporabljenih šob in delovni parametri pri škropljenju s pršilniki Agromehanika AGP 400EN/U, Unigreen TT in Unigreen TD v sezoni Preglednica 4: Nastavitve digitalnega fotoaparata Olympus C-3000 pri zajemanju fotografij Preglednica 5: Prikaz nekaterih parametrov variabilnosti rezultatov glede izmerjene pokrovnosti v različnih časovnih nizih od prvega opravljenega posnetka pri nepretrganem fotografiranju v časovnem nizu 40 minut z enominutnimi vmesnimi presledki Preglednica 6: Prikaz parametrov kakovosti depozita (uvitex ng/cm 2, tartrazin µg/cm 2, WSP / Labview / Matlab pokrovnost v %) na lokaciji Pod bloki v odvisnosti od tipa pršilnika in hitrosti vožnje Preglednica 7: Prikaz parametrov kakovosti depozita (uvitex ng/cm 2, tartrazin µg/cm 2, WSP / Labview / Matlab pokrovnost v %) na lokaciji Selnica ob Dravi v odvisnosti od tipa pršilnika in hitrosti vožnje Preglednica 8: Prikaz tesnosti korelacijskih povezav med podatki pridobljenimi s petimi priznanimi metodami ugotavljanja kakovosti nanosa in dvema novo razvitima metodama na lokaciji Pod bloki Preglednica 9: Prikaz tesnosti korelacijskih povezav med podatki pridobljenimi z različnimi priznanimi metodami ugotavljanja kakovosti nanosa in na novo razvitimi metodami na lokaciji Selnica ob Dravi Preglednica 10: Prikaz tesnosti korelacijskih povezav med podatki pridobljenimi s priznanimi metodami ugotavljanja kakovosti nanosa na lokaciji Pod bloki 53 Preglednica 11: Prikaz tesnosti korelacijskih povezav med podatki pridobljenimi s priznanimi metodami ugotavljanja kakovosti nanosa na lokaciji Selnica ob Dravi... 54

10 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. IX KAZALO SLIK Slika 1: Škropilni oblak sega zelo visoko nad krošnje dreves, pri tem pa je velika možnost zanašanja škropilne brozge na sosednje površine ali v naselje Slika 2: Fluorescentno barvilo na naravnem listu vinske trte... 7 Slika 3: WSP lističi z različnim številom zadetkov na cm 2 ( water-sensitive-paper/)... 8 Slika 4: Nošeni pršilnik AGP400ENU priključen na traktor New Holland TN75V Slika 5: Pršilnik Unigreen turboteuton in Unigreen turbodrop P Slika 6: Pršilnik Zupan ZM1000DT Slika 7: Zunanji izgled in prerez šob Lechler TR in ITR Slika 8: Terenska naprava za fotografiranje listov Slika 9: Digitalni fotoaparat Olympus C-3000, adapter (nosilec) filtrov, rumeni filter Cokin C001/46 yellow Y2 in makro predleča Cokin C104/46 close-up +4D Slika 10: Zaprta škatla za fotografiranje poškropljenih listov s pritrjenim digitalnim fotoaparatom Olympus C Slika 11: Na vejico pripete ščipalke z nameščenimi kolektorji (od leve proti desni: WSP listič, filtrski papir, dva naravna lista in s črno mat barvo pobarvan naravni list) 28 Slika 12: Na leseno letvico pritrjene ščipalke z nameščenimi kolektorji (zgoraj 8 naravnih listov, spodaj WSP listič in dva filter papirčka) Slika 13: Front panel in blok diagram razvitega algoritma za računalniško vizualno analizo fotografij Slika 14: Primerjava fotografije posnete s fotoaparatom in z algoritmom obdelana slika.. 34 Slika 15: Okno algoritma izdelanega v okolju Matlab R2015a Slika 16: Naprava Optomax image analyser in algoritem APA 2001 V Slika 17: Primerjava rezultatov pokrovnosti (%) WSP (levo) in naravni listi (desno) pri škropljenju s pršilnikom Agromehanika AGP 400EN/U, kjer so meritve pokazale višjo pokritost v notranjosti krošnje Slika 18: Fotografija levo posneta na začetku fotografiranja in 40-ta fotografija posneta po 40-tih minutah. Objekt fotografiranja je bil vedno isti

11 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge. X KAZALO GRAFIKONOV Grafikon 1: Prikaz korelacije med periodo fotografiranja in vrednostjo pokrovnosti Grafikon 2: Prikaz korelacije med periodo fotografiranja in številom impaktov... 41

12 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 1 1 UVOD 1.1 Opredelitev problema Današnji načini pridelave hrane s poudarkom na količini in kakovosti pridelkov, so nujno povezani z uporabo različnih foliarnih gnojil, rastnih regulatorjev in sredstev za varstvo rastlin. Ti pripravki omogočajo tudi cenejšo, predvsem pa lažjo pridelavo na večjih površinah. Zaradi tega se je uporaba različnih pripravkov močno povečala, saj so jih pridelovalci prisiljeni uporabljati, da bi dosegli velik in na zunaj kakovosten pridelek. Pridelovalci so zaradi odkupnih cen pridelkov, ki se neprestano nižajo in s tem vodijo v ekonomski propad, prisiljeni uporabiti vsa trenutno razpolagajoča sredstva za povečanje količine pridelkov. Na videz so takšni pridelki kakovostni, ne zavedamo pa se, kakšne ostanke lahko najdemo v takšnih proizvodih, predvsem pa, kakšne bodo posledice takšnega načina kmetovanja na ljudi kot potrošnike hrane. Še bolj pomembno dejstvo je, da se velike količine ostankov kopičijo v tleh, od tam se spirajo v vodotoke in v podtalnico, ki je glavni vir pitne vode. V zadnjem času ugotavljamo, da se pojavlja rezistenca pri nekaterih škodljivcih in boleznih, prav tako pa nekateri herbicidi ne delujejo več na plevel. Nastal je začaran krog. S pripravki uničimo organizme, ki so slabotnejši in neodporni. Odporni preživijo in nadaljujejo vrsto, ki je odpornejša od staršev. Pridelovalci bodo prisiljeni uporabiti učinkovitejša sredstva, ki bodo še bolj agresivna in škodljiva za okolje in zdravje ljudi, ali uporabiti večje odmerke pripravkov. Tako kot se med boleznimi in škodljivci najdejo odporni organizmi, tako se tudi med gojenimi kulturami najdejo organizmi ali celo sorte, ki so delno ali popolnoma odporne na nekatere bolezni in škodljivce. Naši predniki so zelo dobro poznali selekcijo rastlin in so že

13 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 2 takrat izbirali semena najboljših rastlin, ki so bila verjetno odpornejša od ostalih ter zato tudi bolj bujna. Semena so si med sabo izmenjevali s tem križali sorte, ponovno odbirali seme, ter s tem dobili boljše rastline. Danes se selekcija vrši samo v smeri čim višjega pridelka ob uporabi vseh razpoložljivih pripravkov. Če kakšno tretiranje izpustimo, se pridelek zaradi bolezni, škodljivcev ali plevela zelo zmanjša. Veliko denarja vlagamo v takšno selekcijo, ki verjetno nima neke svetle prihodnosti. Če bi le del teh sredstev namenili za selekcijo bolj odpornih rastlin v in na lokalni ravni izbirali primerne sorte, bi verjetno zelo zmanjšali porabo gnojil, fitofarmacevtskih sredstev in ostalih pripravkov. Večino fitofarmacevtskih sredstev nanašamo na rastline s škropljenjem in pršenjem. Redkeje uporabljamo za nanos posipavanje in prašenje, zalivanje, injektiranje plinov ali tekočin, premazovanje ali vbrizgavanje v rastline. Postopek nanašanja je s stališča mehanizacije zahtevno strokovno opravilo, saj majhne napake lahko zelo zmanjšajo učinkovitost delovanja pripravkov, dodatno pa povečamo onesnaževanje okolja. Ključnega pomena je pravilna izbira in uporaba tehnično brezhibne naprave, ob pravočasni uporabi ustreznega sredstva. Če se osredotočimo le na škropljenje in pršenje, moramo temeljito analizirati in določiti škropilni postopek, da bo učinek zadovoljiv, ekonomičen, ter da bo postopek izveden v skladu z varstvom pri delu in varovanjem okolja (Lešnik, 2007). Učinek sredstva, ki ga nanašamo na rastline je odvisen od kakovosti nanosa škropilne brozge. Pri kakovostnem nanosu v sadovnjakih želimo, da se škropilna brozga pri škropljenju čimbolj enakomerno razporedi po celotni ciljni površini oziroma habitusu drevesa, da je pri tem listna površina čimbolj in enakomerno "pokrita" s kapljicami. Vemo, da ciljno površino (list, steblo, plod, kalček ali korenino) doseže le delček količine škropilne brozge, ki ga poškropimo. Ta trditev velja še posebej pri škropljenju s pršilniki v času, kadar je na drevesih ali na trti malo listja. Pa tudi sicer, v najbujnejši rasti, del brozge pade na tla ali jo z zračnimi tokovi odnese vstran od cilja.

