دانشیار پژوهشی، مؤسسۀ تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. کرج. ایران
10.22059/jhsci.2026.412588.930
چکیده
سمپاشهای رایج برای مهار آفات، بیماریها و علفهای هرز دارای مشکلاتی مانند مصرف زیاد آب و سم هستند و مخاطرات زیادی برای سلامت انسان و محیط زیست به وجود میآورند. در سالهای اخیر، پهپاد سمپاش بهعنوان روش نوین سمپاشی مطرح شده و قابلیتهای خوبی را برای سمپاشی نشان داده است. اهداف: هدف از این پژوهش، ارزیابی پهپاد سمپاش از نظر آلودگی زیستمحیطی و مقایسۀ آن با سه سمپاش رایج شامل سمپاش توربینی پشتتراکتوری، سمپاش بومدار پشتتراکتوری و سمپاش لانسدار پشت تراکتوری است. روش: پارامترهایی مانند مقدار آب و سم مصرفی، کیفیت سمپاشی، مقدار هدررفت آب و سم، لنگی کار و تلفات محصول در روشهای مختلف سمپاشی اندازهگیری و نتایج با هم مقایسه شد. یافتهها: مقدار محلول مصرفی سمپاشهای توربینی، بومدار و لانسدار بهترتیب 17، 16 و 25 برابر محلول مصرفی پهپاد سمپاش بود. سمپاش بومدار بیشترین بازده مزرعهای و پهپاد سمپاش بیشترین ضریب کیفیت پاشش را داشت. پهپاد سمپاش کمترین مقدار مصرف و تلفات سم و آب و سمپاش لانسدار بیشترین مقدار مصرف و تلفات سم و آب را داشت. سمپاشهای بومدار و لانسدار سبب لهیدگی محصول و آسیب 85/3 و 45/4 درصدی به سطح محصول شدند. نتیجهگیری: با توجه به نتایج بهدستآمده، کاربرد پهپاد سمپاش بهدلیل مصرف سم کمتر و آلودگی زیستمحیطی کمتر برای سمپاشی توصیه شده و سمپاشی با سمپاش لانسدار بهدلیل مصرف زیاد آب و سم و تلفات وارد بر محصول به هیچوجه توصیه نمیشود.
باقری، نیکروز؛ صفری، محمود؛ و شیخیگرجان، عزیز (1403). ارزیابی عملکرد پهپاد سمپاش در کنترل شتۀ کلزا. ماشینهای کشاورزی. 14(2)، 135-146.
برقی، حمید؛ حسنینژاد، آسیه؛ و شایان، محسن (1396). ارزیابی آثار سموم شیمیایی کشاورزی بر محیط زیست روستاها (مطالعۀ موردی: روستاهای شهرستان زریندشت). مدیریت مخاطرات محیطی.4(3)، 247-262.
جابریاقدم، مهریار؛ ممیزی، محمدرضا؛ باقری، نیکروز؛ عزیزی، پیمان؛ و نصری، محمد (1399). تشخیص تنش نیتروژن گیاه ذرت و مخاطرات آن با استفاده از تصویربرداری چندطیفی هوایی بهوسیلۀ پهپاد. مدیریت مخاطرات محیطی.7(2)، 163-180. https://doi.org/10.22059/jhsci.2020.305887.575
صفری، محمود؛ و گرامی، کریم (1398). اولویتبندی روشهای سمپاشی مزارع گندم با استفاده از روش سلسلهمراتبی. مهندسی بیوسیستم ایران. (1)51. 148-139. https://doi.org/22059/IJBSE.2019.287967.665217
ظریف نشاط، سعید (1401). ارزیابی فنی و اقتصادی پهپاد سمپاش برای کنترل علفهای هرز در مقایسه با روشهای مرسوم. گزارش نهایی. مؤسسۀ تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. 59903.
