2007-11-16
Rolnictwo precyzyjne
Porównanie rolnictwa do operacji chirurgicznej jest być może przesadzone
Porównanie rolnictwa do operacji chirurgicznej jest być może przesadzone. Na szpitalnej sali precyzja jest często kwestią podstawową. Wbrew pozorom przy użyciu odpowiednich urządzeń rolnictwo może być jednak równie dokładne. A taka precyzja może oznaczać znaczne oszczędności.
Rolnictwo precyzyjne to modne określenie mało popularnego do niedawna systemu prowadzenia gospodarstwa. Wraz ze wzrostem świadomości i dzięki dopłatom unijnym coraz więcej rolników zaczyna się tym interesować. Pierwsze pytanie brzmi zwykle: co to jest rolnictwo precyzyjne? Tak naprawdę odpowiedzi jest wiele. Tyle, ile książek o tej tematyce, tyle mniej lub bardziej skomplikowanych definicji.
KOMPUTER l GPS
Wspomniana precyzja w rolnictwie to innymi słowy sposób prowadzenia gospodarstwa, wykorzystujący komputer i technologię GPS. System rolnictwa precyzyjnego najczęściej wykorzystuje bardzo dokładne (zmienne) nawożenie. Nie jest to jedyny ważny element. Cały proces składa się z kilku, które, współdziałając, mogą przynieść znaczne oszczędności:
Aby móc zacząć działać w systemie rolnictwa precyzyjnego, trzeba uzyskać kilka bardzo ważnych informacji na temat zasobności gleby. Można to zrobić podczas zbioru zbóż kombajnem. Jest jednak kilka warunków: kombajn musi być wyposażony w miernik plonu, komputer pokładowy i odbiornik GPS. Czujnik odpowiedzialny za chwilowy pomiar plonu działa na dwóch zasadach: wykonując pomiar objętościowy ziarna lub pomiar masy ziarna. Kombajn zbożowy może być już wyposażony w taki miernik przez producenta kombajnu. Jeśli nie, takie urządzenie montuje się później. Czujniki te potrafią działać z dokładnością od l do 5 sekund. Dzięki odbiornikowi GPS znane jest dokładne położenie kombajnu (do kilku centymetrów można określić, w którym miejscu pola w danej chwili się znajduje). W tym samym czasie działa wspomniany miernik plonu, który co pewien krótki czas dokonuje pomiaru wielkości plonu. Oba urządzenia łączy komputer, umożliwiający później przeniesienie uzyskanej mapy plonów za pomocą kart pamięci do komputera.
Najważniejsze jest, aby plon był wyrównany. Taka mapa umożliwi sprawdzenie, w którym miejscu na polu plon jest większy, a w którym mniejszy. Jak się później okaże, to bardzo ważne informacje.
W celu określenia dokładnej zasobności gleby można wynająć firmę, która wykona wszystkie konieczne pomiary. I w tym wypadku bez urządzeń GPS ani rusz. Najpierw dokonuje się pomiaru powierzchni upraw, a następnie pobiera się próby glebowe. Najczęściej wykorzystuje się do tego quady (ATV - all terrain vehicle, pojazd mogący jeździć po każdym terenie), wyposażone w odbiornik GPS i automat do pobierania prób glebowych. Jest to zestaw mający zastosowanie w dużych gospodarstwach, gdzie poszczególne uprawy są łatwo dostępne. Quady są lekkie, a wyposażone w specjalne ogumienie gwarantują bezpieczeństwo upraw. Przykładowo, wykorzystanie w tej sytuacji samochodu terenowego mogłoby narazić gospodarza na zniszczenie plonu. Kiedy jednak pomiar trzeba wykonać w trudnych warunkach (podmokłe tereny, wysokie plony, wąska miedza), niezastąpione okazują się gumowce i GPS plecakowy. Najlepiej tego typu pomiar zlecać doświadczonym firmom posiadającym odpowiedni sprzęt. Pola uprawne dzielone są na segmenty, w których dokonuje się kilkunastu nakłuć automatem do poboru próbek (pobierane są wówczas próbki gleby). Niektóre urządzenia pozwalają na pobieranie próbek z głębokości 120 cm. Każde miejsce pobrania próbki jest rejestrowane na mapie. W ten sposób zebrane próbki trafiają do laboratorium, gdzie przeprowadzana jest analiza chemiczna. Po jej dokonaniu tworzone są izoliniowe mapy zasobności gleby w P, K, Mg oraz pH, na których dokładnie widać różnice w zasobności gleby. Tworzą się strefy niedoboru określonych składników.
