Universidade Estadual do Norte do Paraná UENP RELATÓRIO DE BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA Formulário V do Edital Nº 004/2013 - PIBIC/UENP 1. IDENTIFICAÇÃO: 1.1 RELATÓRIO: SEMESTRAL/PARCIAL ( ) 1.2 NOME DO BOLSISTA: Tiago Makoto Otani 1.3 NOME DO ORIENTADOR/ÁREA DE CONHECIMENTO: Rone Batista de Oliveira 1.4 TÍTULO DO PROJETO FINAL/CONCLUSÃO (X) Análise sequencial de imagens para quantificar a evaporação de gotas contendo fungicidas e adjuvantes 1.5 ANO/CURSO DO ACADÊMICO: 4 o Ano/ Agronomia 2 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS: Material e métodos A pesquisa foi realizada no Núcleo de Investigação em Tecnologia de aplicação de Agroquímicos e Máquinas Agrícolas - NITEC da Universidade Estadual do Norte do Paraná Campus Luiz Meneghel Bandeirantes/PR. No experimento, sementes de soja foram semeadas e cultivadas em vasos com capacidade de 5 litros para uso nos ensaios de molhamento e evaporação de gotas contendo fungicida isolado e em misturas com diferentes adjuvantes e concentrações sob condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar. Os tratamentos foram constituídos da combinação do fungicida sem e com adjuvantes e superfícies de deposição das gotas (Tabela 1). Tabela 1. Descrição dos tratamentos constituídos da combinação de adjuvantes, concentrações e superfícies de deposição das gotas.
Produtos Concentração (%, v v -1 ) Superfícies Fungicida (Priori Xtra ) 0,3 L ha- 1 Folha de soja Fungicida (Priori Xtra ) 0,3 L ha- 1 Lâmina de vidro Óleo mineral (Assist ) 0,15% e 0,5% Folha de soja Óleo mineral (Assist ) 0,15% e 0,5% Lâmina de vidro Óleo vegetal (Agro óleo ) 0,15% e 0,5% Folha de soja Óleo vegetal (Agro óleo ) 0,15% e 0,5% Lâmina de vidro Organosilicone (Silwet ) 0,04% e 0,15% Folha de soja Organosilicone (Silwet ) 0,04% e 0,15% Lâmina de vidro Blend (Li700 ) 0,15% e 0,5% Folha de soja Blend (Li700 ) 0,15% e 0,5% Lâmina de vidro *Todos os adjuvantes foram adicionados ao fungicida Priori Xtra (0,3 L p.c. ha -1 ). A citação da composição não indica a recomendação ou anuência dos autores. As caldas foram formuladas simulando uma aplicação terrestre com uma taxa de aplicação de 100 L ha -1 e preparadas com água destilada, momento antes de serem utilizadas e condicionadas em balões volumétricos de 1 litro para agitação anterior a sua utilização (Figura 1). Figura 1. Produtos e soluções formuladas no experimento. As superfícies avaliadas na deposição das diferentes caldas foram folhas de soja e lâminas de vidro (Figura 2). (a) (b) (c) Figura 2. Superfícies alvo avaliadas para deposição de gotas contendo fungicida com diferentes adjuvantes. Folhas de soja (a e b) e lâmina de vidro (c).
