Érdemes tudni, hogy mi van benne

A precíziós és az okosgazdálkodás mindenütt jelen van a mai, gyakran digitális mezőgazdaságban. A közeli infravörös spektroszkópia használata egy újabb lépéssel közelebb visz a gazdálkodás 4.0 felé, amely egyre inkább megfelel a dokumentációs követelményeknek is.

A mezőgazdaságban újra és újra szóba kerülnek az optimális folyamatláncok, a precíziós és az okosgazdálkodás. Itt számos tényezőt kell figyelembe venni, mint például a termőhely specifikus adottságait, a környezeti hatásokat és magát az emberi beavatkozásokat. A fent említett kulcsszavak és a befolyásoló tényezők együttes célja, hogy a lehető legkisebb erőfeszítéssel fenntartható módon elérjék a lehető legnagyobb hozamot a mezőgazdaságban. De hogyan lehet ezt elérni?

Egyszerűen megfogalmazva: fontos tudni, hogy milyen tápanyagokat és milyen mennyiségben tartalmaz a megművelt talaj bizonyos időpontokban, de ugyanez elmondható a mezőgazdaságban felhasznált trágyákról, például a trágyaléről és a lebontási maradékokról. Ilyenkor felmerül a kérdés: milyen módszerrel lehet elemezni az adott összetevőket? A megoldást közeli infravörös spektroszkópiának, vagy röviden NIR-nek nevezik. Ez a technika különösen a szigorúbb műtrágya-szabályozásnak és a nitrát-vitának köszönhetően egyre nagyobb mértékben igényelt és alkalmazott. Különösen az állati eredetű szerves trágyákra vagy a lebontási maradékokra igaz, hogy a gazdagon ellátott talajokat csak a biomasszával kivont tápanyagok nettó értékének szintjéig szabad trágyázni, de még fontosabb, hogy az a szerves trágya, amit ilyen rétekre és kaszálókra kijuttatunk, termőhely-specifikusan tényleg oda kerüljön, ahol szükség van rá.

KUKORICABETAKARÍTÁS: a NIR-technológiának köszönhetően a kukorica betakarításakor a vágási hossz és a szilázs-adalékanyagok szükség szerint beállíthatók és a hozamok pontosabban dokumentálhatók

HOGYAN MŰKÖDIK EZ MŰSZAKI SZEMPONTBÓL?

A közeli infravörös spektroszkópia alapvetően egy olyan fizikai mérési módszeren alapul, amely méri és kiszűri a molekuláris rezgések különböző frekvenciáit. A molekuláris rezgéseket a közeli infravörös tartományban elektromágneses sugárzással gerjesztik. A spektrométer alapvetően egy tükörből, egy diffrakciós rácsból és egy fényforrásból áll. A fénysugár eléri a diffrakciós rácsot, ami prizmaként viselkedik, és a fényt a hullámhossz alapján összetevőire osztja. A körülbelül 780 és 2500 nm közötti hullámhosszúságú elektromágneses sugárzást vizsgálja, melynek során a fény kölcsönhatásba lép a vizsgálni kívánt mintával, és az érzékelő méri a transzmisszióját (a sugarak áthaladását) és az abszorpciót (a sugarak elnyelődését). A fényt, ami áthalad a mintán, a detektor érzékeli, és digitális jellé alakítja.

Ezeket az adatokat egy mikroszámítógép dolgozza fel egy tárolt kalibrációs modell segítségével. Ez feltétlenül szükséges az elemzendő összetevők referenciaértékeivel együtt – csak ekkor lehet nagy pontossággal kalibrálni és használni a készüléket.

