Ефективність використання обприскувачів на внесенні пестицидів, чутливих до температури

Технологія змінних норм внесення (Variable Rate Technologу, VRT) – це внесення за допомогою спеціального обладнання змінних норм (доз) технологічних матеріалів, відповідно до особливостей кожної елементарної ділянки поля. Основою VRT є високоточна сільськогосподарська техніка, функціональні властивості якої визначаються широким використанням електронних пристроїв (комп'ютерів, мікропроцесорів, датчиків) (рис. 19).

Для якісного адресного розрахунку доз мінеральних добрив необхідно враховувати агрохімічні властивості грунту, такі як: кислотність, рухомі форми фосфору й калію, органічна речовина, сума ввібраних основ, тобто основні хімічні індекси родючості ґрунтів. Для визначення значень цих показників проводиться агрохімічне обстеження грунтів.

Агрохімічне обстеження полів дає змогу розробити особливий метод внесення добрив для кожного поля та кожної культури окремо.

При базовому агрохімічному аналізі визначається вміст наступних елементів: N, Р, К, Са, Mg, S, Ph, гумус.

При розширеному агрохімічному аналізу до зазначеного вище переліку додаються наступні елементи: В, Zn, Cu, Fе, Mg, Мо.

Рис. 19. МТЗ-1221 із установленим Hуdros-Sensor на даху і розкидачем Amazone7А-М1500

Агрохімічний аналіз ґрунту – це швидкий, економічний та надійний спосіб визначення необхідної норми кожного елемента на кожному конкретному полі під час передпосівного та вегетативного періоду. Агрохімічний аналіз в сукупності з якісним насінням, ефективним захистом від бур'янів та хвороб, диференційним внесенням добрив та сприятливими погодними умовами сприяють значному збільшенню врожайності, а відповідно і прибутку.

На сьогоднішній день в Україні агрохімічне обстеження проводиться, як правило, традиційним для минулого сторіччя методом, відповідно до “Методичних вказівок по проведенню комплексного агрохімічного обстеження грунтів сільськогосподарських угідь” (ЦИНАО, Москва, 1994 р.). Розмір елементарної ділянки, тобто площа сільськогосподарського поля, що характеризується однією пробою, в загальному випадку визначається кількістю фосфорних добрив, внесених у ґрунт. Для Північно-Західного регіону вона дорівнює 5 га, якщо добрив вноситься не більше 60 кг/га діючої речовини щорічно. Якщо доза фосфору становить 60-90 кг/га, елементарну ділянку зменшують до 4-х га, якщо вноситься більше 90 кг/га, площа становить 2 га. Причому розміри й місце розташування елементарної ділянки визначаються "на око", що відповідно дає приблизний результат. Це особливо позначається на порівнянні результатів аналізу в різні роки, тому що наступного разу проба береться не в тому самому місці, що рік тому, а з погрішністю в десятки метрів або й більше.

Сьогодні схожі методи обстеження сільськогосподарських полів вважаються застарілими й не відповідають вимогам часу. У багатьох сільськогосподарських підприємствах світу і в Україні зокрема, вже використовуються високотехнологічні методи, що використовують автоматику, комп'ютерну техніку, систему глобального позиціонування (GPS). Сучасний підхід є одним з основних елементів "точного землеробства".

Сучасні мобільні автоматизовані комплекси (рис. 20) дають змогу проводити агрохімічне обстеження грунтів і створення електронних карт полів (із сантиметровою точністю) на високому рівні з використанням новітніх досягнень в області інформаційних технологій.

Такі комплекси складаються з наступних функціональних

компонентів:

• 1) транспортний засіб (трактор, пікап, квадро- цикл);
• 2) автоматичний грунтовий пробовідбірник (глибина відбору від 10 до 120 см);
• 3) супутникова система позиціонування (GPS);
• 4) кишеньковий персональний комп'ютер або ноутбук; 5) програмне забезпечення.

Рис. 20. Автоматичний ґрунтовий пробовідбірник Duoprob 60

Після отримання результатів агрохімічного аналізу грунтів необхідно застосовувати систему диференційованого внесення добрив (рис. 21), яка призначена для диференційованого внесення рідких та твердих добрив та отрутохімікатів на полі у відповідності до аплікаційної (технологічної) карти з метою зменшення витрат добрив і збільшення врожайності.

Вона складається з бортового комп'ютера з інтегрованим приймачем DGPS, антени, чіп-карти, програмного забезпечення для персонального комп'ютера AGRO-NET NG або AGRO-MAP.

