Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Stroje a zariadenia / Príprava pôdy a pestovanie plodín

Precízne poľnohospodárstvo v systéme ochrany rastlín

21-07-2021
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Obmedzovanie úletov, moderný dizajn, jednoduché ovládanie, ale najmä prvky precízneho poľnohospodárstva a informačných technológií v súčasnej dobe začínajú ovplyvňovať aj oblasť aplikácie prípravkov na ochranu rastlín. Inovácie v oblasti priamej injektáže, cielenej (bodovej) a hlavne presnej aplikácie s podporou GPS sú len niektoré z príkladov uplatnenia prvkov precízneho poľnohospodárstva v tejto oblasti. Veľký vplyv na zavádzanie a uplatňovanie týchto trendov majú najmä aktivity smerujúce k ochrane životného prostredia a snaha znížiť spotrebu prípravkov na ochranu rastlín.

V technických i technologických riešeniach sa dnes začínajú využívať prvky precízneho poľnohospodárstva so zavádzaním dostupných nástrojov (Poľnohospodárstvo 4.0, Internet vecí IoT, bezpilotné prostriedky UAV určené pre aplikáciu prípravkov). Tieto požiadavky sú u aplikačnej techniky zamerané nielen na prevenciu a kontrolu rizík vyplývajúcich z používania prípravkov na ľudské zdravie a životné prostredie, ale aj na presnosť, precíznosť a jednoduchú obsluhu. Tieto trendy vyplývajú zo zrýchľujúceho sa technického vývoja aj v tejto oblasti výroby a prevádzky poľnohospodárskej techniky.

V oblasti techniky využívanej pri chemickej ochrane rastlín sa v súčasnosti stretávame so zavádzaním nových systémov a prístupov zameraných na udržateľné používanie prípravkov na ochranu rastlín. Jednotliví výrobcovia techniky v tejto oblasti ponúkajú mnoho nových, alebo vylepšených nápadov s ohľadom na zvýšenie už aj tak vysokej úrovne presnosti dávkovania postreku.

Vo vzťahu k rastu veľkosti podnikov zostáva vysokou prioritou zvyšovanie potreby výkonnosti pri obstarávaní nových zariadení na ochranu rastlín. Na základe tohto trendu a vzhľadom na skutočnosť, že ochrana rastlín musí byť naplánovaná a termínovo zabezpečená, sa od postrekovačov vyžaduje stále väčší objem zásobných nádrží. Vo všetkých konštrukčných riešeniach postrekovačov je zrejmý trend, ktorý súvisí s využitím systémov injekčného dávkovania. Aj v tomto prípade sú rozhodujúcimi prvkami elektronické pomôcky, ktoré začínajú zodpovedajúcimi diagnostickými alebo prognostickými modelmi a pokračujú prevádzkou a riadením činnosti postrekovačov.

V súčasnosti sú postrekovače ponúkané v troch základných konštrukčných vyhotoveniach. Pri výbere vhodného postrekovača do určitých výrobných podmienok je vhodné riadiť sa odporúčaniami pre oblasť ich nasadenia.

Samohybné poľné postrekovače

Záujem o samohybné postrekovače, ktoré nahrádzajú návesné alebo nesené typy, sa v poslednej dobe ustálil. Ich nespornou výhodou sú nižšie prevádzkové náklady pri zvýšení pracovnej výkonnosti, aj keď v porovnaní s návesnými strojmi sú obstarávacie náklady samohybných typov podstatne vyššie. Aj napriek tomu je potrebné zvážiť najmä využiteľnosť tohto prevedenia postrekovačov pre aplikáciu prípravkov a sústrediť sa na konkrétne požiadavky ochrany rastlín.

Významným kritériom výberu samohybného stroja je jeho predpokladané využitie v konkrétnych podmienkach a na konkrétne účely. Kalkulácia obstarávacích a prevádzkových nákladov, úspor pohonných hmôt a aplikovaných prípravkov pri dosiahnutí vyšších výkonností býva väčšinou dosť zložitá. Samohybný postrekovač predstavuje efektívne riešenie, najmä ak bude pracovať na väčších pozemkoch. Vzhľadom k vyšším obstarávacím nákladom je žiaduce jeho využitie v priebehu celej sezóny. Nové poznatky z oblastí technológií pestovania poľnohospodárskych plodín totiž jasne naznačujú úzku súvislosť medzi intenzívnejším ošetrovaním plodín v období ich vegetácie a vyššími úrodami. A práve u samohybných postrekovačov platí, že so zvyšujúcim sa počtom nasadení rastie tiež úspornosť týchto modelov.