HÍGTRÁGYA-TECHNOLÓGIA: szinte minden jól ismert hígtrágya-technológiával foglalkozó gyártó kínál már NIR-rendszereket a gazdaságban keletkező trágya pontos mérésére és dokumentálására

A DLG tesztelte és „jó”-nak bizonyult a Zunhammer VAN Control 2.0. A hígtrágya kijuttatásakor méri az összetevőket, és szükség szerint módosítja a kijuttatást. Minden közeli infravörös spektrométer hasonlóan működik a különböző komponensekkel. Különbözőek azonban a mikroszámítógépben tárolt kalibrálási modellek. Akár a szecskázáskor, a hígtrágya kijuttatáskor vagy a takarmányelemzéskor – az elemzendő anyagnak közvetlenül el kell haladnia a szenzor előtt, hogy a detektor képes legyen felismerni a minőségbeli különbségeket

TÁPANYAGOK A KÖRFORGÁSBAN

A tápanyagok körforgása leegyszerűsítve az istállóban lévő trágyaléhozammal, ill. a biogázüzemben megmaradó lebomlási maradékokkal kezdődik. A trágyalétartályban a tárolási időszak alatt a keverékben lévő tápanyagok koncentrációja például az esővíz vagy a kémiai anyagok illékony tulajdonságai miatt változik. A trágya minimális tárolási ideje biztosítja, hogy a gazdaságok pontosan akkor alkalmazzák a műtrágyát, amikor a növények tápanyagigénye magas. A hígtrágya ezért értékes trágya, amely a szántóföldi növényeket és a zöldterületeket ellátja minden szükséges tápanyaggal. Az olyan kultúrnövények, mint a búza, a burgonya vagy a cukorrépa több tápanyagot igényelnek, másoknak, például a hüvelyeseknek kevesebb tápanyagra van szükségük az optimális növekedés érdekében.

A nitrogén teszi ki a levegő legnagyobb részét, 78 százalékát, ezért nagy mennyiségben átalakítható és kinyerhető – a foszfor viszont véges és már szűkös nyersanyag. A már körforgásban lévő és a trágyában nagy mennyiségben megtalálható foszfátnak ezért a körforgásban kell maradnia.

1. A Fliegl a HarvestLab szenzort egy mobil hígtrágya mérő- állomáson használja
2. Zunhammer Trista & VAN Control tápanyagméréshez egy szivattyúállomáson
3. A Dinamica Generale kézi terminálokat is kínál a tartósított takarmányok elemzéséhez
4. Terméselemzés közvetlenül a táblán – a CR rotoros kombájn NIR-rendszerekkel dolgozik

1. Itt az érzékelőegység a magot a gabonatartályba továbbító csiga területén helyezkedik el
2. A BigBaler előtömörítő kamrájába szerelt NIR-technológia elemzi a termést

A közeli infravörös spektroszkópia áttekintése

Mivel a szántó- és gyepterületek tápanyagokkal való ellátása időnként nagyon inhomogén, terméshozamtérképeket hoznak létre földrajzi információs rendszerekkel. Ezek segítségével részterület-specifikusan lehet trágyázni, így a tápanyag pontosan oda juttatható ki, ahol szükség van rá. Ehhez tudni kell, hogy milyen tápanyag-koncentrációk vannak jelen az egyes műtrágyákban, és össze kell hasonlítani őket a talajmintavétel és a hozamtérképezés alapján készített térképekkel.

BETAKARÍTÓGÉPEK ALKALMAZÁSA

A sokféle alkalmazási terület miatt NIR-rendszerek találhatók a legkülönfélébb mezőgazdasági gépekben. Az önjáró szecskázó gépektől kezdve, amelyek akár 200 km/h-nál nagyobb sebességgel dobják ki a terményt – függetlenül attól, hogy fű, kukorica vagy teljes növényszilázsról beszélünk. Jelenleg már vannak olyan rendszerek, amelyek a szárazanyag-tartalom (SZA-tartalom) mellett valós időben mérik többek között a nyersfehérje, a keményítő és a nyersrost részarányát.

