Tiesioginio augalų apsaugos produktų tiekimo bei automatinio piktžolių atpažinimo sistemos

Ateityje bus siekiama mažinti aplinkos taršą, tikslingai naudojant augalų apsaugos produktus, t. y. purškiant ne ištisai, o tik ten, kur yra piktžolių, ligos sukėlėjų ar kenkėjų. Be to, kiekvienai piktžolei siekiama parinkti tinkamiausią herbicidą. Taigi, augalų apsauga ateityje turėtų būti tikslesnė ir vadinama tiksliuoju ūkininkavimu.

Pirmuosius tyrimus šia kryptimi beveik prieš 20 metų pradėjo kompanijos „Novartis" ir MSR, sukurdamos tiesioginio augalų apsaugos produktų tiekimo sistemą. Šiuo atveju purkštuvo rezervuaras pripildomas tik švaraus vandens, o ne tirpalu. Augalų apsaugos produktai dozuojami atskirais siurbliais, o su vandeniu sumaišomi slėgio linijoje už valdymo pulto (139 pav.). Šis sumaišymo procesas gali būti valdomas distanciniu būdu arba automatiškai iš purškimo kompiuterio.

Naujuose kompanijos „Amazone" UX serijos hidrauliniuose vamzdiniuose lauko purkštuvuose, sumontavus atskirą augalų apsaugos produktų sumaišymo baką Pre-Mix, galima (jei reikia) purškimo metu į tirpalą įmaišyti reikalingų pesticidų. Pirmiausia, koncentruoti augalų apsaugos produktai sumaišomi atskirame bake, o tada mišinys tiekiamas į vandens srautą, tekantį iš pagrindinio purkštuvo rezervuaro. Purškiant įprastai, į hektarą paskleidžiamų pesticidų kiekis keičiamas reguliuojant tirpalo išpurškimo normą. Norint išlaikyti optimalų purškimo slėgio diapazoną, tirpalo išpurškimo normos reguliavimo galimybės yra ribotos. Naudojant Pre-Mix sistemą, pasiekiama geresnė darbo kokybė. Sumaišius augalų apsaugos produktus atskirame bake, o šį mišinį su vandeniu maišant purškimo metu, visuomet galima išlaikyti optimalų lašelių spektrą ir bet kuriuo momentu nutraukti atskirų preparatų tiekimą.

Nauja firmos „Lechler" tiesioginio augalų apsaugos produktų tiekimo įranga VarioInject (140 pav.) iš kitų žinomų sistemų išsiskiria tuo, kad pagal suvestus duomenis į ISOBUS reikalavimus atitinkantį valdymo pultą gali dozuoti bet kokį pesticidų kiekį. Ši įranga išsaugo nustatytus parametrus ir išjungiant atskiras purkštuvo sijos sekcijas. Tik VarioInject sistemoje nuolat darbo metu yra matuojami faktiškai paskleidžiamų augalų apsaugos produktų kiekiai ir net maži nuokrypiai nuo nustatyto dydžio yra koreguojami automatiškai. Tai kol kas vienintelė rinkoje sistema, kurios prieš darbo pradžią, norint dirbti gana tiksliai, nereikia kalibruoti. Visiškai nauja yra tai, kad prieš pradedant purkšti, paspaudus mygtuką, augalų apsaugos produktai patiekiami į maišymo vietą, o baigus darbą, gali būti grąžinami į pakuotes. Kompanija „Lechler" pirmoji pagamino tiesioginio augalų apsaugos produktų tiekimo sistemą, kurioje techniniai likučiai neskiedžiami (Zinkevičius, 2008).

Nors tiesioginio augalų apsaugos produktų tiekimo įrangą siūlo keli gamintojai, kol kas praktikoje ji plačiai nenaudojama. Pagrindinė priežastis yra piktžolių atpažinimas ir tinkamas purkštukų įjungimo bei išjungimo valdymas.

Pastaraisiais metai automatiškai atpažinti piktžoles bandoma dviem būdais. Vieni bando atpažinti piktžoles optiniais elektroniniais jutikliais matuodami nuo jų atsispindinčios šviesos spektrą, o kiti - panaudodami skaitmeninio vaizdo kameras ir nufilmuotų vaizdų apdorojimo sistemas.

Pirmuoju būdu nuo dirvos paviršiaus galima atskirti tik žalius augalus. Optiniais elektroniniais jutikliais matuojamas nuo žalių augalų ir dirvos paviršiaus atsispindėjusios dienos šviesos spektras, apdorojami gauti duomenys ir atitinkamai valdomi purkštukai. Šiuo principu veikia piktžolių atpažinimo sistema Detectspay^® (141 pav.), skirta herbicidams išpurkšti juodajame pūdyme arba iki kultūrinių augalų sudygimo. Pagal Bilerį (Biller), lyginant su įprastu purškimu ištisai, naudojant piktžolių atpažinimo sistemą Detectspay^®, augalų apsaugos produktų sąnaudas vidutiniškai galima sumažinti 52 proc. Tyrimai rodo, kad esant palankioms sąlygoms, augalų apsaugos produktų sąnaudas galima sumažinti 33-68, о dirbant nepalankiomis - tik 10-30 proc. (Biller ir kiti, 1999).

Vartembergas (Wartemberg), optinius - elektroninius jutiklius naudojęs kartu su DGPS įranga, palyginti gerai atpažindavo piktžoles ir gana tiksliai užfiksuodavo jų vietą lauke (Wartemberg ir Schmidt, 1998).