Pri nákupe nového samohybného postrekovača je potrebné brať do úvahy celý rad faktorov, ktoré môžu mať významný vplyv na jeho využitie v konkrétnych podmienkach podniku. Predovšetkým je potrebné zvoliť vhodný typ pohonu a primeraný výkon motora, ktorý bude zodpovedať terénnym a pôdnym podmienkam.

Všeobecne pri nákupe samohybného postrekovača platí, že svetlá výška by nemala byť menej ako 90 cm, a to aj napriek tomu, že sa uvažuje o využití postrekovača iba na rovinatom teréne. Väčšia svetlá výška postrekovača umožní ošetrovanie vzrastených porastov a poľných plodín vysokého vzrastu. Uľahčuje prejazdnosť týmito porastmi bez ich väčšieho poškodenia. Prednosťou samohybných postrekovačov sú meniteľné rozchody kolies a už uvedená svetlá výška, u väčšiny typov tiež meniteľná, ktorá je dôležitým parametrom pre použitie vo vysokých plodinách (kukurica, slnečnica).

Významnou funkciou týchto postrekovačov je tiež dokonalé odpruženie. Práve na ňom závisí stupeň prejazdnosti terénu strojom. Nedostatočne odpružený model sa zle pohybuje na poli aj na ceste, je pomalší, má vyššiu spotrebu paliva, má nižšiu prejazdnosť terénom bez ohľadu na svetlú výšku. K ďalším systémom, ktoré významne zvyšujú využiteľnosť postrekovača, patria tiež systémy podpory vzduchom, prípadne výbava zrýchľujúca plnenie postrekovača.

Návesné poľné postrekovače

Aj napriek rastúcemu záujmu poľnohospodárov o samohybné postrekovače, návesné prevedenia majú aj naďalej svoje dôležité miesto v ochrane rastlín. Obstarávacie náklady v porovnaní so samohybným strojmi sú nižšie, ale porovnateľná výkonnosť je jedným z dôležitých ukazovateľov voľby. K návesnému postrekovaču je však potrebné počítať so zdrojom energie - traktorom, ktorý je pre uvedenie postrekovača do pohybu nevyhnutný. Ten musí výkonom zodpovedať veľkosti a energetickej náročnosti postrekovača, aby jeho prevádzka bola optimálna podľa požiadaviek a odporúčaní výrobcu. Prevádzkové náklady a výkonnosť návesných súprav sa často blížia k výsledkom prevádzky samohybných strojov. Zvážiť účelnosť a využiteľnosť tohto prevedenia pre aplikáciu prípravkov je teda nanajvýš žiaduca. Nie vždy je totiž návesný postrekovač vhodným riešením. Najmä pre použitie vo vysokých plodinách - kukurica, slnečnica vo fáze ich plného rastu a dozrievania sú návesné postrekovače trochu znevýhodnené nižšou svetlou výškou nielen samotného postrekovača, ale najmä traktora.

Návesné postrekovače spĺňajú vďaka svojim parametrom (objem nádrže až 14 000 l a šírka ramien až 42 m) požiadavky pre využitie v podnikoch hospodáriacich s väčšou výmerou pôdy. Pozornosť je v tomto prípade venovaná postrekovaciemu rámu, pretože pri tak veľkom zábere je nutná jeho kvalitná stabilizácia a vedenie nad ošetrovanou plodinou.

Nesené postrekovače

Podľa niektorých štatistík sú na západoeurópskom trhu z hľadiska počtu predaných strojov stále najžiadanejšie postrekovače nesené na trojbodovom závese traktora. Pokiaľ v minulosti spravidla platilo, nesený postrekovač = lacný stroj s takmer nulovou výbavou a minimom funkcií zlepšujúcich podmienky aplikácie i obsluhu, v súčasnosti to už neplatí. Súčasné nesené postrekovače môžu byť vybavené postrekovacími rámami so záberom až 28 m pri objeme nádrže až do 1800 litrov. Samozrejmosťou môže byť voliteľné vybavenie všetkými súčasnými elektronickými systémami. Takáto súprava môže dosahovať veľkú plošnú výkonnosť pri vysokej manévrovateľnosti a minime pojazdenej plochy porastu, a to je považované za ich hlavnú prednosť. Na druhej strane, ich hlavným nedostatkom je objem nádrže, ktorý je napriek vyššie uvedenej hodnote vo vzťahu k pracovnému záberu malý, a to je hlavný limitujúci prvok pri ich nasadení napr. na väčších pozemkoch.
 