Ez számos előnnyel jár, mivel lehetővé teszi a területalapú minőségi adatok gyűjtését mintavételi hibák nélkül, és ez segíti a különféle fajtakiválasztási és növényápolási döntések meghozatalát. Ezen túlmenően a szecskázó esetében a szárazanyag-tartalom alapján automatikusan beállítható a vágási hossz, ami lehetővé teszi, hogy a silóban jobb tömörítést érhessük el. Ezenkívül a szilázsadalékanyagokat pontosan adagolhatjuk, ezáltal csökkentve a ráfordítási költségeket.

A NIR-technológiát a gabonafélék betakarítására is használják – a New Holland a rotoros kombájnoknál (CR sorozat) alkalmazza a technológiát. A betakarítás során nyomon kell követni és dokumentálni kell a nedvességi és tápanyag-paramétereket. A kapott adatok alapján hozamtérképeket hozhatunk létre annak érdekében, hogy ezután optimalizáljuk a kijuttatott mennyiségeket, ami a hozamok maximalizálásához vezethet. Ugyanez vonatkozik a takarmányozási technológia területén a New Holland szögletes bálázóira, amelyek a terményt a bálázáskor rétegenként vizsgálják, annak érdekében, hogy a takarmányt a minőségtől függően tudják adagolni.

TAKARMÁNYKÖLTSÉG

Az állatok takarmányának elemzésében is fontos szerepet játszik, ha tudjuk, hogy mi van bennük. Ezért is vannak „helyszíni rendszerek”, amelyekkel a minták időigényes és költséges laboratóriumba küldése szükségtelenné válik. A mezőgazdasági termelő azonnal látja a szilázs összetevőit, és jobban megtervezheti a takarmányadagokat, biztosíthatja az állatok egészségét, és javíthatja a tejtermékek vagy a biogáz minőségét. A Siloking pl. egy takarmánykeverőkhöz használható mobil NIR-rendszert kínál.

Minden Krone BiG X modellhez kapható NIR-szenzor, ami a kidobócső könyökrészéhez csatlakoztatható

A New Holland FR Forage Cruiser a Dinamica Generale Evo NIR-rendszerét használja

A John Deere HarvestLab 3000, összesen három alkalmazással – itt a járvaszecskázón

HÍGTRÁGYA-MINTAVÉTEL

Ha területspecifikus gazdálkodásról beszélünk, akkor a saját gazdaságból származó trágya kijuttatása is beleszámít ebbe. Amint már írtuk, a hígtrágya és a fermentációs maradékok természetesen nagyobb tápanyag-ingadozásokat mutatnak, mint ami a műtrágyák esetében megfigyelhető. Ha olyan területet szeretnénk megtrágyázni, amelynek inhomogén a tápanyagtartalma, akkor mintát kell venni, mert egyes esetekben a tápanyag-koncentrációk jelentősen megváltozhatnak. A hozamokat és mindenekelőtt a minőséget döntően befolyásolja a célzott trágyázás, ezzel egyidejűleg a megfelelő rendszerekkel fenntarthatók a törvényben megengedett határértékek, és dokumentálhatók a kijuttatott mennyiségek.

A közelmúltban a NIR mérési technológiát hivatalosan elismerték az első német szövetségi tartományok (Észak-Rajna-Vesztfália és Türingia) – a jövőben más szövetségi tartományok is követni fogják őket. Ez a tápanyag-dokumentáció időközben elért nagy pontosságának köszönhető, ami a műtrágyarendelet végrehajtásához is döntő fontosságú.

HÍGTRÁGYA-KIJUTTATÁS

A különböző hígtrágyatípusok, tárolótartályok és tartálytöltések közötti magas tápanyag-ingadozások miatt a hígtrágyát a felszíváskor és a kijuttatás során elemezni kell. Ennek függvényében változtatható a kijuttatandó mennyiség és/vagy a menetsebesség, valamint változtatható a szakaszolás (Section Controll). A John Deere HarvestLab NIR-szenzorral felszerelt Manure Sensing System elnevezésű rendszerének segítségével mutatjuk be, hogy ehhez milyen elemekre van szükség, és mi a feladatuk. Az alapvető követelmény ehhez egy ISOBUS-kompatibilis traktor és hígtrágyatartály megléte. HarvestLab NIR szenzor: a NIR-szenzor valós időben méri az összetevőket a hígtrágya kijuttatása során. A hígtrágya típusától függően speciális kalibrációs modelleket használnak. A mért értékeket CANBUS segítségével továbbítják az MCS-vezérlőhöz.

