Úvod / Informácie / Rastlinná výroba / Rastlinná výroba všeobecne

Agrotechnické postupy uplatňované v presnom poľnohospodárstve

13-09-2016
Prof. Dr. Ing. Richard Pospišil | richard.pospisil@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Výrobné postupy poľnohospodárskych plodín sa vykonávajú v otvorenej krajine. Väčšina pracovných operácií v rastlinnej výrobe je viazaná na parcelu ako celok. Týka sa to spravidla obrábania pôdy, sejby, hnojenia, chemickej ochrany či závlah. Vieme že každá parcela je z hľadiska svojich vlastností iná. Nezriedka sú ale aj významné rozdiely v rámci jednej parcely. Tieto môžu byť dlhodobé dané konfiguráciou terénu napríklad rôzna svahovitosť, iný pôdny druh. Medzi krátkodobé rozdiely v rámci jednej parcely môžeme zaradiť zmeny v obsahu živín, zamokrenie po výrazných zrážkach, utlačenie niektorej časti prejazdom techniky a podobne. Hovoríme o variabilite pozemku. Ak uplatňujeme technológiu pestovania plodín, ktorá bude zohľadňovať priestorovú rozdielnosť na parcele realizujeme princípy presného poľnohospodárstva.

Pre úspešné  vykonávanie pracovných postupov presného poľnohospodárstva je dôležité nielen variabilitu vlastností poznať, ale ich aj priestorovo lokalizovať. Cieľom je, aby pracovné postupy boli vykonané správnym spôsobom v optimálnom čase na potrebnom mieste. Preto sa presné poľnohospodárstvo niekedy nazýva aj technológia s priestorovo diferencovanými vstupmi. Pojem presné poľnohospodárstvo však nesme vytvárať dojem, že súčasné pestovateľské technológie sú nepresné. Vytvára sa len dokonalejší systém informácií a riadenia s cieľom zvýšenia efektívnosti výroby. Na základnú identifikáciu parcely (presná poloha lokality, plocha, obvod) využívame prenosné prístroje Globálneho navigačného systému. Tieto geodetické údaje sú následne pri  mapovaní variability spájané s konkrétnymi vlastnosťami pozemku (pôdne charakteristiky, obsah živín, pôdna reakcia, zhutnenosť pôdy, úrody na danej časti pozemku, prípadne iné).

Už niekoľko rokov sa uplatňuje v presnom poľnohospodárstve kombinácia merania množstva úrody s presným určením polohy obilného kombajnu. Týmto spôsobom je potom  možné pre každú takto zmapovanú parcelu neskôr vypracovať úrodovú mapu. Systém pracuje tak, že palubný počítač obilného kombajnu v zvolených intervaloch zaznamenáva údaje o okamžitej polohe na základe družicovej navigácie a spája ich s hmotnosťou zrna, ktoré prechádza na danom mieste kombajnom pri zbere. Tieto údaje je možné potom vyhodnotiť v tabuľke aj graficky na úrodovej mape. Tento spôsob riadenia rastlinnej výroby má dosah aj na realizáciu ďalších agrotechnických prác. Na podobnom princípe sa na základe analyzovaných vzoriek pôdy dajú zhotoviť mapy obsahu živín, pôdnej reakcie, zhutnenia v spojitosti s dosahovanými úrodami na jednotlivých častiach parcely. Na praktické použitie priestorovo lokalizovaných informácií o pôde tak vznikajú informačné a aplikačné mapy. Informačná mapa predstavuje obraz priestorového rozloženie hodnotených vlastností. najčastejšie sa používajú informácie o  úrode obsahu a rozmiestnení živín, pôdnej reakcii, zhutnení pôdy. Pri interpretácii variability zistených vlastností možno použiť mapy pôdnych blokov a rozmiestnenia BPEJ.

Na aplikačnej mape sú zobrazené výsledky i z informačných máp. Na základe zisteného skutkového stavu v teréne sú vypracované návrhy na aplikáciu jednotlivých hnojív, vápenatých hmôt na redukciu pôdnej kyslosti, herbicídov proti trvácim burinám. Sú spracované digitálne pre vstup do riadiacej jednotky aplikačnej techniky.

