Внесення добрив за
технологією точного
землеробства
Наявні технології аграрного виробництва передбачають проведення однакових технологічних операцій згідно з технологічною картою вирощування сільгоспкультур без урахування неоднорідних грунтових умов, забезпеченості грунту поживними речовинами та інших чинників кожної елементарної ділянки поля. Під час виконання технологічних операцій системи живлення рослин на всій площі поля вноситься однакова доза добрив. За такого внесення добрив на різних ділянках поля простежувалось різне забезпечення рослин елементами живлення — в місцях із родючими грунтами рослини були надмірно забезпеченні, а на ділянках із бідними відчували нестачу поживних речовин.
В останні роки спостерігається тенденція до розвитку точного землеробства, яке базується на диференційованому внесенні добрив і засобів захисту рослин на різних ділянках поля, які ідентифіковані за допомогою GPS-приймачів, і де потреба в певній нормі добрив виявлена агротехнологом за допомогою карт агрофізхімобстеження і врожайності або оптичними приладами машини. Тому в деяких ділянках поля норма внесення стає менше середньої, відбувається перерозподіл добрив на користь ділянок, де норма повинна бути вища, і, тим самим, оптимізується внесення добрив.
Внесення добрив за технологією точного землеробства проводиться у двох режимах — offline і online.
Режим offline передбачає попередню підготовку на стаціонарному комп’ютері карти-завдання, у якій містяться просторово, прив’язані за допомогою навігатора, дози добрив для кожної елементарної ділянки поля. Потім карта-завдання переноситься на чіп-карту (носій інформації) бортового комп’ютера, який встановлюється на сільськогосподарську техніку, оснащену GPS-навігатором і керує заданою операцією. Трактор оснащений бортовим комп’ютером, рухаючись полем, за допомогою GPS визначає місце виконання технологічної операції, зчитує із чіп-карти дозу добрив, відповідну місцю знаходження, видає сигнал до розподільника добрив (або обприскувача).
Точність і безліч
можливостей
Компанія AMAZONE комплектує розкидачі добрив гідравлічним приводом розкидних дисків моделі ZA-M Hydro терміналом AMATRON3 (рис. 1а). Розкидач добрив цієї моделі оснащується зважувальним пристроєм. Основною перевагою такої системи приводу є змінна регульована ширина захвату на краях і клиновидних ділянках поля (рис. 1б). Програмоване безступеневе вимикання секцій запобігає надмірному або недостатньому внесенню добрив на великих площах.
Рисунок 1. Розкидач мінеральних добрив гідравлічним приводом розкидних
дисків моделі ZA-M Hydro терміналом AMATRON 3 (а)
та схема внесення добрив на різних ділянках поля
Програмне забезпечення GPS-Switch терміналу AMATRON3 забезпечує автоматизоване та точне управління ZA-M Profis Hydro: за допомогою точного визначення місця розташування через супутникову навігаційну систему (DGPS), вмикання і вимикання розподільника добрив здійснюється в повністю автоматичному режимі і з точним позиціонуванням. Те ж саме належить і до точного налаштування ширини захвату.
Додаткове програмне забезпечення Software для AMATRON3 за допомогою GPS вимикає привід і розкидні диски на поворотній смузі і краях поля. Уже при першому об’їзді поля із увімкненою системою обмеження розподілу бортовий комп’ютер запам’ятовує границі поля. За цими даними бортовий комп’ютер, залежно від параметрів агрегату (ширина захвату, дальність розкидання і т. д.), визначає, у яких позиціях на полі потрібно увімкнути або вимкнути агрегат і налаштувати ширину захвату.
Бортовий комп’ютер автоматично розпізнає, чи оброблялася вже певна площа, і за потреби вимикає відповідні секції агрегату. Розкидач ZA-M оснащений вбудованим модулем, який автоматично визначає ширину секторів розподілу добрив за агрегатом. За рахунок цього забезпечується рівномірність розподілу добрив при в’їзді і заїзді на поворотну смугу. GPS-Switch забезпечує точну і зручну роботу в будь-який час дня і ночі.
Система паралельного водіння GPS-Track для AMATRON3 різні режими технологічної колії, такі як прямі лінії і рух по контуру, а також функцію об’їзду перешкод. Всі колії руху чітко пронумеровані. Відхилення від ідеальної лінії відображається графічно на дисплеї. Там же також подаються рекомендації з підрульовування для повернення агрегату на правильну траєкторію руху. Відстань до наступної колії також вказується із високою точністю з метою ідеального орієнтування. Функція GPS-Track, зрозуміло, працює також у режимі stand-alone, тобто без підключеного знаряддя.