Um sistema experimental foi desenvolvido para investigar o tempo de evaporação e a área de espalhamento de gotas depositadas em diferentes superfícies foliares e artificiais. O sistema é composto pelos seguintes componentes: Um gerador de gotas de tamanho real as utilizadas em pulverizações agrícolas com alta precisão e acurácia; um estereoscópico equipado com uma câmera de alta definição para captura de imagens sequenciais; e, uma câmara climática de controle de temperatura e umidade relativa do ar. O gerador de gotas possui um regulador de quantidade de líquido para controlar os tamanhos de gotas baseado num modelo de tempo, pressão do ar do fluido dispensado e vácuo (Model Ultimus V, EFD Inc., East Providence, RI). Um sistema de solenóide de alta velocidade proporciona um controle para a produção de gotas de tamanho constante. O tempo de distribuição varia de 0,0001-1000 s e a pressão do ar de 0 a 35 kpa. Para formação de gotas de 500 μm foi utilizado a configuração de 0,0059 segundos com pressão de 60 psi e uma constante 11 de vácuo de água para todos os tratamentos visando manter o mesmo tamanho de gotas, independente da viscosidade de densidade do líquido utilizado. A padronização e estabilidade do tamanho das gotas foram verificadas por meio da deposição das mesmas em fios de aranha que permite visualizar e manter a gota na forma esférica para a medição de seu diâmetro (Figura 3). Figura 3. Deposição da gota sobre o fio de aranha para calibração do tamanho de gotas de 500 μm de diâmetro. O estereoscópico apresenta interface com uma câmera digital de alta definição e software de capturada, análise e processamento das imagens. O tempo de evaporação das gotas em superfície foi determinado, em segundos, através da observação pela câmera perpendicular em relação ao alvo. O tempo foi determinado através do intervalo entre a deposição da gota e sua extinção. Os momentos iniciais e finais da evaporação foram registrados pelas imagens capturadas durante a evaporação. Dessa forma, o tempo de evaporação foi calculado pela contabilização do numero de fotos multiplicado pelo intervalo de tempo entre fotos, conforme metodologia desenvolvida por Zhu et al. (2008). A gota foi depositada sobre a superfície e visualizada por um estereoscópico com zoom de 0,7x e ampliações na
faixa de 10x por meio de combinação de objetivas e oculares especiais (Bel Engineering ). A área de molhamento foi mensurada com a função polígono do programa IS capture 2.2.1 (SCIENON TECHNOLOGY CO. LTD). O programa foi calibrado por uma régua de 0,01 µm. O experimento foi realizado na temperatura de 27 o C (±1,5 o C) e umidade relativa do ar de 65% (±3%). O controle das condições de temperatura e umidade foi dentro de uma câmara climática com dimensões de 1,7 m x 1,5 m x 0,8 m de comprimento, altura e profundidade, respectivamente, com seção de testes de 0,5 x 1,5 m construída de material isolante (Figura 4). A alteração da umidade relativa é feita por um umidificador e um desumidificador e a temperatura por um ar condicionado e um aquecedor infravermelho. O sistema de controle é composto por sensores de temperatura e umidade com capacidade de medição com precisão e automatizado através de um controlador eletrônico, permitindo um controle de alta precisão e reprodutibilidade da temperatura e umidade do ar. A câmara é dividida em dois ambientes: Ambiente 1 depósito dos equipamentos e formação do ar; Ambiente 2 - área de testes. Após o ar ficar em equilíbrio na condição desejada de temperatura e umidade relativa na área de testes, o ensaio é iniciado. Figura 4. Sistema experimental para determinação da área de molhamento e tempo de evaporação de gotas em condições de ambiente controlado. O experimento foi realizado num delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições. A normalidade dos dados foi verificada pelo teste de Shapiro-Wilk (P<0,05) e a homogeneidade de variância pelo teste de Levene e aplicada a análise de variância, num esquema fatorial, e as médias dos tratamentos comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Resultados e discussão A adição de adjuvante organosiliconado ou blend reduziu significativamente a tensão superficial. A adição dos óleos mineral e vegetal na solução de fungicida não reduziram significativamente a tensão superficial em comparação com a solução com apenas fungicida (Figura 5).
Os resultados obtidos confirmam a tendência observada em outros trabalhos, ou seja, a maior capacidade para redução na tensão superficial de organosilicones e menor para os óleos vegetal e mineral assim como para o redutor de deriva (OLIVEIRA, 2011). Trabalhos de herbicidas a base de glyphosate também foi observado maior redução da tensão superficial com adição de organosiliconados (Mendonça et al., 1999). Os adjuvantes organosiliconados foram mais eficientes na redução de tensão superficial (Singh, 1993). 50 45 40 Tensão superficial (mn m -1 ) 35 30 25 20 15 10 5 0 F F+OM0,50% F+OV0,50% F+Blend0,5% F+S0,15% F+OM0,15% F+OV0,15% F+Blend0,15% F+S0,04% Figura 5. Tensão superficial (mn m -1 ) das soluções de fungicida PrioriXtra com adjuvantes em diferentes concentrações. O processo de espalhamento das gotas de pulverização contendo o fungicida foi dependente da superfície de deposição das gotas e do tipo de adjuvante utilizado. Os resultados da área de molhamento de gotas de solução de fungicida com e sem adjuvantes em diferentes concentrações estão apresentados na Figura 6. As áreas de molhamento foram maiores quando adicionado os organosilicones e blend. Em comparação as áreas de espalhamento inicial e máxima, elas diferiram-se quando na adição de organosilicone, assim como nas maiores concentrações de óleos vegetal e mineral e blend (0,5%, v v -1 ), demonstrando que a adição do mesmo aumentou a sua área molhamento. No entanto, as gotas contendo somente fungicida e fungicida com óleos vegetal e mineral e blend nas menores concentrações (0,15%, v v -1 ) não se diferiram das áreas iniciais permanecendo do mesmo tamanho até a sua evaporação.