Рис. 21. Система диференційованого внесения добрив AGROCOM VRA

Впровадження системи диференційованого внесення добрив надає наступні переваги: 1) збільшує врожайність сільськогосподарських культур; 2) зменшує кількість внесених добрив; 3) “вирівнює” усі ділянки поля за вмістом поживних речовин.

Рис. 22. Інноваційний датчик біомаси GROP-METER AGRONOM

Для визначення норми внесення добрив, запису на бортовий комп'ютер карти біомаси, формування технологічних карт диференційованого внесення добрив та використання їх на основі технологічної карти на разі широко використовують інноваційний датчик біомаси – GROP-METER AGROCOM (рис. 22).

Даний датчик має двох точкову калібровку, яка базується на визначенні максимальної і мінімальної норми внесення пестицидів (азотних добрив, фунгіцидів, регуляторів росту).

Порівняння карт стану посівів (отриманих у результаті застосування системи CROP-METER) з картами врожайності дає можливість визначати структуру врожаю задовго до проведення збиральних робіт, що дає можливість оцінити ефективність проведених робіт із догляду за посівами.

Результати досліджень, проведених інститутом АТВ (Institute for Agricultural Engineering, Німеччина) на декількох сотнях гектарів, протягом трьох років, у п'яти фермерських господарствах, показують, що використання системи GROP-METER дає змогу заощаджувати близько 14% добрив і засобів захисту рослин.

GROP-METER (рис. 23) – відповідає вимогам аграріїв, тому що контроль керівникам дає змогу здійснювати на місцях, системно та автоматично визначати необхідну кількість внесення речовин у рамках заданого мінімального і максимального рівня.

Рис. 23. Інтерфейс датчика біомаси CROP-METER

Наступним елементом точного землеробства є використання сучасних обприскувачів, що використовують GPS-навігатори, які можуть працювати на безкоштовних та платних сигналах.

У чому полягає необхідність використання GPS-навігаторів при виконанні догляду за посівами? Відповідь на це питання дає характеристика виконання основних агротехнічних операцій.

Трактор з причіпним або навісним агрегатом курсує з одного кінця поля на інший, і слідом за ним залишається оброблена ділянка. Кожного разу механізатор мусить пильнувати, аби край агрегату рухався чітко по межі щойно обробленої ділянки. А ледь відступить убік – і між двома проходами утворюється смуга, позбавлена добрив. Якщо ж підстраховуватися і за кожним разом "прихоплювати" край уже обробленої смуги, утворюються ділянки, які отримали подвійну порцію препаратів. Мало того, що у грунті можуть опинитися підвищені дози препаратів, не завжди корисних для здоров'я – така ретельність обертається додатковими витратами дорогих добрив або препаратів.

А якщо поле має не прямокутну форму, та ще й межує з ярами або лісосмугами. Виконувати на ньому паралельні рухи широкозахватного агрегату практично неможливо. У результаті господарство зазнає значних витрат хімікатів та пального, тому тут на допомогу приходять системи точної навігації.

Маючи необхідну апаратуру, трактористу байдуже, яку форму має оброблюване поле (рис. 24). Достатньо проїхати агрегатом по його краю, і електроніка сама визначить маршрут руху трактора.

Рис. 24. Конфігурація полів із різними елементами рельєфу

При розвороті вона візьме управління ним "у свої руки" і чітко поведе машину оптимальним маршрутом – похибка при суміщенні меж оброблюваних смуг не перевищує ±10-15 см. Більше того, маршрут заносять у базу даних 1, наприклад, якщо проводився посів кукурудзи, наступного разу, коли потрібно буде обробити міжряддя, система використає координати проходження сівалки і, як ідеальний поводир, направить культиватор точно між рядками.

Встановлюється вона на щитку приладів, обладнана світловими діодами, які оповіщають про відхилення передніх коліс від заданого маршруту. Водієві лишається стежити за датчиками і поворотом керма коригувати рух трактора. Власне, такий пристрій можна назвати ідеальним компасом. До речі, цей пристрій можна встановити не тільки на сучасних західних тракторах, а й на стареньких “Бєларусах”.

Інший комплект навігаційного устаткування дещо складніший. Апаратура вмонтовується в гідросистему управління трактором, і вже вона, а не оператор, керує машиною. А тракторист перетворюється на безтурботного пасажира. Він більше не зазнає постійного напруження, а отже і втоми, тож може продуктивно працювати на кілька годин довше (О. Пальчун, 2000).