14 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 3 Govorimo o zanašanju škropilne brozge ali aplikacijskem driftu. Ta je odvisen predvsem od gibanja zračnih tokov in temperature med škropljenjem. Zračni tok kapljice odnese izven habitusa drevesa, lahko pa tudi izven nasada. Drobne kapljice lebdijo v zraku, molekule vode iz njih počasi hlapijo, s tem se vedno bolj manjšajo in postajajo vse bolj mobilne. Ob aplikacijskem driftu pa nastaja tudi postaplikacijski drift, ki je posledica kemičnih procesov in atmosferskih vplivov po aplikaciji. Pri tem gre za izhlapevanje in izpiranje škropilne brozge iz ciljnih površin na tla in v podtalje, ter premeščanje zaradi vetrne in vodne erozije. Pogosto se nam dogaja, da se na nekatere dele rastlin nanese prevelike količine brozge, ki odteče iz ciljne površine lista ali stebla na tla (Lešnik, 2007). Del škropilne brozge, ki ne zadene in ostane na ciljni površini, nepotrebno obremenjuje okolje in povzroča onesnaženje tal in zraka okolice. Še posebej problematično je onesnaževanje voda, nekmetijskih površin in bivalnega okolja, pojavlja pa se tudi kontaminiranje sosednjih kmetijskih površin s posevki. Slika 1: Škropilni oblak sega zelo visoko nad krošnje dreves, pri tem pa je velika možnost zanašanja škropilne brozge na sosednje površine ali v naselje.

15 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 4 Uspeh aplikacije je odvisen od veliko dejavnikov. Gotovo najpomembnejši je razporeditev zadetkov kapljic in pokritost ciljne površine s kapljicami, ki po izsušitvi oblikujejo depozit. Govorimo o pokrovnosti (angl. coverage, delež prekrite ciljne površine v %), ki je mera za pokritost ciljne površine (list, steblo, tla) ter o depozitu škropilne brozge, ki predstavlja dejansko količino nanesene škropilne brozge (kemične snovi) na ciljno površino (angl. deposit, običajno v ng/cm 2 ). Kakovost nanosa je v veliki meri odvisna od kakovosti delovanja sestavnih delov pršilnika, katerega tehnična izvedba mora biti primerna nasadu. Gre predvsem za tehnične rešitve proizvajalca naprave, ki mora zagotoviti kakovostno usmerjeno, nasadu primerno razporeditev vetra puhala. Skladen veter in ustrezen tip, velikost ter položaj šob, dajejo zadovoljive rezultate pokrovnosti pa tudi depozita pri škropljenju v celotnem habitusu drevesa. Izdelovalci naprav, raziskovalci, svetovalci za aplikacijsko tehniko in pridelovalci sami morajo preverjati kakovost delovanja naprav tudi z analizo pokrovnosti in količino depozita na ciljnih površinah. To je mogoče narediti z različnimi pristopi, različno kakovostno in z različnimi stroški. Vse metode imajo omejitve in pogosto je potrebno za dobro oceno delovanja naprav uporabiti več metod, ki se dopolnjujejo. Najsodobnejše metode so običajno dostopne vrhunskim znanstvenikom, pridelovalci se največkrat poslužujejo uporabe WSP lističev (angl. water sensitive paper). Zelo zanimiv pristop pa je digitalna fotografija in analiza slik. Kakovost aparatov je izredno napredovala in tudi dostopnost različnih programov za analizo slik. Razvoj na tem področju kaže na velike možnosti uporabe fotografije za analizo kakovosti delovanja naprav za nanos FFS. Prednost fotografske tehnike je cenenost in izdelava zelo velikih serij ponovitev analiz. Obstaja strokovno vprašanje, ali je s fotografskimi metodami možno enako kakovostno opredeliti kakovost nanosa škropilne brozge, kot z ostalimi metodami (npr. kemičnimi).

16 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge Preverjanje delovanja naprav za nanos FFS Za uspešen razvoj škropilne tehnike je potrebno nenehno spremljanje karakteristik naprav in sestavnih delov. Pri sodobnih tehničnih rešitvah naprav želimo povečati uporabno vrednost le-teh, kar pa lahko ugotovimo le z meritvami, ki jih primerjamo z rezultati predhodno izdelanih naprav. V fazi razvoja naprave se najpogosteje uporabljajo preproste in hitrejše laboratorijske analize, pri katerih brez zunanjih vplivov preverimo delovanje naprav. Za takšne analize uporabljamo razne merilnike pretokov in tlaka tekočin ali zraka, naprave za ugotavljanje velikosti kapljic ter naprave, s katerimi ugotavljamo vertikalno razporeditev škropilnega oblaka (npr. paternator). Rezultate laboratorijskih meritev je potrebno preveriti še v nasadu, kjer se pokaže dejanski uspeh razvoja naprave za nanašanje škropilne brozge. Šele pri aplikativnem testiranju naprave, kjer na rezultate meritev vplivajo vsi želeni in nezaželeni vplivi, ki se pri škropljenju v nasadu pojavijo, dobimo dejansko sliko delovanja naprave. Pri teh preverjanjih nas zanima predvsem kakovost nanosa škropilne brozge na ciljno površino (listje, plodovi) in enakomernost razporeditve škropilne brozge po celotni rastlini. 1.3 Metode ugotavljanja kakovosti nanosa škropilne brozge Za ugotavljanje kakovosti nanosa škropilne brozge na ciljno površino uporabljamo več različnih metod, ki temeljijo na kemijskih analizah ali na vizualni analizi zadetkov kapljic ob ciljno površino. Pri prvih dobimo kvantitativno ovrednoten rezultat, ki nam pove, kakšna količina sledilca (kemikalije) je padla na ciljno površino (depozit), pri drugih pa dobimo rezultat, ki pove, kakšno je število zadetkov na ciljno površino, njihovo velikost in odstotek pokrite - poškropljene površine (angl. coverage).

17 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 6 Pri preverjanju naprave je potrebno čim bolj sistematično po celotni rastlini razporediti kolektorje (nosilce). To so lahko različni plastični in papirnati trakovi, plastične, kovinske ali steklene ploščice, naravni kolektorji (listi rastlin) in podobni materiali, ki zadržijo naneseno škropilno brozgo pri škropljenju do kasnejše analize. 1.4 Depozit S pomočjo kemijskih analiz ugotavljamo depozit škropilne brozge pri škropljenju. Analize temeljijo bodisi na fluorometriji, kolorimetriji, fotometriji ali na kvantitativni analizi. Pri teh metodah uporabljamo pri škropljenju sledilce (angl. tracers), ki se pri poskusnem škropljenju, pomešajo z vodo. Takšne snovi so lahko tudi fitofarmacevtski pripravki za zaščito rastlin, vendar zaradi fitotoksičnosti raje uporabljamo preproste cenene snovi, kot so barvila, ki so lahko fluorescentna ali nefluorescenta. Ključnega pomena pri izbiri barvila je njegovo razpadanje zaradi staranja in svetlobe, ter raztapljanje ali izpiranje pri kemijski analizi. Za kolektorje uporabljamo materiale, ki barvila vpijajo, ali jih zadržijo na površini. Pri kemijski analizi jih speremo iz kolektorja ter določimo koncentracijo v analitski raztopini. Za nosilec lahko uporabimo tudi liste iz rastlin. Rezultati, ki jih dobimo s kemijsko analizo, so zelo natančni, vendar so primerni le za manjše število vzorcev, saj je priprava vzorca zamudna in draga. 1.5 Pokrovnost in število zadetkov Predvsem zaradi visoke cene kemijskih analiz, se večinoma odločamo za cenejše in enostavnejše načine ugotavljanja pokrovnosti na podlagi vizualnih metod, ki so v večini primerov v tesni korelaciji z depozitom. Vizualne metode za ugotavljanje pokrovnosti lahko razdelimo v dve skupini, kjer uporabljamo:

18 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 7 naravne kolektorje - liste z drevesa, ki ga škropimo. Za več ponovitev na istem drevesu moramo vzeti liste z drugega drevesa in ga pripeti na poškropljeno drevo. Kot sledilec se lahko uporabljajo različna intenzivna vodotopna barvila, ki vizualno dajejo dovolj velik kontrast med kolektorjem in barvilom. Na naravnih zelenih listih, ki so temno zeleni, je težko doseči dovolj kontrasta, zato se kot sledilec pogosteje uporabljajo različna fluorescentna barvila, ki v temnem prostoru ob osvetlitvi z UV svetlobo fluorescirajo in oddajajo svetlobo v vidnem spektru ter različna vidna barvila (najpogosteje barvila za prehrano). Slika 2: Fluorescentno barvilo na naravnem listu vinske trte. umetne kolektorje uporabljamo zaradi lažje vizualne obdelave, saj so enako veliki in imajo enakomerno barvo. Na vlago občutljive lističe (angl. water-sensitive paper - WSP) uporabljamo za škropljenje s čisto vodo. Vodna kapljica ob zadetku ob obešen listič povzroči takojšnjo spremembo rumene barve podlage v temno modro. Ker so ti lističi zelo občutljivi na vlago, moramo z njimi ravnati zelo previdno, saj vsak dotik z vlago spremeni barvo podlage in s tem vpliva na rezultat. Spremembo barve lahko povzroči že kapljica, ki listič samo oplazi in se niti ne zalepi nanj. Predvsem zaradi slednjega se uporabljajo na olje občutljivi lističi (angl. oil-sensitive paper OSP), kjer vlaga ne povzroči napak meritev. Kljub temu se metoda z WSP lističi uporablja pogosteje, saj je bistveno enostavnejša, ekološko bolj sprejemljiva, saj ne uporablja olja, rezultati pa so vidni s prostim očesom.