30 27 Área inicial (mm²) Área máxima (mm²) 24 Área de molhamento (mm 2 ) 21 18 15 12 9 6 3 0 F F+OM0,50% F+OV0,50% F+S0,15% F+Blend0,5% F+OM0,15% F+OV0,15% F+S0,04% F+Blend0,15% Figura 6. Área de molhamento inicial e máxima de gotas contendo fungicidas sem e com adjuvantes em diferentes concentrações. As gotas depositadas nas superfícies de soja e lâmina de vidro apresentam resultados diferentes (Figura 7). Na superfície de lâmina de vidro, os adjuvantes a base de organosilicones e blend proporcionaram maior área de molhamento. Ao contrário da solução com apenas fungicidas e com óleos mineral e vegetal (0,15% e 0,5%, v v -1 ) e organosilicone (0,04%, v v -1 ) não proporcionaram espalhamento na mesma magnitude em relação aos adjuvantes Silwet (0,15%, v v -1 ) e Li700 (0,15% e 0,5%, v v -1 ). Em superfícies de folhas de soja, as soluções com o organosilicone proporcionaram maior área de molhamento em relação às demais soluções. Além disso, para este adjuvante houve uma relação proporcional entre a concentração e área de molhamento, fato este explicado pela diminuição da tensão superficial da gota (Figura 5), também semelhante para o adjuvante blend em superfície de vidro. A redução da tensão superficial promove aumento do molhamento de soluções de pulverização (Chung & Kwon, 1992). Em geral, de acordo com a tensão superficial e, consequentemente, área de molhamento, os produtos avaliados podem ser dispostos na seguinte ordem crescente de eficiência quanto a área de molhamento: fungicida isoladamente < fungicida + óleo mineral < fungicida + óleo vegetal < fungicida + blend < fungicida + organosilicone. A melhoria do espalhamento das gotas de pulverização pela adição de adjuvantes as caldas nas superfícies das folhas podem ser atribuídas as reduções de tensão superficial. No entanto, a adição do mesmo a calda de pulverização pode ser diferente da esperada. Existem casos de antagonismo quanto ao processo de absorção do herbicida pela planta dependendo do tipo de superfície de deposição da gota pulverizada (FIELD & BISHOP, 1988). Com relação as duas superfícies (Folha e vidro), gotas pulverizadas em superfícies de vidro superestimaram a área de molhamento, com exceção dos tratamentos com organosilicone, sendo maior na superfície de soja quando utilizado a concentração de 0,04%. As soluções com o misturas de surfatantes (alquil poli
oxitileno) produziram gotas que tiveram um rápido espalhamento, assim como a rápida evaporação logo após serem depositadas em superfícies com tricomas, as quais penetraram e se espalharam pelos tricomas pelo efeito de capilaridade (Yu et al., 2009). 30 27 Folhas de soja Lâminas de vidro 24 Área de molhamento (mm 2 ) 21 18 15 12 9 6 3 0 F F+OM0,50% F+OV0,50% F+S0,15% F+Blend0,5% F+OM0,15% F+OV0,15% F+S0,04% F+Blend0,15% Figura 7. Área de molhamento em superfícies de folhas de soja e lâminas de vidro. O tempo de evaporação foi dependente do tipo de solução de fungicidas e adjuvantes e superfície de deposição (Figura 8). Os adjuvantes nas menores concentrações apresentaram menor tempo de evaporação na superfície de soja, com exceção do organosilicone que apresentou o maior tempo de evaporação na menor concentração. A expectativa para as gotas de tamanho e depósitos similares é que quanto maior a área de molhamento menor o tempo de evaporação (YU et al. 2009), o que pode ser compreendido nos resultados desta pesquisa. A adição de óleos vegetal e mineral reduz o efeito das perdas por evaporação, observa-se neste estudo que o aumento da concentração dos óleos, houve um acréscimo no tempo de evaporação, já que as gotículas de água emulsionadas com óleo se evaporam mais lentamente (Kissmann, 1998). Para folha de soja, os tempos de evaporação com somente fungicida foi semelhante somente com o óleo vegetal (0,5%, v/v), entretanto, os tratamentos com Silwet apresentaram os menores tempos de evaporação. Para as superfícies de lâmina de vidro, óleo vegetal em ambas as concentrações e Li700 (0,5%, v/v) e somente fungicida apresentaram os maiores tempos de evaporação, sendo o Li700 com diferenças significativas entre eles. Estes tratamentos obtiveram maior tempo de evaporação, pois teve menor área de molhamento sendo o contrário verdadeiro. Resultados semelhantes realizadas em superfícies hidrofílicas e lipofílicas foram estudados por Yu et al. (2009) a qual conclui-se que o tempo de evaporação depende do tamanho, da concentração e do tipo de adjuvante.
