Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Príprava pôdy a pestovanie plodín

Aktuálne trendy v technike pre hnojenie priemyselnými hnojivami

12-10-2015
S využitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
(zdroj: Moderná mechanizácia v poľnohospodárstve, 6/2015, str. 14-16)

Priemyselne vyrábané hnojivá predstavujú cenný a vo viacerých prípadoch prevažujúci, ak nie jediný, zdroj živín dodávaný počas vegetácie k pestovaným plodinám. Peňažné prostriedky vynaložené na nákup priemyselných hnojív preto často predstavujú veľmi významnú položku v rozpočte pri pestovaní každej konkrétnej plodiny.

Hnojivá a cielene riadená výživa rastlín však patria aj v súčasnom období k rozhodujúcim intenzifikačným faktorom v rastlinnej výrobe. Cieľom hnojenia a výživy rastlín je zabezpečiť dosahovanie dobrej úrody v danom roku, ale aj udržanie, resp. zvýšenie úrodnosti pôdy. Úrodná pôda je základným predpokladom pre udržanie stability úrod aj pri menej priaznivých poveternostných podmienkach, alebo aj pri krátkodobom nedostatočnom hnojení. Pre zabezpečenie vysokých úrod preto bude potrebné priemyselné hnojivá aj pri ich stúpajúcej cene naďalej používať. Z uvedeného dôvodu možno bude dobré vedieť, aké sú aktuálne trendy pri vývoji techniky využívanej pri aplikácii týchto drahých výrobných vstupov.

Z technologického hľadiska aplikovanie hnojív na pôdu alebo do pôdy môže prebiehať buď tzv. núteným rozhadzovaním, alebo gravitačným spôsobom. Pri nútenom spôsobe sa hnojivo rozptyľuje vplyvom udelenej mu kinetickej energie najmä využitím odstredivej sily (odstredivé rozhadzovače), alebo silným prúdom vzduchu (pneumatické rozhadzovače). Pri gravitačnom spôsobe hnojivo padá vplyvom gravitácie na zem, pričom pracovný záber stroja je menší alebo rovný konštrukčnej šírke aplikačného stroja. Rozhadzovače priemyselných hnojív pracujúce napr. na princípe vyhŕňania hnojiva (gravitačné rozhadzovače) nachádzajú najširšie uplatnenie v komunálnom sektore, prípadne pri pestovaní špeciálnych plodín a trvalých kultúr. S týmto princípom aplikácie sa však môžeme stretnúť aj pri riešení niektorých aplikátorov využívaných pri vápnení pôd.

V praxi je známe, že priemyselné hnojivá sa plošne na pôdu, alebo do porastov pestovaných plodín aplikujú rôznymi typmi rozhadzovačov. V niektorých prípadoch však môžu byť aplikované aj priamo do pôdy či už špeciálne riešenými sejačkami, ktoré spoločne s ukladaním osív zabezpečujú aj aplikáciu hnojiva (tzv. hnojenie pod pätu), alebo rôznymi typmi plečiek s možnosťou prihnojovania ošetrovaných porastov.

Aktuálne vývojové trendy

Stav súčasnej techniky pre hnojenie tuhými priemyselnými hnojivami je možné jednoducho charakterizovať ako jednoznačnú „nadvládu“ strojov vybavených dvojkotúčovým odstredivým mechanizmom. Tento mechanizmus sa vďaka intenzívnemu firemnému aj univerzitnému výskumu dostal na veľmi vysokú technickú úroveň. Stroje od vedúcich výrobcov dovoľujú aplikáciu takmer všetkých druhov hnojív s veľmi vysokou presnosťou do pracovnej šírky záberu približne 24 m a pri hnojivách s veľmi dobrou aplikovateľnosťou sú dosahované zábery presahujúce 36 m (podľa údajov niektorých výrobcov môžu pracovné zábery atakovať až hranicu 50 metrov). Podstatnou charakteristikou týchto strojov je možnosť plynulého nastavovania pracovného záberu, automatické dávkovanie hnojiva, napríklad on-line kalibrácia pomocou integrovaného vážiaceho mostíka, rovnako ako elektronicky riadené zariadenia pre tzv. hraničnú aplikáciu.