Po określonym czasie dobrze jest wykonać badanie jeszcze raz (najlepiej, gdy próby są pobierane z tych samych miejsc), wówczas można zaobserwować zmiany.
VRA, czyli Yariable Rate Aplication, co w naszym języku oznacza zmienne dawkowanie nawożenia, to proces najczęściej kojarzony z superdokładnym rolnictwem. Punktem wyjścia do zmiennego nawożenia są wcześniej wykonane izoliniowe mapy zasobności glebowej. Mając taką mapę, można zaplanować, jaka ilość nawozów zostanie rozsiana w każdej strefie zasobności. Oczywiście nie obejdzie się bez komputera i urządzeń GPS. Na podstawie mapy zasobności tworzy się elektroniczną mapę aplikacyjną, na której rozmieszczone są strefy zmiennego dawkowania nawozu. Następnie przesyła się ją do komputera polowego obsługującego VRA. Z tym komputerem połączony jest komputer rozsiewacza, który dokładnie nawozi według mapy. Co daje takie rozwiązanie? Przede wszystkim oszczędności nawozów i paliwa wynikające z bardzo dokładnych przejazdów, wysoką efektywność nawożenia (dopasowania do zasobności gleby), mniejsze zmęczenie operatora - podczas wysiewu komputer robi wszystko sam. Bezpośrednim skutkiem, lecz zauważalnym trochę później, jest wyrównanie plonu. Możliwe jest również zmienne dawkowanie kilku nawozów równocześnie (każdy z innym dawkowaniem). Istnieją też firmy zajmujące się tego typu usługami.
Systemu VRA nie stosuje się tylko w rozsiewaczach. Cały proces można również przeprowadzić przy użyciu opryskiwaczy, gdzie zmienne dawkowanie jest możliwe dzięki włączaniu i wyłączaniu odpowiednich sekcji opryskiwacza.
PO NITCE
Podczas siewu, zbioru, uprawy czy nawożenia warto stosować jeden z ważnych elementów rolnictwa precyzyjnego, jakim jest system jazdy równoległej.
Podczas wykonywania nawożenia przedsiewnego lub przedwschodowego łatwo jest operatorowi popełnić błąd i rozrzucić (lub opryskać) nierówno (mijaki, zakładki). To strata czasu, pieniędzy, nawozu. Nie odbywa się to również bez szkody dla gleby. Rozwiązaniem tej sytuacji jest GPS.
Najlepiej wyposażyć ciągnik w urządzenia do jazdy równoległej, wykorzystujące sygnał GPS. Na ciągniku montowana jest antena, w środku znajduje się niewielki komputer wskazujący prawidłowy tor jazdy, równoległy do poprzedniego przejazdu. Trochę droższe, ale efektywniejsze rozwiązanie to... autopilot. Można wyposażyć swoją maszynę w jedno z takich rozwiązań oferowanych przez wiele firm - nazwy będą różne, ceny też, ale podstawowa zasada pozostaje niezmieniona. Po jednym wykonanym przejeździe urządzenie zapamiętuje trasę i później analogicznie równolegle prowadzi ciągnik podczas kolejnych przejazdów, a operator ma czas na przykład na... kawę. Oba rozwiązania umożliwiają pracę w trudnych warunkach pogodowych, takich jak mgła lub noc. Dokładność pracy maszyn przy wykorzystaniu technologii GPS może wynosić od kilkudziesięciu centymetrów do 1-2 cm.
GPS BEZBŁĘDNY
Nie do końca. Standardowa dokładność GPS wynosi kilka metrów, co na potrzeby rolnictwa jest zdecydowanie za mało. W związku z tym istnieje kilka możliwości korekcji błędu GPS, dających możliwość pracy z wcześniej wspomnianą centymetrową dokładnością.
