У науковій роботі, опублікованій у журналі Precision Agriculture (2026), доведено: ефективність захисту рослин за дуже малих норм виливу може зберігатися, якщо формуляцію проєктувати в комплексі з технікою внесення та цифровими системами точного землеробства. Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.

Перехід до точного землеробства змінює саму логіку внесення засобів захисту рослин: замість суцільного покриття поля дедалі частіше йдеться про обробку плям, рядків, окремих рослин і потенційно навіть листків. У такій моделі зростає інтерес до малих автономних платформ — БПЛА (UAV) та наземних роботів (UGV), які працюють із дуже малими нормами виливу (very-low volume, VLV). Однак автори дослідження наголошують: препарати, створені під традиційні обприскувачі, можуть втрачати результативність при VLV, якщо формуляцію не адаптувати.

Суть дослідження: VLV-внесення на рівні 5–50 л/га

У статті, опублікованій у журналі Precision Agriculture (2026), розглянуто VLV-внесення на рівні 5–50 л/га для «2D-культур» та показано, як спеціально спроєктовані формуляції можуть підтримувати ефективність за об’ємів, значно нижчих за типові для звичайних систем (приблизно 100–1 000 л/га). Ключова теза роботи: формуляція — це не лише «вміст бака», а технологія, що має бути інтегрованою частиною всієї системи точного внесення разом із сенсорами, навігацією, аналізом у реальному часі та керуванням нормою.

Два механізми, на яких зосереджене дослідження

Автори описують два взаємодоповнювальні підходи, які можуть «підтягувати» ефективність при зменшенні об’єму робочої рідини:

• Високе розтікання (high spreading): спеціальні ПАР знижують поверхневий натяг так, щоб крапля розтікалася по важкозмочуваних листках. Це критично при VLV, бо на одиницю площі потрапляє менше крапель.
• Підсилене поглинання (enhanced uptake): компоненти, що стимулюють проникнення, разом із мікроструктурою висохлого депозиту можуть збільшувати асоціацію частинок діючої речовини з «провідниками» проникнення та покращувати проходження через кутикулу. При низьких об’ємах локальні концентрації діючої речовини й таких компонентів у депозиті вищі, що може посилювати ефект.

У роботі підкреслюється, що за VLV традиційне уявлення «чим більше покриття — тим краще» не завжди є визначальним: інколи нижче покриття може компенсуватися кращою «біодоставкою» завдяки складу та архітектурі депозиту.

Як перевіряли: від лабораторії до поля

Для перевірки гіпотез автори підготували фунгіцидні формуляції типу suspension concentrate, які відрізнялися компонентами змочування, розтікання та підсилення поглинання. Далі провели чотири серії експериментів:

• лабораторні досліди на трек-обприскувачі з оцінкою розтікання депозитів на важкозмочуваних листках рису;
• експерименти з проникненням через ізольовану кутикулу листка яблуні;
• тепличні випробування лікувальної ефективності проти фітофторозу томата за звичайних і дуже малих норм виливу;
• польові випробування на рисі в Китаї: порівняння базової та високорозтікальної формуляцій при внесенні UAV на рівні приблизно 5,7–20 л/га та порівняння з ручним обприскуванням (knapsack) на 450 л/га.

Для візуалізації та кількісної оцінки покриття й мікроструктури висохлих депозитів застосували флуоресцентний пігмент-трасер, який, за описом авторів, поводився подібно до частинок діючої речовини під час висихання. Також використовували сканувальну електронну мікроскопію, яка показала роль структури поверхні листка: у рису та сої відмічали щільні епікутікулярні воскові кристали (важче змочування), тоді як у томата, винограду та яблуні воскових кристалів було мало або не було, і змочування відбувалося легше.

Що показали результати

Розтікання та покриття на листках рису

На рисі базова формуляція формувала компактні депозити з незначним розтіканням у всіх протестованих об’ємах. Натомість формуляція з високорозтікальними ПАР між 10 і 80 л/га давала значно більшу площу депозитів, збільшуючи покриття та довжину відкладання. Автори описують, що при зменшенні об’єму виливу кількість крапель зменшувалася, але вища концентрація ПАР у кожній краплі компенсувала це за рахунок більшого розтікання. За наведеними умовами покриття для високорозтікальної формуляції залишалося близько 20%, тоді як для базової — приблизно 4%.

Мікроструктура депозитів («coffee-ring»)

Мікроскопія показала відмінності у структурі висохлих крапель. Базові формуляції формували виражені «кільця кави» (coffee-ring), коли частинки накопичуються по краю депозиту. Високорозтікальна формуляція також давала кільцеподібні структури на кількох об’ємах, але при 10 л/га депозити ставали більш рівномірними. Автори пов’язують це з тим, що швидке розтікання починало домінувати над «закріпленням» краю частинками. У роботі підкреслено: архітектура депозиту впливає на близькість діючої речовини та ад’ювантів, їхню поверхневу концентрацію й, зрештою, на біодоставку в рослину.

