23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2021/09
Sėja pagal kintamos normos žemėlapius
  • Prof. dr. Egidijus ŠARAUSKIS, Marius KAZLAUSKAS, dr. Vilma NAUJOKIENĖ, Indrė BRUČIENĖ VDU Žemės ūkio akademija
  • Mano ūkis

Sėja kintama norma suteikia galimybę optimizuoti sėklų sąnaudas, derinant augalų populiacijas su lauko produktyvumo zonomis. Dauguma šiuolaikinių sėjamųjų turi reikiamas sėklų dozavimo pavaras, leidžiančias valdymo terminalais nustatyti ir keisti sėjos normas, atsižvelgiant į pasirinktus lauko dirvožemio parametrus.

Siekiant optimizuoti žemės ūkio augalų sėjos sąnaudas ir prisitaikyti prie lauko kintamumo, pavyzdžiui, prie dirvožemio tipo, dirvožemio struktūros skirtumų ir pan., ir išlaikyti augalininkystės pelningumą, šiuolaikiniame žemės ūkyje pradedamos diegti tiksliosios sėjos arba sėjos kintama norma (SKN) technologijos. Jeigu pasėlių priežiūra, augalų purškimas ir tręšimas pagal žemėlapį jau nieko nestebina, tai sėja kintama norma dar yra gana nauja technologija. Sėklų sudygimas, pasėlių vystymasis ir derliaus potencialas įvairiose lauko vietose gali skirtis, todėl SKN yra būdas, leidžiantis sėklų kiekius susieti su konkrečios lauko vietos sąlygomis, taip siekiant padidinti augalų derlių ir galutinę naudą. Dėl to žemdirbiai, naudodami SKN technologiją, gali geriau valdyti ūkio riziką, sutelkdami dėmesį arba investuodami į didesnės grąžos potencialo sritis.

Daugumoje pasaulio regionų sėjos kintama norma diegimas žemės ūkyje buvo ganėtinai silpnas. Remiantis JAV atliktų apklausų duomenimis, iki 2007 m. sėjos žemėlapių taikymas sudarė tik 3–6 proc., tačiau per paskutinį penkmetį išaugo iki 50 proc. Viena iš pagrindinių šio padidėjusio susidomėjimo priežasčių buvo tai, kad sėjos kintama norma technologiniai sprendimai buvo įdiegti į žemės ūkio mašinas ir tapo paprastesnis SKN įgyvendinimas praktiškai. Be to, SKN inovacijos kartu su aukšto tikslumo pasaulinės navigacijos palydovinėmis sistemomis padėjo sukurti gana tikslius sėjos žemėlapius, leidžiančius optimizuoti sėklų normą, o vėliau – ir augalų derlių.

Kuriant SKN pritaikymo programą konkrečiam ūkiui, reikalingas tinkamas viso komplekso tiksliųjų žemės ūkio technologijų parinkimas ir geras skirtingų augalų augimo sąlygų supratimas atskirai kiekvienam laukui. Šiam supratimui formuoti reikia ne tik geros paties ūkininko intuicijos, bet ir erdvinių lauko duomenų, kurie leidžia lauką suskirstyti į atskiras valdymo zonas ir kiekvienoje jų taikyti sėją kintama norma. Bendrieji erdviniai lauko duomenys turėtų apimti dirvožemio savybių žemėlapius, lauko aukščių skirtumo duomenis ir anksčiau augintų augalų derlingumo žemėlapius. Taikant tiksliosios žemdirbystės technologijas, atskirose lauko zonose pagal žemėlapius taikomos tręšimo, kalkinimo ir sėjos kintama norma technologinės operacijos. Dauguma žemdirbių puikiai suvokia savo dirvožemių produktyvumo skirtumus ir pripažįsta kintamų normų technologijų naudojimo potencialą, palyginti su vienodomis medžiagų normomis. Tačiau nemaža dalis ūkininkaujančiųjų dar to įgyvendinti negali, nes neturi tam tinkamos žemės ūkio technikos, nėra pasirengę dirvožemio savybių žemėlapių arba mano, kad įdėtos išlaidos ne taip greitai atsipirks.