Docierający z satelity sygnał ma do przebycia długą drogę. Fale radiowe muszą przejść przez wszystkie warstwy atmosfery, co wpływa na dokładność sygnału. Problem mogą stanowić również niedoskonałe urządzenia naziemne.
Najbardziej popularną metodą korekcji błędów GPS jest korekcja różnicowa: DGPS (Differential Global Positioning System) i często wykorzystywana w rolnictwie europejska EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). W tym systemie błędów unika się, korzystając z dwóch odbiorników GPS: jednego stacjonarnego umieszczonego w określonym niezmiennym miejscu na ziemi (stacja referencyjna), drugi znajduje się w pracującej maszynie. Sposób działania jest prosty. Wiadomo dokładnie, gdzie znajduje się stacja referencyjna. Ona sama odbiera również sygnał z satelitów i oblicza swoją pozycję. Błąd to różnica między obliczoną a faktyczną pozycją. Wynik przesyłany jest do odbiornika w maszynie przez satelity geostacjonarne. Główne różnice między technikami DGPS i EGNOS polegają na sposobie przesyłu poprawek: DGPS poprzez VHS i GPRS, EGNOS przez wspomniane satelity geostacjonarne. Korzystanie z EGNOS odbywa się bezpłatnie (konieczny jest zakup odbiornika GPS). W Europie znajdują się 34 stałe stacje referencyjne, 4 stacje kontrolne i 6 stacji transmitujących sygnał korekcyjny przez 3 satelity geostacjonarne. Istnieje również rozwiązanie, za które trzeba zapłacić. Omni-STAR (działa na całym świecie) to komercyjny dostawca poprawek sygnału GPS, który ma ok. 100 stacji referencyjnych, 3 światowe sieci kontrolno-obliczeniowe i 6 satelitów geostacjonarnych. Zasada działania jest podobna.
Zupełnie innym rozwiązaniem jest korekcja błędów RTK. Najdokładniejsza i zarazem najbardziej skomplikowana. Do tego jest również potrzebna stacja referencyjna, ale własna (na rynku są firmy, które mają je w ofercie). Własna stacja referencyjna znajduje się bliżej odbiornika zamontowanego w ciągniku niż ogólnie dostępna, a zatem nie potrzebuje satelitów do przesyłania korekcji (wszystko jest zgrupowane w okolicy jednego pola). Bezpośredni efekt to uzyskanie kilkucentymetrowej dokładności.
WSZYSTKO W KOMPUTERZE
W zeszłym roku w "Farmerze" powstał dział "techniki komputerowe", w którym często omawiane były rolnicze programy komputerowe wspomagające prowadzenie gospodarstwa rolniczego. Wiele z tych programów, zwłaszcza przeznaczonych dla gospodarstw nastawionych na produkcję roślinną, ma możliwość współpracy z urządzeniami GPS. Mapy zasobności glebowej, plonowania, aplikacyjne - to mapy w wersji elektronicznej, które determinują wykonywanie kolejnych czynności w ramach systemu rolnictwa precyzyjnego. Bezwzględnie trzeba je zachować, a najlepiej na komputerze. Rola domowego komputera w rolnictwie precyzyjnym jest bardzo ważna nie tylko ze względu na przechowywanie map. Rolnik powinien prowadzić ewidencję wszystkich wykonywanych zabiegów chemicznych. Stworzenie takiego dziennika pola z danymi o nawożeniu, ochronie, poniesionych kosztach, przeprowadzonych zabiegach przy użyciu aplikacji komputerowej jest łatwe i pozwala zaoszczędzić wiele czasu. Starannie prowadzony staje się nieodzownym wręcz elementem zarządzania gospodarstwem. Czarno na białym widać, co przyniosło zysk, a co straty. Komputer z odpowiednim oprogramowaniem umożliwia wypełnianie wniosków, drukowanie różnych zgłoszeń, raportów, podsumowań.
Rolnictwo precyzyjne to modne określenie mało popularnego do niedawna systemu prowadzenia gospodarstwa. Wraz ze wzrostem świadomości i dzięki dopłatom unijnym coraz więcej rolników zaczyna się tym interesować. Pierwsze pytanie brzmi zwykle: co to jest rolnictwo precyzyjne? Tak naprawdę odpowiedzi jest wiele. Tyle, ile książek o tej tematyce, tyle mniej lub bardziej skomplikowanych definicji.