Častým javom nerovnomernosti vykonania jednotlivých agrotechnických zásahov pri klasickom pohybe techniky po poli je prekrývanie záberov. Vodiči traktorov sa „istia“ proti „vynechávke“ prekrývaním záberov najmä pri „širokozáberových“ strojoch hlavne pri príprave pôdy, lebo neobrobené miesta je ihneď vidieť. Podobne je to pri aplikácii hnojív a pesticídov, kde sa síce prekryv prejaví neskôr, ale prehnojenými pásmi alebo poškodenou plodinou pri dvojitej dávke herbicídu. S prekrývaní súvisia straty pracovného času, vyššia spotreba pohonných hmôt a zaťaženie životného prostredia pesticídmi. Na základe praxe a početných meraní  je prekrytie súpravy na predsejbovú prípravu pôdy s pracovným záberom 6 m  v rozsahu 0,2 -0,5 m! Pri sejačkách je to tiež viac ako jeden riadok, t. j. 12 – 15 cm. Ľahko vypočítame koľko to predstavuje zbytočných jázd na parcele o veľkosti 100 ha. Odhadované prekrytie je asi 3% to je plocha 3 hektáre dvakrát prejdená, zasiata, vyhnojená, alebo postriekaná pesticídom, so zbytočne utlačenou pôdou!

Technológia riadeného pohybu strojov

Technický rozvoj v oblasti poľnohospodárskej techniky  sa dlhodobo uberal najmä smerom zväčšovania šírky pracovného záberu strojov a zvyšovania výkonu motorov. Dospeli sme k stavu, keď ďalšie zvyšovanie týchto parametrov prináša len malý efekt. Ťažká a silná techniky naopak negatívne vplýva na pôdu a jej vlastnosti. Prejazdy strojových súprav utláčajú na parcele značnú časť jej výmery. Pri presných pokusoch s predsejbovou prípravou pôdy boli vykonané štyri prejazdy techniky. Z celkovej plochy pozemku iba 22% zostalo nepojazdených, na 43% bol jeden prejazd, 31% dva a na 4% plochy boli zistené tri prejazdy!  Riešenie uvedeného problém ponúka riadený pohyb strojov po poli . Základnou myšlienkou je realizovať pohyb poľnohospodárskej techniky na tých istých permanentných koľajach.  Základom je zosúladenie pracovných záberov jednotlivých strojov. Následne je pohyb techniky riadený pomocou satelitnej navigácie s presnosťou až na 2 cm! Navigačný systém zabezpečí navádzanie strojových súprav na tieto koľaje aj v ďalších rokoch. Technológia riadeného pohybu strojov má pozitívny vplyv predovšetkým na dosahované úrody. Ďalším prínosom je obmedzenie zhutňovania pôdy na celej ploche parcely. Zhutnenie pôdy v permanentných koľajach je predmetom pokračujúceho výskumu. Boli namerané nižšie hodnoty ťahového odporu pri obrábaní pôdy, pri menšom počte pracovných operácií. Presnosť pohybu na niekoľko centimetrov umožňuje realizovať pracovné operácie bez zbytočného prekrývania záberov. To prináša následne aj úsporu hnojív, osív a pesticídov. Nemenej významnou skutočnosťou je aj zlepšenie štruktúry pôdy na nepojazdených plochách.

V akých operáciách je možné nasadiť GPS navigačné systémy a autopiloty?

Sejba za použitia navigácie je presné založenie porastu s dopadom na úspory aj v ďalších operáciách využívajúcich koľajové riadky. To znamená nižšie straty pri zbere dobre založeného porastu, možnosť jazdy každý druhý riadok, ľahšie otáčanie a nižšie utužovanie pôdy na úvratiach. Aj ovládanie výsevu je možné cez GPS.

Postrekovače - presný pojazd a využitie automatického vypínania sekcií prináša úsporu agrochémie. Podľa praktických skúseností 3 až 5% ročne.

Rozmetadlá - presný pojazd a úspora hnojív pri nižšom prekrytí. Podľa údajov GPS navigácie je k dispozícii informácia kedy ešte možno vojsť do riadku a kedy už ísť plniť hnojivo.

Príprava pôdy - zníženie prekryvov a z toho vyplývajúca úspora ( nafta, opotrebovanie ), možnosť jazdy každý druhý riadok, väčší polomer otáčania na úvratiach, nižšie utužovanie úvratí.

Kultivácia porastov - pokiaľ máte k dispozícii autopilota s RTK presnosťou, môžete napríklad plečkovať kukuricu alebo repu s využitím mapy pojazdu vytvorenej pri sejbe

Precízne agrotechnické postupy v pôdochranných  systémoch hospodárenia

Realizácia precízneho poľnohospodárstva  sa definuje sa ako spôsob hospodárenia  v súlade s agroekologickými podmienkami a infraštruktúrou lokality, s cieľom rešpektovania princípov  udržateľného  poľnohospodárstva.