19 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 8 Slika 3: WSP lističi z različnim številom zadetkov na cm 2 ( water-sensitive-paper/). Pri vizualnih metodah, poškropljene papirčke z odtisi zadetkov kapljic s skenerjem ali kamero prenesemo v digitalno sliko odtisov kapljic. S pomočjo računalniških algoritmov analize slike (angl. image processing) določimo pokrovnost (% pokrite površine), lahko pa tudi število in velikost zadetkov (angl. impacts) kapljic. 1.6 Delovna hipoteza Različni avtorji zagovarjajo različne metode za ugotavljanje nanosa škropilne brozge pri škropljenju. Vsaka ima prednosti in slabosti, odločitev za eno ali drugo pa je največkrat kompromis med natančnostjo, hitrostjo, razpoložljivostjo opreme in ceno metode. Za metode, ki temeljijo na kemijski analizi lahko trdimo, da so natančne, vendar le ob uporabi dovolj kakovostnih sledilcev in kolektorjev. Z upoštevanjem slednjih trditev se cena analiz zelo poviša, kar je vzrok za iskanje alternativnih metod, ki ob manjšem vložku hitreje dajo primerljivo natančne rezultate, uporabne za ugotavljanje pokrovnosti. Trenutno se največ uporablja metoda, pri kateri ugotavljamo pokrovnost s pomočjo analize slike na WSP lističih, ki je hitrejša in cenejša, vendar pogosto daje netočne zavajajoče rezultate predvsem pri uporabi šob, ki ustvarjajo večje kapljice in pri novejših antidriftnih

20 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 9 šobah, ki ustvarjajo volumsko večje mehurčke. Velika kapljica lahko zaradi hitrosti gibanja, vetra ali gravitacije zdrsne po površini WSP listka in napravi progo, kjer so samo sledi škropilne brozge. Pri analizi slike pa se izkaže proga kot pokrita površina. Prav tako nastajajo problemi pri veliki hektarski količini vode, kjer je zaradi stekanja in prelivanja kapljic površina listka popolnoma zamazana. Fox (2003) ugotavlja, da je najprimernejša pokrovnost na lističih med 20 in 40 %, večja ali manjša pokrovnost, pa lahko daje netočne rezultate. Namen naloge je razviti novo enostavnejšo, hitrejšo in cenejšo metodo ter jo primerjati z že uveljavljeno in priznano metodo za ugotavljanje pokrovnosti na podlagi WSP lističev. Pri razvoju metode je treba upoštevati prednosti in slabosti drugih metod, pri tem pa izbrati primerne materiale in metode. Hipoteza 1: Obstaja vsaj povprečno dobra korelacijska povezava (R 2 0,5) med vrednostmi za oceno pokrovnosti listov s škropilno brozgo, dobljenimi z analizo fotografij listov preškropljenih s fluorescentnim sledilcem in vrednostmi, dobljenimi z drugimi tehnikami (WSP lističi, barvni sledilec tartrazin, kemijska analiza depozita fluorescentnega sledilca na listju). Hipoteza 2: Pričakujemo, da je povezava med ocenami stopnje pokrovnosti listja, najtesnejša med vrednostmi dobljenimi z analizo fotografij listov preškropljenih s fluorescentnim sledilcem in analizo fotografij WSP lističev ter analizo depozita sledilcev na filter papirju.

21 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 10 Hipoteza 3: Pričakujemo, da je povezava med vrednostmi za oceno pokrovnosti listov, dobljenimi z analizo fotografij listov preškropljenih s fluorescentnim sledilcem in vrednostmi, dobljenimi z drugimi tehnikami (WSP lističi, barvni sledilec tartrazin, kemijska analiza fluorescentnega sledilca na listju) enako tesna, kot med primerjalnimi tehnikami samimi (npr. med WSP lističi in kemijsko analizo depozita sledilcev).

22 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 11 2 PREGLED OBJAV Foliarna aplikacija je najpogostejši način za nanašanje škropilne brozge (agro kemikalij) na rastline z namenom zaščite rastlin. Natančnost aplikacije na rastline je ključnega pomena za biološko učinkovitost škropilne brozge, kot tudi za neželeno delovanje le-te na neciljane organizme, odnašanje škropilne brozge (angl. drift), izhlapevanje, pojav ostankov v plodovih itd. (Koch, 2008). V zadnjem času so zaradi možnosti stranskih učinkov na okolje agro kemikalije postale močno nadzorovane. Le-te lahko vplivajo na zdravje ljudi posredno zaradi onesnaževanja okolja, kot tudi neposredno pri uživanju hrane, ki je bila pridelana ob uporabi pripravkov, ali je rastla na kontaminiranih območjih. Uvajanje ugotavljanja kakovosti nanosa škropilne brozge ima večplasten pomen. Prvenstven namen je ugotoviti kakovost delovanja naprave za nanašanje pripravkov (škropilnica, pršilnik ) ter proučevanje možnosti za izboljšanje naprav v smislu tehničnih in tehnoloških rešitev na napravah. Izboljšave lahko naredi proizvajalec naprave pri izdelavi nove, lahko pa uporabnik naprave preveri delovanje in na osnovi tega spremeni nastavitve naprave, ali pa zamenja določene sestavne dele naprave. Z uporabo tehnik za ugotavljanje kakovosti nanosa ne ugotavljamo le neposrednih učinkov, temveč lahko posredno, z ugotavljanjem učinkovitosti delovanja na bolezni in škodljivce in glede na ugotovljen nanos, določamo primerno količino vode na površino ter hektarsko dozo pripravka. Strokovno natančen pristop in uporaba opisanih tehnik daje pozitivne učinke pri zmanjševanju vpliva pripravkov na okolje (Koch, 2008).

23 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 12 Za ugotavljanje kakovosti nanosa in ocenjevanje učinkovitosti nanosa se uporabljajo različne tehnike. Prvi način je brez vizualizacije, z uporabo kovin, sledilcev (tracerjev) ali aktivnih učinkovin (FFS). Ugotavlja se kvantitativna količina sledilca, ki je bila nanešena na kolektorje, ki so največkrat filtrski ali podobni lističi. Raziskovalci Byers in sod. 1984; Sutton in Unrath, 1984; Salyani, 1988; Val Monterola in sod so uporabili kovine. Barvila so uporabili Johnstone, 1977; Pergher in sod. 1997; Salyani in Whitney, 1988; Hayden in sod. 1990; Koch, 1993; Koch in sod Avtorji Matuo, 1988; Smelt in sod pa so uporabili učinkovine FFS. Drugi način temelji na vizualizaciji, kjer se uporabljajo na vodo ali olja občutljivi kolektorji, ali pa folije in podobni lističi, na katerih se vodne kapljice posušijo in pustijo sled. Z različnimi vizualnimi tehnikami določimo stopnjo pokritosti površine s sledilcem. Fluorescenčno analizo so uporabili številni avtorji: Staniland, 1959; Edwards in sod. 1961; Pereira, 1967; Oster, 1974; Salyani & Whitney, 1988, ki menijo, da je ta postopek enostaven, hiter in primeren za velike razlike v pokritosti (Palladini, 2005). Za ugotavljanje kakovosti nanosa škropilne brozge je najpogosteje uporabljeno merilo količina kemikalije, ki je bila nanesena na kolektor (ng/cm 2 ali ng/g sveže mase listja), kar je merilo za depozit sledilca ali učinkovine. Vizualne metode dajejo podatke o pokritosti kolektorja (% pokrite površine), ali kot število zadetkov kapljic na cm 2. Metodi dajeta različne podatke in je zato primerjava obeh zelo zapletena in nejasna, skoraj nemogoča. Da bi lahko primerjali obe metodi je treba narediti dovolj velik vzorec (Holownicki, 2004). Za dober nanos škropilne brozge in dobro zaščito rastlin, je bolj pomembno razumeti prostorsko porazdelitev škropilne brozge v drevesu, kot pa interpretirati le število zadetkov kapljic. Oba parametra sta odvisna od razmerja med položajem šobe in smerjo pretoka zraka, ter prostorsko geometrijo drevesa. Uporaba katerekoli metode ob uporabi primerne enakomerne porazdelitve kolektorjev, omogoča zaznavanje nizkih depozitov v krošnji drevesa in naknadno prilagoditev pršilnika (Koch, 2006).