Inovácie zvyšujúce bezpečnosť aplikácie pesticídov

Väčšina významných výrobcov postrekovačov každoročne prichádza s ďalšími a ďalšími inováciami, ktoré väčšina najmä renomovaných značiek už priviedla k úplnej dokonalosti, a to ako vzhľadom ku kvalite aplikácie prípravkov a bezpečnosti používateľov, tak aj ochrane životného prostredia. Všeobecne platí trend vývoja smerom k presnému dávkovaniu prípravkov, rovnako tak ďalšie zlepšovanie techniky odvodené zo systému presného poľnohospodárstva. Ďalším, už niekoľko rokov badateľným smerom vo vývoji techniky na ochranu rastlín, je zvyšovanie jej výkonnosti a to cestou zväčšujúcich sa pracovných záberov a objemov nádrží.

Ďalším aktuálnym trendom sú predovšetkým systémy umožňujúce automatické vypínanie sekcií, častí sekcií alebo jednotlivých dýz, satelitná navigácia, automatické riadenie náklonu ramien, priama injektáž prípravkov a v neposlednom rade aj použitie kompozitných materiálov pri výrobe ramien postrekového rámu a nízkoúletové úpravy (nízkoúletové dýzy, systémy podpory vzduchom, rôzne deflektory), ktoré sa významne podieľajú na úsporách nielen času, ale aj prípravkov a zvyšujú využiteľnosť týchto strojov aj za zhoršených poveternostných podmienok.

Už dlhú dobu používaným systémom, ale neustále zdokonaľovaným systémom, je využitie podpory vzduchu. Prúd vzduchu od ventilátora je iba podporným prvkom, ktorý zabraňuje úletu postrekovej kvapaliny a zabezpečuje jej lepšie vnesenie do porastu. To umožní zníženie dávky pesticídu, ktoré vedie k zlepšeniu ekonomickej bilancie hospodárenia a napĺňa Zásady správnej farmárskej praxe. Systémy podpory vzduchom významne zvyšujú využitie postrekovačov. Predĺženie časovej využiteľnosti postrekovača je najmä pre väčšie podniky významným efektom, kedy aplikácia nie je závislá na optimálnych poveternostných podmienkach, ale umožňuje jej vykonanie aj v čase, keď bežne vybavené postrekovače stoja. To sa ďalej prejaví na úsporách energie i finančných prostriedkov.

Samozrejmosťou vývoja techniky je zavádzanie elektronických riadiacich systémov do ovládania jednotlivých častí postrekovača. Ide o palubné počítače postrekovačov, alebo využitie palubných počítačov traktorov, ktoré sú schopné komunikovať s postrekovačom pomocou zbernice ISO-Bus.

Inovované systémy pre reguláciu dávky prinášajú spresnenie rozdelenie požadovanej dávky postreku na pozemku skrátením časovej odozvy pri zmene otáčok čerpadla postrekovača a kvalitatívne zlepšujú pozdĺžnou rovnomernosť aplikácie prípravkov. Elektricky ovládané držiaky dýz v spojení so satelitnými systémami umožňujú okamžitú zmenu dávky prepínaním dýz pri aplikácii. V ponuke sú dýzy s najvyššou nízkoúletovou klasifikáciou, ktoré umožňujú nielen zvýšenie pracovnej rýchlosti pri aplikácii, ale aj maximálne skrátenie ochranných vzdialeností pri aplikácii niektorých prípravkov. Dýzy s aktívnym prisávaním vzduchu umožňujú meniť kvapkové spektrum, a tým zvyšovať alebo znižovať nízkoúletovú klasifikáciu dýzy v závislosti od potreby konkrétnej aplikácie.

Významnými novinkami v konštrukcii postrekovačov sú systémy nočného osvetlenia jednotlivých dýz pre aplikáciu za tmy a aplikačné rámy s plynule meniteľnou šírkou záberu.

