農薬散布
手動のバックパック型噴霧器
熱噴霧器を用いた蚊の空間駆除
グラブス職業訓練校の学生がアイルランド産ジャガイモの散布作業を行っている

農薬散布は、農薬（除草剤、殺菌剤、殺虫剤、殺線虫剤など）を生物学的標的（害虫、作物、その他の植物など）に送達する実際的な方法です。 [ 1 ] [ 2 ]

殺虫剤やその他の農薬は、いくつかの方法で散布することができます。[ 2 ] [ 3 ]従来の散布方法には、地上での葉面散布、根への灌水、顆粒の散布、種子コーティングなどがあり、空中散布方法としては、最近では農業用ドローンも使用されています。

その他の方法[ 3 ]としては、農場ではあまり一般的ではないが、小規模な家庭や庭での施用で多く使用されているものとして、土壌注入、スポット処理、ワイパー施用[ 4 ] 、空間処理（フォガー）などがある。

種子処理

種子処理は、作物への効果的な線量伝達という点で、非常に高い効率を達成することができます。農薬は、土壌由来の植物へのリスクから植物を保護するために、植え付け前に種子処理剤（またはコーティング剤）の形で種子に散布されます。さらに、これらのコーティング剤は、成長を促進するための補助的な化学物質や栄養素を提供することができます。典型的な種子コーティングは、窒素、リン、カリウムを含む栄養層、共生細菌やその他の有益な微生物を含む根粒菌層、そして種子を害虫から守りやすくするための殺菌剤（またはその他の化学物質）層で構成されます。

スプレー塗布

特に従来の農業において、最も一般的な農薬散布方法の一つは、機械式噴霧器の使用です。油圧式噴霧器は、タンク、ポンプ、ランス（単一ノズル用）またはブーム、そしてノズル（または複数ノズル）で構成されています。噴霧器は、水（または肥料などの他の液体化学担体）と薬剤の混合物を含む農薬製剤を、大きな雨粒のような液滴から、ほとんど目に見えない小さな粒子へと変換します。この変換は、噴霧混合物を圧力下で噴霧ノズルから押し出すことで行われます。液滴のサイズは、異なるノズルサイズの使用、噴射圧力の変更、あるいはその両方によって調整できます。大きな液滴は、噴霧飛散の影響を受けにくいという利点がありますが、散布面積あたりの水使用量は多くなります。静電気の影響により、小さな液滴は標的生物との接触を最大限に高めることができますが、飛散を避けるには非常に静かな風が必要です。[ 2 ]

効果は農薬散布の質に関係しており、エアロゾルなどの小さな液滴はしばしば効果を向上させる。[ 5 ]

発芽前および発芽後の作物への散布

大型の自走式農業用「フローター」噴霧器。農薬散布前に使用される。
発芽後のトウモロコシに農薬を散布する自走式散布機

従来の農作物用殺虫剤は、植物の 発芽状態に応じて、発芽前または発芽後に散布することができます。従来の農業では、発芽前殺虫剤散布は、望ましくない微生物を除去し、作物が利用できる水、土壌養分、日光の量を最大化することで、新しく発芽した植物への競争圧力を軽減することを目的としています。発芽前殺虫剤散布の例としては、トウモロコシへのアトラジン散布が挙げられます。同様に、グリホサート混合物は、早期に発芽した雑草を除去し、次の作物の準備をするために、農地で発芽前に散布されることがよくあります。発芽前散布装置には、多くの場合、柔らかい土壌で浮くように設計された大きくて幅広のタイヤが付いており、土壌の圧縮と、植えられた（まだ発芽していない）作物へのダメージを最小限に抑えます。右の写真のような三輪散布機は、タイヤが同じ軌跡をたどらないように設計されているため、圃場での轍の作成が最小限に抑えられ、土壌下層へのダメージが抑えられます。