24 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 13 V številnih raziskavah so bili uporabljeni umetni kolektorji iz filtrskega papirja velikosti 76x26 mm, ki je standardizirana. Pomembno je, da se kolektor pri preskušanju postavi vedno na isto mesto, saj to omogoča ponovljivost rezultatov. Ob tem je treba upoštevati dejstvo, da se filtrski papir, kot kolektor pri odlaganju sledilca, obnaša drugače kot naravni list ali plod, saj je vpijanje sledilca različno. Odvisno od razpoložljive analitične opreme laboratorija, se raziskovalci odločajo za različne sledilce. Najpogosteje se uporabljajo fluorescentne barve ali kovinske spojine, ki jih je mogoče na enostaven način zaznati z atomsko absorpcijsko spektrometrijo. Kljub enostavnosti je potrebna previdnost zaradi stabilnosti sledilcev, ki počasi razpadajo, še posebej v prisotnosti sončne svetlobe (Koch, 2006). Prednost fluorescenčnih kolektorjev je, da pri fotospektrometrični analizi ni veliko napak zaradi fluoresciranja drugih snovi, ki so na ciljni površini, ali se izlužijo iz ciljne površine. Le redke snovi na listju ali v listju fluorescirajo. Pri uporabi barvil je možnost napak večja, saj v rastlinah obstajajo snovi, ki lahko imajo absorpcijski spekter enak kot barvni sledilec. Dobra lastnost fluorescenčnih sledilcev je velika stabilnost. Tako se koncentracija v času od nanosa do procesiranja vzorca ne zmanjša. Slabe lastnosti so naslednje: so dražji, so bolj strupeni, pridelek iz poškropljenih dreves se pri nekaterih ne sme tržiti, za izluževanje potrebujejo dražja topila, ki so bolj škodljiva za ljudi in okolje. Pri živilskih barvah ni kemične škodljivosti za raziskovalce in pridelek s poškropljenih rastlin, se lahko trži. Običajna živilska barvila lahko dokaj hitro razpadajo, zato mora biti čas med nanosom in analitskim procesiranjem, kratek. Kot topilo se lahko uporabi vodo. Koch (2006) opisuje pojem pokritost, ki pomeni odstotek rastlinske površine, ki je pokrita ali onesnažena s kemikalijo. Kadar ugotavljamo pokritost, moramo vedeti, da še posebej pri vodo občutljivih lističih (WSP) lahko pride do povsem napačnih rezultatov, kajti večja količina vode, pokaže boljše rezultate pokritosti, lahko se celo zgodi, da zaradi prevelike količine vode nastopi odtekanje tekočine iz lističev. Na podobne težave opozarja Holowicki (2002), ki poudarja, da je treba optimizirati porabo vode. Prihaja tudi do težav, kadar so kapljice zelo drobne in jih je težko optično prepoznati. WSP lističi torej omogočajo

25 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 14 primerjavo zgolj pri nekem omejenem intervalu porabe vode na hektar pri delih s povprečno velikimi kapljicami. Koch (2006) se sprašuje, kakšen pomen ima podatek o številu zadetkov kapljic na cm 2 pri uporabi vizualne analize WSP lističev? Jasno je, da je število zadetkov kapljic na enoto, odvisno od spektra iz šobe sproščenih kapljic. V zadnjih letih je trend pri zaščiti rastlin v smeri zmanjševanja drifta. Posledično se je pojavil trend povečevanja velikosti kapljic, kar pa lahko ima za posledico manjšo pokritost in s tem slabšo zaščito rastlin. Koch (2006) predlaga naravne kolektorje (naravne liste), saj so nameščeni in usklajeni v drevesu glede na vrsto in sorto drevesa, količino plodov in višino pridelka, stopnje rasti, dejanskih sedanjih in preteklih vremenskih razmer itd., ob škropljenju pa je pomemben dejavnik še zmožnost zadrževanja tekočine na površini. Velika prednost umetnih kolektorjev je sicer standardizacija, se pa kažejo težave ravno zaradi izgube informacij o variabilnosti, zaradi zgoraj omenjenih vplivov. Če želimo izboljšati biološko učinkovitost nekega sredstva z izboljšanjem kakovosti nanosa škropilne brozge, moramo upoštevati naravne dejavnike. Palladini (2005) je uporabil fluorescentna sledilca Briliant blue in Saturn v koncentraciji 0,15% in dodatek za boljše oprijemanje Vinilperse 0,015%. Barvili sta bili poškropljeni na naravne liste citrusa Citrus sinensis L. var. Hamlin, nato pa je na osnovi kvantitativne analize na fluorescentnem spektrofotometru, ugotavljal razpadanje barvil. Listi, ki so bili posušeni na naravni svetlobi, v primerjavi z neposušenimi listi niso kazali večjih razlik, medtem ko so listi, ki so bili izpostavljeni direktni sončni svetlobi za 2, 4 ali 8 ur, kazali občuten razpad barvila. Ena od težav analitskih metod je, kako izvesti primerjave med stroji. Pri analizi enega stroja je enostavno, ker depozit analiziramo le enkrat. Če pa želimo stroje primerjati med seboj, moramo isto ciljno površino poškropiti večkrat. Pri večkratnih zaporednih škropljenih dobimo dodaten dejavnik variabilnosti, to je kumulativni depozit. Teoretično lahko pri

26 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 15 vsakem naslednjem zaporednem škropljenju, vrednost prejšnjega depozita odštevamo, vendar gradimo na nekem povprečnem predhodnem depozitu, ki ga zgolj ocenimo z neko napako. Za ponavljajoča se škropljenja so uporabne kovine, ki ne razpadejo in lahko njihovo koncentracijo zelo natančno merimo (Schutte s sod., 2012) Napake pri odštevanju predhodnih depozitov niso tako velike. Pri raziskavi raziskovalca Schutte s sod. (2012) so pri škropljenju listov citrusov ugotovili skoraj 90 % ujemanje podatkov med analizo kovine baker in depozitom fluorescentnega sledilca. Pri ponavljajočem se odvzemu listja z dreves spreminjamo krošnjo dreves in le ta ni več enaka med različnimi ponovitvami škropljenj. Če želimo ponovitve izvajati vedno na različnih drevesih potrebujemo velike izenačene površine in zelo velike količine sledilcev. Potem se soočimo s težavo s ponovljivostjo okoljskih dejavnikov (veter, temperatura, ), ker škropljenje posamezne ponovitve traja zelo dolgo in se lahko vremenski parametri med ponovitvami precej spremenijo.

27 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 16 3 MATERIAL IN METODE DELA Zastavljeni poskus je bil izveden vzporedno v poskusu, kjer so se ugotavljale relacije in medsebojni vplivi med tipom šob, količino porabljene vode in tipom, pršilnika na enakomernost porazdelitve škropilne brozge v dveh različnih gojitvenih oblikah jablanovih dreves. 3.1 Lokacija poskusov Poskus je v sezoni 2005 in 2006 potekal na posestvu Univerzitetnega kmetijskega centra Fakultete za kmetijstvo v Hočah pri Mariboru. V sezoni 2006 smo opravili poskus tudi v nasadu Sadjarske zadruge Selnica ob Dravi. Preglednica 1: Karakteristike nasadov Naziv nasada Gojitvena oblika Starost nasada LAI TRV (m 3 ) Pod bloki (sezona zelo vitko vreteno (VVV) 6 in 7 let 2,45 2, in 2006) 0,7 x 2,8 m višina do 3,40 m Pod gradom povišano vitko vreteno (MVV) 12 in 13 let 2,5 2, (sezona 2006) 1,5 x 4 m višina do 3,7 m Selnica ob Dravi (sezona 2006) povišano vitko vreteno (MVV) 1,2 x 3,8 m višina do 3,7 m 8 let 3,3 3, Uporabljene naprave Za izvedbo poskusov so bili uporabljeni štirje pršilniki z različnimi kombinacijami šob, porabe vode na ha, hitrostmi vožnje in količinami zraka. Za pogon pršilnikov je bil uporabljen traktor New Holland TN75V.

