23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2020/11
Kodėl verta naudoti pasėlių jutiklius
  • Prof. dr. Eglė JOTAUTIENĖ, doc. dr. Antanas JUOSTAS VDU Žemės ūkio akademija
  • Mano ūkis

Kai kuriuose ūkiuose vadovaujamasi vienalyčio lauko samprata, kai trąšų skleidimo ir augalų apsaugos priemonių normos nustatomos neatsižvelgiant į skirtingas to paties lauko ploto dirvožemio savybes. Tai gali sukelti nepageidaujamų ekologinių ir ekonominių padarinių: netinkamą azotinių medžiagų pusiausvyrą, mažus derliaus ir jo kokybės rezultatus.

Dėl dirvožemio tipų ir pasėlių augimo rodiklių skirtumų būtina lauką suskirstyti į keletą skirtingų zonų. Viena iš žinomų pasėlių valdymo sistemų, kuri gali padėti spręsti šias problemas, – tikslioji žemdirbystė. Žemdirbystės veiklos vystymas tiksliosios žemdirbystės principu vykdomas atsižvelgiant į skirtingas lauko savybes (derlių, azoto kiekį, dirvožemio tipus ir kt.). Numatomos skirtingos tręšimo, purškimo, sėjos ir kitos normos. Tikslas – pasiekti kuo tolygesnį azotinių medžiagų pasiskirstymą visame lauko plote, taikant skirtingas normas skirtinguose lauko plotuose. Taip pasėliai gauna tik tiek maistinių medžiagų, kiek reikia tinkamiausiam augalų augimui.

Augalų augimui svarbiausias yra azotas. Tai pagrindinė mineralinė maistinė medžiaga, kurios reikia augalams, kad gamintų chlorofilą ir kitus ląstelių komponentus (baltymus, nukleino rūgštis, aminorūgštis). Augalai azotą dažniausiai pasisavina iš dirvos. Dirvožemyje jis gali būti amonio katijono (NH4+) ir nitratinio anijono (NO3–) pavidalo. Azoto atsargos dirvoje dažnokai būna ribotos. Ūkininkai, siekdami užauginti didesnį derlių, gausiau tręšia augalus azoto trąšomis. Kuo daugiau azoto augaluose, tuo derlius didesnis. Tad racionalus tręšimas azoto trąšomis yra aktualus uždavinys, vertinant azoto ekonominę reikšmę ir jo poveikį aplinkai. Nors ir žinomas azoto neigiamas poveikis, tačiau norėdami apsidrausti, kad derlius nesumažėtų, ūkininkai naudoja perteklinį tręšimą. Tai neduoda laukiamo efekto, augalai nesugeba pasisavinti viso azoto ir jis paprasčiausiai lieka dirvoje po derliaus nuėmimo ir didina aplinkos taršą.

Augalų optinių savybių matavimas

Vienas iš būdų racionaliau tręšti azotu yra matuoti augalų optines savybes. Mokslininkų nustatyta, kad augalų optinės savybės glaudžiai susijusios su juose esančiu azotu. Šviesos atspindėjimas nuo lapų paviršiaus, lapų pralaidumas, chlorofilo ir kitos augalų optinės savybės tiriamos šiuolaikiniais prietaisais, kad kuo racionaliau būtų tręšiama dirva.

Augalų optinėms savybėms nustatyti naudojamas ir vegetacijos normalizuoto skirtumo indeksas (NDVI). Šiuo metodu nustatomas šviesos spektrinis atspindys artimojo infraraudonojo ir raudonojo spektro diapazonuose. Azoto kiekiui augaluose nustatyti gali būti naudojamos ir jų mechaninės savybės, kai mechaniniais jutikliais tiriamas javų stiebų standumas laukuose.

Subalansuotas augalų aprūpinimas azotu ir jo pasisavinimas optimizuoja augimą ir ekonominę naudą, sumažina neigiamą poveikį aplinkai. Pasitelkus naujausius technikos pasiekimus azoto kiekiui augaluose nustatyti pagal optines augalų savybes, gali būti naudojami palydoviniai jutikliai ir skaitmeninėmis vaizdo kameromis gauti vaizdai.

