Технології раціонального обприскування
Технології раціонального обприскування
Технології раціонального обприскування
Як зменшити витрати на ЗЗР, не втративши на ефективності операції? Відповідь на це запитання — кілька окремих груп технологій, які прямо чи опосередковано впливають на якість, точність і продуктивність обприскування. Чим вони є, як працюють і що дають?
Про це — далі
Точка відліку
Передусім нагадаємо, що впровадження технологій точного землеробства в господарстві починається з трьох ключових складових: паралельне водіння, рух техніки по технологічних коліях й автоматичне керування секціями. Торік компанія «Кернел» оприлюднила результати своїх досліджень: на полі середньої конфігурації обприскувач без системи автоматичного керування секціями подвійно обприскує 12,4% площі, з нею — 2%.
«Вибір на користь посекційного чи пофорсункового вимкнення залежить від складності конфігурації оброблювальних площ, наприклад, якщо багато полів сходяться клинами, доцільно використовувати пофорсункове вимкнення, — пояснює регіональний представник «Амазоне Україна» Олексій Дядинюк. — Інший чинник — точність сигналу. Для посекційного керування достатньо 15 см, а от для пофорсункового потрібно від 5 до 2,5 см. Обприскувачі Amazone можуть оснащуватися системою AmaSwitch, яка розбиває захват штанги на 50-сантиметрові секції: керує кожною форсункою окремо. Також ми пропонуємо більш технологічну версію, що називається AmaSelect. Ефект від упровадження таких систем доволі суттєвий».
Олексій Дядинюк
Регіональний менеджер «Амазоне Україна»
Це відчули в ТДВ «Терезине» (Білоцерківський р-н, Київська обл.), яке 2018 року придбало Pantera 4502-H із технологією AmaSwitch.
Віктор Мельниченко
Інженер ТДВ «Терезине»
«Це вже друга Pantera в нашому господарстві, — каже інженер ТДВ „Терезине” Віктор Мельниченко. — Перша (модель 4001, — ред.) з’явилась у нас ще 2013 року. За рік обробляла 12– 15 тис. гектарів. Загалом вона відпрацювала п’ять сезонів без поломок: тільки ТО робили. Дві тисячі вісімнадцятого року придбали Pantera 4502-H із кліренсом 1,7 м, що ми можемо спокійно зайти в посіви соняшнику та кукурудзи й не боїмося їх пошкодити, та пофорсунковим вимкненням. Ця технологія забезпечила нам до 20–30% економії на пестицидах, та й оператору з нею працюється легше. Нова Pantera працює в нас третій сезон із таким самим навантаженням, що й попередня. Питань не було ніяких: тільки обслуговування. Сервісна служба працює нормально, вчасно приїжджають на наші виклики».
Олексій Дядинюк
Регіональний менеджер «Амазоне Україна»
Віктор Мельниченко
Інженер ТДВ «Терезине»
Це відчули в ТДВ «Терезине» (Білоцерківський р-н, Київська обл.), яке 2018 року придбало Pantera 4502-H із технологією AmaSwitch.
«Це вже друга Pantera в нашому господарстві, — каже інженер ТДВ „Терезине” Віктор Мельниченко. — Перша (модель 4001, — ред.) з’явилась у нас ще 2013 року. За рік обробляла 12– 15 тис. гектарів. Загалом вона відпрацювала п’ять сезонів без поломок: тільки ТО робили. Дві тисячі вісімнадцятого року придбали Pantera 4502-H із кліренсом 1,7 м, що ми можемо спокійно зайти в посіви соняшнику та кукурудзи й не боїмося їх пошкодити, та пофорсунковим вимкненням. Ця технологія забезпечила нам до 20–30% економії на пестицидах, та й оператору з нею працюється легше. Нова Pantera працює в нас третій сезон із таким самим навантаженням, що й попередня. Питань не було ніяких: тільки обслуговування. Сервісна служба працює нормально, вчасно приїжджають на наші виклики».
Система AmaSwitch на Pantera 4502-H у ТДВ «Терезине»
Якість покриття
Якісне покриття листкової поверхні препаратом — це те, за що борються і хіміки, і інженери. Останні для цього не лише впроваджують різноманітні способи подачі робочого розчину, а й навіть змінюють його властивості. Втім, про все послідовно.