Kiunbauchas (Kühbauch) piktžolėms atpažinti pasiūlė visiškai kitokį būdą, t. y. analizuoti vaizdo kamera nufilmuotus vaizdus. Kartu naudojant GPS įrangą, gana tiksliai nustatoma nufilmuotų vaizdų vieta (142 pav.). Specialiomis programomis analizuojant nufilmuotus vaizdus, nustatomos piktžolių rūšys ir jų pasiskirstymas bei vieta lauke. Gauti duomenys perkeliami į skaitmeninius piktžolėtumo žemėlapius (143 pav.). Naudojant senesnės kartos 66 MHz kompiuterius, vienos piktžolių rūšies atpažinimas užtrukdavo apie 2 sekundes, todėl tuo pačiu metu valdyti purkštukus buvo sudėtinga (Gerhards, 1997; Gerhards ir kt., 1996; Kühbauch, 1995; Kühbauch, 1985).

Kompiuteris, 25 kadrų per sekundę greičiu analizuodamas išsaugotus vaizdus, nustato piktžolių kontūrus. Pagal piktžolių kontūrų nuotraukas ir tam tikras proporcijas apskaičiuojami specifiniai parametrai, pvz., santykis tarp kiekvieno augalo kontūrų ir ploto. Būtent šie specifiniai parametrai ir naudojami piktžolėms atpažinti. Atlikti tyrimai rodo, kad piktžolių atpažinimo tikslumas, naudojant vaizdų analizavimo įrangą, būna nuo 60 iki 90 proc. Tokio tikslumo visiškai pakanka pasėlio piktžolėtumo ir purškimo žemėlapiams sudaryti (Gerhards, 1997; Gerhards ir kt., 1996).

Kadangi piktžolių paplitimas labai siejasi su tam tikra vietove, tai piktžolėtumo žemėlapius ir vėlesniais metais galima naudoti pasėlių purškimo žemėlapiams sudaryti. Naudojant DGPS įrangą, tiksliai nustatoma purškimo agregato vieta lauke, o patį purškimo procesą pagal pasėlių purškimo žemėlapį valdo kompiuteris (144 pav.). Magnetiniai vožtuvai purkštukus atidaro tiksliai toje vietoje, kurioje buvo pastebėtos piktžolės, sudarant pasėlių piktžolėtumo žemėlapį. Manoma, kad naudojant šį tiksliojo ūkininkavimo metodą, galima sutaupyti nuo 30 iki 50 proc. herbicidų (Gerhards ir kt., 1996).

Plačiau diegti tiksliojo ūkininkavimo priemones kol kas trukdo kai kurios techninės detalės ir didelė kaina, tačiau ateityje pozityvūs ekonominiai ir gamtosaugos aspektai turėtų padėti pasiekti proveržį šioje srityje.

Hidrauliniai lauko purkštuvai su pasėlių skyrikliais

Tai nauja, ant bet kurio gamintojo hidraulinio lauko purkštuvo montuojama įranga, kuri augalų apsaugos produktus gali išpurkšti daug tiksliau. Šią įrangą sudaro iš specialaus spyruoklinio plieno pagaminti lygiagretainiai, prie kurių apačios pritvirtinami pasėlius praskiriantys plastikiniai skydeliai (145 pav.). Lygiagretainiai tvirtinami 33,33 cm atstumu vienas nuo kito. Būtent lygiagretainiai ir išlaiko pastovų nedidelį atstumą tarp apipurškiamų paviršių ir viršutinėje lygiagretainių dalyje pritvirtintų purkštukų. Dėl šios originalios konstrukcijos išpurškiamo skysčio lašeliai pasiskirsto tolygiai, o jų nunešimas pavėjui labai sumažėja. Kad nebūtų pažeisti apipurškiami augalai, skyriklius (plastikinius skydelius) į pasėlį reikia įleisti tik kelis centimetrus. Tačiau juos galima nustatyti ir taip, kad skydeliai būtų aukščiau arba tiesiog liestų pasėlius. Sumontavus įrangą, purkštuvo sijos masės centras persikelia žemiau, todėl purškiant papildomai slopinami jos svyravimai.

Jei kultūriniai augalai labai maži ar purškiami glifosatai nuo piktžolių, skyriklius reikia nustatyti keli centimetrai virš dirvos paviršiaus arba lygiai su juo. Kadangi atstumas tarp purkštukų ir apipurškiamų paviršių (dirva ir augalai) yra nedidelis, tai galima sumažinti augalų apsaugos produktų normą. Nedidelį atstumą skrisdami maži išpurkšto skysčio lašeliai gerai padengia apipurškiamus paviršius ir pavėjui jų nunešama mažai.

Tyrimai rodo (Hoeben, 2009), kad bulvių pasėliuose naudojant naująją įrangą daugiau augalų apsaugos produktų patenka ant vidurinės ir apatinės augalų dalies, o ant dirvos jų užlaša labai mažai. Tankiuose javų pasėliuose ant dirvos nusėda dar mažiau pesticidų lašelių, todėl jų nuostoliai yra dar mažesni.

Taigi, gerėjant išpurkšto skysčio lašelių įsiskverbimui į lapiją bei jų pasiskirstymui ant apipurškiamų paviršių, galima naudoti daug mažiau augalų apsaugos produktų. Be to, saugoma aplinka, nes pavėjui nunešama mažiau lašelių (galima sumažinti apsauginį atstumą iki atvirų vandens telkinių).