Matuojant augalo biomasę, gaunama informacija apie augalų tankį pasėlyje. Dėl šios informacijos sistema gali efektyviai reaguoti į sausros arba šalnos padarinius. Vegetacijos indeksas (NDVI) yra pagrįstas augalo žalumo faktoriaus nustatymu. Azotinės medžiagos paskleidžiamos atsižvelgiant į NDVI sistemos pateiktus duomenis. Tręšimo normai nustatyti įvertinami tokie kriterijai, kaip auginamų augalų rūšis, laikotarpis ir dienos šviesos intensyvumas. Dažniausiai NDVI sistema yra naudojama siekiant nustatyti azotinių medžiagų poreikį ankstyvoje augalų vystymosi stadijoje. Paprasta, nesudėtingai suderinama sistema matavimus gali atlikti vieno arba dviejų taškų matavimo metodais. Matuojant vieno taško metodu nustatomas reikalingas azotinių medžiagų kiekis kiekvieno atskiro lauko plote. Naudojant NDVI sistemą galima sklandžiai keisti veikimo intensyvumą atsižvelgiant į ūkio vadovo nurodymus. Vieno taško metodikoje kalibravimas taikomas tręšimo darbams, kai numatoma vidutinė trąšų skleidimo norma visame lauko plote.

Dviejų taškų matavimo metodikoje matavimai atliekami iš skirtingų augalo pusių, įvertinant azotinių medžiagų poreikį kiekvienoje matavimo vietoje. Trąšų skleidimo norma atitinkamai koreguojama pagal gautus duomenis. Ši sistema gali būti taikoma tiek skystoms, tiek kietoms medžiagoms skleisti, atsižvelgiant į auginamų augalų pasėlį.

Alternatyvios pasėlių tręšimo sistemos

Be tręšimo remiantis vegetacijos indekso duomenimis, taikomos ir kitos alternatyvios augalų pasėlio tręšimo sistemos. Viena iš jų – Isaria trąšų skleidimo sistema, kuri automatiškai parenka reikiamą tręšimo normą. Teigiama, kad Isaria yra naujos kartos pasėlių jutiklis. Trąšų skleidimo sistemoje azotinių medžiagų jutiklis nekalibruojamas. Jutikliu nustatytas azotinių medžiagų kiekis augaluose perduodamas Isaria tręšimo sistemai. Darbų pradžiai būtina suvesti keletą duomenų: augalų augimo stadiją ir planuojamą derlių.

Greta aplinkosauginių klausimų, ne mažiau svarbus aspektas yra kaštų optimizavimas. Optimali trąšų norma dažniausiai priklauso nuo planuojamo derliaus, kuris kiekviename atskirame lauko plote gali labai skirtis. Panaudojant žemėlapių sutapdinimo principą, laukas yra išdalijamas į atskirus plotus su skirtingu augalų derlingumu skirtinguose dirvožemio ploteliuose. Sutapdintame žemėlapyje pažymėtas lauko plotas nurodo vidutinį procentinį derlingumą, įvestą į tręšimo sistemą. Plotuose, kurie skiriasi nuo vidutinės vertės, bus išbarstoma atitinkamai daugiau arba mažiau trąšų. Taip siekiama suvienodinti bendrą lauko derlingumą.

Pasėlių jutiklių sistemos sėkmingai taikomos tręšiant skirtingas augalų rūšis. Toks tręšimo optimizavimas turi poveikį augalų derlingumui ir grūdų kokybei. Augalai gauna tik jų augimui reikiamą maistinių medžiagų kiekį, kurį geba pasisavinti.