Перша група технологій бореться за витримування заданої норми в широкому діапазоні швидкостей. Зазвичай на обприскувач установлюють форсунки, типорозмір яких було визначено на основі потрібної норми виливу та середньої швидкості руху. Якщо час піджимає, то на цих форсунках бризкають і саме поле, і його краї, і простір між стовпами. Проблема в тому, що форсунка тримає норму тільки в певному швидкісному відрізку. Відповідно, на розворотах, підйомах і між стовпами буде перелив, а на спусках із горбів, чи прямих відрізках, де оператор занадто розігнався, — недолив. Питання виникають і до тиску в системі, а отже, дисперсності крапель робочого розчину. Вирішити це сьогодні можуть два основних типи технологій.
СИСТЕМИ ОБПРИСКУВАННЯ
Система обприскування AmaSelect від Amazone добре ілюструє перший тип.
«AmaSelect — модуль із тримачами для чотирьох форсунок, електроклапаном, який відкриває та закриває подачу розчину, а також перемикачем, що спрямовує потік на певну форсунку, — розповідає Олексій Дядинюк. — Тобто встановлюються чотири форсунки, які тримають, умовно, 200 л/га, на швидкості 0–5 км/год, 5–10 км/год, 15–20 км/год та 20–25 км/год відповідно. Оператор задає робочий тиск на ISOBUS-терміналі — й під час роботи AmaSelect самостійно перемикається між форсунками, зберігаючи норму виливу та стабільний розмір краплі в широкому діапазоні швидкостей. Оператор може і самостійно перемикати форсунки через термінал у кабіні, а також, наприклад, для адаптації до технологічної колії створювати різну кількість віртуальних секцій (стандарт 50 см) із різною кількістю форсунок».
«AmaSelect — модуль із тримачами для чотирьох форсунок, електроклапаном, який відкриває та закриває подачу розчину, а також перемикачем, що спрямовує потік на певну форсунку, — розповідає Олексій Дядинюк. — Тобто встановлюються чотири форсунки, які тримають, умовно, 200 л/га, на швидкості 0–5 км/год, 5–10 км/год, 15–20 км/год та 20–25 км/год відповідно. Оператор задає робочий тиск на ISOBUS-терміналі — й під час роботи AmaSelect самостійно перемикається між форсунками, зберігаючи норму виливу та стабільний розмір краплі в широкому діапазоні швидкостей. Оператор може і самостійно перемикати форсунки через термінал у кабіні, а також, наприклад, для адаптації до технологічної колії створювати різну кількість віртуальних секцій (стандарт 50 см) із різною кількістю форсунок».
Система AmaSelect в стандартній комплектації
Відстань між активними форсунками на модулях AmaSelect становить 50 см. Цей проміжок можна вдвічі зменшити, встановивши додатковий комплект із форсунками з кутом розпилення 80˚, і завдяки цьому отримати можливість вносити розчин на висоті менше як пів метра.
Альтернативою таким продуктам є системи, що працюють за технологією широтноімпульсної модуляції (ШІМ), простіше кажучи, пульсують.
Такі системи складаються з трьох основних компонентів: ISOBUS-монітора, контролера та модуля з електромагнітним клапаном (ще кажуть: соленоїдом) усередині й тримачем для форсунки. Робочий розчин подається через соленоїд, який відкривається та закривається кілька разів на секунду, подаючи матеріал невеликими порціями. Фішка в тому, що об’ємом цих порцій можна керувати. Комп’ютер витримує задану норму відповідно до швидкості руху обприскувача, збільшуючи частоту пульсації соленоїдів або зменшуючи її. До того ж система постійно коригує тиск у магістралях відповідно до частоти пульсації та кількості активних форсунок. Усе це, зокрема, дозволило суттєво розширити швидкісний діапазон певного типорозміру форсунок: за окремими даними — аж на 50% проти звичайних систем. До ШІМ-систем, зокрема, належать HawKey® від Raven і Spraytronic від Berthoud.
Якщо трохи підсумувати, то обидва типи технологій, кожен у свій спосіб, дають правильну краплю та правильну норму виливу в широкому діапазоні швидкостей. Щодо економії об’єму ЗЗР — такий ефект є, але він не є ключовим для цих систем. Головне, що внесені ЗЗР подіють (а не скотяться на ґрунт чи випаруються, не долетівши до листка), а площа неправильно оброблених ділянок із пригніченими рослинами зменшиться.
НЕТИПОВІ РІШЕННЯ
Донести робочий розчин до рослини можна й в інший спосіб. Так, наприклад, компанія Hardi оснащує обприскувачі Alfa Evo (II) системою Hardi Twin, яка пришвидшує швидкість падіння робочого розчину потоками повітря. Це забезпечує всебічну обробку рослини, навіть із внутрішнього боку листка, а також дозволяє працювати за сильного вітру — до 13 м/сек.