出芽後農薬散布では、望ましい標的生物への害を最小限に抑えるために選ばれた特定の化学物質を使用する必要があります。一例として、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸が挙げられます。これは広葉雑草(双子葉植物)に害を与えますが、イネ科植物(単子葉植物) には影響を与えません。このような化学物質は、例えば小麦作物に広く使用されています。また、多くの企業が、さまざまな農薬に耐性を持つ遺伝子組み換え生物を作り出しています。例としては、グリホサート耐性大豆やBt トウモロコシなどが挙げられ、これらは出芽後農薬の圧力に対処するための製剤の種類を変更します。適切な化学物質を選択した場合でも、周囲温度が高い場合やその他の環境の影響により、散布中に標的以外の望ましい生物が損傷を受ける可能性があることにも留意することが重要です。植物はすでに発芽しているため、出芽後農薬散布では、作物や土壌の損傷による損失を最小限に抑えるために、圃場での接触を制限する必要があります。典型的な工業用散布装置は、非常に高くて細いタイヤを使用し、これを作物の高さに応じて上下できる噴霧器本体と組み合わせます。これらの噴霧器は通常、成長中の作物を乗り越えることができるため、「ハイクリアランス」というラベルが付いていますが、通常は1〜2メートルを超えることはありません。さらに、これらの噴霧器は、圃場での通過回数を最小限に抑えるために非常に幅広いブームを備えていることが多く、これも作物へのダメージを抑え、効率を最大化するように設計されています。工業的農業では、特に広くて平坦な圃場があるプレーリー農業では、幅120フィート（37メートル）の噴霧ブームは珍しくありません。これに関連して、空中農薬散布は、土壌と作物との物理的な接触を排除して、発芽した作物に農薬を追肥 する方法です。

エアブラスト噴霧器（エアアシスト噴霧器またはミスト噴霧器とも呼ばれる）は、ブーム噴霧器や空中散布が効果を発揮しない、果樹などの背の高い作物によく使用されます。このタイプの噴霧器は、他の望ましい生物に悪影響を与えない薬剤を選択するか、十分な緩衝距離を設けることで、過剰噴霧（噴霧飛散）の懸念が少ない場合にのみ使用できます。これらは、作物、人間、動物に害を及ぼす昆虫、雑草、その他の害虫の駆除に使用できます。エアブラスト噴霧器は、高速気流に少量の液体を噴射することで、大きな液滴を小さな粒子に分解します。[ 6 ]

フォガーはミスト噴霧器と同様に、非常に微細な粒子を生成する役割を果たしますが、その方法は異なります。ミスト噴霧器は高速の気流を作り出し、長距離を移動させますが、フォガーはピストンまたはベローズを用いて農薬の滞留領域を作り出します。この滞留領域は、家屋や動物保護施設などの閉鎖空間でよく使用されます。[ 7 ]

散布の非効率性

農薬による環境汚染の原因

スプレー効率の低下の原因をより深く理解するためには、一般的な（油圧式）スプレーノズルによって生成される液滴サイズの多様性が及ぼす影響について考察することが有益です。これは、スプレー塗布における最も重要な概念の一つとして長年認識されてきました（例えば、Himel, 1969 [ 8 ]）。液滴の特性に大きなばらつきが生じるからです。

歴史的に、生物学的標的（すなわち害虫）への用量移行は非効率的であることが示されている。[ 9 ]しかし、「理想的な 」沈着量と生物学的効果を関連付けることは困難を伴い、[ 10 ]ヒスロップが詳細について懸念を抱いているにもかかわらず、エンドドリフトと呼ばれるプロセスで、作物から土壌に流出して大量の農薬が無駄になっていることがいくつか実証されている。これは農薬ドリフトのあまり知られていない形態であり、エキソドリフトの方がはるかに大きな社会的懸念を引き起こしている。農薬は従来、手持ち式噴霧器またはトラクターブームに取り付けられた油圧式噴霧器を使用して散布され、そこで製剤が大量の水に混合される。