Paprastai Isaria jutiklių sistema montuojama traktoriaus priekyje. Tai suteikia nemažai privalumų. Pirmiausia, jutikliai išdėstyti toliau nuo pasėlių apdorojimo vietos (trąšų skleidimo diskų, purškimo sijų ir pan.), sistemai sudaroma galimybė tiksliau įvertinti apdorojamų pasėlių būklę ir vykdyti pasėlių priežiūrą. Kadangi pasėliai matuojami technikos priekyje, jai važiuojant, jutikliams mažesnę įtaką daro ratų sukeliamos dulkės. Naudojami dviejų skirtingų tipų pasėlių jutiklių montavimo priedėliai: su priekine tritaške padargo pakabinimo sistema arba universaliu priedėliu priekiniams svoriams. Tokios sistemos lengvai ir greitai sumontuojamos per kelias minutes. Priekyje įrengiamos sistemos jutikliai gali būti montuojami ant rėminės konstrukcijos dalies. Taip pasėliai matuojami vertikaliai iš viršaus, todėl pasiekiamas didesnis matavimų tikslumas negu jutikliams esant pasuktiems kampu.

Firmos „Claas“ rinkoje siūlomų pasėlių jutiklių sistemose naudojami keturi didelio ryškumo LED šviesos šaltiniai, dėl kurių jutikliai veikia 24 val. per parą, esant natūraliai dienos šviesai ar be jos (pvz., naktį). Jutiklių nereikia papildomai kalibruoti pritaikant jų veikimą skirtingam paros laikui ar apšviestumui. Atsižvelgiant į aplinkos sąlygas, pasėliai skenuojami nenutrūkstamai nuo 10 iki 800 matavimų per sekundę dažnumu. Ši sistema gali būti naudojama įvairių tipų augalų pasėlių būklei nustatyti, o dėl jutiklių vertikalaus išdėstymo efektyviai įvertinamas augalų lapų ir biomasės kiekis.

Prieš pradedant dirbti rėmas išlankstomas, kad jutikliai būtų apytikriai apie 1 metrą virš pasėlių. Šviesos diodų (LED) lempos skleidžia skirtingų bangos ilgių šviesą skirtingais intervalais. Greta LED lempų sumontuotas šviesos detektorius. Tiksliai fiksuojant atsispindėjusią šviesą nuo augalų dalių šiuo įrenginiu galima dirbti dieną ir naktį. Tamsiuoju paros metu augaluose medžiagų apykaita sužadinama papildomu šviesos šaltiniu. LED lempos augalus apšviečia pulsuojančiu (40 kHz) šviesos dažniu. Atsispindėjusių spindulių dažnis matuojamas kas sekundę. Galima nuo 0,3 iki 1,0 m keisti atstumą nuo jutiklių iki augalo paviršiaus. Kuo didesnis atstumas, tuo didesnį plotą jutiklis tiria.

Jutiklių naudojimo ekonominė nauda

  • 5–10 proc. mažesnės trąšų sąnaudos;
  • apie 2 proc. didesnis derlius;
  • didesnis baltymų kiekis;
  • didesnis azoto efektyvumas;
  • geras maisto medžiagų subalansavimas;
  • mažesnis augalų išgulimas;
  • didesnis derliaus kūlimo našumas;
  • geresnė ir vienodesnė derliaus kokybė.

Gali būti vertinamos mechaninės augalų savybės

Azoto kiekiui nustatyti gali būti vertinamos ir augalų mechaninės savybės. Mokslininkai nustatė, kad javų stiebų standumas koreliuoja su azoto kiekiu augaluose, tad mechaniniais švytuojančiais jutikliais galima matuoti stiebų standumą. Šie jutikliai, kaip ir optiniai, montuojami traktoriaus priekinėje dalyje.

Barstant mineralines trąšas, įvertinamas pasėlių tankis ir biomasės pasiskirstymas. Matavimai atliekami gana siaurame ruože, o ne visame trąšų barstomosios darbiniame plotyje. Firma „Agrocom“ teigia, kad naudojant jutiklį Crop-meter galima iki 10 proc. sumažinti išlaidas trąšoms ir gauti iki 0,5 t/ha didesnį derlių.