Augalų sėja ar sodinimas kintama norma ypač naudingas labai nevienalyčiuose laukuose, t. y. laukuose, kuriuose vandens sulaikymo pajėgumai ar dirvožemio organinės medžiagos kiekiai labai skiriasi. SKN yra labai svarbi, tačiau dar gana nauja tiksliosios žemdirbystės technologinė operacija, daranti ypač didelę įtaką tolesniems augalų vystymosi etapams ir viso ūkio gamybos efektyvumui. Todėl labai svarbu turėti pakankamai informacijos, kad SKN taikymas būtų sėkmingas. Deja, mokslinės literatūros ištekliai, taikant SKN skirtingiems augalams, dar gana riboti. Ypač mažai mokslinių tyrimų rezultatų yra paskelbta sėjant vienus populiariausių augalų Lietuvoje – žieminius kviečius ir rapsus.

Dirvožemio savybių žemėlapių sudarymas

Atsižvelgiant į šalį ir regioną, sėjos kintama norma technologijai diegti yra taikomi skirtingi metodai. Esminis SKN įgyvendinimo elementas yra nustatyti veiksnius, turinčius įtakos derliui, konkrečiai lauko vietai, kad būtų suskirstytos sėjos zonos ir joms priskirtos reikiamos normos, taip sukuriant sėjos žemėlapį, iliustruojantį dirvožemio kintamumą. Norint padidinti SKN vertę, reikia apibrėžti atitinkamas pasėlių valdymo arba sprendimo zonas, kuriose turi būti įvardyti dirvožemio tipai, topografija, drėkinimas, ilgalaikė derliaus istorija, dirvožemio elektrinis laidumas ar kt.

Fundamentiniu pagrindu sėjai kintama norma taikyti yra išskiriami du pagrindiniai metodai, t. y. sėja žemėlapio ir jutiklio duomenų pagrindu. Taikant žemėlapių metodą, nustatomos dirvožemio ir pasėlių savybės, paimami mėginiai, modeliuojama, kartografuojama ir rengiamos kintamos normos sėjos rekomendacijos. Šie etapai atliekami iš anksto prieš faktinį tiksliosios sėjos lauko naudojimą. O štai taikant jutiklių duomenimis pagrįstą metodą minėtieji žingsniai atliekami realiu laiku, naudojant pažangius algoritmus ir programinę įrangą.

Vis daugiau tiksliosios žemdirbystės technologijų diegiama naudojant dirvožemio elektrinio laidumo kintamumą. Dirvožemio elektrinis laidumas yra dirvožemio savybė, rodanti, kokį gebėjimą praleisti elektrą turi dirvožemis. Elektrinio laidumo matavimai laukuose prasidėjo nuo dirvožemio druskingumo matavimų, kurie buvo susieti su sausringų žemės ūkio paskirties zonų drėkinimu. Šiai elektrinei dirvožemio savybei įtaką daro fizikinių ir druskas, molio kiekį, dirvožemio vandens kiekį, dirvožemio temperatūrą, organinės medžiagos kiekį ir tankį. Elektrinis laidumas kinta, atsižvelgiant į drėgmės kiekį, kurį sulaiko dirvožemio dalelės. Taigi, elektrinis laidumas stipriai koreliuoja su dirvožemio dalelių dydžiu ir struktūra. Druskingi dirvožemiai ir molis yra aukšto laidumo, priemolis – vidutinio, smėlis – mažo laidumo.

Elektrinio laidumo ir kitų dirvožemio savybių matavimai atskleidžia dirvožemio struktūros pokyčius. Dirvožemio elektrinis laidumas susijęs su dirvožemio struktūra ir ankstesni tyrimai rodo, kad didesnės elektrinio laidumo vertės yra siejamos su didesnio derlingumo lauko plotais, todėl šie plotai gali išauginti daugiau augalų. Šis metodas daugiausia taikomas kukurūzų pasėliams Šiaurės Amerikoje, tačiau nebūtinai tinka žieminių kviečių ar kitų augalų pasėliams, kurie dėl savo gebėjimo krūmytis neturi linijinio ryšio tarp padidėjusio augalų skaičiaus ir derlingumo.

