Тестуємо системи точного обприскування

Про хід і результати тестування розповів Дмитро Зайцев, керівник управління розвитку та інновацій «Контінентал Фармерз Груп».

Як згадує Дмитро, ще у 2021 році тему селективного обприскування активно обговорювали серед великих агровиробників. Тоді точкове обприскування здавалося далекою перспективою, а тепер воно поступово переходить у практичну площину, і агрокомпанії вже випробовують реальні рішення в полі.

— Я пригадую одну з конференцій у 2021 році, де ми разом з колегами обговорювали, яка технологія стане найбільш очікуваною протягом наступних п’яти років. П’ять років майже минули, і сьогодні ми говоримо про селективне обприскування вже не як про концепцію, а як про реальні агрегати, які можна побачити, протестувати й оцінити їхню роботу на виробничих ділянках.

Економіка й логіка селективного обприскування

На запитання про мотивацію тестування Дмитро Зайцев називає кілька причин. Передусім — економіка.

— Сьогодні гербіцидна схема коштує щонайменше 20 дол. на гектар. Усе залежить від культури, попередника, типового видового складу бур’янів на полі.

За словами експерта, у багатьох випадках суцільне обприскування просто не є необхідним.

— Хвощ майже завжди локалізується плямами. Та сама ситуація — з осотом і гірчаком земноводним. Тобто більшість проблем мають чітко локальний характер. Водночас ці бур’яни практично не контролюються ґрунтовими гербіцидами. Тому все одно доводиться застосовувати страхові обробки, — додає Дмитро.

Саме тому для тестування обрали поля з типовою плямистою структурою забур’янення: основною проблемою був хвощ, доповнений поодинокими осередками гірчака та інших бур’янів. Така конфігурація дала змогу перевірити систему в різних сценаріях.

— Якщо говорити про селективне обприскування, то тут є два принципово різні завдання. Перше — робота із зонами високого забур’янення, наприклад із плямами хвоща. У такому разі їх можна накривати секціями форсунок, задаючи певні буферні зони, щоб гарантовано обробити осередок. Друге — це поодинокі бур’яни в посіві. Тут уже потрібен інший рівень точності: система має відрізнити бур’ян від культури й спрацювати точково, не зачепивши рослини. Це інше завдання й інший інструмент, — пояснює керівник управління розвитку та інновацій «Контінентал».

Тож, підсумовує експерт, вибір технології напряму залежить від типу проблеми — чи йдеться про локальні зони забур’янення, чи про поодинокі рослини в посіві.

SmartStriker X від Carbon Bee

Першою протестували систему SmartStriker X від Carbon Bee, встановлену на самохідному обприскувачі Case IH Patriot 4430. Рішення інтегрували безпосередньо на штангу: на 36-метровій конструкції розмістили 14 камер, які відповідають за візуальне сканування поля перед обробкою.

— Через особливості конструкції та механізму складання секцій штанги камери монтували на різній висоті та під різними кутами, тому висота кріплення і зона фокусу камер були індивідуальними. Щоб це налаштувати, використовують спеціальний конфігуратор, який допомагає визначити реальну зону огляду кожної камери та синхронізувати її з роботою форсунок. На практиці це має доволі простий вигляд: на поверхні поля розміщують індикатор і, перемикаючи камери, уточнюють межі спрацювання. У нашому випадку індикатором була червона стрічка. Так ми виставляли камери, щоб чітко розуміти, де саме відбувається розпізнавання, — додає фахівець.

— У процесі роботи камери сканують поверхню поля приблизно за 3,5 м до штанги, розпізнають бур’яни й передають сигнал на контролер керування, який оцінює швидкість руху обприскувача, час на спрацювання системи та вмикає або вимикає відповідну форсунку, — пояснює Дмитро Зайцев.

Випробування проводили на посівах кукурудзи, використовуючи базовий режим роботи системи. У цьому варіанті алгоритм був максимально простим: обприскування вмикалося лише тоді, коли камера фіксувала бур’ян, і не активувалося на чистих ділянках.

— Кожна форсунка перекриває зону приблизно 50–60 см, тобто обробляється не сам бур’ян, а ділянка навколо нього, — уточнює Дмитро. Додатковим чинником є швидкість руху обприскувача. Щоб уникнути пропусків, під час тестування використовували буферні смуги — зони, у межах яких форсунки вмикаються із певним запасом.

У підсумку система працює за зональним принципом: вона ідентифікує ділянки з бур’янами і обробляє саме їх, а не окремі рослини.

— Камера розпізнає бур’ян і активує форсунку, яка накриває відповідну площу. Разом із бур’яном у цю зону будуть потрапляти й культурні рослини, — підсумовує експерт.