В Україні на обприскувачах використовуються системи паралельного керування із класом точності до ±20 см. Вони мають найбільший попит завдяки простоті й універсальності, можливості швидкої адаптації на місцевості. На вітчизняному ринку GPS-систем виділяються продукти компаній Teejet, Agrocom, Trimble, які мають майже однакові установки, налаштування, але різні характеристики керування агрегатом, частоту оновлення сигналу, додаткових функцій на апаратному рівні та можливості переналаштування приладу взагалі. Додаткові функції у різних брендів мають неоднакові можливості. Наприклад, відтворення правильного напрямку руху агрегату в Agrocom оптимальніша порівняно з Teejet завдяки більшій кількості світлодіодів для точнішого руху – 45 проти 11. Завдяки цьому краще налаштовується чіткість сприйняття вказаного напрямку руху обприскувача, що відповідно впливає на чіткість підрулювання, якість виконання агротехнічного заходу. Іншою важливою функцією є частота оновлення сигналу у роботі систем. Так, якщо в Agrocom, Trimble вона дорівнює 10 Гц, то у Teejet – всього 5 Гц. Завдяки більшому показнику частіше оновлюється сигнал, а отже, якісніше виконується сам агротехнічний захід.

На обприскуванні максимальну точність виконання агротехнічної операції забезпечують базові станції (±1-3 см.). Вони можуть забезпечити поправки від локальної базової станції, яка встановлюється на краю поля.

Для роботи за цією технологією на обприскувач встановлюється радіомодем. Поправки від базової станції передаються по радіо. Якщо вести мову про доцільність придбання базових станцій для обприскування посівів, то варто врахувати кілька принципових моментів. По-перше, їхню потужність: ці станції навіть без підсилювача можуть покривати площі у радіусі близько 25 км. По- друге, їх використання пов'язане з необхідністю оформлення ліцензій на високочастотний або ультрависокочастотний радіоканал.

Термін окупності GPS-систем через значну вартість може становити 3-5 років (М. Куценко, 2009).

Окрім того, такі системи дають змогу не лише управляти трактором в автоматичному режимі, а й отримувати вичерпну інформацію про його роботу. Іншими словами, перебуваючи в конторі, керівник підприємства завжди має можливість побачити на екрані комп'ютера, чи рухається у цей момент трактор. Також без зусиль можна з точністю до секунд обчислити, як він працював, скільки простоював і навіть побачити, де саме тракторист улаштував собі відпочинок. Причому отримати ці відомості можна за будь-який робочий день.

Рис. 25. Кабіна МТЗ 1221 із установленими бортовими системами

Оскільки інформація про рух кожного трактора на полі зберігається в комп'ютері, то навіть через п'ять років достатньо взяти її за основу, і агрегат рухатиметься тим же маршрутом.

Обприскувачі обладнані пристроями для електронного регулювання подачі робочого розчину пестицидів, сівалки – для регулювання норми висіву та глибини загортання насіння, машини для внесення добрив – регулювання доз внесення добрив, грунтообробні знаряддя – для регулювання глибини обробітку ґрунту. Управління робочим процесом і контроль за його виконанням здійснюють із трактора, обладнаного багатоканальним мікропроцесором або комп'ютером, а на сільськогосподарських машинах встановлюють уніфіковані датчики. На пульт керування надходить інформація щодо швидкості руху агрегату, обсягу виконаної роботи, витрат пального і запасів технологічних матеріалів тощо (рис. 25).

Наступним елементом точного землеробства є збирання врожаю. Для того, щоб істотно впливати на швидкість та якість проведення збиральних робіт спеціалістам, або керівникам необхідно мати повну характеристику збирання кожного комбайна, для цього існують спеціальні програми та пристрої.

На разі існує два методи визначення врожайності. Перший – механічно зважити зібраний врожай після розвантаження зернозбирального комбайна, другий (система картування врожайності) – вимірювання врожаю у реальному часі протягом всієї роботи комбайна за допомогою систем GPS.

Система картування врожайності – це сукупність обладнання та програмного забезпечення, за допомогою якого здійснюється облік кількості урожаю зібраної культури на кожній визначеній ділянці поля. Під час роботи збиральної техніки у бортовому комп'ютері фіксується час роботи, назва поля із зазначенням культури, загальна зібрана площа, кількість витраченого пального, дані про техніку, оператора, який на ній працює, та господарство, в якому відбуваються жнива.

