Išmanūs sprendimai dirvožemio apsaugojimui: nuo novatoriškų mašinų iki skaitmeninių sistemų

Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos informacija

2022-01-10

Žemės ūkyje naudojamos technikos svoris per pastaruosius šešis dešimtmečius padidėjo daugiau nei dvigubai – tai problematiška, nes, intensyviai naudojant sunkius traktorius ir kitą įrangą, didėja neigiamas poveikis dirvožemiui. Siekiant kovoti su šia problema, mašinų gamintojai kartu su mokslininkais kuria įvairias inovacijas: nuo autonominių mašinų, aprūpintų aplinkos stebėjimo sistemomis, iki interaktyvios dirvožemio apsaugos, apskaičiuojančios konkretaus dirvožemio sutankinimo riziką.

Jau seniai žinoma, kad žemės ūkio technologijų efektyvumo didinimas yra glaudžiai susijęs su didėjančia žemės ūkio mašinų mase, o tai lemia stipresnį dirvožemio sutankinimą ir ilgalaikes jo neigiamas pasekmes. Padidėjus dirvožemio tankiui, jame sunkiau vystytis šaknims, augalai jautresni oro sąlygų pokyčiams, dygsta netolygiai ir yra ne tokie produktyvūs.

Tad nenuostabu, jog šiam klausimui spręsti pasaulyje skiriamas ypatingas dėmesys. Vokietijoje rengiama žemės ūkio technikos paroda „Agritechnica“ kasmet įvertina ir apdovanoja didžiausias žemės ūkio inovacijas. Nors šiemet paroda dėl pandemijos buvo nukelta į 2023-uosius, tačiau organizatoriai, Vokietijos žemės ūkio draugija (DLG), atrinko inovatyviausius eksponatus ir paskelbė „Agritechnica 2022“ laureatus. Tarp jų šįkart dominavo būtent dirvožemio apsaugai skirti išmanūs sprendimai.

Aukso medalis – už tvarų proveržį ekonomikoje ir ekologijoje

Aukso medalis parodoje buvo skirtas „Nexat“ plataus tarpuvėžio žemės ūkio mašinai, su kuria galima atlikti praktiškai visas technologines operacijas augalininkystėje: nuo žemės dirbimo, sėjos, augalų apsaugos iki derliaus nuėmimo.

Tai autonominė mašina, aprūpinta aplinkos stebėjimo sistema, o jos darbinis plotis gali būti keičiamas nuo 6 iki 24 metrų. „Nexat“ pavyko suderinti gero derliaus potencialą su gera dirvožemio ir aplinkos apsauga: naudojant 14 metrų darbinio pločio mašiną, net 95 proc. viso ariamo dirvos ploto niekada nepervažiuojama.

Šios mašinos kūrėjai, bendradarbiaudami su kitais inovatoriais, taip pat skyrė dėmesį tvaraus dirvožemio gerinimo galimybėms: nuolatiniam humuso kiekio didinimui, anglies dioksido kaupimui dirvoje, dirbamos žemės išsaugojimui nuo vėjo ir vandens erozijos. Be to, grūdų surinkimui mašinoje numatytas didelis 36 m³ talpos grūdų bunkeris, kurio dėka javapjūtės metu nereikės transportavimo priemonėmis įvažiuoti į nuimamą lauką ir papildomai veikti dirvožemį. Prie „Nexat“ prijungus „NexCo“ kombaino modelį, grūdų iškrovimo greitis – apie 600 litrų per sekundę, o visas iškrovimo procesas trunka tik apie minutę. Tai perkelia kūlimo našumą į iki šiol nematytą lygmenį ir suteikia naują paradigmos atspalvį žemės ūkiui: tai proveržis tiek ekonomikos, tiek ekologijos požiūriu.

Apie riziką įspėja kabinoje esantis terminalas

Vienu iš šešiolikos sidabro medalių parodoje buvo apdovanotas „Claas“ terminalas „Terranimo“, rodantis dirvožemio sutankinimo riziką. Kaip minėta aukščiau, didelės galios žemės ūkio technikos naudojimas didina grėsmę, kad dirvožemis bus sutankintas, taip pakenkiant jo kokybei. Pastaraisiais dešimtmečiais dėl gerokai išaugusių mašinų gabaritų ir masės ženkliai padidėjo dirvožemio sutankinimas, kurio jau nebegalima atstatyti įprastu žemės dirbimu.

Įmonės „Claas“ sukurta sistema mašinos operatoriui kabinoje esančio terminalo ekrane parodo, kokio dydžio sutankinimo rizika egzistuoja dirbant esamomis eksploatavimo sąlygomis. Skaičiavimai atliekami pasitelkiant CEMOS pagalbos sistemoje turimą informaciją apie dirvožemio tipą, jo būklę, ašių apkrovas, padangų slėgį ir derinama su „Terranimo“ programa – plačiai Europoje pripažintu dirvožemio sutankinimo modeliavimo įrankiu. Jei sistema rodo didelį sutankinimo pavojų, galima nutraukti planuotą operaciją arba priimti atitinkamus sprendimus, pavyzdžiui, pakeisti balasto masę arba slėgį padangose.