Робочі моменти і вплив на врожайність

Під час роботи системи в кабіні обприскувача процес майже непомітний для оператора, хоча фактично за мілісекунди відбувається складна обробка даних. Камери сканують поверхню поля, фіксують наявність бур’янів і передають сигнал на систему керування форсунками з урахуванням швидкості руху обприскувача. Обприскування виконували у звичайному робочому режимі, без зниження продуктивності техніки, на стандартній швидкості 17–18 км/год.

Під час демонстраційного застосування технологію протестували на двох полях. Дані, отримані із системи, чітко показали різницю між зонами, де камери фіксували бур’яни, і зонами фактичного внесення препарату.

— Якщо масштабувати окремі ділянки, добре видно, як зона ідентифікації бур’янів і зона внесення частково перекриваються, формуючи своєрідний буфер. Практичний ефект такого тестового використання системи — зменшення витрат препаратів. За результатами тестування на двох полях економія гербіцидів становила 30–50% залежно від рівня забур’яненості. Ефективність напряму залежить від того, яка частина поля зайнята бур’янами. Якщо їх 10–20%, економія буде дуже відчутною. Якщо ж забур’янене майже все поле, система не дає такого ефекту, — уточнює Дмитро.

Окремо в компанії проаналізували, чи може зональне внесення впливати не лише на витрати препаратів, а й на стан культури та врожайність. Для цього після збирання врожаю карти врожайності зіставили з кількома типами зон: ділянками, де фіксували бур’яни, зонами без внесення препарату та ділянками, які потрапляли під обробку як буферна зона.

— Ми глибоко працювали із цими даними: накладали різні шари, аналізували взаємозв’язки, навіть залучали колег з інших компаній для незалежного аналізу, — розповідає керівник управління розвитку та інновацій «Контінентал». — Утім, поки що ми не можемо підтвердити, що на ділянках без обприскування була помітна прибавка врожайності.

Водночас робота з даними триває. У наступному сезоні компанія планує розширити площі дослідів, щоб отримати більшу вибірку і перевірити цю гіпотезу на ширшому масиві даних.

Ara від EcoRobotix

Наступний етап досліджень стосувався технології іншого типу — вже не зонального, а індивідуального обприскування окремих рослин. Якщо система SmartStriker X від Carbon Bee працювала з ділянками забур’янення, то Ara EcoRobotix мала складніше завдання: розпізнати бур’ян серед культурних рослин і обробити саме його.

Відповідно змінилася і логіка тестування. У фокусі були два ключові питання: якість розпізнавання бур’янів і здатність системи працювати без пошкодження культури. Оцінювали вплив фази розвитку рослин, розміру листкової поверхні, а також точність спрацювання форсунок.

Для цього використали агрегат із принципово іншою конструкцією. На штанзі завширшки 6 м встановили 156 форсунок із кроком 4 см. Така щільність дає змогу максимально точно спрямовувати струмінь препарату і працювати безпосередньо на окремих рослинах. Форсунки розташовані близько до поверхні, що додатково підвищує точність внесення.

Технологію випробували на кількох культурах, однак найбільш деталізовані досліди проводили на кукурудзі.

— Ми пробували працювати на цибулі, кукурудзі та сої. На сої та цибулі це був демонстраційний режим, а от на кукурудзі вже є цікаві результати, — зазначає Дмитро Зайцев.

Щоб максимально чітко оцінити точність роботи системи, у досліді свідомо використали жорсткий сценарій. Посіви кукурудзи обробляли баковою сумішшю ацифлуорфену з кломазоном у підвищених нормах — така комбінація гарантовано пошкодила б культуру у разі потрапляння.

— Чесно кажучи, я хвилювався, що через тиждень ми побачимо напівчорне поле. Не тому, що я не довіряю сучасній техніці, а тому що будь-яке нове рішення має багато нюансів — від налаштувань до режимів роботи, і я не був певен, що з першого внесення все працюватиме коректно, — згадує Дмитро.

Утім, цього не сталося, а використання потужної гербіцидної суміші дало змогу візуалізувати навіть мінімальні похибки — потрапляння випадкових крапель на рослини чи незначні відхилення в роботі системи.

Ключову роль у захисті культури відіграє механізм буферних зон безпеки. Під час налаштування оператор задає відстань навколо культурної рослини, в межах якої обприскування не проводять. На планшеті в реальному часі можна переглянути положення культури, виявлені бур’яни та потенційні точки внесення. Бур’яни поза буферною зоною автоматично визначаються як ціль для обробки. Якщо ж вони ростуть надто близько до культурної рослини, система ігнорує їх, щоб уникнути ризику пошкодження.