液滴のサイズによって飛散特性は大きく異なり、複雑なマクロ気候およびミクロ気候の相互作用の影響を受ける（Bache & Johnstone, 1992）。Craymer & Boyle [ 11 ]は、これらの相互作用を液滴のサイズと風速という観点から大幅に単純化し、液滴がノズルからターゲットへと移動する条件は基本的に3つあると結論付けた。これらの条件とは、以下の通りである。

  • 沈降が優勢です。通常、風速が低い場合は、より大きな液滴（> 100 μm）が適用されます。このサイズを超える液滴は、除草剤による漂流汚染を最小限に抑えるのに適しています。
  • 乱流渦が支配的：典型的には小さな液滴（<50 μm）であり、これは通常、飛翔昆虫を狙うのに最も適していると考えられていますが、液滴を葉に引き寄せるために必要な力を与える静電気も存在する場合は除きます。（注：後者の効果は、通常 10 mm 未満の非常に短い距離でのみ作用します。）
  • 沈降効果と漂流効果の両方が重要となる中間条件。ほとんどの農業用殺虫剤および殺菌剤散布は、比較的小さな（例えば50～150μm）液滴を用いて「被覆率」（単位面積あたりの液滴数）を最大化することで最適化されていますが、漂流効果も受けます。

除草剤の揮発

除草剤の揮発とは、揮発性除草剤が蒸発または昇華することを指します。ガス状の化学物質の効果は、散布予定場所で失われ、風下に移動して、影響を及ぼさないはずの植物に影響を与え、作物に被害を与える可能性があります。除草剤は揮発の感受性が異なります。除草剤を速やかに土壌に混ぜ込むことで、揮発を軽減または防止できます。風、気温、湿度も揮発率に影響を与え、湿度が低下すると揮発しやすくなります。2,4 -Dとジカンバは、揮発しやすいことが知られている一般的な化学物質ですが[ 12 ]、他にも多くの化学物質があります。[ 13 ]除草剤耐性遺伝子組み換え植物を保護するためにシーズン後半に除草剤を散布すると、気温が高く土壌への混合が非現実的になるため、揮発のリスクが高まります。[ 12 ]

ターゲティングの改善

ウルバマストMk II：イナゴ駆除用のULV噴霧器（ニジェールで撮影）

1970年代と1980年代には、制御液滴散布（CDA）などの改良された散布技術が研究上の関心を集めたが、商業的な普及は期待外れだった。液滴サイズを制御することにより、農薬混合物の超低容量（ULV）または極低容量（VLV）散布率は、タイミングと生物学的標的（すなわち害虫）への用量伝達を改善し、同様の（または時にはより良い）生物学的結果を達成することができる。均一な（単分散）液滴を生成できる噴霧器は開発されていないが、回転式（回転ディスクおよびケージ）噴霧器は通常、従来の油圧ノズルよりも均一な液滴サイズスペクトルを生成する（「CDAおよびULV散布装置」、Wayback Machineで2018年5月30日にアーカイブ済み を参照）。他の効率的な散布技術には、バンド散布、ベイト散布、特定の顆粒配置、種子処理、雑草の拭き取りなどがある。

CDAは合理的農薬使用（RPU）技術の好例（Bateman, 2003）ですが、残念ながら1990年代初頭以降、公的資金提供機関の間では不人気となっており、多くの機関はすべての農薬開発は農薬メーカーの責任であるべきだと考えています。その一方で、農薬会社は、他の方法で製品に付加価値をつけることで利益を得られない限り、より効果的なターゲティングを広く推進し、それによって農薬の売上が減少する可能性は低いでしょう。RPUは農薬のプロモーションとは大きく対照的であり、多くの農薬関連企業は、減少し続ける新しい「特効薬」分子を高圧的に売りつけるよりも、製品管理を行う方が長期的な収益性が高いことに同様に気づき始めています。したがって、RPUは、作物保護における多くの利害関係者間の協力のための適切な枠組みを提供できる可能性があります。