Проникнення через кутикулу: ефект підсилювачів поглинання при VLV

У дослідах із кутикулою листка яблуні проникнення без підсилювачів було низьким як при 10 л/га, так і при 200 л/га. Додавання компонентів, що стимулюють поглинання, давало невелике або помірне покращення при 200 л/га, але суттєве зростання при 10 л/га. Це відбувалося попри те, що виміряне покриття при 10 л/га становило лише близько 4–6%, тоді як при 200 л/га — приблизно 30–42%. Пояснення, запропоноване авторами, — у локальній концентрації: при VLV діюча речовина та підсилювачі займають меншу площу депозиту, формуючи поверхневі концентрації, оцінені як у кілька разів вищі; «coffee-ring» може додатково посилювати цю асоціацію.

Теплиця: ефективність проти фітофторозу томата

У тепличних випробуваннях при 200 л/га базова та «лише розтікальна» формуляції показували відносно нижчу ефективність, тоді як варіанти з підсиленням поглинання працювали краще. При 15 л/га базова формуляція втрачала ефективність, тоді як формуляції, спроєктовані під розтікання, поглинання або їх поєднання, зберігали результативність ближче до рівня вищого об’єму та демонстрували «пласкіші» дозові відповіді. Найвищу ефективність у цьому тесті дала комбінована формуляція (розтікання + поглинання), хоча автори зазначають, що взаємодія механізмів потребує подальшого вивчення.

Поле: UAV на рисі 5,7–20 л/га

Польові випробування на рисі в Китаї показали, що високорозтікальна формуляція загалом перевершувала базову при низьких об’ємах виливу, а різниця була найпомітнішою за знижених норм діючої речовини. У варіантах із нижчою дозою середнє покращення ефективності для оптимізованої формуляції становило приблизно 10–16 відсоткових пунктів у діапазоні 5,7–20 л/га. Автори зазначають, що «корисна ефективність» зберігалася до 5,7 л/га, хоча на цьому мінімальному об’ємі результативність починала знижуватися. Флуоресцентні зображення підтвердили пропорційно більше розтікання та покриття оптимізованої формуляції зі зменшенням об’єму виливу.

Що це означає для агровиробників і розробників техніки

Робота додає важливий акцент до дискусії про точне внесення: навіть якщо цифрова система «знає, куди» вносити, препарат має змочити поверхню, розтектися, втриматися на цілі та доставити діючу речовину після удару краплі. При VLV параметри формуляції та внесення стають жорстко пов’язаними через вплив розміру краплі, випаровування, утримання та структури висихання.

Автори описують практичну логіку для малих автономних платформ: якщо UAV/UGV працює з баком 20–50 л, то за норм 6–10 л/га (замість 20–30 л/га або більше) один і той самий запас робочої рідини може покривати у 2–4 рази більшу площу, зменшуючи кількість дозаправок і витрати часу на приготування та промивання.

Також у статті перелічено потенційні операційні та екологічні ефекти малих платформ: менше ущільнення ґрунту (UGV «десятки кілограмів» замість «тисяч»), нижча потреба в енергії, дистанціювання оператора від процесу обприскування, менше споживання води та потенційно менші втрати через стікання. Окремо зазначено, що для «2D-культур» можуть бути робочими об’єми 6–20 л/га, тоді як для «3D-крон» орієнтиром названо 30–50 л/га через більшу листкову поверхню.

Обмеження та наступні кроки

Автори підкреслюють, що повністю автономні малі точні обприскувачі, про які йдеться, ще не стали масовим комерційним рішенням. Компоненти систем (позиціювання, машинний зір, PWM-форсунки, контрольоване краплеутворення, автономна навігація) уже існують, але потрібна інтеграція з формуляціями, валідованими саме під низькі об’єми в різних культурах, кліматах і типах пологу.

Серед напрямів подальших досліджень названо: вибір оптимального механізму (розтікання чи поглинання) під конкретну діючу речовину та біологічну ціль, взаємодію розміру краплі й налаштувань внесення з формуляцією, визначення мінімально необхідного розподілу для надійного контролю. Окремо згадано, що контрольоване краплеутворення (зокрема «spinning discs») може бути важливим для VLV, а також потрібні польові дані щодо дрейфу, стікання, енерговитрат, вартості та впливу на ґрунт.

Загальний висновок роботи: прорив у точному захисті рослин імовірніше виникатиме на стику хімії формуляцій, фізики внесення, біології рослин, робототехніки та цифрових рішень — а не лише за рахунок удосконалення машин.