28 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge Sadjarski ozkokolotečni traktor New Holland TN75V Traktor New Holland TN75V je namenski ozkokolotečni traktor z nizkim težiščem in ozko kabino. Traktorji tega tipa so se izdelovali med letoma 1999 in Vgrajen je tekočinsko hlajen tri valjni dizelski motor Iveco s turbinskim polnjenjem, brez hladilnika polnilnega zraka (intercooler-ja) in dvema ventiloma na valj. Delovni volumen motorja znaša 2931 cm 3, pri vrtini 104 mm in hodu bata 115 mm. Motor ima zelo dobre karakteristike, saj že pri 1400 vrtljajih motorja dosega najvišji navor 295 Nm in porast navora 37 %. Moč je omejena na 53 kw oz. 72 KM. Je zelo varčen, saj ima pri 1400 vrtljajih motorja 210 g/kwh specifične porabe goriva. Pri polnih vrtljajih (2500 min -1 ) pa je specifična poraba 228 g/kwh. Sklopki za vožnjo in kardansko priključno gred sta ločeni. Obe sta suhi ploščni, z mehanskim krmiljenjem. Sklopka za vožnjo ima keramično oblogo, ki vzdrži velike torne obremenitve in se lahko segreje do višjih temperatur, kar je za sadjarsko-vinogradniške traktorje zelo pomembno, saj se v nasadu še posebej v času spravil pridelkov, sklopka zelo pogosto uporablja. Menjalnik je popolnoma sinhroniziran s 16 prestavami naprej in 16 nazaj (štiri skupine s štirimi prestavami). Vgrajen je elektrohidravlični inverter za spreminjanje smeri vožnje. Vklop sprednjega pogona in diferencialne zapore se izvrši elektrohidravlično s pritiskom na tipko. Zavore traktorja so hidravlične, zavorne lamele pa so hlajene v olju menjalnika, zaradi česar ima traktor dodaten hladilnik za hlajenje menjalniškega olja. Traktor dosega hitrosti vožnje do 40 km/h. Upravljanje traktorske hidravličnega dvigala je mehansko. Za delovanje skrbi črpalka s pretokom 64 l/min olja pri polnih vrtljajih motorja. Dvižna sila na priključnih kljukah kategorije II. s priključnimi kljukami znaša 17 kn. Traktor je opremljen s tremi hidravličnimi

29 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 18 ventili za zunanje porabnike, ki so lahko dvosmerno ali enosmerno delujoči. Neodvisna priključna gred ima dve hitrosti vrtenja (540 in 750 vrt/min). Pregledna kabina traktorja je zvočno in toplotno odlično izolirana. Vgrajena je klimatska naprava z velikimi filtri iz aktivnega oglja, ki iz zraka odstranijo strupene substance. Kljub temu, da je kabina ozka, je za voznika dovolj udobna in varna. Za voznika je vgrajen odlično vertikalno in vzdolžno zračno vzmeten sedež s tekstilnim oblazinjenjem Nošeni pršilnik Agromehanika AGP400EN/U Sodoben pršilnik AGP 400EN/U je izdelan in preizkušen po najnovejših standardih, zato ima vgrajen sistem za splakovanje med delom (kadar je v rezervoarju še škropilna brozga) in po opravljenem škropljenju (kadar se splaknejo vsi sestavni deli, ki so v stiku s škropilno brozgo). Pršilnik ima zato dodaten 30 litrski rezervoar za čisto vodo, ki omogoča splakovanje v nasadu, z razredčeno brozgo pa poškropimo nasad, ki smo ga poprej že poškropili. Zgrajen je iz pobarvanega jeklenega okvirja, nanj je pritrjen kratek in visok polietilenski rezervoar skupne velikosti 440 litrov, ki ima težišče bližje traktorju. Rezervoar ima gladko notranjost in vse robove zaobljene z namenom, da se pri škropljenju veje ne zatikajo in poškodujejo, še posebej pa so zaobljeni robovi primerni za boljše mešanje škropilne brozge ter za lažje čiščenje rezervoarja. Nalivna odprtina je velika (premer 400 mm), v katerem je sito z mešalno napravo za močenje prašnatih pripravkov. Na dnu in v sredini rezervoarja sta vgrajeni mešalni šobi za mešanje škropilne brozge. Pršilnik ima vgrajeno batno-membransko črpalko BM 65/30, ki ima pretok 60 l/min in lahko dosega tlake do 30 barov. Regulator tlaka PR-1F/3 omogoča fino regulacijo tlaka, filtriranje škropilne brozge skozi samočistilni filter ter razvod na tri ventile (mešalna šoba, šoba za mešanje prašnatih pripravkov in ventil za dotok do škropilnih šob). Uporabljen pršilnik je imel dodatno vgrajene cevi in ventil za možnost odpiranja in zapiranja šob v kabini traktorja.

30 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 19 Aksialni ventilator z osmimi lopaticami premera 825 mm je postavljen za rezervoarjem v poliestrski usmernik zraka. Pretok zraka je nastavljiv med in m 3 zraka na uro, z zveznim premikanjem kota lopatic. Izstopna hitrost zraka iz usmernika znaša do 30 m/s. V tok zraka je na obeh straneh postavljenih po 6 nosilcev šob, z membranskim protikapnim ventilom. V vsak nosilec se lahko privijejo dve šobi, z zasukom nosilca pa odpiramo ali zapiramo posamezno šobo. Slika 4: Nošeni pršilnik AGP400ENU priključen na traktor New Holland TN75V Nošeni pršilnik Unigreen turboteuton in Unigreen turbodrop P4+4 Oba pršilnika sta na zunaj zelo podobna, razlika med njima je le v razpršilnih šobah. Pri prvem so vgrajene standardne vrtinčne šobe, ki se lahko menjujejo glede na željeno porabo vode na hektar, pri drugem, pa so vgrajene posebne odbojne šobe, ki ustvarijo tanek sloj tekočine, ki ga zračni tok razprši na odbojni ploščici in žični oviri ter ponese v notranjost krošnje.

31 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 20 Pršilnik ima ogrodje iz vroče cinkanega jekla, nanj je pritrjen polietilenski rezervoar volumna 450 litrov, z dodatnimi rezervoarji za splakovanje pršilnika med in po izvedenem škropljenju. Nalivna odprtina s sitom je velikosti 390 mm, na dnu rezervoarja pa je vgrajena injektorska šoba za mešanje škropilne brozge. Vgrajena 4 batna batnomembranska črpalka Comet APS 96 s pretokom 90 l/min daje zelo enakomeren pretok škropilne brozge skozi šobe. Regulator tlaka RVA 4 ima vgrajen samočistilni filter, razvodni ventili pa so električno krmiljeni. Slika 5: Pršilnik Unigreen turboteuton in Unigreen turbodrop P4+4. Posebnost tega pršilnika je radialni ventilator, ki za razliko od aksialnega, daje manjše količine zraka (do m 3 /h) ter občutno višje tlake zraka in izstopne hitrosti do 70 m/s. Zrak lahko zaradi tega speljemo po tanjših ceveh v bližino dreves in natančno usmerimo. Na ustju vsake od zračnih cevi je vgrajen nosilec z dvema šobama in protikapnim ventilom. Obliko škropilnega oblaka lahko zelo natančno prilagodimo vzgojni obliki nasada in s tem zmanjšamo izgube škropilne brozge zaradi različnih oblik drifta. Ohišje radialnega ventilatorja je tudi manjše in lažje, kar lahko pripomore k lažjemu transportu. Žal pa ti ventilatorji rabijo zaradi višjih tlakov tudi večjo pogonsko moč. To pomeni, da za pogon

32 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 21 rabimo močnejši traktor. Radialni ventilatorji so tudi zelo glasni in oddajajo zelo moteč zvok visokih frekvenc, ki je v urbanem okolju lahko zelo moteč Vlečeni pršilnik Zupan ZM1000DT Uporabljen vlečeni pršilnik Zupan ZM1000DT je izdelan v skladu z najnovejšimi standardi za naprave za nanašanje fitofarmacevtskih sredstev. Ogrodje pršilnika je deloma iz pobarvanih jeklenih profilov, del ogrodja, ki nosi usmernik s puhalom, pa je izdelan iz pocinkanih jeklenih profilov. Usmernik zraka je izdelan iz poliestra in steklenih vlaken, samo ustje in dodatne usmerjevalne lopatice v usmerniku zraka, pa so iz nerjaveče pločevine. Rezervoar z zaobljenimi robovi volumna 1000 l je izdelan iz poliestra in steklenih vlaken, v njem pa je integriran manjši 50 litrski rezervoar za splakovanje celotnega pršilnika po opravljenem škropljenju. Nalivna odprtina premera 400 mm ima 300 mm globoko sito, z napravo za mešanje prašnatih pripravkov. Črpalka Anovi Reverberi AR 904 ima pretok 90 l/min pri 540 vrtljajih kardanske gredi, kar zadostuje za pretok skozi 14 šob in za odlično mešanje škropilne brozge v rezervoarju. Iz medenine izdelan regulator tlaka Arag je speljan v kabino traktorja, kar omogoča natančen nadzor nad tlakom škropljenja in nadzor nad odpiranjem ter zapiranjem šob pršilnika. Koncept puhala z dvema ventilatorjema omogoča uporabo manjših premerov ventilatorja, predvsem pa boljše vrtinčenje zraka v samem usmerniku, kakor tudi izven usmernika v krošnji drevesa. Vrtinčenje v krošnji povečuje depozit na listih, saj vrtinčenje povzroča tako obračanje listov, kot tudi transport škropilne brozge pod listje. Usmernik zraka je visok, kar je prednost, saj zrak izstopa iz usmernika bolj vodoravno proti krošnji dreves. Reduktor ventilatorja ima dve hitrosti. Nižjo hitrost uporabimo pri manjših drevesih in spomladi, kadar je malo listja, kasneje pa uporabimo višjo hitrost. Nosilci šob imajo vgrajen membranski protikapni ventil in so z močno jekleno cevjo odlično zaščiteni pred udarci vej.