Žieminių kviečių sėjos kintama norma tyrimai Lietuvoje

Visureigiu su GPS koordinačių nustatymo įranga buvo išmatuotos tyrimų lauko ribos ir nustatytas bendras lauko plotas. Dirvožemio savybių skirtumams lauke nustatyti ir tiksliam dirvožemio mėginių paėmimo planui ir SKN žemėlapiui sudaryti prieš sėją buvo skenuojama dirva naudojant elektrinio laidumo skenerį EM38-MK2. Dirvožemio elektrinio laidumo matavimai nuo 0 iki 1,5 m gylio atlikti važiuojant 10–15 km/val. greičiu ir technologinėmis vėžėmis kas 24 m tempiant ant plastikinių rogių uždėtą įrenginį EM38-MK2.

Įvertinus dirvožemio granuliometrinės sudėties skirtumus, buvo parengtas elektrinio laidumo žemėlapis. Visas 22,4 ha laukas sudalytas į 5 zonas ir sudarytas kintamos normos sėjos žemėlapis, pagal kurį vėliau sėti žieminiai kviečiai. Sėjai parinkta vidutinė 180 kg/ha sėjos norma, o kiekvienai iš 5 lauko zonų pritaikyta kintama sėjos norma, kuri nuo vidutinės normos skirtingose zonose skyrėsi apie 20 proc., nuo minimalios 146 iki maksimalios 214 kg/ha. Sėjai kintama norma buvo naudojama tiesioginės sėjos sėjamoji Horsch Avatar 6.16 SD, sėjanti 167 mm tarpueiliais, 30 mm gyliu, 10 km/val. greičiu.

Tyrimų rezultatai parodė, kad dirvožemio savybės ir sėjos būdas gali turėti reikšmingos įtakos augalų sudygimui. Taikant vienodą normą, dviejose tyrimų lauko zonose, kuriose dirvožemio elektrinis laidumas buvo didžiausias, žieminiai kviečiai sudygo prasčiau negu kitose lauko zonose. Vadovaujantis Griffin'o ir kitų mokslininkų gautais tyrimų duomenimis, galima daryti prielaidą, kad sėklų sudygimo pokyčiams įtakos galėjo turėti dirvožemio struktūra ir sėklų guoliavietės kokybė. Taikant kintamos sėjos normos būdą, esminių skirtumų tarp skirtingų lauko zonų nebuvo nustatyta. Taylor'o ir kitų tyrėjų gauti kviečių sudygimo rezultatai parodė, kad esminio sudygimo skirtumo tarp skirtingų SKN zonų taip pat nebuvo, tačiau pastebėta, kad didžiausios sėjos normos zonoje stiebų buvo daugiau nei kitose zonose.

Sėjos normos keitimas realiu laiku

Dirbant pagal žemėlapio principą, pirmiausia pagal pasirinktą dirvožemio savybę paruošiamas sėjos žemėlapis, kuris vėliau įkeliamas į žemės ūkio mašinos terminalą ir nustatoma, kad skirtingose lauko zonose būtų įterptas skirtingas sėklų kiekis. Tačiau norint sėjos normą keisti realiu laiku būtina naudoti specialius jutiklius, galinčius sėjos normą koreguoti važiuojant. Sėjos technologinio proceso metu kintamos normos sėjos valdiklis pateikia sėklų normą pagal optimalų kiekį ir atitinkamą vietą. Teigiamas šios sistemos aspektas yra tas, kad pakanka laiko atlikti dirvožemio savybių nustatymo tyrimus ir tada pritaikyti kintamą sėjos normą. Darbui šiuo principu mašinoje naudojami kontaktiniai jutikliai, galintys įvertinti skirtingus dirvožemio organinių medžiagų lygius ir atitinkamai sureguliuoti sėklų kiekį. Galima naudoti ir dirvožemio drėgmės jutiklius, kurie gali būti naudojami gyliui nustatyti, taip pat sėjos normai keisti.