Aplikácia postupov pri využívaní presného hospodárenie na pôde využíva:

  • geopolohované (geograficky, t.j. súradnicovo a výškou polohované) parametrizovanie  produkčných faktorov a produkčného stavu porastu pomocou GPS (globálny polohovací systém),
  • digitalizované mapy pomocou GIS (geografický informačný systém),
  • digitalizované prekladanie máp uvedených viacerých faktorov a stavu produkčného porastu na danom pozemku (hladina živín v pôde, ha úroda) v PC (personálnom počítači),
  • použitie príslušných aplikačných máp (hnojenia, vápnenia) a variabilná (diferencovaná aplikácia pestovateľského opatrenia.

V ostatnom období pristupujú k tomu aj snímania produkčného stavu porastu pomocou príslušných snímačov pôdy (N-senzor). Cieľom PP je minimalizácia vstupov a lepšie využitie produkčného potenciálu prostredia (pozemku) a odrody cez priestorovú optimalizáciu pestovateľských opatrení a ekonomizácia (vyššia prosperita) a ekologizácia (šetrné postupy) pestovateľskej technológie.

Presné poľnohospodárstvo zahrňuje celý rad čiastkových systémov, ktoré využívajú technický a biologický pokrok (modely, automatické riadenie technologických procesov satelitmi). Je možné vykonávať variabilnú ochranu proti burinám s použitím lokálnej  aplikácie herbicídov na miestach, kde zaburinenosť prekračuje prahy škodlivosti. podobne sa realizuje aj cielená výživa porastov a úprava pôdnej reakcie. Do špeciálneho (variabilného) postrekovača sa vloží disketa s aplikačnou mapou, ktorá riadi dávkovanie prípravku na danom mieste pozemku. Presné poľnohospodárstvo predstavuje prepojenie rastlinnej výroby na modernú informačnú, výpočtovú a  aplikačnú techniku a tak optimalizuje celý produkčný proces.

Precízne hospodárenie s ohľadom na špecifiká pôdy a zvláštnosti krajiny

Uvedený systém hospodárenia akceptuje skutočnosť, že pozemky sú značne heterogénne, vzhľadom na heterogenitu pôdnej úrodnosti a citlivosti na nežiaduce materiálové toky (erózia, vyplavovanie, prchanie). Takéto hospodárenia využíva technický a biologický pokrok (digitalizované pôdne mapy, letecké snímky, mapy so súradnicovou sieťou potenciálnej úrodnosti, pôdne limity a  záznamy o výskyte škodcov). Stroje a náradie musia byť funkčne schopné zabezpečovať cielenú výživu a ochranu rastlín vopred naprogramovanými presnými dávkami, ktoré sa majú diferencovane aplikovať na pozemku. Stroje na obrábanie pôdy a sejačky (sádzače) musia umožniť nastavenie ich pracovných parametrov z kabíny traktorov pre každú heterogenitu časti poľa (pozemku). Aplikácia takýchto postupov na jednej strane zvyšuje účinnosť energomateriálových vstupov a na strane druhej redukuje narušenie prostredia. Pri riešení ochrany pôdy proti erózii sa často prijímajú opatrenia v rámci povodia a pritom sa nerešpektujú hranice pozemkov, katastrov často i regiónov. V praxi je zriedkavá skutočnosť, aby sa farmári starali o biotopy, ktoré sú vytvárané hranicami polí a lesíkmi. Biologická ochrana rastlín a posilnenie stability lesopoľnohospodárskej krajiny v tomto systéme si vyžaduje adekvátnu starostlivosť i o ekologickú infraštruktúru (ako sú cenné biotopy, hranice pozemkov, nelesná drevinová vegetácia v poľnohospodárskej krajine, stanovišťa vzácnych a chránených druhov.

Pozemok v agroekosystéme sa zvyčajne obhospodaruje ako celá jednotka v podstate rovnakým spôsobom. Tento prístup rovnakého obhospodarovania základnej jednotky priestorového usporiadania pôdneho fondu vylučuje pojem obhospodarovania pôdy v priestore a čase, ktorý je kritický pre trvalú udržateľnosť. Obhospodarovanie pôdy (poľa) v priestore a čase s ohľadom i na zvýšenie účinnosti energomateriálových vstupov potrebuje tzv. zonálne obhospodarovanie pôdy v rámci pozemku.