Ďalším charakteristickým znakom moderných rozhadzovačov tuhých priemyselných hnojív je ich vysoká výkonnosť a zlepšený komfort obsluhy, kedy dvojkotúčové rozhadzovacie systémy umožňujú plošne diferencované hnojenie variabilnou dávkou hnojiva bez potreby meniť ručne nastavenie, či priamo vymieňať rozhadzovacie kotúče, alebo ich lopatky.

Stroje vybavené GPS navigáciou umožňujú automatické navádzanie do pracovného záberu tak, že eliminujú prehnojovanie na hraniciach pozemkov, ako aj nadmerné prekrývanie záberov susedných jázd. Za účelom dosiahnutia požadovanej presnosti pri aplikácii priemyselných hnojív sa využívajú rozhadzovače vybavené vážiacim systémom, kde je do nosného rámu neseného rozhadzovača integrovaný vážiaci systém, ktorý sleduje hmotnosť hnojiva v násypke.

Samozrejmosťou sú ďalej rôzne doplnky v podobe krycích plachiet, nadstavieb pre zväčšenie objemu násypky , alebo také „maličkosti“, ako osvetlenie prípadne výstražné tabule. Za inovácie v tejto oblasti sú pravidelne udeľované ocenenia na renomovaných výstavách poľnohospodárskej techniky.

Samotné rozhadzovanie ústrojenstvo je tvorené dvojicou rotujúcich kotúčov doplnených lopatkami, ktoré zabezpečujú rovnomerný rozptyl hnojiva. Dôležitým rozlišovacím znakom je spôsob pohonu týchto kotúčov. Ten môže byť elektrický u malých a špeciálnych rozhadzovačov a mechanický od vývodového hriadeľa traktora s použitím prevodov. Ďalšou možnosťou pohonu, využívaného pri rozhadzovačoch určených na presné poľnohospodárstvo je hydraulický pohon. Je napájaný buď priamo z hydraulického okruhu traktora, alebo kombinovaným systémom, kde od vývodového hriadeľa je poháňané mechanické hydraulické čerpadlo, ktoré následne zabezpečuje hydraulický pohon rozhadzovacích kotúčov.

Správne nastavenie rozhadzovačov

Veľmi dôležitou súčasťou práce s rozhadzovačom priemyselných hnojív je jeho správne nastavenie. Správne nastavenie dávky a pracovného záberu vyžaduje dômyselnú konštrukciu dávkovacieho a rozhadzovacieho ústrojenstva. Hodnota dávky sa najčastejšie nastavuje prostredníctvom posúvačov na dne násypky zo zadnej strany. Posúvač slúži na nastavenie prierezu otvoru, cez ktoré hnojivo vypadáva zo zásobníka na rozhadzovací kotúč. Môžu byť ovládané mechanicky, čo sa využíva hlavne u jednoduchých rozhadzovačov a niektorých modelov do sadov a viníc. Častejšie sa však stretávame s hydraulickým ovládaním a v poslednom čase sa stále viac presadzuje elektronické ovládanie.

Samozrejmosťou sú rôzne prvky výbavy pre skúšku dávky, ktoré sú naviac aj vybavené systémom pre korekciu dávky, pričom tieto riešenia závisia od technickej vyspelosti daného modelu rozhadzovača. Nastavenie pracovného záberu dosahujeme hlavne voľbou vhodných kotúčov, ktoré sa rozlišujú pre určitý pracovný záber a tiež pre rozličné druhy hnojív. Samotné kotúče sú osadené rozhadzovacími lopatkami, ktoré sú konštrukčne riešené ako nastaviteľné a umožňujú dosahovať rôzne rozsahy pracovného záberu s danou sadou kotúčov.