33 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 22 Slika 6: Pršilnik Zupan ZM1000DT Uporabljeni tipi šob in delovni parametri Pri škropljenju so bile uporabljene vrtinčne šobe z oznako TR proizvajalca Lechler. Izdelane so iz plastičnega ohišja, v katerega je vstavljen keramični vložek z odprtino in zarezo za vrtinčenje tekočine, od katerem je z zgornje strani postavljena keramična ploskev, ki prisili tekočino, da se pomika ob zarezi za vrtinčenje tekočine. Keramični vložek omogoča tlake škropljenja od 3 do 20 barov, ob zelo majhni obrabi šobe. Šoba razbije tekočino v zelo drobne kapljice, ki jih veter ventilatorja z lahkoto nosi v notranjost krošnje. Nekoliko predelana je šoba ITR, ki ima enak pretok tekočine pri istem tlaku, v notranjem injektorju (venturijevi cevi) pa meša zrak s tekočino, kar povzroči, da skozi ustje šobe ne pritekajo kapljice, temveč mehurčki. Mehurčki imajo nekoliko večji premer, njihova masa pa je nekoliko večja od kapljic. Ker je premer večji, jih zračni tok lažje nosi v krošnjo drevesa, izven prisilnega gibanja zaradi zračnega toka pa mehurček, zaradi večje mase hitro pade na tla in s tem se močno zmanjša zanašanje škropiva. Po ocenah naj bi se na ta način

34 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 23 zmanjšalo zanašanje do 50 %, ni pa še povsem jasno, kako velika kapljica vpliva na biološko delovanje pripravkov. Slika 7: Zunanji izgled in prerez šob Lechler TR in ITR Terenska naprava za fotografiranje listov Za fotografiranje poškropljenih listov smo izdelali terensko napravo, ki omogoča osvetlitev listov z UV svetlobo, brez prisotnosti zunanje sončne ali druge svetlobe. Izdelali smo škatlo iz lesenih vezanih plošč z odpirajočim pokrovom in zapahom velikosti 400 x 400 x 300 mm. Notranjost smo pobarvali s črno barvo brez sijaja (mat barva). V notranjosti škatle je bil vgrajen svinčeni gelni akumulator Leoch 6V 10Ah, ki je z elektriko oskrboval štiri elektronske sklope za delovanje štirih fluorescentnih UV sijalk. Kapaciteta akumulatorja je bila nekoliko višja od potrebne, da bi sijalke čez celo obdobje fotografiranja dobile enako napetost in bi bila osvetlitev vedno enaka.

35 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 24 Slika 8: Terenska naprava za fotografiranje listov. V poskusu so bile uporabljene črne UV sijalke Sylvania blacklight-blue F4W/BLB-T5. Sijalka oddaja svetlobo valovnih dolžin med 350 in 365 nm in zelo malo svetlobe v vidnem spektru. Za optimalno delovanje potrebuje napetost 29V moči 4W. Dolžina sijalke je 150 mm in premer 16 mm. Slika 9: Sijalka Sylvania blacklight blue Fotoaparat Olympus C-3000 Za fotografiranje poškropljenih listov smo uporabili digitalni fotoaparat Olympus C-3000, s svetlobnim senzorjem CCD velikosti 1/1,8 cole z 3,34 milijona svetlobnih točk. Fotoaparat je napredni kompaktni, z odlično optiko in možnostjo prigraditve dodatnih leč ali filtrov

36 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 25 preko adapterja na objektiv. Objektiv ima spremenljivo goriščno razdaljo od 6,5 19,5 mm (32-96 mm v primerjavi z malim formatom) ter zaslonko med F2,8 in F11 čez celotno območje zoom-a. Objektiv lahko ostri pri normalnem fotografiranju od 0,8 m -, pri bližinskem fotografiranju pa od 0,2 0,8 m. Opisane karakteristike so bile ključne pri izbiri fotoaparata, še posebej pa svetlobna vrednost objektiva. Kljub vsemu je bila zmožnost ostrenja predolga, zato smo uporabili dodatno lečo za bližinsko (macro) fotografiranje (Cokin C104/46 close-up +4D). Ta omogoči ostrenje na razdalji med 8 in 15 cm. Za doseganje boljših kontrastov na fotografijah pa je bil uporabljen rumeni filter (Cokin C001/46 yellow Y2). Adapter za dodatne leče je skupaj z lečami služil tudi kot nosilec fotoaparata, ki smo ga pritrdili na pokrov škatle za fotografiranje. Slika 9: Digitalni fotoaparat Olympus C-3000, adapter (nosilec) filtrov, rumeni filter Cokin C001/46 yellow Y2 in makro predleča Cokin C104/46 close-up +4D.

37 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 26 Slika 10: Zaprta škatla za fotografiranje poškropljenih listov s pritrjenim digitalnim fotoaparatom Olympus C Uporabljeni materiali Za ugotavljanje pokrovnosti in števila impaktov smo kot kolektorje uporabili na vlago občutljive lističe (angl. water sensitive paper WSP lističi) proizvajalca Syngenta - Novartis agro velikosti 26 x 76 mm. Pokrovnost smo ugotavljali tudi z novo razvito metodo na naravnih listih jablane. Kot dodatno kontrolno varianto, smo uporabili tudi s črno mat barvo pobarvane naravne liste jablane. Za ugotavljanje depozita smo za kolektorje uporabili filtrski papir proizvajalca Macherey Nagel tip 672, ki smo ga narezali na enako velikost kot so WSP lističi; to je 26 x 76 mm in naravni listi jablane. Kot sledilec smo uporabili flourescentno barvilo Helios SC500, ki ga proizvaja Syngenta Novartis Agro in vsebuje 50 % aktivne snovi uvitex. Ob prisotnosti UV svetlobe fluorescira v modrikasto zelenem tonu, ki smo ga na naravnih listih fotografirali in tako določali pokrovnost. Z istim barvilom smo ugotavljali tudi depozit na filtrskem papirju in na naravnih listih, le da smo tukaj uporabili kemijske metode določanja.

38 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 27 Uporabili smo tudi rumeno barvilo Citronino proizvajalca ETOL Celje, ki je jedilna barva za barvanje pijač in drugih prehrambnih izdelkov. Vsebuje 25 % aktivne komponente tartrazin (E102), nosilec pa so sladkorji. S tem sledilcem smo ugotavljali depozit na filtrskem papirju in na naravnih listih jablane po kemičnem postopku. 3.4 Metode dela V sezoni 2005 smo v primerjanem poskusu primerjali priznano metodo za ugotavljanje pokrovnosti z WSP lističi z novo razvito metodo na naravnih listih z uporabo sledilca uvitex, digitalne fotografije in naknadne računalniške vizualne obdelave. V primerjalnem poskusu med različnimi metodami za ugotavljanje depozita in pokrovnosti smo v sezoni 2006 uporabili 4 priznane metode za ugotavljanje depozita in eno priznano metodo za ugotavljanje pokrovnosti. Vključene priznane metode so bile: uporaba sledilca uvitex na naravnih (listi jablane) in umetnih (filtrski papir) kolektorjih z uporabo kemijskih fotospektrometričnih analiz za določanje depozita. uporaba barvnega sledilca prehrambne barve tartrazin na naravnih (listi jablane) in umetnih (filtrski papir) kolektorjih z uporabo kemijskih fotospektrometričnih analiz za določanje depozita. uporaba WSP lističev z uporabo računalniških vizualnih metod za določanje pokrovnosti. Priznane metode (barvilo uvitex in tartrazin na naravnih listih in na filtrskem papirju, ter WSP lističi) smo primerjali z novo razvito metodo za ugotavljanje pokrovnosti na naravnih listih jablan s pomočjo sledilca uvitex, digitalne fotografije in naknadne računalniške vizualne obdelave z dvema različnima algoritmoma.