350 315 Folhas de soja Lâmina de vidro Tempo de evaporação (s) 280 245 210 175 140 105 70 35 0 F F+OM0,50% F+OV0,50% F+S0,15% F+Blend0,5% F+OM0,15% F+OV0,15% F+S0,04% F+Blend0,15% Figura 8. Tempo de evaporação em superfícies de folhas de soja e em lâmina de vidro. CONCLUSÕES A superfície de deposição e adjuvantes em diferentes concentrações influenciam o tempo de evaporação e a área de molhamento de gotas contendo fungicida; O adjuvante organosilicone em folhas de soja proporciona maior espalhamento, independentemente da concentração com maior área de molhamento e menor tempo de evaporação na concentração 0,15%. A superfície de vidro subestima o tempo de evaporação e superestima a área de molhamento. 3 - ADEQUAÇÕES/ALTERAÇÕES OCORRIDAS: Houve alteração das concentrações dos adjuvantes visando atender melhor as reais condições utilizadas no campo. As alterações foram: Óleos mineral e vegetal e redutor de deriva de 0,2 e 0,5% para 0,15 e 0,5%, e, o surfatante de 0,1 e 0,2% para 0,04 e 0,15%. O tamanho de gota avaliado para 600 μm com o objetivo de reduzir impacto no meio ambiente. Foi alterado o óleo mineral de Nimbus 428 g L -1 para Assist 756 g L -1. 4 - DIFICULDADES ENCONTRADAS/CRÍTICAS OU SUGESTÕES: Nenhuma. 5 - PARECERES DO ORIENTADOR: 5.1 QUANTO AO DESEMPENHO DO BOLSISTA NO PROJETO Aluno extremamente criativo, dedicado e que tem mostrado um grande potencial
para execução de protocolos metodológicos de pesquisa, bem como desenvolver novas pesquisas. 5.2. QUANTO AO RELATÓRIO DO BOLSISTA Todas as atividades pertinentes foram desenvolvidas. O aluno entendeu os princípios de trabalho em equipe, estabeleceu e comprovou uma hipótese cientifica, teve uma visão de projeto de pesquisa, desde a elaboração do projeto até a redação final. Entendeu os fundamentos básicos da área de pesquisa desenvolvida no projeto. 6 PARTICIPAÇÃO DO BOLSISTA EM DIVULGAÇÕES CIENTÍFICAS: - Participação e publicação do sistema experimental desenvolvido no VI Simpósio Internacional de Tecnologia de Aplicação (VI SINTAG/2013, Londrina PR); - Premiado no SINTAG conquistando o 2 lugar dos melhores trabalhos em tecnologia de aplicação; - Participação, publicação e apresentação de artigos científicos no IV Simpósio de Engenharia Rural (IV SER/UENP, Bandeirantes - PR). Atenção: o preenchimento do próximo item é obrigatório somente quando tratar-se de Relatório Final/Conclusão 7 INFORMAR O DESTINO DO BOLSISTA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA APÓS A CONCLUSÃO DO ÁREA DE GRADUAÇÃO OU ATUAÇÃO COMO BOLSISTA: 7.1. Pós-Graduação: Especialização ( ) Mestrado( ) Doutorado ( ) 7.2. Mercado de Trabalho: Público ( ) Privado ( ) 7.3. Outros (X): Estudar no exterior pelo programa Ciências sem Fronteiras 7.4. Sem atividade futura ( ) 8. DATA E ASSINATURAS: Bandeirantes, 08 de agosto de 2014. Tiago Makoto Otani Assinatura do Acadêmico Rone Batista de Oliveira Assinatura do Orientador Original assinado e enviado aos cuidados da coordenadora.