کیهانیان، علیاکبر؛ شیخیگرجان، عزیز؛ و امینی خلف، محمدعلی (1387). بررسی کارایی حشرهکشهای مختلف در کنترل شتۀ مومی کلمBrevicoryne brassicae (Hem: Aphididae) در مزارع کلزای ساوه. پژوهش و سازندگی (ویژهنامۀ زراعت و باغبانی)، 163-167.
Abd Kharim, M. N. A., Wayayok, A., Shariff, Sharif, A. R. M., Abdullah, A. F., & Husin, E. M. (2019). Droplet deposition density of organic liquid fertilizer at low altitude UAV aerial spraying in rice cultivation. Computers and Electronics in Agriculture, 167, 105045.
Ahmad, F., Qiu, B., Dong, X., Ma, J., Huang, X., Ahmed, S., & Chandio, F. A. (2020). Effect of operational parameters of UAV sprayer on spray deposition pattern in target and off-target zones during outer field weed control application. Computers and Electronics in Agriculture, 172, 105350. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105350
Behrouzi Lar, M. (1999). Engineering Principles of Agricultural Machines (Translated). Azad Islamic University Press. 1st Edition, 355-357.
Boedeker, W., Watts, M., Clausing, P., & Marquez, E. (2020). The global distribution of acute unintentional pesticide poisoning: Estimations based on a systematic review. BMC Public Health. 20, 1–19. https://doi.org/10.1186/s12889-020-09939-0
Carvalho, F. P. (2017). Pesticides, environment, and food safety. Food and Energy Security. 6(2): 48–60. http://www.doi:10.1002/fes3.108
Chen, Y., Qi, H. L, Li, G. Z., & Lan, Y. B. (2019). Weed control effect of unmanned aerial vehicle (UAV) application in wheat field. Int J Precis Agric Aviat. 2(2): 25–31.
Chen, P., Lan, Y., Huang, X., Qi, H., Wang, G., Wang, J. Wang, L., & Xiao, H. (2020). Droplet Deposition and Control of Planthoppers of Different Nozzles in Two-Stage Rice with a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle. Agronomy, 10(303), 1-14.
Delavarpour, N., Koparan, C., Zhang, Y., Steele, D. D., Betitame, K., Bajwa, S.G., & Sun, X. (2023). A review of the current unmanned aerial vehicle sprayer applications in precision agriculture. 66(3): 703-721. American Society of Agricultural and Biological Engineers. https://doi.org/10.13031/ja.15128
Del Pozo-Valdivia, A. I., Morgan, E., & Bennett, C. (2021). In-field evaluation of drone-released lacewings for aphid control in California organic lettuce. Journal of Economic Entomology. 114(5), 1882–1888.
El Yousfi, A., & Alawi, Y. (2025). Development and evaluation of drone based spraying system for precision agriculture application. Mathematical Modelling of Engineering Problems, 12(1), 347–360. http://iieta.org/journals/mmep
Faical, B. S., Freitas, H., Gomes, P. H., Mano, L. Y., Pessin, G., de Carvalho, A. C. P. L. F., Krishnamachari, B., & Ueyama, J. (2017). An adaptive approach for UAV-based pesticide spraying in dynamic environments. Computers and Electronics in Agriculture, 138, 210–223. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.04.011
Gatkal, N. R., Nalawade, S. M., Shelke, M. S., Sahni, R. K., Bhanage, G. B., More, N. M., Walunj, A. A., Kadam, P. B., & Singh, S. P. (2025). A comprehensive study on operational parameters optimization of quadcopter unmanned aerial vehicle‑based spraying system in sugarcane. Sugar Tech. https://doi.org/10.1007/s12355-025-01586-2
Gunes, D., & Hasegawa, H. (2025). Optimizing UAV sprayer performance using field data and machine learning approaches. Smart Agricultural Technology, 11, 101013.