39 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 28 Za izvedbo poskusa je zelo pomembno izbrati primeren dan v poletnih mesecih, kadar ni padavin, zjutraj ni premočne rose, zračna vlaga mora biti nizka, da se listje na drevesu hitro posuši, da ni prevroče in da ni vetrovno. Ob tem je treba upoštevati, da imaš na voljo mehanizacijo in seveda delovno silo, saj je postavljanje in izvedba poskusa, časovno zelo zamudno in natančno delo. Vsak spreminjajoč parameter v nasadu lahko vpliva na potek dela predvsem pa na natančnost meritev Metode dela v sezoni 2005 V sezoni 2005 smo v nasadu Pod gradom in Pod bloki, na štiri primerna drevesa, na šest primerno postavljenih vejah s fleksibilnim električarskim izolirnim trakom, pritrdili ščipalke za perilo. Te so služile za ponavljajoče in natančno pritrjevanje kolektorjev. Za kolektorje smo uporabili WSP listič, filtrski papir, dva naravna lista in s črno mat barvo pobarvan naravni list. Slika 11: Na vejico pripete ščipalke z nameščenimi kolektorji (od leve proti desni: WSP listič, filtrski papir, dva naravna lista in s črno mat barvo pobarvan naravni list). Škropljenje smo izvedli z dvema šobama (Lechler TR in TR 80-03) in dvema pršilnikoma (Agromehanika AGP 400EN/U in Unigreen TD). Poraba vode je bila 350 l/ha

40 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 29 pri uporabi šob TR in 700 l/ha pri uporabi šob TR Hektarska doza sledilca uvitex je bila pri vseh uporabljenih šobah 5,25 ml čistega sledilca na ha. Za škropljenje s 350 litri vode na ha smo pripravili 50 l raztopine, zato smo po izračunu dodali 0,75 ml čistega sledilca uvitex oz. 1,5 ml barvila Helios SC500. Za škropljenje s 700 litri vode na ha smo uporabili polovično koncentracijo. Na 50 l vode smo dodali 0,375 ml čistega sledilca oz. 0,75 ml barvila Helios SC500. Preglednica 2: Karakteristike uporabljenih šob in delovni parametri pri škropljenju s pršilniki Agromehanika AGP 400EN/U in Unigreen TD v sezoni 2005 Šobe Lechler TR Lechler TR Lechler ITR Lechler ITR Lechler TR Lechler TR Lechler ITR Lechler ITR Tlak (bar) Pretok šobe pri delovnem tlaku (l/min) Delovna hitrost (km/h) Poraba vode (l/ha) VMD kapljic (µm) Količina sledilca uvitex (ml/ha) Pod bloki 2005, pršilnik AGP 400EN/U in Unigreen TD - 16 šob 500 0,15 0,76 0,05 4,6 0, ± 20 5, ,15 1,53 0,05 4,6 0, ± 20 5, ,15 0,76 0,05 4,6 0, ± 20 5, ,15 1,53 0,05 4,6 0, ± 20 5,25 Pod gradom 2005, pršilnik AGP 400EN/U in Unigreen TD - 16 šob 500 0,15 0,76 0,05 5,5 0, ± 20 5, ,15 1,53 0,05 5,5 0, ± 20 5, ,15 0,76 0,05 5,5 0, ± 20 5, ,15 1,53 0,05 5,5 0, ± 20 5,25 Po vsakem škropljenju smo počakali, da so se lističi posušili, nakar smo jih skrbno pobrali in shranili v označene bele kuverte za naknadno analizo. Naravne liste in s črno barvo pobarvane naravne liste smo fotografirali takoj v nasadu in jih nato shranili v kuverte.

41 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge Metode dela v sezoni 2006 V sezoni 2006 smo poskus ponovili, pri izvedbi poskusa pa naredili nekaj sprememb. Zaradi težavnega in napornega pritrjevanja ščipalk na vejice, predvsem pa zaradi tega, ker smo želeli na isto mesto pripeti še več kolektorjev, smo v sezoni 2006 ščipalke prilepili na lesene letvice, te pa nato pritrdili na drevo. Slika 12: Na leseno letvico pritrjene ščipalke z nameščenimi kolektorji (zgoraj 8 naravnih listov, spodaj WSP listič in dva filter papirčka). Zaradi težav s segrevanjem fotoaparata, ki smo jih imeli v sezoni 2005, smo naravne liste kot kolektorje po škropljenju in sušenju pobrali iz dreves ter jih shranili v označene bele papirnate kuverte. Fotografiranje smo izvedli takoj po končanem poskusu v hladnih kletnih prostorih, naravne liste pa ponovno skrbno shranili v kuverte za nadaljnje kemijske analize. Škropljenje smo v sezoni 2006 izvedli s štirimi pršilniki. Na lokaciji Pod gradom smo izvedli škropljenje s pršilniki Agromehanika AGP 400EN/U, Unigreen TT in Unigreen TD. Pri prvih dveh smo uporabili šobe Lechler TR in TR ter s tem dosegli porabo 350 vode na hektar, pri hitrosti vožnje 5 in 10 km/h. Tretji pršilnik Unigreen TD ima vgrajene šobe z razpršilno ploščico, ki jih ni mogoče menjavati. Za spreminjanje hektarske porabe vode smo prilagodili tlak škropljenja.

42 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 31 Pri škropljenju na lokaciji Pod bloki smo uporabili sledilca uvitex in tartrazin. Hektarska doza je bila 10 ml/ha čistega sledilca uvitex oz. 20 ml/ha barvila Helios SC500. Sledilec tartrazin je bil dodan v isto mešanico v količini 875 g/ha čistega sledilca oz g/ha barvila Citronino. Na lokaciji Selnica ob Dravi smo uporabili pršilnika Unigreen TT in Zupan ZM1000DT. Na obeh pršilnikih smo uporabili šobe Lechler TR pri hitrosti 5 km/h in Lechler TR pri hitrosti 10 km/h. Z menjavo šob smo pri obeh hitrostih dosegli porabo vode 400 l na hektar. Preglednica 3: Karakteristike uporabljenih šob in delovni parametri pri škropljenju s pršilniki Agromehanika AGP 400EN/U, Unigreen TT in Unigreen TD v sezoni 2006 Šobe Tlak (kpa) Pretok šobe pri delovnem tlaku (l/min) Delovna hitrost (km/h) Poraba vode (l/ha) VMD kapljic (µm) Količina sledilca uvitex (ml/ha) Količina sledilca tartrazin (g/ha) Pod bloki 2006, pršilnik AGP 400EN/U, Unigreen TT in Unigreen TD 14 šob Lechler ,61 0,05 5,1 0, ,5 875 TR Lechler TR ,22 0,05 10,1 0, ,5 875 Pod bloki 2006, pršilnik Unigreen TD 8 šob Turbo drop ,22 0, , ,5 875 mix Turbo drop ,61 0,05 5,1 0, mix 17,5 875 Selnica 2006, pršilnik Zupan ZM1000DT 14 šob Albuz ,07 0,05 6 0, ,5 875 ATR rumena Albuz ATR rdeča ,83 0, , ,5 875 Selnica 2006, pršilnik Unigreen TT 20 šob Lechler ,75 0,05 6 0, ,5 875 TR Lechler TR ,26 0, , ,5 875

43 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 32 Kot sledilec smo v tem poskusu ravno tako uporabili uvitex in tartrazin v enakih hektarskih dozah, kot so bile uporabljene na lokaciji Pod bloki. Po škropljenju smo počakali okoli 10 minut, da sta se voda in barvilo popolnoma posušilo. Kolektorje smo skrbno pospravili v označene bele kuverte za nadaljnje analize. Na lokaciji Pod bloki smo štiri liste pospravili v kuverte za analize barvila tartrazin, ostale štiri pa smo pospravili v kuverte za analizo UV barvila uvitex. Liste smo ločeno fotografirali, rezultate obdelave fotografij pa smo primerjali s kemijskimi analizami, kar je podano v preglednicah 6 in 8. Na lokaciji Selnica ob Dravi smo opravili le analizo sledilca tartrazin na listju in opravili primerjavo analize fotografij le z analizo tega sledilca Postopek fotografiranja naravnih listov Poškropljene naravne liste smo fotografirali v izdelani zaprti škatli z digitalnim fotoaparatom Olympus C-3000 pod UV svetlobo. Fotografiranje je potekalo neposredno v nasadu, tako da smo vsak list posebej vstavili v nosilec, ki je liste zravnal. Ker smo v letu 2005 naleteli na težave pri fotografiranju listov v nasadu, smo v letu 2006 liste shranili v označene bele kuverte in jih še isti dan fotografirali v hladnem prostoru. Zaporedje fotografiranja je bilo v vseh ponovitvah enako, kakor tudi nastavitve fotoaparata. Te so bile predhodno določene s poskušanjem, da smo dobili optimalno kakovost fotografij za naknadno vizualno analizo.

44 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 33 Preglednica 4: Nastavitve digitalnega fotoaparata Olympus C-3000 pri zajemanju fotografij Digitalni fotoaparat Olympus C-3000 Uporabljena resolucija tipala točk (2048x1536) ISO občutljivost tipala 200 Izravnava beline (WB) navadna žarnica Goriščna razdalja 19 mm Čas osvetlitve 4 s Zaslonka F2,8 Bitna globina 24 bitov Predstavitev barv srgb Tip shranjene datoteke JPEG Približna velikost datoteke ~700 KB Postopek za ugotavljanje pokrovnosti in števila impaktov na posnetih fotografijah Za natančno analizo posnetih fotografij smo razvili dva algoritma. Prvi je bil razvit v okolju računalniškega orodja LabVIEW 7.1 in programskem paketu IMAQ Vision, drugi pa v programskem okolju Matlab R2015a. Algoritem v programskem okolju LabView 7.1 IMAQ Vision deluje tako, da fotografijo prebere v naprej določeni mapi. Obdelava fotografije poteka v barvnem prostoru RGB, kjer se najprej izdela barvni histogram, nato pa se določi zgornji in spodnji prag za posamezen kanal R (angl. red), G (angl. green) in B (angl. blue). S poskušanjem in vizualnim primerjanjem posnetih fotografij in obdelanih fotografij je bilo ugotovljeno, da je najprimernejši prag za obdelavo fotografij za kanal R 0-60, G in B (Slika 13). Z matriko 2x2 pixla se določijo točke na robu kapljice, kjer je tudi največ nanosa barvnega sledilca in je intenzivnost barve najvišja. Nepovezane točke se povežejo v poljubno poligonsko obliko, nakar se notranjost kapljic popolni. Algoritem nato prešteje število oblik in poda rezultat za število impaktov. Pokrovnost površine določi s štetjem točk (angl. pixlov) v povezanih in izpopolnjenih impaktih in število točk primerja s številom vseh točk na fotografiji. Rezultat analize fotografije zapiše kot vrstico v naprej določeni excellovi tabeli.