Kitas modernus dirvožemio jutiklis yra SoilXplorer, kuriame naudojami novatoriški metodai dirvožemio struktūrai analizuoti realiu laiku. Šis jutiklis yra bekontaktis, naudoja elektromagnetinius signalus dirvožemio elektriniam laidumui išmatuoti ir yra skirtas kintamam žemės dirbimo, sėjos gyliui ir normai nustatyti. Dirvožemio elektrinis laidumas koreliuoja su dirvožemio dalelių dydžiu ir dirvožemio struktūra. Pavyzdžiui, smėlingame dirvožemyje yra didesnių dalelių ir mažas vandens sulaikymo pajėgumas, todėl elektrinis laidumas yra mažesnis, o molio ir organinių dirvožemių elektrinis laidumas yra aukštesnis. Taigi dirvožemio jutiklis gali aptikti sutankintas zonas ir atitinkamai perreguliuoti darbinį gylį. Remiantis šiuo matavimo principu, galima nustatyti dirvožemio tipą, santykinį vandens kiekį ir sutankinimo zonas. Jutiklyje sumontuotos keturios ritės, todėl vienu važiavimu elektrinis laidumas gali būti išmatuotas keturiuose skirtinguose 0–25, 15–60, 55–95 ir 85–115 cm dirvožemio sluoksniuose.

SoilXplorer jutiklis montuojamas 30– 40 cm aukštyje ant traktoriaus arba kitos mašinos priekio, kad gale būtų galima prikabinti sėjamąją arba žemės dirbimo mašiną. Jutiklis autonomiškai identifikuoja skirtingas dirvožemio savybes ir realiu laiku sėjamosios Isobus parenka sėjos normą, atsižvelgiant į dirvos tekstūrą ir santykinį dirvožemio vandens kiekį. Didžiausia sėjos norma taikoma geriausioms dirvožemio sąlygoms, mažiausia – prastoms, nors gali būti ir atvirkščiai.

Naudodami SoilXplorer dirvos jutiklį, žemdirbiai turi galimybę pagilinti savo žinias apie dirvožemį ir padidinti žemės dirbimo ir sėjos procesų efektyvumą. Atlikti lauko bandymai parodė, kad, sumažinus žemės dirbimo gylį nuo 18 iki 10 cm, žemės dirbimo proceso metu sutaupoma maždaug 45 proc. energijos. Be to, per tą patį procesą ratų slydimą galima sumažinti apie 53 proc., o gaunamą naudą padidinti apie 20 procentų.

Tiksliosios sėjos kintama norma iššūkiai

Žemdirbiai, panaudodami kintamos sėjos normos praktiką, gali geriau valdyti ūkio riziką, sutelkdami didesnį dėmesį arba investuodami į didesnės grąžos potencialo sritis. Kintamos sėjos normos taikymas įvairių augalų, tokių kaip javai, kukurūzai, bulvės ir kt., sėjai ir sodinimui rodo pozityvias agroekonomines tendencijas, gaunamą derliaus priedą ir didesnę ekonominę grąžą. Tačiau vertinant visus augalininkystės technologinius procesus, galima matyti, kad sėja kintama norma vis dar atsilieka, palyginti su kitomis kintamos normos technologijomis, pvz., tręšimo ar purškimo. Ypač trūksta optimalaus SKN indekso modelio, kuris leistų taikyti tiksliąją sėją, atsižvelgiant į įvairius dirvožemio ir augalų produktyvumo veiksnius. Neaišku, kokie minimalūs skirtumai tarp lauko zonų turi būti, kad SKN metodas turėtų teigiamą grąžą.

Todėl, žvelgiant į artimą ateitį, mokslininkų, tiksliosios žemdirbystės gamybos propaguotojų, mašinų gamintojų ir SKN technologijų taikytojų žemės ūkyje laukia svarbūs iššūkiai, kad būtų galima kuo tiksliau pagrįsti kintamos normos sėjos taikymo aspektus įvairiems augalams, atsižvelgiant į dirvožemio, pasėlio ir aplinkos kintamumo sąlygas. Baltijos ir kitoms šio regiono šalims būtini labiausiai paplitusių augalų, tokių kaip žieminiai kviečiai ir rapsai, SKN technologinių operacijų tyrimai, įvertinant agronominius, technologinius, energinius, aplinkosauginius ir ekonominius rodiklius.

Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos mokslininkų komanda jau vykdo projektą, kurio tikslas sukurti kompleksinį tiksliosios sėjos technologinio proceso valdymo modelį, sujungiantį kintamą sėjos normą ir kintamą sėjos gylį. Toks daugiafunkciniais metodais grįstas tiksliosios sėjos technologinio proceso valdymo modelis būtų unikalus, turintis platų pritaikymo potencialą, o tai ypač svarbu žemės ūkio technologiniam progresui, aplinkos tvarumui ir ekonominei naudai.