Jeevan, N., Pazhanivelan, S., Kumaraperumal, R., Ragunath, K., Arthanari, P. M., & Sritharan, N., et al. (2023). Effect of different herbicide spray volumes on weed control efficiency of a battery-operated unmanned aerial vehicle sprayer in transplanted rice (Oryza sativa L.). Journal of Applied and Natural Science, 15, 972–977. https://doi.org/10.31018/jans.v15i3.4753
Kumar, S., Singh, M., Singh, S. K., & Bhullar, M. S. (2022). Droplet distribution and weed control efficacy of unmanned aerial vehicle sprayer in wheat crop. Journal of Agricultural Engineering, 59, 126–136. https://doi.org/10.52151/jae2022592.1770
Lamare, A. I., Zwertvaegher, D., Nuyttens, P., Balsari, P., Marucco, Grella, M. A., Caffini, N., Mylonas, S, Fountas, & Douzals, J. 2022. Performance of a prototype boom sprayer for bed-grown carrots based on canopy deposition optimization, ground losses and spray drift potential mitigation in semi-field conditions. Applied Sciences, 12, 4462. https://doi.org/10.3390/app12094462.
Liu, Q., Chen, S., Wang, G., & Lan, Y. (2021). Drift Evaluation of a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Sprayer: Effect of Liquid Pressure and Wind Speed on Drift Potential Based on Wind Tunnel Test.. Sci. 11, 7258. https:// doi.org/10.3390/app11167258
Meng, Y., Song, J., Lan, Y., Mei, G., Liang, Z., & Han, Y. (2019). Harvest aids efficacy applied by unmanned aerial vehicles on cotton crop. Industrial Crops and Products, 140, 111645. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111645
Nobre, F.L.L., Santos, R.F., Herrera, J.L., Araujo, A.L., Johann, J.A., Gurgacz, F., Siqueira, J.A.C., & Prior, M. (2023). Use of drones in herbicide spot spraying: a systematic review. Adv Weed Sci. 2023; 41: e020230014. https://doi.org/10.51694/AdvWeedSci/2023;41:00028
Pathak, V.M., Verma, V.K., Rawat, B.S., & Kaur, B., et al. (2022). Current status of pesticide effects on environment, human health and it’s eco-friendly management as bioremediation: A comprehensive review. Frontiers in Microbiology, 13: 962619. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.962619
Paul, R. A. I., Arthanari, P. M., Pazhanivelan, S., Kavitha, R., & Djanaguiraman, M. (2024a). UAV-based herbicide application for efficient weed management in direct-seeded rice. Agricultural Science Digest, 44, 295–300. https://doi.org/10.18805/ag.D-5826
Paul, R. A. I., Palanisamy, M. A., Peramaiyan, P., Kumar, V., Bagavathiannan, M., Gurjar, B., Vijayakumar, S., Djanaguiraman, M., Pazhanivelan, S., & Ramasamy, K. (2024b). Spray volume optimization with UAV-based herbicide application for effective droplet deposition and weed control in direct-seeded rice. Frontiers in Agronomy, 6, 1491842. https://doi.org/10.3389/fagro.2024.1491842
Pranaswi, D., Jagtap, M. P., Shinde, G. U., Khatri, N., Shetty, S., & Pare, S. (2024). Analyzing the synergistic impact of UAV-based technology and knapsack sprayer on weed management, yield-contributing traits, and yield in wheat (Triticum aestivum L.) for enhanced agricultural operations. Computers and Electronics in Agriculture, 219, 108796. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108796
Qin, W. C., Qiu, B. J., Xue, X. Y., Chen, C., Xu, Z. F., & Zhou, Q. Q. (2016). Droplet deposition and control effect of insecticides sprayed with an unmanned aerial vehicle against plant hoppers. Crop Protection, 85, 79–88. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2016.03.018
Safari, M., Majidi Shilsar, F., Sheikhigarjan, A., & Bagheri, N. (2025). Performance evaluation of a UAV granule spreader in controlling rice striped stem borer (Chilo suppressalis). Journal of Plant Protection Research. https://doi.org/10.24425/jppr.2025.156890
Semenisin, M., Steponavicius, D., Kemzuraite, A., & Savickas, D. (2025). Optimizing UAV spraying for sustainability: Different system spray drift control and adjuvant performance. Sustainability, 17, 2083. https://doi.org/10.3390/su17052083
Subramanian, K.S., Pazhanivelan, S., Srinivasan, G., Santhi, R., & Sathiah, N. (2021). Drones in Insect Pest Management. Agron. 3: 640885. doi: 10.3389/fagro.2021.640885
Taseer, A., & Han, X. (2024). Advancements in variable rate spraying for precise spray requirements in precision agriculture using Unmanned aerial spraying Systems: A review. Computers and Electronics in Agriculture, 219: 108841.
