Cyfrowe technologie w nawożeniu mineralnym

Poprawa efektywności nawożenia mineralnego w obecnych czasach, gdy rolnicy zobligowani są do uprawy roślin w systemie zrównoważonym oraz redukcji zużycia nawozów mineralnych i pestycydów, jest możliwa dzięki wykorzystaniu szeregu rozwiązań wpisujących się zarówno w koncepcję Rolnictwa Precyzyjnego, jak i Rolnictwa 4.0. 

Rozwiązania Rolnictwa Precyzyjnego, Rolnictwo 4.0. umożliwiają zmienne dawkowanie nawozów dopasowane do potrzeb roślin w danej strefie pola. Stanowią one całokształt technologii VRA (Variable Rate Aplikation), w której zastosowanie mają systemy wykorzystujące dane z modułów GPS, numerycznych map oraz dane cyfrowe z prób glebowych. Część z cyfrowych rozwiązań umożliwia automatyzację działania zespołów roboczych rozsiewaczy. Inne zaś dostarczają danych niezbędnych do potrzeb zmiennego dawkowania. Jakie są to rozwiązania? O tym piszemy w poniższym artykule. 

Cyfrowe sterowanie automatyką pracy rozsiewaczy

Rozsiewacze pracujące w technologii VRA muszą być wyposażone w mechanizmy regulujące podaż nawozu na tarcze. Najczęściej są to elektryczne siłowniki, sterowane z poziomu terminala znajdującego się w kabinie ciągnika. Uruchamiają one zasuwę, przez którą nawóz wydostaje się ze skrzyni rozsiewacza na tarcze. Poprzez regulację wielkości otworu wysypowego ustalana jest dawka wysiewu. Innym rozwiązaniem jest napędzany hydraulicznie podajnik ślimakowy. W tym przypadku dawka wysiewu jest regulowana poprzez zmianę obrotów tego urządzenia. 

Zarówno siłowniki elektryczne, jak i podajnik ślimakowy sterowane są za pomocą terminali pokładowych pracujących w technologii CAN-Bus lub ISOBUS. Urządzenia pracujące w standardzie ISOBUS oferują więcej funkcji. Terminale ISOBUS pozwalają obsługiwać funkcje zarówno maszyny, jak i ciągnika, bez potrzeby korzystania z dodatkowych urządzeń. Umożliwiają one także dokumentowanie danych dotyczących zabiegu nawożenia, takich jak np. wydajność, czas pracy, obsiana powierzchnia, zużycie paliwa czy wydatek nawozu ze skrzyni maszyny. 

Standardowym wyposażeniem wielu nowoczesnych rozsiewaczy do nawozów jej system wagowy, w skład którego wchodzą sensory, komputer oraz sterownik. System wagowy dokonuje pomiaru ubytku nawozu ze zbiornika z częstotliwością kilkuset pomiarów na sekundę, które to dane następnie przesyłane są do komputera pokładowego. Rozwiązanie to pozwala zniwelować problem różnych właściwości fizycznych nawozu oraz wpływu wiatru poprzez dobór odpowiedniej prędkości granul. 

Niektórzy producenci rozsiewaczy stosują radarowe układy skanujące trasę lotu granul nawozu opuszczających tarczę wysiewającą. Składają się one z czujników znajdujących się za tarczami, których może być od kilku do kilkudziesięciu (54). Czujniki te sprzężone z komputerem pokładowym kontrolują na bieżąco przewidywany rozkład poprzeczny rozsiewanego nawozu, który na podstawie ich wskazań monitoruje i reguluje proces wysiewu nawozu.

Specjalistyczne oprogramowanie mapowe

Niezbędnym elementem w technologii VRA są cyfrowe mapy aplikacyjne zawierające wytyczne w zakresie dawkowania nawozów w poszczególnych strefach pola. Są one wgrywane do pamięci terminali sterujących pracą rozsiewaczy. 

Mapy aplikacyjne nawożenia powstają dzięki specjalistycznym programom mapowym, których działanie polega na łączeniu map topograficznych, gruntowych, zdjęć lotniczych z zasobami informacji pozyskanych z urządzeń zamontowanych na ciągnikach i maszynach rolniczych oraz z danymi teledetekcyjnymi. Na potrzeby map aplikacyjnych wykorzystywane są mapy plonów powstałe w wyniku pomiarów dokonanych przez czujniki umieszczone w kombajnie lub sieczkarni. Stanowią one podstawę do identyfikacji stref pola pod względem produktywności, a w dalszej kolejności do wyznaczania miejsc poboru prób glebowych. 

Zaawansowane formuły w oparciu o historię upraw, próby glebowe i inne informacje umożliwiają zaprojektowanie nawożenia, precyzyjnie dostosowanego do planów produkcyjnych w gospodarstwie. Specjalistyczne oprogramowanie mapowe pozwala przeprowadzić kalkulację całego zapotrzebowania na nawozy oraz przewidywanych kosztów nawożenia w skali całego gospodarstwa.

N-sensory, czyli zmienne nawożenie azotowe

Przydatnym rozwiązaniem stosowanym w pogłównym nawożeniu azotowym są inteligentne urządzenia zwane N-sensorami. W tej technologii uwzględniona jest zasada, że niedobór lub nadmiar nawozu azotowego rośliny sygnalizują kolorem liści.

W większości dostępnych modeli urządzenia te dokonują oceny zapotrzebowania na azot poprzez pomiar odbicia światła od uprawy. Nowej generacji urządzenia wykorzystują algorytmy sztucznej inteligencji do analizy obrazu i oceny koloru liści. 

N-sensory, zależnie od modelu, montowane są na przodzie ciągnika lub jego dachu. W trakcie jazdy ciągnika z rozsiewaczem w pamięci terminala zapisywanych jest wiele odczytów pozwalających precyzyjnie określić wielkość wskaźników wegetacji (np. NDVI) w każdej strefie pomiaru. Następnie dla każdej strefy zostaje określona i zapisana zalecana dawka nawozu do wydatkowania, modyfikowana odpowiednio przez centralny układ sterujący systemem. Zalecenia nawozowe są oparte na określeniu potencjalnej ilości przyswajalnego azotu w glebie i możliwości jego pozyskania przez rośliny. Proces określenia wymaganej dawki azotu dla uprawy odbywa się w czasie rzeczywistym. Po wyznaczeniu dawki azotu terminal dokonuje zmian nastaw elementów roboczych rozsiewacza. 

Aplikacje mobilne

Sposobem, który gwarantuje oszczędności w nawożeniu, jest prawidłowe ustawienie rozsiewacza także w aspekcie równomiernego wysiewu poprzecznego. Przydatne w tym celu okazują się aplikacje wgrywane na smartfon lub tablet, które stają się bardziej wygodne niż papierowe instrukcje. Są one oferowane przez czołowych producentów maszyn i raczej dostępne bezpłatnie. Na ich temat dowiesz się więcej z tekstu: Aplikacje mobilne do rozsiewaczy nawozów.

Tekst: dr inż. Jacek Skudlarski, SGGW w Warszawie

Zdjęcia: firmowe