Dôležitými doplnkami chrániacimi zdravie a bezpečnosť obsluhy pri riedení prípravkov sú uzavreté systémy pre bezkontaktné plnenie prípravkov do nádrže Postupne sa začína zavádzať tiež výbava pre vonkajšiu očistu postrekovačov po aplikácii, ktorá by mala byť pravidelne vykonávaná rovnako ako bežný výplach vnútra nádrže a preplach rozvodov postrekovača a dýz.

Možnosti zmeny aplikovanej dávky

Zabezpečiť zmenu dávky aplikovanej látky na základe aktuálnych požiadaviek rastlín, ktoré získame od N-Senzora, Miniveg N, aplikačnej karty či v budúcnosti zlepšeného systému rozpoznávania burín možno buď priamou injektážou, alebo on-line voľbou vhodnej kombinácie dýz (ponúka ju napr. Amazone), prípadne zmenou pojazdovej rýchlosti a tlaku.

V prípade priamej injektáže je v hlavnej nádrži postrekovača iba čistá voda, alebo kvapalné hnojivo (napr. DAM). Koncentráty prípravkov sú v osobitných nádobách o malom objeme. Možno použiť aj práškové prípravky a mikrogranule, ktoré sa rozmiešajú v malom množstve vody. Homogenitu prípravkov v prídavných nádržiach zabezpečuje miešadlo. Na ovládacom paneli riadiacej jednotky sa nastaví dávka vody alebo kvapalného hnojiva (l.ha-1) a dávky jednotlivých prípravkov. Počet prídavných nádrží zodpovedá počtu možných aplikovaných prípravkov na jeden prejazd stroja. Pri aplikácii sa jednotlivé prípravky dávkujú do sania hlavného čerpadla, kde dôjde k dokonalému premiešaniu prípravkov s nosnou kvapalinou a táto ich dopraví k regulačnému ventilu. Tu sa delí prietok na dve vetvy, časť prietoku pokračuje k jednotlivým dýzam na aplikačnom ráme a časť prietoku sa vracia do sania pred hlavné čerpadlo. Riadiace snímače sledujú hladinu prípravkov v jednotlivých primiešavacích nádržiach a pri poruche alebo spotrebovaní prípravku ihneď informujú obsluhu.

Dôležitou podmienkou pre praktické využitie priamej injektáže je čo najmenší prierez hadíc postrekovača a čo najvyššia rýchlosť reakcie regulačného ventilu. Samozrejmosťou je sledovanie skutočnej pojazdovej rýchlosti pomocou radaru alebo snímanie otáčok nepoháňaného kolesa. Ovládať dávkovacie jednotky prípravkov možno buď manuálne, alebo plne automaticky. Ak ovládame reguláciu dávky manuálne, musí obsluha daný pozemok perfektne poznať. Vylúčiť chybu ľudského faktora môžeme použitím čipovej karty, kde je v pamäti aplikačná mapa pozemku. Riadiaca jednotka s prijímačom GPS a danou aplikačnou kartou zaistí úplne presnú aplikáciu, bez negatívneho vplyvu ľudského faktora.

Ekologické prednosti priamej injektáže:

  • po skončení postreku je v nádrži čistá voda, zvyšky prípravkov zostávajú v originálnych obaloch,
  • odpadá problém s neodbornou likvidáciou zvyškov kvapaliny a oplachových vôd,
  • cielená aplikácia znižuje ekologickú záťaž,
  • maximálna bezpečnosť pre užívateľa pri minimálnom kontakte s pesticídmi.

Nevýhody priame injektáže:

  • vyššie nároky na obsluhu,
  • vyššie obstarávacie náklady,
  • technická zložitosť systému,
  • čas odozvy (rôzny podľa použitého systému).

Systém on-line voľby dýz pracuje na úplne odlišnom princípe. U tohto systému je v nádrži namiešaná postreková kvapalina o danej koncentrácii a zmena aplikovaného množstva sa vykonáva rôznou kombináciou dýz. Na aplikačnom ráme postrekovačov sú vo vzdialenostiach 50 cm od seba inštalované prepínateľné, viacnásobné dýzové jednotky. Každá dýzová jednotka je samostatne pneumaticky ovládaná pracovným počítačom, čím vzniká možnosť nastavenia vhodnej kombinácie dýz v závislosti na požadovanej dávke postreku. Priemery dýz sú v závislosti na konkrétnej aplikácii úplne voliteľné. Pri ich výbere však musíme brať ohľad na to, aby sa dávkované množstvo upravované pomocou kombinácie dýz prekrývalo, bez toho aby došlo k prekročeniu prípustného tlakového rozsahu. V priebehu aplikácie potom spína riadiaci počítač pre požadovanú dávku postreku optimálnu kombináciu dýz. Na základe rôznych variantov získame veľké rozsahy prekrývania jednotlivých kombinácií dýz. Podmienkou pre použitie tohto systému je existencia dátovej karty pozemku a GPS prijímač, ktorý zaistí úplne presnú aplikáciu.

