A precíziós növénytermesztés mûszaki berendezései

A precíziós növénytermesztési technológia legfontosabb ismérve, hogy helyhez kötötten végzik a növénytermesztéshez szükséges adatok gyûjtését, majd az adatok feldolgozása és kiértékelése után helyspecifikusan végzik el a beavatkozást. A precíziós növénytermesztés többféle módon is megvalósítható, ideális esetben azonban a növénytermesztés mindegyik mozzanata végezhetõ helyspecifikusan.

A precíziós növénytermesztési technológia lényege tehát abban rejlik, hogy az egységesen mûvelt táblát kisebb területekre, úgynevezett kezelési egységekre bontjuk, majd az egyes egységek eltérõ termõképességének, talajtulajdonságainak függvényében differenciáltan végezzük a tápanyag-visszapótlást, növénytelepítést, illetve a helyspecifikus felmérést követõen differenciáltan valósítjuk meg a növényvédelmet.

Ahhoz, hogy a táblán belüli változatosságot mérni és rögzíteni lehessen, elsõsorban pontos helymeghatározásra van szükség. A mûholdas helymeghatározás (GPS, Global Positioning System, Globális Helymeghatározó Rendszer) lehetõvé teszi, hogy a táblán belül nagy pontosságú helymeghatározást végezzünk. Annak függvényében, hogy milyen munkafolyamatot szeretnénk elvégezni, különbözõ pontosságú eszközöket alkalmazhatunk. Magyarországon is elterjedt számos helymeghatározást végzõ eszköz, amelyek vagy eszközspecifikusan (erre jó példa a John Deer Starfire rendszere, vagy az AgroCom saját GPS antennája), vagy eszközöktõl függetlenül szolgáltatják a mûholdas helymeghatározáshoz szükséges jeleket. Ez utóbbira példaként szolgálhat a Trimble GPS vevõ. A helymeghatározás ma már akár centiméteres pontossággal is végezhetõ, aminek a sorvezetés, illetve az automatikus kormányzás esetén van meghatározó szerepe. A technológia fejlõdésével egyre szélesebb körben várható, hogy a munkagépek alapfelszerelésévé válnak a helymeghatározó eszközök. El kell azonban oszlatni azt a tévhitet, hogy a GPS betûszóval azonosítják az amerikai (elsõsorban katonai célokat szolgáló) mûholdas helymeghatározó rendszert, hiszen a jelvevõk többsége egyszerre veszi a GPS illetve az orosz GLONASSZ mûholdak jeleit, biztonságosabbá téve így a mûholdakra való rálátást. Az Európai Unió GALILEO programjának megvalósulását követõen újabb (immár elsõsorban polgári célokat szolgáló) mûholdas helymeghatározó rendszerrel bõvül majd a mûholdcsaládok sora. A változásra a helymeghatározás jelvevõit gyártó cégek igyekeznek idõben felkészülni. A megfelelõ eszköz megválasztása késõbbi beruházástól mentesíthet bennünket, hiszen már most hozzájuthatunk olyan készülékekhez (pl.: Topcon), amelyek képesek lesznek a jövõbeli európai helymeghatározó mûholdjelek vételére is.

Amennyiben a helymeghatározó eszköz (mûholdas jelvevõ) rendelkezésre áll, a precíziós növénytermesztés egyéb mûszaki berendezései segítségével helyhez kötötten végezhetõk el a munkafolyamatok. Ezek a korábban említettek alapján lehetnek adatgyûjtõ pl.: hozammérõ, minõségi paramétereket mérõ, illetve talajtulajdonságokat meghatározó illetve a beavatkozást, vagy kijuttatást végzõ pl.: vetõ, mûtrágyaszóró, permetezõ eszközök.

Az adatgyûjtõ eszközök közül a legfontosabb a hozammérõ rendszer. A hozammérésnek kiemelt jelentõséget az ad, hogy a munkafolyamat egyszeri, és az adott évben megismételhetetlen. A hozamadatok, amelyek egyrészt az adott gazdasági év sikerességérõl nyújtanak információt, másrészt a következõ gazdasági év legfontosabb bemenõ adatait jelentik, többféle elven mûködõ hozammérõ rendszerrel gyûjthetõk.

A hozamméréshez szükséges berendezések legfontosabb eleme a hozammérõ szenzor, ami eltérõ mérési elven alapulhat. Magyarországon elterjedtek az anyagáram-mérõ rendszerek, az erõmérõ cellákat alkalmazó szenzorok és az optikai érzékelõk. Amerikában alkalmazzák továbbá a gamma-sugarakat használó érzékelõket is, ezek a rendszerek azonban hazánkban egészségügyi aggályok miatt nem használhatók.

A hozammérést (mivel területegységre vonatkoztatott mennyiségi adatokat gyûjtünk) kiegészítõ egyéb szenzorok (sebességmérõ, kombájn dõlésszögét érzékelõ stb.) teszik pontossá. Az adatgyûjtést végzõ, valamint az adatokat feldolgozó eszközök, számítógépek szintén a hozammérõ rendszerek elengedhetetlen eszközei (1. ábra).

A hozamadatok ismeretében megszerkeszthetõ a mûvelés alatt álló tábla hozamtérképe. A 2. ábrán a Nyugat-magyarországi Egyetem Mezõgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar Tangazdaságának kezelésében álló kísérleti tábla 2002-ben felvételezett hozamtérképét mutatjuk be példaképpen. Látható, hogy a termésátlagok kukorica esetén a táblán belül igen nagy területi változatosságot mutatnak. A hozammérõk általában a termény nedvességtartalmának mérését is lehetõvé teszik, így elkészíthetõ a táblatérkép nedvességtartalomra vonatkoztatva is.

A hozamtérkép a táblán belüli heterogenitást szemléletesen jeleníti meg, ugyanakkor a tápanyag-visszapótlási modell egyik legfontosabb bemeneti adatául szolgál. Ahhoz azonban, hogy a tápanyag visszapótlást is helyspecifikusan lehessen elvégezni, nem csak a hozamadatok feltérképezésére, a táblán belül változatosan megjelenõ talajtulajdonságok mérésére is szükség van. A talajtulajdonságok meghatározása a jelenlegi gyakorlat szerint kezelési egységekre vonatkoztatott talajmintavétellel, majd laboratóriumi elemzéssel történik. Egyre több olyan szenzorral találkozhatunk ugyanakkor, amelyek a jövõt elõrevetítve az egyes talajtulajdonságokat – a hozamméréshez hasonlóan – folyamatos üzemmódban képesek mérni. Egyes talajfizikai paraméterek mérése már manapság is nagy biztonsággal elvégezhetõ (pl.: a talajtömörödöttség meghatározása). A szakirodalom egyre több olyan szenzort is ismertet, amelyek a talaj egyéb tulajdonságait mérik, ezek az érzékelõ berendezések azonban a gyakorlatban még nem terjedtek el.

A hozam és talajadatok (valamint egyéb paraméterek) ismeretében megfelelõ tápanyag-visszapótlási modelleket alkalmazva (pl.: Proplanta „MTA TAKI-MTA MgKI költség- és környezetkímélõ trágyázási szaktanácsadási rendszer és szoftver”) készíthetõ el a tápanyag-visszapótlási terv (3. ábra). A kijuttatás szintén helyspecifikusan történik, amelyhez a már ismertetett mûholdas helymeghatározó rendszer szolgáltatja a pozíciót. A szilárd és a folyékony mûtrágya kijuttatásához speciális berendezésekre van szükség. Erre a feladatra különbözõ gyártmányú mûtrágyaszóró berendezések állnak rendelkezésre. Saját kísérleteinkben az Amazone ZA-M szériájú röpítõtárcsás mûtrágyaszórót alkalmaztuk. A legtöbb ilyen gép csak egy-egy monomûtrágya kijuttatását teszi lehetõvé, így a helyspecifikus tápanyag-visszapótlást több menetben lehet csak elvégezni. Külföldön beszerezhetõk olyan pneumatikus mûtrágyaszórók is, amelyeknél az NPK mûtrágyák egy menetben, ugyanakkor hatóanyagra nézve helyspecifikusan juttathatók ki.

Bár saját tapasztalatokkal nem rendelkezünk a helyspecifikus növénytelepítés, illetve növényvédelem terén, néhány szót azonban érdemes errõl a két területrõl is ejteni. A precíziós növénytelepítéshez is rendelkezésre állnak az erre alkalmas vetõgépek. Az IKR például ilyen vetési kísérleteket végez néhány éve, ahol a táblán belül változó tõszámmal dolgoznak, illetve a tábla szélén a szegély felülvetését kerülik el.

A helyspecifikus növényvédelem jelenlegi legnagyobb kihívása a különbözõ gyomfajok, kórokozók, illetve kártevõk felmérése. Amennyiben a felmérés rendelkezésre áll (ez manapság még nem automatizált, így szakértelmet és emberi erõforrást igényel), úgy elkészíthetõ a táblán belül differenciált beavatkozás terve. A védekezésre megfelelõ, precíziós technológiát alkalmazó növényvédõ gépek már kaphatók a piacon.

Saját kutatásaink jelenleg is több irányba folytatódnak. A betakarítási kísérleteket kiterjesztettük a szem minõségi paramétereinek (fehérje-, olaj-, illetve további nedvességtartalom) meghatározására is. Az Amerikából beszerzett Zeltex típusú mûszer betakarítás során menet közben közeli infravörös sugarakkal mér. Az elsõ kísérleti mérések bíztató eredményeket hoztak, ugyanakkor a hazánkban oly fontos olajosnövények közül a napraforgó olajtartalmát nem tudja meghatározni a héj túlzottan sötét színe és vastagsága miatt.

A talajparaméterek közül elsõsorban a talaj fizikai paramétereinek mérésére koncentrálunk. A talajellenállás on-line rendszerû (folyamatos) méréséhez talajlazítót használunk (4. ábra). Az erõmérést a traktor EHR rendszere teszi lehetõvé. A talaj fizikai tulajdonságainak meghatározásához alkalmas még az ábrán látható penetrométer is, ez azonban nem biztosít folyamatos mérést.

A precíziós növénytermesztés berendezéseinek továbbfejlesztését mindenekelõtt a szenzortechnika fejlõdése segítheti elõ. Várhatóan a magas szinten stabilizálódó élelmiszerárak, illetve a környezetvédelmi követelmények ösztönözni fogják legalább egyes technológiai elemek alkalmazását.

A helyspecifikus növénytermesztés megkívánja a magas szintû számítástechnikai-térinformatikai ismereteket. Ezt nem mindenki kívánja elsajátítani. A precíziós növénytermesztés megvalósításához ebbõl a megfontolásból igénybe vehetõk egyes termelési rendszerek (IKR, KITE) szolgáltatásai, továbbá elsõsorban nagyobb gazdaságok esetén érdemes megfontolni a saját rendszer beszerzését is. Vizsgálataink szerint a gazdaság méretétõl, illetve a rendszer kiépítettségétõl függõen a technológia alkalmazása már néhány év alatt is gazdaságossá válik.

Milics Gábor–Dr. Kacz Károly

–Dr. Neményi Miklós,

NYME-MÉK, Biológiai Rendszerek Mûszaki Intézete