Improvement of spray application process in greenhouse tomato crop: assessment of adapted spraying technologies and methods for canopy characterization Jordi Llop Casamada ADVERTIMENT La consulta d’aquesta tesi queda condicionada a l’acceptació de les següents condicions d'ús: La difusió d’aquesta tesi per mitjà del repositori institucional UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) i el repositori cooperatiu TDX (http://www.tdx.cat/) ha estat autoritzada pels titulars dels drets de propietat intel·lectual únicament per a usos privats emmarcats en activitats d’investigació i docència. No s’autoritza la seva reproducció amb finalitats de lucre ni la seva difusió i posada a disposició des d’un lloc aliè al servei UPCommons o TDX. No s’autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a UPCommons (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant al resum de presentació de la tesi com als seus continguts. En la utilització o cita de parts de la tesi és obligat indicar el nom de la persona autora. ADVERTENCIA La consulta de esta tesis queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso: La difusión de esta tesis por medio del repositorio institucional UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) y el repositorio cooperativo TDR (http://www.tdx.cat/?locale- attribute=es) ha sido autorizada por los titulares de los derechos de propiedad intelectual únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro ni su difusión y puesta a disposición desde un sitio ajeno al servicio UPCommons No se autoriza la presentación de su contenido en una ventana o marco ajeno a UPCommons (framing). Esta reserva de derechos afecta tanto al resumen de presentación de la tesis como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes de la tesis es obligado indicar el nombre de la persona autora. WARNING On having consulted this thesis you’re accepting the following use conditions: Spreading this thesis by the institutional repository UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) and the cooperative repository TDX (http://www.tdx.cat/?locale- attribute=en) has been authorized by the titular of the intellectual property rights only for private uses placed in investigation and teaching activities. Reproduction with lucrative aims is not authorized neither its spreading nor availability from a site foreign to the UPCommons service. Introducing its content in a window or frame foreign to the UPCommons service is not authorized (framing). These rights affect to the presentation summary of the thesis as well as to its contents. In the using or citation of parts of the thesis it’s obliged to indicate the name of the author. UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA  Programa de doctorat Tecnologia Agroalimentària i  Biotecnologia    Thesis by compendium of publications    Improvement of spray application  process in greenhouse tomato crop.  Assessment of adapted spraying  technologies and methods for  canopy characterization      Author:  Jordi Llop Casamada      Director:  Emilio Gil Moya      July 2017 A la meva estimada Elena i als meus estimats Raimon i Ignasi Resum  La producció de vegetals en hivernacle representa una activitat econòmica  i productiva important en l’agricultura del Sud d’Europa. Un dels factors  de més risc que afecta aquesta activitat està directament relacionat amb  l’ús de productes fitosanitaris. La tecnologia més utilitzada per a l’aplicació  d’aquests productes són les pistoles i llances de polvorització. Tot i això,  diversos estudis han demostrat que, en comparació amb les pistoles, l’ús  de carretons de polvorització amb barres verticals millora la distribució de  la polvorització i redueix els costos de treball i el risc d’exposició de  l’operari. D’altra banda, la caracterització del cultiu és un factor clau per a  millorar el procés de polvorització optimitzant l’ajust de la dosificació de  producte, permetent una reducció considerable de la quantitat total de  pesticida, incrementant l’eficiència del procés general.  El principal objectiu d’aquesta tesis és millorar l’eficiència del procés  d’aplicació de pesticides en hivernacles adaptant la polvorització a la  vegetació a través de dues accions: a) afegint assistència d’aire a un  carretó amb barres verticals arrossegat manualment, i b) desenvolupant  un mètode per a la caracterització de la vegetació. En aquesta investigació  s’han avaluat l’adequació i beneficis d’un nou prototipus de carretó amb  assistència  d’aire  en  comparació  amb  la  tecnologia  utilitzada  habitualment.  En  relació  a  les  característiques  de  la  vegetació,  s’ha  desenvolupat una nova metodologia per a ser aplicada en tomàquet  produït en hivernacle.    La  incorporació  d’aire  es  va  provar  en  un  carretó  de  polvorització  modificat. Aquesta va ser avaluada en dues vegetacions diferents (alta i  baixa densitat) i amb varies configuracions diferents (tipus de broquet,  assistència d’aire i volum d’aplicació). Per a aquest estudi es va avaluar la  deposició de producte en el cultiu, el recobriment i la uniformitat de la  distribució. La deposició en les fulles i la penetració en el cultiu utilitzant  broquets de ventall i assistència d’aire és significativament més alta en els  volums d’aplicació alt y baix. La deposició obtinguda amb el sistema de  referència a volum d’aplicació alt en comparació al carretó amb aire i  volum d’aplicació baix no presenta diferències significatives. En general  i l’assistència d’aire i els broquets de ventall permeten reduir el volum  d’aplicació mantenint la qualitat de la distribució de la polvorització.  D’altra banda, també en el cultiu de tomàquet en hivernacle, es va avaluar  la influència de la assistència d’aire en la polvorització amb tres màquines  diferents: 1) un carretó de polvorització modificat amb assistència d’aire  alt i baix; 2) un polvoritzador autopropulsat; 3) un polvoritzador controlat  per radio control. Tots els polvoritzadors van ser avaluats considerant la  deposició de producte en la vegetació i la seva uniformitat, i les pèrdues al  sòl. A més a més es va avaluar la distribució vertical del líquid i de la  velocitat de l’aire i es va comparar amb els perfils de vegetació i de  distribució de la deposició. Els resultats indiquen que un increment de la  velocitat de l’aire no implica una millora de la eficiència de la polvorització.  En general, el carretó modificat mostra millors resultats en termes de  deposició i uniformitat de la distribució, especialment amb assistència  d’aire baix. Aquests resultats han estat confirmats a través de la avaluació  de la uniformitat de la distribució de l’aire i el líquid.   Les característiques del cultiu s’han determinat amb un sensor terrestre  LiDAR 2D. Els experiments es van realitzar en tres cultius diferents de  tomàquet en hivernacle plantats en sistema de parelles. La caracterització  electrònica es va realitzar amb un sensor LiDAR (LMS 200, SICK) de 180º  d’angle de mesura, escanejant cada parella de plantes per les dues cares  de  la  vegetació.  Els  paràmetres  principals  mesurats  van  ser:  alçada,  amplada i volum del cultiu i àrea foliar. A partir d’aquestes dades es van  poder calcular altres paràmetres importants com el Tree Row Volume  (TRV), el Leaf Wall Area (LWA), l’index d’area foliar (LAI) i l’índex de  densitat foliar (LAD). En general els resultats mostren una sobre estimació  dels paràmetres obtinguts amb els mètodes manuals a causa de l’elevada  resolució del perfil a través del sensor. L’alçada de la vegetació, el volum i  la densitat es poden estimar de forma fiable a través del volum de  vegetació obtingut amb el sensor. Aquest sensor permet la avaluació de la  variabilitat de la vegetació al llarg de la fila, sent això important per a la  generació de mapes de vegetació.  La determinació de la quantitat de pesticida a aplicar per a un adequat  control  de  plagues  i  malalties  s’ha  d’ajustar  segons  la  quantitat  de  ii vegetació. El desenvolupament de tècniques que permetin determinar els  principals paràmetres del cultiu de manera ràpida i fàcil, així com el  desenvolupament  de  tecnologies  que  permetin  una  distribució  més  eficient del producte, són fonamentals per a una millor aplicació d’aquests  productes.       iii