KOMPUTER l GPS
Wspomniana precyzja w rolnictwie to innymi słowy sposób prowadzenia gospodarstwa, wykorzystujący komputer i technologię GPS. System rolnictwa precyzyjnego najczęściej wykorzystuje bardzo dokładne (zmienne) nawożenie. Nie jest to jedyny ważny element. Cały proces składa się z kilku, które, współdziałając, mogą przynieść znaczne oszczędności:
- zebranie informacji o zróżnicowaniu plonów w obrębie pola i tworzenie tak zwanych map plonów - jest to jedna z metod określenia zasobności gleby (na mapach dokładnie widać, w którym miejscu plon był większy a w którym niezadowalający),
- zlecenie przeprowadzenia dokładnego pomiaru powierzchni pola i badań zasobności gleby w potas, fosfor, magnez,
- siew przy użyciu maszyn wyposażonych w komputer i odbiorników GPS (siew ze zmienną gęstością),
- wprowadzenie zmiennego dawkowania nawożenia (Yariable Ratę Aplication), przeprowadzanie zabiegów ochrony roślin maszynami wyposażonymi w komputer i przy użyciu odbiorników GPS,
- dokładne spisywanie wszystkich przeprowadzonych zabiegów (wykorzystanie wspomagających programów komputerowych),
- zbiór kombajnem z miernikiem plonu.
Aby móc zacząć działać w systemie rolnictwa precyzyjnego, trzeba uzyskać kilka bardzo ważnych informacji na temat zasobności gleby. Można to zrobić podczas zbioru zbóż kombajnem. Jest jednak kilka warunków: kombajn musi być wyposażony w miernik plonu, komputer pokładowy i odbiornik GPS. Czujnik odpowiedzialny za chwilowy pomiar plonu działa na dwóch zasadach: wykonując pomiar objętościowy ziarna lub pomiar masy ziarna. Kombajn zbożowy może być już wyposażony w taki miernik przez producenta kombajnu. Jeśli nie, takie urządzenie montuje się później. Czujniki te potrafią działać z dokładnością od l do 5 sekund. Dzięki odbiornikowi GPS znane jest dokładne położenie kombajnu (do kilku centymetrów można określić, w którym miejscu pola w danej chwili się znajduje). W tym samym czasie działa wspomniany miernik plonu, który co pewien krótki czas dokonuje pomiaru wielkości plonu. Oba urządzenia łączy komputer, umożliwiający później przeniesienie uzyskanej mapy plonów za pomocą kart pamięci do komputera.
Najważniejsze jest, aby plon był wyrównany. Taka mapa umożliwi sprawdzenie, w którym miejscu na polu plon jest większy, a w którym mniejszy. Jak się później okaże, to bardzo ważne informacje.
W celu określenia dokładnej zasobności gleby można wynająć firmę, która wykona wszystkie konieczne pomiary. I w tym wypadku bez urządzeń GPS ani rusz. Najpierw dokonuje się pomiaru powierzchni upraw, a następnie pobiera się próby glebowe. Najczęściej wykorzystuje się do tego quady (ATV - all terrain vehicle, pojazd mogący jeździć po każdym terenie), wyposażone w odbiornik GPS i automat do pobierania prób glebowych. Jest to zestaw mający zastosowanie w dużych gospodarstwach, gdzie poszczególne uprawy są łatwo dostępne. Quady są lekkie, a wyposażone w specjalne ogumienie gwarantują bezpieczeństwo upraw. Przykładowo, wykorzystanie w tej sytuacji samochodu terenowego mogłoby narazić gospodarza na zniszczenie plonu. Kiedy jednak pomiar trzeba wykonać w trudnych warunkach (podmokłe tereny, wysokie plony, wąska miedza), niezastąpione okazują się gumowce i GPS plecakowy. Najlepiej tego typu pomiar zlecać doświadczonym firmom posiadającym odpowiedni sprzęt. Pola uprawne dzielone są na segmenty, w których dokonuje się kilkunastu nakłuć automatem do poboru próbek (pobierane są wówczas próbki gleby). Niektóre urządzenia pozwalają na pobieranie próbek z głębokości 120 cm. Każde miejsce pobrania próbki jest rejestrowane na mapie. W ten sposób zebrane próbki trafiają do laboratorium, gdzie przeprowadzana jest analiza chemiczna. Po jej dokonaniu tworzone są izoliniowe mapy zasobności gleby w P, K, Mg oraz pH, na których dokładnie widać różnice w zasobności gleby. Tworzą się strefy niedoboru określonych składników.