Система GPS-Maps для AMATRON3 здатна обробляти аплікаційні карти. Таким чином, надається безліч можливостей, залежно від мети і терміналу, для диференційованого внесення добрив — по карті або показами N-сенсора.
Розкидачі добрив ZA-M із механічним приводом розкидних дисків оснащуються бортовим компютером AMADOS + із програмним забезпеченням Control-Paket для електронного регулювання норми внесення, залежно від швидкості руху.
Розкидачі добрив ZA-M Profis і ZA-M Ultra Profis укомплектовані зважувальним пристроєм і датчиками нахилу. Пристрої для зважування визначають параметри добрив у режимі online, а система зважування Profis автоматично порівнює фактично отриману кількість із запланованою. При цьому за допомогою сенсорних датчиків під час вимірювання враховуються можливі впливи переміщення сили тяжіння під час руху: двовісний датчик нахилу, що визначає нахил вперед і назад, а також вліво і вправо, виправляє похибки вимірювань, які можуть виникати під час на горбистій місцевості.
Чітке дозування online
Розкидачі мінеральних добрив із системами диференційованого внесення добрив пропонують фірми Kuhn, QUIVOGNE, RAUCH, Sulky тощо.
У режимі реального часу (online) доза добрив визначається безпосередньо під час виконання операції. Дози добрив встановлюються за показниками датчика, який в інфрачервоному і червоному діапазонах світла визначає вміст хлорофілу в листі та біомасу і встановлюється на відповідній сільськогосподарській техніці. На підставі даних, отриманих із датчика, а також особливостей сорту і фенофазою рослини визначається доза азотних добрив.
N-Sensor, розміщений на даху кабіни керування (рис. 2), зчитує під кутом зображення культури з обох боків трактора чи обприскувача та вимірює загальну площу приблизно чверть ширини заїзду в бік від колії, за відстані між коліями у 24 м. Потреба культури в азоті визначається шляхом вимірювання кількості світлового потоку, який відбився від поверхні культури. У випадку класичного N-Sensor у світлочутливому елементі вимірюється кількість відбитого денного світла, а у N-Sensor ALS вимірюється кількість відбитого світла із власного джерела освітлення (ксенонового прожектора).
Рисунок 2. Розкидач мінеральних добрив, обладнаний N-Sensor (а),
та оптичний сенсор (б)
Оскільки для класичного N-Sensor навколишнє освітлення впливає на інтенсивність відбитого світла, то зверху пристрою встановлено ще додатковий світлочутливий елемент, який вимірює інтенсивність навколишнього освітлення для того, щоб відповідно компенсувати його зміну під час роботи.
У режимі online бортовий комп’ютер отримує дані з датчика, порівнює їх із записаними у пам’ять агровимогами, і подає сигнал до системи керування розкидачем добрив для внесення і налаштування дози добрив.
На ринку представлені датчики азоту Yara і MiniVeg, Cropmeter, які під час внесення добрив визначають насиченість грунту азотом і розраховують необхідну кількість добрив, необхідних для нормального росту рослин. Фактична кількість внесених добрив документується. Для документації даних використовуються автоматичні системи документації на окремих ділянках поля. Система документації дозволяє передавати інформацію по конкретній ділянці від бортового компютера агрегату до електронної картотеки ділянок поля.
Для диференційованого внесення добрив застосовується технологія GreenSeeker RT200 (рис. 3). Це інтегрована оптико-сенсорна система застосування, яка в реальному часі визначає стан культури і, на підставі цього забезпечує диференційоване внесення необхідної кількості азоту на конкретній ділянці поля. Вона прогнозує потенціал урожайності культури, використовуючи стандартизований індекс відмінностей рослинного покриву (NDVI). Норми внесення добрив вираховуються з урахуванням прогнозованого сезонного потенціалу врожайності, який може прогнозувати на підставі порівняння сенсорних даних NDVI із даними ступеня росту.
Рисунок 3. Розкидач мінеральних добрив (а)
та датчик з системою GreenSeeker RT200 (б)
RT200 сумісний із більшістю контролерів для варіації норми застосування і систем внесення добрив. Сенсори можуть монтуватися на штангах різної конфігурації, на більшості обприскувачів або розкидачів добрив.