Efekty uplatňovania technológie presného poľnohospodárstva:

  • poznanie priestorovej premenlivosti výrobného územia,
  • spresnenie evidencie vykonaných zásahov,
  • zníženie spotreby osív, hnojív a pesticídov,
  • vyrovnávanie zásoby živín podľa potreby na konkrétnom mieste,
  • zníženie nákladov na mechanizované práce,
  • redukcia zaťaženie prostredia nadbytočnými dávkami agrochemikálií,
  • spresnenie technológií rastlinnej výroby,
  • vylúčenie neefektívnych plôch z produkčného procesu.

Pôda sa obrába diferencovane v riadku a v medziriadkoch. Diferencované obrábanie pôdy vytvára v zóne riadku dobrú pôdnu štruktúru, ktorá umožňuje priaznivé klíčenie a vzchádzanie rastlín, rast koreňov a vhodnú teplotu, vlhkosť a biologickú aktivitu pôdy. Súčasne vytvára podmienky pre reguláciu burín a dobrý rast rastlín. Zóna v medziriadku vytvára podmienky pre dobrú infiltračnú schopnosť pôdy, protieróznu schopnosť, dobrú prevádzkovú schopnosť pôdy pre prejazdy strojov a minimalizuje výskyt škodcov. Zóna v medziriadku sa obrába tak, aby sa zvyšovala jej drsnosť a zvyšovala infiltračná schopnosť. Mala by tiež inhibovať klíčenie semien burín a odolávať vonkajším tlakom (prejazdy strojov). Z ekologického hľadiska sa v tejto zóne vysievajú medziplodiny pre fixáciu alebo imobilizáciu dusíka. Zóna potláča buriny a vytvára podmienky pre činnosť užitočnej fauny. Príklady takéhoto obhospodarovania pôdy predstavuje napr. pásová aplikácia herbicídov, cielené umiestnenie hnojív v blízkosti semien rastlín, pestovanie medziplodín a lákajúcich plodín v medziriadku. Predstaviteľom takéhoto spôsobu obhospodarovania pôdy je hrebeňové obrábanie pôdy – ridge tillage .

Obhospodarovanie pôdy v  mimovegetačnom období

V mnohých regiónoch sveta sa pôda intenzívne obhospodaruje len počas určitého obdobia, spravidla počas vegetačného obdobia rastlín. Mimo tohto obdobia sa pôda neobhospodaruje. Paradoxom však je, že rozhodujúce pôdne degradačné procesy ako erózia pôdy, vyplavovanie živín a kompakcia sa vyskytujú a najintenzívnejšie prebiehajú v mimovegetačnom období pestovania rastlín! Kľúčom k trvalej udržateľnosti poľnohospodárstva v 21. storočí je obhospodarovanie pôdy i v mimo vegetačnom období, s cieľom minimalizovať únik energie a materiálov  z agroekosystémov.

Východiská predstavuje aplikácia autoregulačných mechanizmov v agroekosystémoch tak, aby sa zvýšila ich diverzita a stabilita. Napríklad medziplodiny by sa mali vysievať počas celého životného cyklu pestovaných rastlín, s cieľom zabezpečenia ich významných mimoprodukčných funkcií, potláčania škodlivých organizmov, zmien vývojových cyklov škodcov a fixácie a biocyklácie živín. Ďalej by sme mali zvyšovať primárnu produkciu živín na báze organických hnojív. Šľachtenie malo byť kompatibilné s ohľadom na striedanie plodín v osevnom postupe. Medziplodiny by mali slúžiť ako hostiteľské plodiny pre organizmy, ktoré sú významné z hľadiska využitia biologickej ochrany rastlín. Smerovanie k trvalo udržateľnému spôsobu hospodárenia si vyžaduje presné využívanie trvalo udržateľných postupov aj v mimo vegetačnom období. Jedine tak je možné chrániť prírodné zdroje a minimalizovať straty energie a materiálov za hranice agroekosystémov.

V súčasnosti sú rôzne spôsoby obhospodarovania pôdy zamerané skôr na maximalizáciu zisku. V centre pozornosti však musia byť aj snahy o redukciu rizík globálneho otepľovania klímy, preventívne opatrenia proti erózii pôdy a redukciu rizík kontaminácie vody.