Interaktyviame žemėlapyje – informacija apie dirvožemio būklę

Kovojant su dirvožemio sutankinimu, vis dažniau stengiamasi išnaudoti technines galimybes, susijusias su mašinų konstrukcija, pavyzdžiui, didinamas kontaktinis paviršius tarp rato ir dirvos, padangų slėgio kontrolė, vikšrinės važiuoklės naudojimas ir t. t. Tai sveikintina, tačiau veiksmingai dirvožemio apsaugai to nepakanka. Ypač daug žalos dirvožemiui padaroma netinkamai naudojant žemės ūkio techniką arba važiuojant per dirbamą žemę netinkamu laiku.

Į tai atsižvelgė dirvožemio sutankinimo prevencijos sistemos „Agtech 2030“ kūrėjai, kuriems parodoje „Agritechnica“ taip pat buvo skirtas sidabro medalis. Šios sistemos dėka, žemdirbiai gali gauti paslaugą su iš anksto parengtu žemėlapiu, kuriame pateikiama konkretaus lauko sutankinimo rizika ir vairavimo galimybės. Realiuoju laiku ir konkrečiai vietai pateikti skaičiavimai padeda tiek planuojant atlikti mechanizuotus žemės ūkio darbus, tiek pasirenkant išvažiavimo trajektoriją, kuomet mašinos operatoriui būtina išvengti rizikingų lauko vietų. Lauko būklė įtraukiama į darbo lauke modeliavimą, kuris parodo svarbius dirvožemio būklės kintamuosius, apimančius žemės dirbimo būdą, pasėlio būklę ir vegetacijos lygį.

Ši sidabrinį parodos apdovanojimą pelniusi sistema siūlo vartotojams sprendimus, susijusius su dirvožemio sutankinimo rizikos mažinimu, padeda nuspręsti, kur ir kada dirbti laukuose ir kokią transporto priemonių trajektoriją taikyti. Taip žemdirbiai gali optimaliau planuoti būsimus savo darbus ir kuo geriau apsaugoti pagrindinę savo gamybos priemonę – dirvožemį. Laiku panaudojus papildomas žemės dirbimo priemones žalingiems sutankinimams panaikinti, prisidedama ir prie išmetamų CO2 emisijų mažinimo. Ši sistema leidžia taupyti laiką ir išlaidas bei užtikrinti gerą derliaus potencialą.

Skaitmeninė paslauga padės išvengti neplanuotų prastovų ir išlaidų

Dar vieną sidabro medalį pelnė „TerraService“: tai – viena pirmųjų pasaulyje skaitmeninių paslaugų, skirtų realiu laiku įvertinti dirvožemio tinkamumą žemės ūkio mašinų darbui, kad būtų išvengta nereikalingų išlaidų ir žalos dirvožemiui. Įvedus reikalingą informaciją, pateikiami „Sentinel“ palydoviniai duomenys apie dirvožemio tipą ir drėgmę, o algoritmai apdoroja palydovo duomenis naudodami specialius oro ir dirvožemio modelius. Pagal tai bet kuriuo momentu galima įvertinti dirvožemio laikomąją galią. Duomenys apie atitinkamo traktoriaus ir padargo masę bei padangas gali būti įvedami internete arba mobiliajame įrenginyje.

„TerraService“ lygina dirvožemio laikomąją galią su darbo mašinos slėgiu į žemę ir skaitmeniniame žemėlapyje atvaizduoja važiavimo galimybes, kur žalia spalva žymi pravažiuojamus plotus, oranžinė – rizikingus, o raudona – vietas, kur dirvožemis gali būti pažeistas negrįžtamai dėl per gilaus mašinos įgrimzdimo.

Ši skaitmeninė paslauga taip pat gali padėti išsirinkti traktorių ir padangas arba pakrovimo ribas, priklausomai nuo pravažiuojamumo sąlygų. Tai ypač svarbu pavasarį, kuomet planuojami pirmieji tręšimo darbai, o šių darbų atlikimo laiko langas yra labai mažas. Dirvožemio drėgmė žemės ūkio laukuose, iškart po žiemos, dažnai būna labai didelė, todėl plačiagabaritė ir sunki žemės ūkio technika dirvoje padaro gilias provėžas. Be to, žemės ūkio mašinos gali užbuksuoti ir padaryti dar daugiau žalos. Tuomet dirvožemių atstatymas bus ilgas ir pareikalaus nemažai išlaidų.

Iš anksto suplanavus žemės ūkio technologinių operacijų seką, galima išvengti žemės ūkio mašinų nepageidaujamo įgrimzdimo. Technikos važiavimo lauke trajektorijos turi būti suplanuotos taip, kad būtų nedirbamos mašinų neišlaikančios lauko vietos ir vengiama sunkiai įvažiuojamų zonų. Technologinių operacijų sekos planavimas kiekvienam laukui gali būti pritaikytas pagal orų prognozes realiu laiku.

Paslauga „TerraService“, kurią sukūrė įmonės RAUCH ir „AgriCircle“, yra universali ir gali būti naudojama įvairiems žemės ūkio technologiniams procesams, tokiems kaip tręšimas, srutų įterpimas ar augalų apsauga. Ši inovacija gali padėti ūkininkams ir paslaugų teikėjams išsaugoti dirvožemio struktūrą ir gerą dirvožemio būklę bei išvengti neplanuotų prastovų ir nenumatytų išlaidų. Šį pavasarį numatoma „TerraService“ patikrinti dar kartą atliekant plačios aprėpties bandymus, o galutinai išbaigtą skaitmeninę paslaugą planuojama rinkai pateikti šių metų rudenį.

Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos Inžinerijos fakulteto Žemės ūkio inžinerijos ir saugos katedros vedėjas, prof. dr. Egidijus Šarauskis, nuotraukos autoriaus