Ďalšou možnosťou zmeny pracovného záberu, ktorú výrobcovia ponúkajú, je zmena miesta dopadu hnojiva na rozhadzovacie kotúče. Tieto kotúče sú osadené na mechanizme, ktorý zabezpečuje zmenu polohy ich osy a tým aj zmenu bodu dopadu hnojiva na povrch kotúča. Nastavenie dávkovacích ústrojenstiev, polohy kotúčov a voľbu vhodného typu lopatiek zabezpečujú rozhadzovacie tabuľky, ktoré sú spracované pre skoro každé hnojivo, ktoré je na trhu dostupné. Základnými kritériami sú druh hnojiva a jeho konzistencia, lebo vďaka fyzikálnym vlastnostiam sa inak správa napríklad práškové a inak granulované hnojivo. Nastavovacie tabuľky sú samozrejme pravidelne aktualizované.

Okrajové a hraničné hnojenie

Určitým problémom hnojenia tuhými priemyselnými hnojivami je možnosť úletu hnojiva za hranicu hnojeného pozemku. Tento problém je potrebné rozdeliť na dve časti. Jednou z možností je, že na susednom pozemku sa nachádza iná hospodársky využívaná plodina, kedy je možné zanedbať úlet malého množstva hnojiva na tento pozemok. Tento prípad sa označuje ako okrajové rozhadzovanie. Druhým prípadom je susedstvo obhospodarovaného pozemku napr. s cestou, vodnou plochou, a pod. V tomto prípade je neprípustné, aby častice hnojiva dopadli na susednú plochu v akomkoľvek množstve. Tento prípad nazývame hraničným hnojením. Problematika hraničného hnojenia teda nesúvisí ani tak s ekonomickými škodami súvisiacimi s úletom hnojiva, ale skôr s problematikou ochrany životného prostredia.

Aby rozhadzovače spĺňali všetky požiadavky, čo sa týka agrotechnických zásahov a ochrany životného prostredia, ponúkajú výrobcovia možnosť vybaviť tieto stroje podľa požiadaviek zákazníka. Pre aplikáciu na okrajoch pozemkov sa využívajú systémy tzv. hraničného rozhadzovania, ktoré môžu byť riešené buď ako mechanické alebo hydraulické. Mechanické systémy využívajú zmenu nastavenia lopatiek toho kotúča, ktorý je bližšie k okraju pozemku. Hydraulické zariadenia sú naopak tvorené hydraulickou sklopnou clonou s usmerňovacími plechmi, ktoré sú hydraulicky sklopiteľné do pracovného priestoru daného kotúča a usmerňujú tak dráhu letu aplikovaného hnojiva. Systémov umožňujúcich hraničné hnojenie je na trhu s rozhadzovačmi tuhých priemyselných hnojív niekoľko a každý predajca techniky jeho funkciu rád predstaví.

Výbava rozhadzovačov pre variabilné hnojenia

Veľmi obsiahlou kapitolou je aj vlastné ovládanie rozhadzovačov tuhých priemyselných hnojív, kde ich výrobcovia spolupracujú s výrobcami palubných počítačov, prípadne ucelených systémov pre  presné poľnohospodárstvo, alebo sa na výrobe takýchto systémov aj sami podieľajú. Tieto systémy umožňujú nielen presné nastavenie rozhadzovača, ale aj sledovanie jeho práce počas jazdy, ďalej prispôsobovanie dávky aktuálnemu stavu porastu v súvislosti s využívaním techniky monitorovania jeho stavu, alebo podľa pojazdovej rýchlosti traktora.

Ucelené systémy dokážu vďaka vyspelému hardwéru a softwéru aplikovať živiny na základe údajov z úrodových máp. Stále častejšie sa pri práci súprav na hnojenie tuhými priemyselnými hnojivami stretávame s vybavením traktorov navigačným systémom, ktorý eliminuje straty spojené s nadmerným prekrývaním pracovných záberov rozhadzovačov. Takéto údaje získané v priebehu aplikácie sa v súčasnosti dajú dokonca aj ďalej spracovávať a archivovať.