45 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 34 Slika 13: Front panel in blok diagram razvitega algoritma za računalniško vizualno analizo fotografij. Slika 14: Primerjava fotografije posnete s fotoaparatom in z algoritmom obdelana slika. Algoritem v programskem okolju Matlab R2015a deluje podobno. V barvnem prostoru HSL se določi prag ravnine H, ki določa barvni odtenek. S poskušanjem in vizualnim preverjanjem smo določili prag, ki ohrani vrednosti večje ali enako normalizirani vrednosti 0,45. Po zagonu algoritma se v izbrani mapi najprej prebere fotografija. Označijo se točke,

46 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 35 ki ustrezajo pragu, kar določi binariziran posnetek, ki območje zanimanja loči od ozadja. Iz tega se z morfološkimi postopki odprtja izločijo manjša območja v velikosti par pikslov, ki so posledica šuma. Sosednje točke, ki ležijo ena ob drugi, pa se povežejo v regije, nakar se izločijo tiste, ki so ozke in dolge. Takšne regije najverjetneje predstavljajo področja, ki predstavljajo listne žile, ki pod UV svetlobo oddajajo podoben barvni spekter kot poškropljeni sledilec in jih je mogoče izločiti z izračunom težišča in povprečjem oddaljenosti ostalih točk v regiji. Algoritem nato prešteje ostale regije in poda število impaktov, pokrovnost pa se določi glede na razmerje med označenimi in neoznačenimi točkami celotne fotografije. Rezultat za vsako posamezno fotografijo se izpiše v Command oknu. Slika 15: Okno algoritma izdelanega v okolju Matlab R2015a Postopek ugotavljanja pokrovnosti in števila impaktov na WSP papirčkih Analizo na vlago občutljivih lističev (WSP) smo opravili na napravi Optomax image analyser, ki je v lasti Hmeljarskega inštituta v Žalcu. Slika delčka WSP lističa velikosti 11x8 mm se preko visoko občutljive kamere pod umetno osvetlitvijo kot fotografija prenese v

47 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 36 računalnik z algoritmom APA 2001 V5.1. Na vsakem WSP lističu se izvedejo tri meritve na različnih področjih lističa. Algoritem išče temno modra področja, ki se na WSP odlično razlikujejo od rumene. Določijo se robovi kapljic, popolni se notranjost, nakar se preštejejo impakti in izračuna pokrovnost. Rezultat povprečja treh meritev se zapiše v Excellovi datoteki za vsak listič posebej. Slika 16: Naprava Optomax image analyser in algoritem APA 2001 V Postopek ugotavljanja depozita sledilca tartrazin na naravnih listih in na filtrskem papirju Za analizo depozita smo morali najprej pripraviti standardne vzorce za umeritveno krivuljo na spektrofotometru. Pripravili smo raztopine 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 in 10 g aktivne snovi tartrazin na liter. Depozit sledilca tartrazin smo analizirali naslednji dan po vzorčenju v kemijskem laboratoriju Fakultete za kmetijstvo. Tri naravne liste smo dali v gospodinjsko vrečko za zmrzovanje in nanje z brizgo nalili 50 ml destilirane vode. Zaprto vrečko smo 10 sekund rahlo obračali, da se je barvilo spralo iz listov. Iz vrečke smo nato z brizgo vzeli vzorec. Na brizgo smo nataknili filter Chromafil PET-120/25 s porami 1,2 µm in iz vzorca odstranili

48 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 37 morebitno nečistočo iz spranega lista. Filtriran vzorec smo analizirali v 1 cm široki kiveti na spektrofotometru Varian Cary 100 pri valovni dolžini 425 nm. Podobno smo analizirali sledilec tartrazin na filtrskem papirju, ki smo ga 10 sekund spirali v vrečki z 20 ml destilirane vode. Vzorca nismo filtrirali, saj na filtrskem papirju ni nobenih nečistoč. Analiza je bila opravljena na spektrofotometru Varian Cary 100. Ko smo z aparatom določili koncentracijo sledilca v raztopini, je sledil preračun depozita, ki ga opravimo tako, da upoštevamo volumen tekočine, s katero smo prelili liste, površino listov in maso listov v gramih. Pred prelitjem listov s topilom (vodo), smo liste vedno stehtali. Pred tem smo na vzorcu 300 listov ugotovili korelacijsko povezavo med površino listov in njihovo masa. Tako smo dobili funkcijo, ki opisuje ta odnos. S pomočjo te funkcije iz podatka o masi lista smo dobili podatek o njegovi površini. Iz volumna prelite vode in koncentracije barvila smo izračunali količino barvila v celotni tekočini. Ko to delimo s površino lista, dobimo podatek o depozitu Postopek ugotavljanja depozita sledilca uvitex na naravnih listih in na filtrskem papirju Analizo depozita sledilca uvitex na naravnih listih in filtrskem papirju smo opravili v laboratoriju Inštituta za hmeljarstvo in pivovarstvo v Žalcu. Za izpiranje sledilca uvitex z listov smo uporabili topilo dietilenglikol monoetileter v količini 30 ml topila na gram sveže mase listov. Za izpiranje sledilca uvitex na filtrskem papirju pa smo uporabili 10 ml topila 2-etoksi etanol na listič. Na spektrofotometru (posebna izdelava Sygenta agro, Švica) smo nato odčitali absorbcijo pri valovni dolžini 378 nm. Računski postopek za določitev depozita sledilca uvitex je enak, kot pri sledilcu tartrazin in se naredi iz povezave površine kolektorja, količine topila in izmerjene koncentracije sledilca na spektrofotometru.

49 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge Uporabljene statistične metode Za statistično obdelavo podatkov smo uporabili računalniški program SPSS Za analizo razlik med povprečji smo uporabili Tukey-ev HSD test (α = 0,05). Za analizo korelacij, pa smo uporabili standardno linearno korelacijsko analizo.

50 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 39 4 REZULTATI IN RAZPRAVA GLEDE POSKUSA V SEZONI 2005 Statistična primerjava rezultatov pokrovnosti WSP in naravnih listov je pokazala zelo nizek korelacijski (determinacijski koeficient) koeficient (R 2 =0,22). Rezultati niso bili pričakovani, hkrati pa so bili povsem nelogični. Zmotilo je predvsem dejstvo, da so rezultati pokrovnosti z naravnimi listi pokazali višjo pokrovnost v sredini krošnje ob deblu in na vrhu drevesa (slika 17), kar bi pomenilo, da zunanji listi krošnje ne»vpijejo«škropiva, ali pa da kapljice iz zunanjih listov odpihne v notranjost krošnje. Slika 17: Primerjava rezultatov pokrovnosti (%) WSP (levo) in naravni listi (desno) pri škropljenju s pršilnikom Agromehanika AGP 400EN/U, kjer so meritve pokazale višjo pokritost v notranjosti krošnje.

51 Sagadin M. Možnost uporabe dig. fotografije in rač. vizualizacije za ugot. kak. nanosa škropilne brozge 40 Po natančnem ogledu fotografij smo opazili, da imajo nekatere fotografije močno izražen šum in da so te fotografije močno zrnate. Ponekod so obarvani deli s prostim očesom težko prepoznavni. Napravili smo naknadni poskus, kjer smo vzpostavili podobne pogoje, kot so bili v nasadu v času fotografiranja. Testni list smo fotografirali pri neprestano vklopljenem LCD monitorju fotoaparata na zunanji temperaturi 35 o C. Napravili smo 40 posnetkov, v razmiku 1 minute, eno za drugo v petih ponovitvah. Med vsako ponovitvijo serije 40 posnetkov je bil 30 minutni presledek. Rezultat je bil pričakovan. Na sliki 18 je s prostim očesom razvidno, kaj se zgodi po 40-tih minutah neprestano vklopljenega fotoaparata. Močno izražen šum na fotografiji povsem popači fotografijo, ki je algoritem ne more pravilno analizirati. Slika 18: Fotografija levo posneta na začetku fotografiranja in 40-ta fotografija posneta po 40-tih minutah. Objekt fotografiranja je bil vedno isti. Analiza fotografij z izdelanim algoritmom posnetih v naknadnem poskusu je pokazala, da se s časom vklopljenega fotoaparata, povečuje pokrovnost in število impaktov na posnetkih. V prvi ponovitvi obe vrednosti naraščata počasneje, pri vsaki nadaljnji ponovitvi, pa se