Однак не тільки спосіб донесення матеріалу до рослин впливає на ефективність обприскування. Справа і в самому робочому розчині. Так подумали в ірландській компанії MagGrow і після років розробок, досліджень і підтвердження ефективності в науководослідних інститутах ЄС та США, вивели на ринок систему BoomKit.
Система Boomkit, MagGrow, - приклад встановлення на самохідному Agrifac
Так, у магістраль обприскувача вбудовується спіральний трубопровід, який складається з 8 металевих сегментів. Усередині кожного встановлено сильні магніти з певними характеристиками, а в магістралях — трубки зі слабшими магнітами. Діючи на воду в робочому розчині, магніти змінюють її хімічно-фізичні параметри, завдяки чому крапля буквально притягується до листка. В MagGrow пішли далі й розробили набір рекомендацій щодо налаштувань обприскувача та типів форсунок для різних робочих умов. Сенс у тому, що поєднання цих налаштувань і намагніченого розчину забезпечує найкращий розмір краплі саме для роботи цих конкретних умовах.
Результат роботи системи — на 70% менше знесення крапель, на 50% менша витрата води та на 20% — ЗЗР. Станом на осінь 2019-го BoomKit була встановлена на 100 обприскувачах у 13 країнах.
В Україні система MagGrow продається через офіційних дистриб’юторів Trimble Ag.
Диференційоване внесення ЗЗР
Такі технології розвиваються дуже активно, особливо у ЄС, що зрозуміло: екологічне законодавство там стає дедалі жорсткішим, і такі системи є ледь не єдиною можливістю для компаній зберегти виробництво обприскувачів у майбутньому. Саме тому майже щороку ринок доповнюється найрізноманітнішими рішеннями.
ЧІТКО ПО КУЛЬТУРІ
Так, 2019-го на виставці Agritechnica в Ганновері компанія Amazone презентувала нову функцію для технології AmaSelect, що називається Row. Обробляючи широкорядні посіви, вона дозволяє вносити ЗЗР чітко на рослини, — це заощаджує від 40% обсягу продуктів. Унесення ЗЗР тільки на рослини здійснюється за допомогою форсунок SpotFan 40-03 з кутом обприскування 40˚.
На стандартному модулі AmaSelect функція Row працює тільки з міжряддям 50 см, а для комплектації з відстанню між форсунками 25 см — доступні міжряддя 50 : 75 та за додаткового оснащення 70 см.
За результатами тестів Amazone, AmaSelect Row за міжряддя 50 см на цукровому буряку дозволяє без втрати ефективності обприскування заощадити 40–50% ЗЗР, а на кукурудзі та картоплі з міжряддям 75 см — 50–65%.
ДВА ПРОДУКТИ ЗА ОДИН ПРОХІД
Система Sidekick Pro™ від Raven не впливає на якість обприскування, але все ж суттєво позначається на економічній доцільності операції.
Sidekick Pro™ готує робочий розчин без прямої участі оператора. На обприскувач установлюють додаткові 2 або 4 баки, у які заливають препарат, а в основний бак машини — чисту воду. За додатковими баками встановлюють ін’єкційну ISOBUS-помпу. Працюючи з продуктивністю 0,03–1,2 або 0,15–6 л/хв він через зворотний клапан подає препарат в основну магістраль, де змішувачі поєднують пестициди з водою. Параметри розчину оператор задає та коригує на моніторі.
Ключові ефекти від Sidekick Pro™ — легші підготовчі роботи: спрощена логістика, можливість повторно використати залишки, бо препарат не контактував із водою, обприскування свіжою сумішшю, легший контроль матеріалів, а також можливість за один прохід вносити кілька типів продуктів. Наприклад, із трьох баків внести фунгіцид, а потім із четвертого обробити гербіцидом невелику ділянку з бур’янами.
ЗЗР У ЗМІННИХ НОРМАХ
Унесення ЗЗР зі змінними нормами на сьогодні можливе далеко не на всіх типах пестицидів. Річ у тім, що сьогодні для виявлення негативних чинників й оцінюванні стану посів загалом використовують камери, що аналізують рослини в певному діапазоні(-ах) світлових хвиль. Здорова рослина під час фотосинтезу активно поглинає червоний і синій кольори та відбиває зелений, у пригніченої ці співвідношення змінюються. Камери вираховують ступінь поглинання та відбиття кольорів, а системи для аналізу порівнюють ці дані з еталонним зразком. На основі цього формується карта стану посівів і визначаються ділянки, на яких щось не так, як порівняти із загальним масивом або іншим еталоном, і наскільки це «не так».