Pomerne známym a rozširujúcim sa systémom je variabilné hnojenie dusíkom. Najdôležitejšou podmienkou úspešnej práce týchto systémov je získanie informácií o stave porastu z hľadiska živín (obsah dusíka). Pre získavanie týchto informácií v závislosti na lokálnych podmienkach sú v poľnohospodárskej praxi využívané senzory pracujúce na princípe odrazu svetla. Zisťujú spektrálny odraz slnečného svetla od porastu rastlín, ktorý vypovedá o aktuálnom obsahu (potrebe) dusíka. Takto získané hodnoty sa využijú pre plynulé nastavenie ovládania rozhadzovača. Najznámejším a asi aj najbežnejším riešením je N-senzor firmy Hydro. Určitou nevýhodou je závislosť na dennom svetle. Nie je to však v žiadnom prípade jediné riešenie. Popri využití spektrálneho odrazu slnečného svetla možno využiť aj laserové systémy (riešenie firmy Fritzmeier), ktoré stimulujú chlorofyl v listoch k fluorescenciu a nezávisle na dennom svetle zisťujú obsah dusíka v rastlinách a súčasne plynulo nastavujú ovládanie rozhadzovača. Celkovo sa dá povedať, že variabilné hnojenie dusíkom je veľmi perspektívnym a praktickým systémom.

Vyššie popísané systémy pre svoju činnosť nevyhnutne potrebujú plynulú zmenu nastavenia rozhadzovača. Táto zmena zákonite musí znamenať zmenu množstva rozhadzovaného hnojiva i plošnej dávky. Tento druh regulácie sa u rozhadzovačov priemyselných hnojív používaných v praxi vykonáva cestou použitia rôzne konštruovaných dávkovacích systémov, ktoré dávkujú hnojivo buď podľa hmotnosti, alebo podľa objemového prietoku.

Integrované vážiace systémy sú ponúkané už priamo jednotlivými výrobcami rozhadzovačov. Rozlišujú sa podľa počtu a umiestnenia tenzometrov a spôsobom stanovenia výpadového množstva hnojiva zodpovedajúceho požiadavkám v danom mieste na pozemku. Prvotným predpokladom pre zavedenie systému je presné zmapovanie hraníc pozemku v digitálnej forme, odber pôdnych vzoriek z pozemku, ich laboratórne vyhodnotenie (táto etapa je časovo najnáročnejšia) s prevodom výsledkov do mapy zásobenosti pôdy živinami a následne vytvorenie mapy potreby hnojenia - aplikačnej mapy.

Pri variabilnej aplikácii musí byť rozhadzovač vybavený automatickým regulačným systémom. Práca systému je založená na riadení aplikovanej dávky pomocou aplikačnej mapy, ktorá je na čipovej karte v palubnom počítači. Pomocou ďalších informácií o presnej polohe stroja na poli vyhodnocovaných prijímačom signálu GPS dokáže celý systém automaticky meniť dávku podľa potreby v konkrétnom mieste na pozemku.

Záver

V oblasti výroby poľnohospodárskej techniky je a bude snahou výrobcov prispôsobovať svoju ponuku pre nové technologické trendy, o čom svedčia mnohé stroje využívajúce tak systémy šetrnejšie k prírodnému a pracovnému prostrediu, ako aj prvky informačných technológií. Kým pred niekoľkými rokmi boli takéto stroje predstavované na svetových výstavách poľnohospodárskej techniky ako ojedinelé novinky, dnes možno hovoriť o ucelených strojových a technologických systémoch, v ktorých majú často svoje zastúpenie aj viacerí výrobcovia.

Pre oblasť dávkovania a aplikácie priemyselných hnojív sú v aktuálnej ponuke jednotlivých výrobcov rozhadzovače priemyselných hnojív, ktoré umožňujú tak plošné rovnomerné, ako aj lokálne diferencované (variabilné) dávkovanie v závislosti od okamžitých požiadaviek pestovaných rastlín. Trendom ich vývoja je však potrebné neustále venovať dostatočnú pozornosť.