Система GreenSeeker RT200 комплектується сучасним польовим комп’ютером Trimble FMX, який сумісний з електронним обладнанням виробництва фірми Trimble. Встановлюючи систему GreenSeeker RT200, одночасно отримуєте систему паралельного водіння, яка може бути налаштована на три режими точності управління, до якого може бути підключений автопілот або підрулюючий пристрій EZ-Steеr, EZ-Pilot. За допомогою GreenSeeker RT200 Ви зможете вносити заплановану норму добрив по GPS координатах. До комп’ютера можна підключати датчики врожайності, накопичувати й обробляти дані про врожаї, кількість обробленої площі, внесених добривах.
Змінне диференційне
внесення добрив
Для диференційованого внесення мінеральних добрив також можна застосовувати причіпні штангові тукові сівалки, які обладнані гідравліним або електичним механізмом корегування частоти обертання приводу дозувальних котушок. Тукові сівалки з обладнанням для диференційованого внесення добрив пропонують фірми RAUCH і Kuhn (моделі AGT 6036, AGT 6032, AGT 6030) та Kongskilde (моделі Wing Jet S4024 і WingJetS4824 Hydro) (рис. 4а) тощо.
У базовій комплектації тукових сівалок привід дозувальних котушок здійснюється за рахунок взаємодії приводного пневматичного ролика з опорним колесом тукової сівалки. Під час роботи натискний ролик обертається внаслідок перекочування по поверхні ходового колеса сівалки і через ланцюгову передачу, коробку передач та варіатор приводить у рух котушки дозувального пристрою. За такої конструкції приводу можна підібрати чотири передаточні відношення та коригування у межах прийнятного швидкісного діапазону.
Для забезпечення зміного диференційованого внесення добрив у конструкцію приводу введено пристрій для корегування частоти обертання варіатора з приводом від електро- або гідродвигуна. Швидкість руху визначається за допомогою датчика швидкості, встановленого безпосередньо на приводному ролику, системи GPS або стандартних вимірювальних засобів трактора. Така конструкція приводу дозволяє оперативно змінити частоту обертання котушок і відкорегувати норму внесення добриив за даними оптичного N-датчика або GPS-карти.
Тукові сівалки, обладнані бортовими компютерами QUANTRON-I (рис. 4б), здатними взаємодіяти з системою GPS супутникового позиціонування і з програмним забезпеченням Track Leader II для автоматизації паралельного водіння, поворотів у кінці гонів та вимикання секцій штанги на краях та клиноподібних ділянках поля.
Рисунок 4. Тукова сівалка (а) та компютер QUANTRON (б)
Програмне забезпечення бортового компютера K-Plus (Tronic System II) сумісне з більшістю систем картографування за допомогою супутникової навігаційної системи GPS. Монітор К-Plus Tronic забезпечує тракториста повною інформацією про системні функції, включаючи поточне завантаження бункера, дозволяє здійснювати як контроль, так і регулювання швидкості руху з кроком 10% з робочого місця оператора, що сприяє широкому спектру норм витрати. Бортовий комп’ютер тукової сівалки полегшує калібрування для різних видів добрив, а сам бункер обладнується датчиками ваги.
Програмне забезпечення К-Plus Tronic сумісний із Yara N-сенсором — датчиком кольору, який встановлюється на даху кабіни енергозасобу поруч із GPS-приймачем. Бортовий комп’ютер регулює норму внесення дози добрива для кожної ділянки поля і формувати матрицю поля для відповідної диференційованої обробки грунту наступного сезону. Бортовий компютер інформує оператора про фактичні обсяги добрив, розподілених у заданий проміжок часу. Як GPS-термінал можна застосовувати пристрої Trimble, John Deere GS2630 або Topcon X 30 GPS.
Як альтернативу системі Tronic може бути використана AKS, яка контролює кількість оброблених гектарів, рівень завантаження бункера, за наявності датчиків ваги і закриття (складання) штанги.
Тукові сівалки S4824 у версіях Hydro і K-Plus Hydro обладнані пристроями, які можуть вимикати потік повітря від секцій пневмо-тукопроводів. Ці повітряні контури можуть послідовно вимикатися і вмикатися вручну або бортовим комп’ютером під час роботи біля країв поля і границь поворотних смуг, робочих смух, оброблених під час попередніх проходів тукової сівалки.
Василь ДУМИЧ, завідувач лабораторією
Роман ЛЕЙКО, молодший науковий співробітник
Львівська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