У процесі роботи оператор бачить спрацювання кожної форсунки в режимі реального часу. На чистих ділянках подання препарату повністю відключається, а внесення відбувається лише в точках, де система зафіксувала бур’яни.

Під час дослідів тестували різні налаштування «безпечної зони» — 0, 2 і 4 см — і порівнювали якість обробки та потенційну економію препарату.

Навіть без буферної зони пошкоджень культури майже не було.

— У режимі буферної зони 2 см серед нормально розвинених рослин ми не зафіксували випадків пошкодження кукурудзи, — підкреслює експерт.

Поодинокі випадки все ж траплялися, однак були пов’язані не з роботою системи, а з особливостями самих рослин — наприклад, коли бур’ян перевищував культуру за розміром або коли листки кукурудзи були деформовані через механічні пошкодження (град).

У підсумку частка пошкоджених рослин на дослідних ділянках становила менше як 1%, що свідчить про високу точність роботи технології навіть у складних умовах тестування.

Ефективність і економічність

Окремим напрямом досліджень стала ефективність контролю бур’янів. Аналіз проводили з урахуванням різних умов: порівнювали варіанти з буферними зонами і без них, оцінювали роботу системи на різних видах бур’янів, а також враховували їхнє розташування — у міжряддях і безпосередньо поруч із культурною рослиною.

У результаті отримали доволі високі показники ефективності. За використання буферної зони 2 см система забезпечувала контроль близько 90% бур’янів. У сценаріях, де ризик пошкодження культури був мінімальним і обмеження можна було зменшити, цей показник наближався до 100%. Візуальна оцінка в полі підтвердила результати: на оброблених ділянках чітко спостерігався ефект дії препарату — дрібні бур’яни повністю знищувалися, більші пригнічувалися, що відповідає характеру дії контактних гербіцидів.

Не менш показовими виявилися економічні результати. Завдяки обробці лише окремих рослин витрати гербіцидів скорочуються в рази.

— Економія може становити 90–95% залежно від культури, густоти листкової поверхні й препарату, який використовують, — зазначає Дмитро Зайцев.

І це без урахування потенційного ефекту від зниження фітотоксичного навантаження на культуру, який ще потребує додаткового вивчення.

У компанії планують масштабувати випробування, щоб перейти від тестових ділянок до ширшого практичного застосування технології.

— Наступного року буде більше обладнання і більше полів. Це дасть змогу отримати більшу вибірку і сформувати точніші висновки — вже не лише за результатами тестів, а й на основі практичного використання системи, — говорить експерт.

У підсумку обидві технології розв’язують різні завдання. Зональне обприскування ефективне для роботи з локальними осередками забур’янення і дає змогу суттєво зменшити витрати препаратів. Такий підхід передбачає модернізацію наявних обприскувачів. Натомість індивідуальне обприскування відкриває можливість працювати з поодинокими бур’янами і досягати максимальної економії, однак потребує значно вищої точності та складнішої нової техніки. Вибір підходу залежить від структури забур’янення поля і конкретних виробничих завдань.

Однак практичне впровадження таких систем у господарстві має свої особливості — як технічні, так і економічні.

Нюанси інтеграції

Наостанок ми поцікавилися в Дмитра, наскільки складно інтегрувати системи селективного обприскування у звичну технологію господарства та як формується їхня окупність у реальних умовах. Далі його пряма мова:

— Складність інтеграції важко оцінити об’єктивно. Сам процес обприскування майже не змінюється: в обох випадках системи працюють автономно, без постійної участі оператора в кабіні. Основні труднощі виникають на етапі налаштування та обслуговування. Це пов’язано з тим, що системи селективного обприскування включають значну кількість додаткових компонентів: датчиків, кабелів, з’єднань. І тут діє просте правило: що складніша система, то більше уваги вона потребує.

Практика показує, що для стабільної роботи потрібен фахівець, який добре розуміє логіку системи та причинно-наслідкові зв’язки між параметрами її роботи. Інакше зростає ризик помилок, пропусків і неефективної роботи — а отже, і розчарування в технології.

Що стосується економіки, такі системи залишаються доволі дорогими. Наприклад, на кукурудзі ми оцінюємо окупність на рівні 5–7 років за сприятливого сценарію. Тому важливо враховувати не лише економію на засобах захисту, а й додаткові ефекти, такі як зменшення фітотоксичного навантаження на культуру та потенційне зростання врожайності. Водночас для точної оцінки цих чинників нам потрібно більше польових даних.

Окремо варто відзначити екологічний ефект. Зменшення обсягів внесення пестицидів складно точно порахувати в грошах, але він є важливим аргументом на користь технології. Це відповідає нашій стратегії сталого розвитку і стало однією з причин впровадження селективного обприскування в господарстві.