害虫の生態とライフサイクルを理解することも、液滴サイズを決定する上で重要な要素です。例えば、農業研究局は、トウモロコシの穂軸虫（トウモロコシの穂軸虫）の駆除に使用する殺虫剤の理想的な液滴サイズを決定するための試験を実施しました。その結果、効果を発揮するには、殺虫剤がトウモロコシの穂軸虫の幼虫が孵化する場所を透過する必要があることがわかりました。この研究では、より大きな液滴が標的のトウモロコシの穂軸虫に最もよく浸透するという結論が出ました。[ 14 ] 害虫の駆除がどこから始まるかを知ることは、必要な殺虫剤の量を決定する上で非常に重要です。

機器の品質と評価

IPARCは、世界保健機関による加圧油圧機器の疲労試験を実施しました。加圧油圧機器は、蚊やその他の病原体媒介生物に対する屋内残留物散布（IRS）や、農業（場合によっては）に使用されます。

散布機器の試験と基準の設定によって散布機の品質を確保することは、ユーザーが費用対効果を得られるよう確保するために重要です。[ 15 ] ほとんどの機器は様々な油圧ノズルを使用しているため、BCPCシステムをはじめ、様々な取り組みによって散布品質の分類が試みられてきました。[ 16 ] [ 17 ]

道路整備

道路脇には、維持管理のために意図的に散布される除草剤と、隣接地からの飛散による除草剤の両方で、相当量の除草剤が散布されます。これにより、標的以外の植物が枯れてしまうことがよくあります。[ 18 ]

その他の申請方法

家庭用殺虫剤の散布方法

家庭における害虫管理は、昆虫が利用できる3つの重要な資源、すなわち住処、水、そして食料を制限することから始まります。これらの対策を講じても昆虫が問題となる場合は、特定の害虫に有効成分を集中させた化学的方法を用いて駆除する必要があるかもしれません。[ 19 ]虫よけスプレーと呼ばれる虫よけ剤は、プラスチックボトルまたはエアゾール缶で販売されています。衣類、腕、脚、その他の四肢に塗布することで、近くの昆虫を寄せ付けないようにすることができます。これは殺虫剤ではありません。

害虫（ほとんどの場合、昆虫やクモ類）の駆除に使用される殺虫剤は、主にエアゾール缶に入っており、昆虫またはその巣に直接噴霧して駆除します。ハエ駆除スプレーは、イエバエ、クロバエ、アリ、ゴキブリなどの昆虫、さらにクモを駆除します。その他の製剤には、昆虫が食べる餌を配合した顆粒または液体があります。多くの家庭害虫には、殺虫剤とフェロモンまたは食物餌が入ったベイトトラップが利用可能です。ひび割れ・隙間スプレーは、住宅の幅木や配管などの開口部の中や周囲に塗布されます。シロアリを駆除するための殺虫剤は、多くの場合、住宅の基礎の中や周囲に注入されます。

多くの家庭用殺虫剤の有効成分には、昆虫やクモ類の神経系に作用する ペルメトリンやテトラメトリンが含まれています。

虫除けスプレーや殺虫剤の多くは、人やペットに有害、あるいは致命的となる可能性があるため、換気の良い場所でのみ使用してください。固形剤、ベイト剤、ベイトトラップなど、すべての殺虫剤は、野生動物、ペット、子供の手の届かない場所に設置してください。