Перші системи картування врожайності не були точними. До 2000 року точність визначення координат у системі GPS мала похибку ± 10- 20 м.; також великі похибки мали датчики намолоту. З появою коригуючих сигналів DGPS точність визначення координат сягнула ±5-10 см. Така інформація вже має велику цінність. Всі останні серії зернозбиральних комбайнів здійснюють повний облік всіх робіт у бортовому обладнанні з можливістю подальшого опрацювання за допомогою програмного забезпечення комп'ютера.

Наприклад, TELEMATICS дає змогу аналізувати роботу комбайна у режимі реального часу, та отримувати наступну інформацію про його подальшу роботу:

• 1. Аналітика використання робочого часу (розвантаження в русі, розвантаження під час зупинки, час повороту, час виконання процесу, простій, час руху із повним зерновим бункером, час в дорозі, зупинка через перевантаження, виключення двигуна).
• 2. Аналіз продуктивності (аналізуються такі параметри: вологість зерна, висота зрізу, заповнення зернового бункера, робота подрібнювана, молотильного барабану, намолот, зібрана площа, вивантаження зернового бункера та ін.).
• 3. Показники лічильників (мотогодин, робочих годин, часу роботи подрібнювана та обмолочування, об'єму збирання та площі, пройденого шляху в полі, витрати палива).
• 4. Перепік аварійних повідомлень.
• 5. Карту врожайності, яку потім через GoogleEarth можна використовувати в on-line через Інтернет на Інформаційно-аналітичному сервері. Вона дає можливість отримати зображення колії руху комбайна, фіксацію розвантажень зернового бункера (під час руху та із зупинками), детальну інформацію про параметри роботи комбайна (рис. 26).

Рис. 26. Колія руху комбайна в GoogleEarth

Використання аналітично-інформаційної системи (рис. 27) дає змогу збільшити продуктивність техніки, завдяки контролю за машиною й механізатором, поліпшити транспортну логістику, отримати документацію робочих процесів.

Карта врожайності – це різнокольорова карта, на якій кожен колір відповідає певному діапазону врожайності.

Зелений – від 0,04-0,06 т/га, жовтий – 0,01–0,04, червоний – 0- 0,01 т/га. Перші системи для створення карт урожайності призначалися лише для зернозбиральної техніки, але їх принцип дії можна застосовувати й для визначення врожайності інших сільськогосподарських культур. Принцип картування врожайності у переважної більшості сучасних комбайнів такий: під час жнив за допомогою спеціальних пристроїв (сенсорів, датчиків, бортового комп'ютера) фіксують кількість зібраного врожаю на визначеній ділянці. Просторові координати комбайна в кожен момент часу надходять від DGPS-приймача.

Точність визначення врожайності залежить від калібрування датчиків і майже не залежить від культури, збирання якої ведеться. Стандартне відхилення вимірювань не перевищує 3-10%, для всіх типів датчиків.

Рис. 27. Інформаційно-аналітичний сервер, що накопичує інформацію, яка надходить від комбайна

Рис. 28. Електронна карта поля

У процесі використання елементів точного землеробства створюються електронні карти полів. Електронна карта поля (рис. 28) – це: зручність, наглядність, ефективність, можливість оперативного внесення змін та швидкий доступ до будь-якої занесеної інформації. Вони дають можливість вести облік та контроль всіх сільськогосподарських операцій, оскільки ґрунтується на точних даних: площі полів, відстані доріг тощо, допомагають провести повний аналіз умов, які впливають на ріст та розвиток рослин на даному полі, або на ділянці 100x100 м, дають змогу оптимізувати виробництво з метою отримання максимального прибутку, а також раціонально використовувати у виробництві ресурси.

Тобто, електронні карти полів використовуються для: обліку сівозмін, картування врожайності, обстеження грунтів, статистичного та тематичного аналізу даних та планування виробничих процесів.

У процесі використання елементів точного землеробства для складання карт полів господарства з нанесенням: річок, доріг та інших

об'єктів з прив'язкою до GPS; виконання розмежування полів на ділянки; об'єднання полів у групи; визначення площі та параметрів поля; координатів об'єктів на полі; бонітування; ведення переліку виконаних робіт на полі та обліку використання техніки та хімічних речовин застосовують КПК “Помічник агронома ПРО” (рис. 29).

Рис. 29. КПК ''Помічник агронома ПРО”

Даний пристрій забезпечує, істотну точність, за рахунок використання не документованих можливостей приймача SirForce III, має великий об'єм внутрішньої пам'яті, що дає змогу запам'ятати безліч полів кількох господарств, здійснює перенесення карт на ПК та створення картотеки полів, дає можливість нанесення полів на супутникові зображення в програмі Google Earth (використання Інтернету).