Posledný menovaný spôsob regulácie, teda zmenu rýchlosti jazdy a tlaku je možné použiť u každého postrekovača, ktorý má diaľkovo ovládaný regulačný tlakový ventil. Tento spôsob regulácie je veľmi lacný, pretože nevyžaduje žiadne ďalšie príslušenstvo a má veľmi krátku reakčnú dobu. Nevýhodou je obmedzenie zmeny dávky ± 30% z nastavenej hodnoty. Ďalšou nevýhodou je to, že nie je možná aplikácia rôznych prípravkov s rôznou koncentráciou, ako tomu je u priamej injektáže, lebo v nádrži je už namiešaná postreková kvapalina o predpísanej koncentrácii. S týmto riešením na prípravkoch neušetríme a dopad na životné prostredie tiež neznížime.

Precízne poľnohospodárstvo je v systéme ochrany rastlín veľmi dôležité, lebo s použitím tohto systému možno proti škodlivým činiteľom bojovať len na tých miestach pozemku, kde účinky dosahujú tzv. prah škodlivosti, a tým znížiť náklady na aplikované prostriedky a predovšetkým nezaťažovať životné prostredie nadmernými dávkami pesticídov.
Za pomoci optických snímačov, ktoré sú už dnes v praxi overované, je možné jednotlivé škodlivé činitele, napr. buriny rozpoznať a lokalizovať ich polohu. Ak sú optické snímače umiestnené na stroji a sú schopné rozpoznať ohniská burín, potom možno použiť cielený zásah proti burinám len v miestach ich skutočného výskytu a dosiahnuť úspory 20 - 30% ochranných látok.

Niektoré, už na verejnosti predstavené prototypy strojov, sú vybavené kamerami a pracujú na princípe dvoch prejazdov po pozemku. Pri prvom prejazde je na základe výskytu burín vytvorená aplikačná mapa (spolu so zaznamenaním polohy pomocou GPS) a pri druhom prejazde je na základe vytvorenej aplikačnej mapy namiešaná vhodná koncentrácia herbicídov a v stanovenej dávke aplikovaná. Vďaka tomu je možné dosiahnu úspory až 50% pesticídov. On-line metódy, známe z iných oblastí hospodárenia na pôde (hnojenie, sejba), sú pre ochranu rastlín zatiaľ stále vo vývoji.

Záver

Stroje pre ochranu rastlín majú v poľnohospodárskej výrobe svoje nenahraditeľné miesto. Môžeme bez preháňania povedať, že ich význam neustále rastie, predovšetkým vďaka rozširovaniu minimalizačných technológií obrábania pôdy. V posledných rokoch dochádza k veľkému rozšíreniu týchto technológií do stále viac poľnohospodárskych podnikov líšiacich sa veľkosťou obhospodarovanej plochy ornej pôdy.

Ochrana poľnohospodárskych kultúr pred pôsobením burín, rôznych chorôb aj škodcov prináša značné zvýšenie poľnohospodárskej produkcie. Ochranu rastlín je však potrebné chápať v plnej šírke, najmä ako prevenciu proti výskytu škodlivých činiteľov a nie len ako liečebný zásah. Prevencia, teda nepriamy spôsob ochrany rastlín, je daná hlavne dodržiavaním agrotechnických termínov, osevných postupov, výberom kvalitného osiva a voľbou odrody a na to treba stále pamätať. Pri rozhodovaní sa o aplikácii chemických prípravkov je potrebné vychádzať zo stanovených prahov hospodárskej škodlivosti burín a kritických čísel napadnutia porastov škodcami, z krátkodobých prognóz výskytu hlavných škodlivých činiteľov a signalizácie optimálnych termínov zásahov. V súčasnosti je potrebné využívať najmodernejšiu navigačnú a senzorovú techniku ​​pri presnej lokalizácii zasiahnutých miest s následnou cielenou aplikáciou (systém precízného poľnohospodárstva).