参照

参考文献

  1. ^ Bateman, RP (2003) 「合理的な農薬使用：特定製品の空間的・時間的ターゲット散布」『農薬使用の最適化』（M. Wilson編）John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK. pp. 129-157
  2. ^ a b cマシューズ, GA; ベイトマン, ロイ; ミラー, ポール (2014). 『農薬散布法 第4版』（第4版）. 9600 Garsington Road, Oxford, OX4 2DQ, UK: Wiley Blackwell. doi : 10.1002/9781118351284 . ISBN 9781118351284。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所 (リンク)
  3. ^ a b Bessin, Ric (2016). 「農薬散布機器と方法」 .ケンタッキー州農薬安全教育プログラム. ケンタッキー大学. 2025年7月9日閲覧。
  4. ^ Harrington, Kerry C.; Ghanizadeh, Hossein (2017). 「ワイパー式除草剤散布機を用いた除草剤散布 - レビュー」 . Crop Protection . 102 : 56–62 . Bibcode : 2017CrPro.102...56H . doi : 10.1016/j.cropro.2017.08.009 . ISSN 0261-2194 . 
  5. ^ "dropdata.org" . dropdata.org. 2015年8月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年1月5日閲覧。
  6. ^ Waxman, Michael F., (1998) 散布機器.農薬および殺虫剤安全ハンドブック編. M. Wilson. CRC Press, Boca Raton ( ISBN 978-1-56670-296-6）326ページ。
  7. ^ 「DropData アプリケーションページ」 . Dropdata.net. 2020年6月15日. 2023年6月15日閲覧。
  8. ^ Himel CM (1969) 殺虫剤噴霧液滴の最適液滴サイズ. Journal of Economic Entomology 62: 919-925.
  9. ^ Graham-Bryce, IJ (1977) 作物保護：現行方法の有効性と欠点、そして改善の余地についての考察. Philosophical Transactions Royal Society London B. 281: 163-179.
  10. ^ Hislop, EC (1987) 最適な農薬沈着を定義し、達成することはできるか? 応用生物学の側面14: 153-172。
  11. ^ Craymer, HE, Boyle, DG (1973) 噴霧粒子挙動の微気象学と物理学、農薬噴霧技術ワークショップ、エメリービル、カリフォルニア州、米国。
  12. ^ a bアンドリュー・ポラック（2012年4月25日）「除草剤に耐性のあるダウコーン、反対に遭う」ニューヨーク・タイムズ。2012年4月25日閲覧。
  13. ^ファビアン・メナレッド、ウィリアム・E・ダイアー「土壌散布型除草剤を最大限に活用する」モンタナ州立大学。2012年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年4月25日閲覧。
  14. ^ 「トウモロコシの耳虫対策に液滴サイズの研究」米国農務省農業研究局、2010年4月12日。
  15. ^ Matthews, GAおよびThornhill EW (1994)農業用農薬散布機器. FAO, ローマ
  16. ^ Doble, SJ, Matthews, GA, Rutherford, I. & Southcombe, ESE (1985) 油圧ノズルおよびその他の噴霧器を噴霧品質のカテゴリーに分類するシステム. BCPC会議論文集, p. 1125-1133.
  17. ^ O'Sullivan CM, CR Tuck, MC Butler Ellis, PCH Miller, R Bateman (2010). スプレー散布研究におけるノニルフェノールエトキシレートの代替界面活性剤. Aspects of Applied Biology , 99 : 311-316
  18. ^ Forman, Richard Townsend Turner ; Alexander, Lauren E. (1998). 「道路とその主要な生態学的影響」. Annual Review of Ecology and Systematics . 29 (1). Annual Reviews : 207– 231. Bibcode : 1998AnRES..29..207F . doi : 10.1146/annurev.ecolsys.29.1.207 . ISSN 0066-4162 . 
  19. ^ 「動くものに乱暴に散布する前に、もっと理にかなったアプローチを検討しましょう」 reviewjournal.com . 2014年2月23日閲覧。

さらに読む

  • マシューズGA（2006）農薬：健康、安全、環境ブラックウェル、オックスフォード
  • Bache DH、Johnstone、DR（1992） 微気候と噴霧分散 Ellis Horwood、チチェスター、イギリス。
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