Áramlásmérő: meghatározza a pillanatnyi áramlást, és összeköttetésben áll az MCS vezérlővel.

MCS vezérlő: a trágyaösszetevőket érzékelő vezérlő (Manure Constituent Sensing Controller) értékeli a NIR szenzor és az áramlásmérő adatait, majd ennek megfelelően szabályozza a traktor sebességét, és/vagy változtatja meg az átfolyási mennyiséget. A tápanyagadatok átkerülnek a dokumentációs rendszerbe (Task Controller).

Dokumentációs rendszer: a John Deere GreenStar ISOBUS-kijelzője dokumentációs és vezérlőrendszerként működik, amely egyben kijelzőként és adatbevitelre is szolgál. Itt adhatók meg a tápanyagok fix célértékei és határértékei, vagy beolvashatók az alkalmazási térképek részterület-specifikus értékei.

GNSS vevő: ez a vevőkészülék a CANBUS rendszerhez csatlakozik, és a pozíció-, ill. a sebességadatokat bocsátja rendelkezésre.

NIR-RENDSZERT GYÁRTÓ VÁLLALATOK

Alapvetően három változatot fontos megkülönböztetni: egyrészt a NIR szenzort, mint mobil eszközt, másrészt mint a gépbe véglegesen beépített elemet és végül egy kézi terminált – de működésükben mindhárom ugyanaz.

A Siloking is a takarmányozási technológia területén használja a Dinamica Generale NIR-érzékelőjét, amely közvetlenül…

Többek között jól ismert gyártók szerelik fel mezőgazdasági gépeiket NIR-technológiával, például a John Deere a HarvestLab-ot alkalmazza, a Zunhammer a VAN-Control 2.0-t, a Garant Kotte az NCL Mobile-t vagy a Dinamica Generale a saját gyártmányú AgriNIR és az EvoNIR eszközét. Ezenkívül a Krone és a New Holland szecskázók, a Siloking önjáró takarmánykeverő kocsik vagy a Schuitemaker rendfelszedők vannak ezzel a rendszerrel felszerelve. A Claas Jaguar önjáró szecskázók opcionálisan felszerelhetők a Claas Quantimeterrel, ami saját fejlesztésű eszköz.

…a silómarón található. Itt találkozik a maró által meglazított takarmány a szárazanyagot elemző egységgel

Ezen túlmenően a John Deere Manure Sensing System HarvestLab 3000 készülékét – amelyet a DLG nemrég sikeresen tesztelt a szarvasmarha, sertéstrágya és lebontási maradékok vizsgálatához – más gyártók is használják. A Fliegl Agrartechnik a HarvestLab rendszert egy helyhez kötött megoldásnál használja, a Kotte, a Joskin, a Pichon, a Samson és a Vervaet gyártók is alkalmazzák a trágyaösszetevőket elemző MCS rendszert a hígtrágya-technológiában.A Kaweco és a Veenhuis vállalatokkal együtt további trágyatechnológiai specialisták is kínálnak saját NIR szenzoros mérőrendszereket, saját kalibrációs modellekkel. A Kaweco érzékelőt és a referencia-adatbázisát már elismerte a DLG. Ez a készülék is a szerves trágyában és a folyékony fermentációs maradékokban előforduló anyagokat méri: ilyen pl. az ammónium (NH4-N), a kálium (K2O), a nitrogén (N) teljes mennyisége és a szárazanyag aránya.

Bal oldalon a szárazanyagszkenner, a jobb oldalon a programozó mérleg – a Siloking szerint nem lépi túl a ±2 százalékos mérési eltéréseket

Felix Ammon