Po określonym czasie dobrze jest wykonać badanie jeszcze raz (najlepiej, gdy próby są pobierane z tych samych miejsc), wówczas można zaobserwować zmiany.
VRA, czyli Yariable Rate Aplication, co w naszym języku oznacza zmienne dawkowanie nawożenia, to proces najczęściej kojarzony z superdokładnym rolnictwem. Punktem wyjścia do zmiennego nawożenia są wcześniej wykonane izoliniowe mapy zasobności glebowej. Mając taką mapę, można zaplanować, jaka ilość nawozów zostanie rozsiana w każdej strefie zasobności. Oczywiście nie obejdzie się bez komputera i urządzeń GPS. Na podstawie mapy zasobności tworzy się elektroniczną mapę aplikacyjną, na której rozmieszczone są strefy zmiennego dawkowania nawozu. Następnie przesyła się ją do komputera polowego obsługującego VRA. Z tym komputerem połączony jest komputer rozsiewacza, który dokładnie nawozi według mapy. Co daje takie rozwiązanie? Przede wszystkim oszczędności nawozów i paliwa wynikające z bardzo dokładnych przejazdów, wysoką efektywność nawożenia (dopasowania do zasobności gleby), mniejsze zmęczenie operatora - podczas wysiewu komputer robi wszystko sam. Bezpośrednim skutkiem, lecz zauważalnym trochę później, jest wyrównanie plonu. Możliwe jest również zmienne dawkowanie kilku nawozów równocześnie (każdy z innym dawkowaniem). Istnieją też firmy zajmujące się tego typu usługami.
Systemu VRA nie stosuje się tylko w rozsiewaczach. Cały proces można również przeprowadzić przy użyciu opryskiwaczy, gdzie zmienne dawkowanie jest możliwe dzięki włączaniu i wyłączaniu odpowiednich sekcji opryskiwacza.
PO NITCE
Podczas siewu, zbioru, uprawy czy nawożenia warto stosować jeden z ważnych elementów rolnictwa precyzyjnego, jakim jest system jazdy równoległej.
Podczas wykonywania nawożenia przedsiewnego lub przedwschodowego łatwo jest operatorowi popełnić błąd i rozrzucić (lub opryskać) nierówno (mijaki, zakładki). To strata czasu, pieniędzy, nawozu. Nie odbywa się to również bez szkody dla gleby. Rozwiązaniem tej sytuacji jest GPS.
Najlepiej wyposażyć ciągnik w urządzenia do jazdy równoległej, wykorzystujące sygnał GPS. Na ciągniku montowana jest antena, w środku znajduje się niewielki komputer wskazujący prawidłowy tor jazdy, równoległy do poprzedniego przejazdu. Trochę droższe, ale efektywniejsze rozwiązanie to... autopilot. Można wyposażyć swoją maszynę w jedno z takich rozwiązań oferowanych przez wiele firm - nazwy będą różne, ceny też, ale podstawowa zasada pozostaje niezmieniona. Po jednym wykonanym przejeździe urządzenie zapamiętuje trasę i później analogicznie równolegle prowadzi ciągnik podczas kolejnych przejazdów, a operator ma czas na przykład na... kawę. Oba rozwiązania umożliwiają pracę w trudnych warunkach pogodowych, takich jak mgła lub noc. Dokładność pracy maszyn przy wykorzystaniu technologii GPS może wynosić od kilkudziesięciu centymetrów do 1-2 cm.
GPS BEZBŁĘDNY
Nie do końca. Standardowa dokładność GPS wynosi kilka metrów, co na potrzeby rolnictwa jest zdecydowanie za mało. W związku z tym istnieje kilka możliwości korekcji błędu GPS, dających możliwość pracy z wcześniej wspomnianą centymetrową dokładnością.