Testa, R., Galati, A., Schifani, G., & Migliore, G. (2025). Cost-effectiveness of conventional and precision agriculture sprayers in Southern Italian vineyards: A break-even point analysis. Precision Agriculture, 26, 39. https://doi.org/10.1007/s11119-025-10233-5
Tsimbiri, P. F., Moturi, W. N., Sawe, J., Henley, P., & Bend, J. R. (2015). Health Impact of Pesticides on Residents and Horticultural Workers in the Lake Naivasha Region, Kenya. Occupational Diseases and Environmental Medicine, 3, 24-34.
Wang, G., Lan, Y., Yuan, H., Qi, H., Chen, P., Ouyang, F., & Han, Y. (2019a). Comparison of spray deposition, control efficacy on wheat aphids and working efficiency in the wheat field of the unmanned aerial vehicle with boomsprayer and two conventional knapsack sprayers. Applied Sciences, 9, 218. https://doi.org/10.3390/app9020218
Wang, J., Lan, Y., Wen, S., Hewitt, A. J., Yao, W., & Chen, P. (2019b). Meteorological and flight altitude effects on deposition, penetration, and drift in pineapple aerial spraying. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 15. https://doi.org/10.1002/apj.2382
Wang, J., Ma, C., Chen, P., Yao, W., Yan, Y., Zeng, T., Chen, S., & Lan, Y. (2023a). Evaluation of aerial spraying application of multi-rotor unmanned aerial vehicle for Areca catechu protection. Frontiers in Plant Science, 14, 1093912. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1093912
Wang, J., Lv, X., Wang, B., Lan, X., Yan, Y., Chen, S., & Lan, Y. (2023b). Numerical simulation and analysis of droplet drift motion under different wind speed environments of single-rotor plant protection UAVs. Drones, 7, 128. https://doi.org/10.3390/drones7020128
Wang, P., Hanif, A. S., Yu, S., Lee, C., Kang, Y. H., Lee, D., & Han, X. (2024). Development of an autonomous drone spraying control system based on the coefficient of variation of spray distribution. Computers and Electronics in Agriculture, 227, 109529. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.109529
Xue, X. Y., Tu, K., Qin, W. C., Lan, Y., B., & Zhang, H. H. (2014). Drift and deposition of ultralow altitude and low volume application in paddy field. J. Agric. Biol. Eng. 7: 23–28.
Yang, S. H., Zheng, Y. J., Liu, X. X. (2019). Research status and trends of downwash airflow of spray UAVs in agriculture. Int J Precis Agric Aviat, 2(1): 1–8.
Zhou, Q., Xue, X., Qin, W., Chen, C., & Cai, C. (2020). Analysis of pesticide use efficiency of a UAV sprayer at different growth stages of rice. International Journal of Precision Agricultural Aviation, 3(1), 38-42.
Zhua, H. Salyanib, M., & FOX, R. (2011). A portable scanning system for evaluation of spray deposit distribution. Computers and Electronics in Agriculture, 76: 38–43. https://doi.org/1016/j.compag.2011.01.003.
)