До повноцінного внесення фунгіцидів за цим принципом ще далеко: такі рішення тільки починають розробляти. Тож на сьогодні розвиток технологій для внесення ЗЗР зі змінними нормами концентрується на трьох типах продуктів: ріст-регуляторах, десикантах і гербіцидах.
Дифвнесення перших двох продуктів відбувається на основі індексу біомаси. На випадок із регуляторами росту рослини з високим індексом отримують велику дозу препарату, а з нижчим — меншу, що дозволяє заощадити об’єм продукту й зменшити втрати від його дії. За цим самим принципом диференційовано вносять і десиканти. Основою для раціонального внесення цих продуктів можуть бути карти-завдання, побудовані на відповідних знімках супутників і дронів.
Альтернативним варіантом (для ріст-регуляторів) є оптичні сенсори, які монтують на трактор/обприскувач, аналізують поверхню й одразу регулюють норму внесення матеріалу. Сенсори відрізняються за робочим діапазоном спектра кольорів, а також за залежністю від денного світла.
До них, зокрема, належать: Claas Isaria Crop Sensor, що аналізує рослини за індексом REIP: у червоному й інфрачервоному світлі; а також датчики OptRx® (Agleader®), які працюють в основному за індексом NDRE: аналіз відбуваються на основі відбиття комбінації хвиль інфрачервоного світла та світлових хвиль діапазону, що знаходиться між видимим людиною спектром червоного світла й інфрачервоним випромінюванням. Це поєднання світлових хвиль на відміну від тих, що застосовують у NDVI аналізі, проникають вглиб густого високорослого рослинного покриву до нижніх ярусів рослин. Це дає змогу отримати точніші дані щодо вмісту хлорофілу та, відповідно, стану рослин.
ВЛУЧНИЙ ПОСТРІЛ ІЗ ФОРСУНКИ
Довкола боротьби з бур’янами нині розгортається найсуттєвіша конкуренція виробників. Суть рішень зводиться до точкового обприскування: виявлення бур’яну, його ідентифікація в просторі та часі щодо штанги обприскувача й активація форсунки, що опинилася над ним. Такі технології розвиваються (правда, з перервами) з 1990-х років, і сьогодні їхня еволюція розділилась на дві гілки: «зелене по коричневому» (ідентифікація бур’янів на тлі ґрунту чи стерні) та «зелене по зеленому» (виявлення бур’янів у посівах культур).
Останній тип продуктів нині активно розвивають такі компанії, як Bilberry (співпрацює з Agrifac, Berthoud, Dammann), Carbon Bee Agtech (Berthoud, Kuhn), Bosch і BASF (Amazone), а також Blue River (була придбана John Deere). Суть роботи цих систем — камери сканують поверхню, а комп’ютер, що працює за алгоритмами штучного інтелекту, швидко аналізує зображення й за набором певних ознак (колір, форма, текстура) виявляє бур’ян і активує форсунку над ним. Як і на випадок згаданих вище систем обприскування, до мети виробники пішли різними шляхами: одні застосовують RGB-камери, інші — складні гіперспектральні й інфрачервоні камери, другі якісь унікальні сенсори, про які вони ще не хочуть розповідати… Очікувалося, що перші такі системи будуть представлені 2021 року, але які поправки внесе пандемія та спад світової економіки — невідомо.
Нехай там як, ключовим питанням лишається вартість таких рішень.
Інша ситуація з технологіями, що шукають «зелене на коричневому»: вони простіші, доступніші й перебувають на високому етапі розвитку, тож доволі ефективні. Ці системи відрізняють бур’ян від ґрунту/стерні за ступенем відбиття та поглинання спектрів світлових хвиль. Простіше кажучи, за кольором.
Знайомим прикладом такої системи є AmaSpot від Amazone. Дві тисячі п’ятнадцятого року в рамах виставки Agritechnica вона була відзначена срібною нагородою за інновації і з того часу активно розвивається.
Є кілька моментів, за якими вона разюче відрізняється від аналогічних систем. Перш за все, високою точністю обприскування. Датчики AmaSpot GreenSense мають суттєву ширину захвату, — 1 м — яку обслуговує 4 форсунки, встановлені через кожні 25 см. Форсунки — специфічні: розпилюють розчин під кутом 80˚. Завдяки цьому навіть на краях факела зберігається потрібна норма гербіциду. Таке рішення потрібне для зменшення ризиків проявів резистентності бур’янів до пестицидів. Фактична норма виливу та розмір краплі витримується ШІМ-системою, соленоїди якої пульсують із частотою аж 50 Гц. У поєднанні все це забезпечує високу точність обприскування на швидкості до 20 км/год.
Залежно від забур’яненості поля AmaSpot дозволяє заощадити від 20 до 80% об’єму робочого розчину, порівнюючи з внесенням гербіциду всією шириною захвату. AmaSpot встановлюють тільки на причіпні обприскувачі UX 4200 та 5200.
UX 5200 з 24-метровою штангою та системою AmaSpot
На тогорічній Agritechnica пропозиція систем точкового обприскування поповнилася системою WeedSeeker другого покоління, яке є більш практичним проти першої генерації та залежно від забур’яненості поля дозволяє заощадити до 90% гербіцидів.
Система WeedSeeker 2 — це насамперед модулі, що кріпляться на штанзі.
«У кожному модулі є світлодіоди, що випромінюють хвилі у видимому червоному діапазоні та невидимому інфрачервоному; два сенсори; а також форсунка з електроклапаном, — пояснив під час одного з вебінарів, які компанія Trimble проводить регулярно інженер з упровадження системи точного землеробства Trimble у СНД Роман Канаєв. — Захват модуля становить 50 см — +15 см до першого покоління WeedSeeker. Світлові хвилі відбиваються від об’єктів, їх захоплює перший сенсор, сигнал від нього аналізує електроніка. Як бур’ян визначено, другий сенсор вираховує момент, коли рослина потрапить під вбудовану форсунку й активує її. Все це відбувається на швидкості до 40 км/год і не залежить від часу доби».
Новий модуль WeedSeeker 2
Система ідентифікує бур’яни з листками від 2–3 см у діаметрі. Працювати WeedSeeker 2 можна у двох режимах: точковому — тільки по рослинах, або комбінованому — коли 100% заданої норми розчину спрямовується на рослину, а на решту площі вноситься умовно 30%. Це є можливим завдяки наявності двох магістралей: з основної вноситься зменшена норма, а з другої — повна.
WeedSeeker 2 була розроблена для роботи на полях після провокації бур’янів, на хімічних парах, за технології no-, mini-, та strip-till. Але система ще й може розрізняти бур’ян від культури. Ще не так добре, щоб робити з цього повноцінну функцію, але в індивідуальних випадках, коли WeedSeeker 2 може вловити різницю забарвлення культури й бур’янів, це можливо.
Порівняння суцільне внесення гербіциду та точкове в умовах одного поля
«WeedSeeker 2 знижує використання гербіциду в кілька разів, а разом із ним і обсяг води, кількість заправок обприскувача та підвезення води / робочого розчину — чинників, що сприяють швидшій окупності доволі багато, — наголошує регіональний менеджер Trimble в Росії, Узбекистані та Монголії Максим Скурихін. — На прикладі реального господарства ми порахували час окупності технології. В обробітку 6000 га, на яких заплановано внести гліфосат, післясходовий гербіцид і ад’ювант. У господарстві працює самохідний обприскувач Rogator зі штангою 36 м і системою WeedSeeker 2 — це 72 модулі загальною вартістю 139 тис. доларів. Середня забур’яненість полів становить 15% (15 шт./м²), тобто повна норма гербіциду прискається тільки на 15% площі. Вартість внесення гербіцидів суцільним захватом на 6000 га становить 79 320 дол., обробка тієї самої площі з WeedSeeker 2 — 11 898 (79 320 — 85%). Звичайно, все залежить від забур’яненості полів — чим він менший, тим швидше окупиться інвестиція. Так, на цей випадок за засмічення 15% WeedSeeker 2 окупається після обробки трохи більше як 12 тис. гектарів, а потім працює на прибуток».
Завдяки конструкції та низькій вазі (0,7 кг) датчики WeedSeeker 2 монтують майже на будь-які штанги із захватом від 0,3 до 47,5 м. Положення модулів до ґрунту регулюється, завдяки чому можна зменшити знесення робочого розчину. Крім того, система компенсує вилив на поворотах і дугоподібних гонах, а також створює карти з положенням знайдених бур’янів. Керування WeedSeeker 2 відбувається через дисплей GFX-750™, або будь-який інший ISOBUSмонітор. Нині її можна замовити на тестування в офіційних дистриб’юторів Trimble Ag, які також зорієнтують по вартості оснащення та нададуть спеціальний калькулятор для підрахунку строків окупності.
Висновки
Системи, що тримають краплю в широкому діапазоні швидкостей, технології, що впливають на характеристики води, рішення для внесення двох різних продуктів, технології для обприскування тільки культур, тільки бур’янів чи зі змінними нормами — все це працює на якісне виконання операції, заощаджує гроші, береже нерви, а також зменшує шкоду пестицидів для ґрунту та наступних культур.
Дмитро Радіонов