Docierający z satelity sygnał ma do przebycia długą drogę. Fale radiowe muszą przejść przez wszystkie warstwy atmosfery, co wpływa na dokładność sygnału. Problem mogą stanowić również niedoskonałe urządzenia naziemne.
Najbardziej popularną metodą korekcji błędów GPS jest korekcja różnicowa: DGPS (Differential Global Positioning System) i często wykorzystywana w rolnictwie europejska EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). W tym systemie błędów unika się, korzystając z dwóch odbiorników GPS: jednego stacjonarnego umieszczonego w określonym niezmiennym miejscu na ziemi (stacja referencyjna), drugi znajduje się w pracującej maszynie. Sposób działania jest prosty. Wiadomo dokładnie, gdzie znajduje się stacja referencyjna. Ona sama odbiera również sygnał z satelitów i oblicza swoją pozycję. Błąd to różnica między obliczoną a faktyczną pozycją. Wynik przesyłany jest do odbiornika w maszynie przez satelity geostacjonarne. Główne różnice między technikami DGPS i EGNOS polegają na sposobie przesyłu poprawek: DGPS poprzez VHS i GPRS, EGNOS przez wspomniane satelity geostacjonarne. Korzystanie z EGNOS odbywa się bezpłatnie (konieczny jest zakup odbiornika GPS). W Europie znajdują się 34 stałe stacje referencyjne, 4 stacje kontrolne i 6 stacji transmitujących sygnał korekcyjny przez 3 satelity geostacjonarne. Istnieje również rozwiązanie, za które trzeba zapłacić. Omni-STAR (działa na całym świecie) to komercyjny dostawca poprawek sygnału GPS, który ma ok. 100 stacji referencyjnych, 3 światowe sieci kontrolno-obliczeniowe i 6 satelitów geostacjonarnych. Zasada działania jest podobna.
Zupełnie innym rozwiązaniem jest korekcja błędów RTK. Najdokładniejsza i zarazem najbardziej skomplikowana. Do tego jest również potrzebna stacja referencyjna, ale własna (na rynku są firmy, które mają je w ofercie). Własna stacja referencyjna znajduje się bliżej odbiornika zamontowanego w ciągniku niż ogólnie dostępna, a zatem nie potrzebuje satelitów do przesyłania korekcji (wszystko jest zgrupowane w okolicy jednego pola). Bezpośredni efekt to uzyskanie kilkucentymetrowej dokładności.
WSZYSTKO W KOMPUTERZE
W zeszłym roku w "Farmerze" powstał dział "techniki komputerowe", w którym często omawiane były rolnicze programy komputerowe wspomagające prowadzenie gospodarstwa rolniczego. Wiele z tych programów, zwłaszcza przeznaczonych dla gospodarstw nastawionych na produkcję roślinną, ma możliwość współpracy z urządzeniami GPS. Mapy zasobności glebowej, plonowania, aplikacyjne - to mapy w wersji elektronicznej, które determinują wykonywanie kolejnych czynności w ramach systemu rolnictwa precyzyjnego. Bezwzględnie trzeba je zachować, a najlepiej na komputerze. Rola domowego komputera w rolnictwie precyzyjnym jest bardzo ważna nie tylko ze względu na przechowywanie map. Rolnik powinien prowadzić ewidencję wszystkich wykonywanych zabiegów chemicznych. Stworzenie takiego dziennika pola z danymi o nawożeniu, ochronie, poniesionych kosztach, przeprowadzonych zabiegach przy użyciu aplikacji komputerowej jest łatwe i pozwala zaoszczędzić wiele czasu. Starannie prowadzony staje się nieodzownym wręcz elementem zarządzania gospodarstwem. Czarno na białym widać, co przyniosło zysk, a co straty. Komputer z odpowiednim oprogramowaniem umożliwia wypełnianie wniosków, drukowanie różnych zgłoszeń, raportów, podsumowań.
Bartłomiej Kowalski
Artykuł ukazał się w ostatnim numerze magazynu Farmer, z dnia 15.11.2007.
Dodaj do Google+:
