Úvod / Informácie / Ochrana rastlín / Odborné články

Možnosti racionalizácie chemickej ochrany rastlín

16-05-2018
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Od nepamäti je cieľom ochrany rastlín ochrániť porasty pestovaných plodín pred chorobami, škodcami a burinami. Vo všeobecnosti išlo vždy výlučne o zabránenie väčším výpadkom úrody. Tento aspekt zosilnel a dostal sa do popredia aj v čase úsilia o racionalizáciu ochranných zásahov. Veľkých zmien doznali metódy ochrany rastlín - od jednoduchých technických zásahov sa postupne prešlo na použitie chemických prípravkov pri potláčaní škodlivých činiteľov. V súčasnosti sa úsilie výrobcov techniky využívanej pri chemickej ochrane rastlín sústreďuje na cielenú aplikáciu chemických prípravkov do ošetrovaných porastov.

Chemické metódy ochrany rastlín patria medzi tzv. priame spôsoby ochrany rastlín a sú v súčasnosti jednoznačne najviac rozšírené. Spomedzi zaužívaných spôsobov ochrany rastlín sú najúčinnejšie, je pri nich možné dosiahnuť vysokú selektivitu účinku, ale ich nevýhodou, ktorá vychádza zo skutočnosti, že každý chemický prípravok (synteticky vyrobený preparát) je prírode vnútená cudzia látka, a aj keď prípravok nemusí byť sám o sebe toxický pre človeka, zviera alebo rastlinu, môže napriek tomu narušiť nežiaducim spôsobom prirodzený ekosystém, sú považované za výrazne toxické. Mali by sa preto používať len tam, kde je to nevyhnutné, nakoľko majú reziduálne účinky a sú drahé, čo má výrazný vplyv na ekonomiku hospodárenia.

Podľa niektorých literárnych zdrojov sú pri aplikácii chemických prípravkov v súčasnosti stále veľké rezervy. Podľa kvalifikovaného odhadu sa 20 ± 50% spotrebovaných pesticídov používa zbytočne: nezdôvodnene sa zveličuje stupeň napadnutia porastu škodlivým činiteľom, ošetruje sa v nevhodnom čase, nezodpovedajúcim prípravkom, alebo nevyhovujúcou aplikačnou technikou.

Aplikačné straty sa pohybujú v rozmedzí 20 ± 40% u poľných plodín (postrekovače) a 60% pri špeciálnych (tzv. kulisových) kultúrach (rosiče). Do strát radíme úlet, odpar, povrchový odtok a priesak do spodných vôd. Príčiny (rezervy) sú tak v konštrukcii strojov, ako aj v užívateľskej sfére (v podmienkach prevádzky, načasovania zásahu, udržiavania strojov a pod.).

Hlavné trendy vývoja so zameraním na oblasť technológií, pesticídov, konštrukcie techniky a jej užívateľskej sféry je možné, podľa názoru viacerých odborníkov z oblasti ochrany rastlín, heslovite zhrnúť nasledovne:

  • v oblasti používaných technológií a pesticídov pretrváva tlak na znižovanie vstupov do výroby, čo často súvisí aj s reguláciou skladby a objemu poľnohospodárskej produkcie, naďalej dochádza k obmedzovaniu množstva (dávky) aplikovaných pesticídov na úkor kvalitnejších (s vyššou účinnosťou, selektivitou a často aj toxicitou), aplikujú sa nižšie merné dávky pesticídov v kontexte s lepšou rovnomernosťou a pokryvnosťou s cieľom zmenšenia rizík pre zdravie ľudí a životné prostredie,
  • v oblasti konštrukcie techniky dochádza k ďalšiemu zdokonaľovaniu detailov funkčných prvkov existujúcich strojov vrátane ovládania a kontroly, zvyšujú sa požiadavky na účinnejšie miešanie, čistenie a preplachovanie nádrží postrekovačov, zlepšuje sa priečna a pozdĺžna stabilizácia ramien postrekovačov (vodiace plazy, ultrazvukové snímače), zvyšuje sa kvalita a životnosť dýz s požadovaným kvapkovým spektrom, trendom je združovanie dýz pre rýchlu zmenu prietoku, ponúkané sú technické riešenia tzv. hraničnej aplikácie, monitorovacie a riadiace prvky strojov, pristupuje sa aj k cielenej zmene mernej dávky a koncentrácie podľa lokalizácie potreby a s minimálnym časovým zdržaním,
    • pre užívateľskú sféru sa stáva čoraz dôležitejším a náročnejším výber najvhodnejšieho typu stroja a jeho doplnkov vo vzťahu k ich neskoršiemu využívaniu v prevádzke, pri samotnej prevádzke správne nastavenie stroja (jeho základných prevádzkových parametrov podľa prevažujúcich, ale v mnohých prípadoch aj aktuálne premenlivých podmienok) a rešpektovanie požiadaviek na dôsledné dodržiavanie vyhlášky o povinnom kontrolnom testovaní postrekovačov a rosičov.

Aktuálne trendy v konštrukcii postrekovačov

Nakoľko vysoká účinnosť pesticídov je veľmi podmienená vlastnosťami strojov na chemickú ochranu rastlín, v ich konštrukcii je jasný smer vývoja so zameraním na presné dávkovanie prípravkov, rovnako tak ďalšie zlepšovanie techniky odvodenej od systému presného poľnohospodárstva. Je potrebné presne stanoviť dávku ochrannej látky, dodržať zadanú koncentráciu roztoku, rovnomernosť aplikácie na povrch pôdy či povrch ošetrovaných rastlín a vylúčiť úlet pracovnej kvapaliny za hranice ošetrovaného pozemku.

Snahou svetových výrobcov strojov na ochranu rastlín je dosiahnuť, aby ich stroje vyhovovali tvrdým požiadavkám ekologickej bezpečnosti, predovšetkým však zabezpečovali kvalitnú aplikáciu pesticídov. Dnes vstupuje do popredia otázka znižovania dávok pesticídov lokálne diferencovanou aplikáciou, ktorá vedie k zníženiu ekologickej záťaže životného prostredia a tiež k poklesu nákladov na ochranu rastlín.

Veľký dôraz sa v súčasnosti kladie najmä na elimináciu úletu drobných častíc, ktorú sa výrobcovia snažia riešiť rôznymi spôsobmi. Jednou z ciest je eliminácia tvorby malých častíc pri výstupe kvapaliny z dýzy. To možno dosiahnuť nízkoúletovými dýzami, alebo použitím injektorových dýz s pasívnym prisávaním vzduchu. Tieto dýzy možno s úspechom použiť pri zhoršených poveternostných podmienkach, alebo tam, kde je potrebné zabrániť úletu napr. do susednej kultúry.

Ďalším, už dlhú dobu používaným systémom, je využitie podpory vzduchu. Prúd vzduchu od ventilátora je iba podporným prvkom (nejde tu o pneumatické trieštenie prúdu kvapaliny tak, ako sa využíva napr. pri rosičoch), ktorý zabraňuje úletu postrekovej kvapaliny a zaisťuje jej lepšiu vnesenie do porastu. To umožní zníženie dávky pesticídu, ktoré vedie k zlepšeniu ekonomickej bilancie hospodárenia a napĺňa Zásady správnej poľnohospodárskej praxe.

Samozrejmosťou vývoja techniky je zavádzanie elektronických riadiacich systémov do ovládania jednotlivých častí postrekovača. Ide o palubné počítače postrekovačov, alebo využitie palubných počítačov traktorov, ktoré sú schopné komunikovať s postrekovačom pomocou zbernice ISO-Bus.

Nastavenie postrekovačov

Základnou podmienkou účinnosti ochranárskych zásahov je aplikácia účinnej látky, tzn. pesticídu, v optimálnej mernej dávke. Nedodržanie optimálnej mernej dávky vytvára na jednej strane riziko zníženej účinnosti zásahu a na druhej strane zase poškodenia porastu a ohrozenia životného prostredia. Pri predávkovaní, ktoré býva v praxi najčastejšie, sa zbytočne plytvá aplikovanou látkou. To môže u pesticídov spôsobiť citeľnú finančnú stratu. Výraznejšie odchýlky od optimálnej mernej dávky sú často na porastoch zreteľne viditeľné a premietajú sa často aj do úrod a kvality produktov.

Všeobecne platí, že o dávke u postrekovačov rozhoduje rýchlosť jazdy, nastavenie tlaku v systéme a voľba dýz, ktorá ovplyvňuje objemový prietok kvapaliny. Pri predpoklade konštantnej koncentrácie postrekovej kvapaliny v priebehu práce a optimálne nastavenej konštantnej výške postrekového rámu platí, že:

Vzorec 1

prípadne

Vzorec 2

kde:

Qha - merná dávka postrekovej kvapaliny, l.ha.1
Σqi - celkový prietok všetkými dýzami, l.min-1
vp  - pracovná pojazdová rýchlosť, km.h-1
Bp  - pracovný záber postrekovača, m
q  - prietok i-tou dýzou, l.min-1
bp  - rozstup dýz na postrekovom ráme, m

Pracovný záber postrekovača možno brať za konštantnú hodnotu, ktorá je ovplyvnená jeho dĺžkou a technologickou disciplínou obsluhy, kedy sa predpokladá presná nadväznosť jázd daná využitím systému koľajových riadkov, alebo v poslednom období využívanou satelitnou navigáciou (GPS, RTK, CTF). Podobne možno brať za konštantnú hodnotu aj rozstup dýz na postrekovom ráme, ktorý je daný konštrukciou rozvodu a väčšinou býva 0,5 m (u niektorých výrobcov techniky na ochranu rastlín sú v ponuke aj rámy s polovičnou hodnotou rozstupu dýz).

Z vyššie uvedeného vzťahu potom vyplýva, že mernú dávku Qha môžeme ovplyvňovať, príp. dodržiavať nezávislou zmenou celkového prietoku dýzami Σqi (zmenou pracovného tlaku, zmenou veľkosti dýz, zmenou počtu funkčných dýz v jednom držiaku), alebo pracovnou pojazdovou rýchlosťou vp, prípadne závislou zmenou Σqi = f (vp). Od tejto závislostí sa potom odvíja nesynchronizované a synchronizované dávkovanie vo vzťahu k rýchlosti jazdy.

Ak je postrekovač vybavený synchronizáciou rýchlosti, tak pri jej zmene dochádza k automatickému prestaveniu systému pre zachovanie nastavenej mernej dávky. Väčšina výkonných postrekovačov opatrených elektronickou riadiacou jednotkou je týmto systémom vybavená. U postrekovačov, ktoré toto zariadenie nemajú, je bezpodmienečne nutné dodržiavať pracovnú rýchlosť, inak dochádza pri zvýšení rýchlosti k poklesu mernej dávky a naopak, pri znížení rýchlosti jazdy k zvyšovaniu dávky, ktorá má za následok poškodenie ošetrovaných rastlín.

Prietok kvapaliny dýzou je závislý na ploche prierezu otvoru dýzy, jeho tvare a tlaku kvapaliny. Prietok je charakteristickou vlastnosťou dýzy. Preto pre každý typ dýz sú spracované nastavovacie tabuľky pre daný tlak a rýchlosť jazdy. Na regulačnom tlakovom ventile sa ďalej nastavuje tlak systému podľa nastavovacích tabuliek. Platí zásada, že čím je väčší tlak, tým dochádza k vzniku väčšieho podielu kvapiek s veľkosťou pod 100 µm, čím sa zväčšuje možnosť úletu postrekovej kvapaliny.

Pre správnu dávku je ďalej nutné dodržať správnu pracovnú výšku nad porastom podľa typu dýzy a výšky ošetrovaného porastu (pritom treba zohľadniť aj skutočný rozstup dýz na ráme postrekovača). Tiež je dôležité dodržiavať pracovný záber, aby nedochádzalo k nadmernému prekrývaniu záberov, kedy dochádza ku zdvojnásobeniu dávky postreku v danom mieste prekrytia, prípadne vynechaniu.

Ďalším dôležitým prvkom je voľba množstvo nosného média, vody. Množstvo vody je závislé tak od odporúčania výrobcu pesticídu, ako aj od rastovej fázy a druhu ošetrovaných rastlín. Pri nastavovaní postrekovača sa sleduje také nastavenie, ktoré zabezpečí čo najväčšiu účinnosť zásahu a neohrozí životné prostredie.

Možnosti zmeny aplikovanej dávky

Presné poľnohospodárstvo je v systéme ochrany rastlín veľmi dôležité, lebo s použitím tohto systému možno proti škodlivým činiteľom bojovať len na tých miestach pozemku, kde účinky dosahujú tzv. prah škodlivosti, a tým znížiť náklady na aplikované prostriedky a predovšetkým nezaťažovať životné prostredie nadmernými dávkami pesticídov.
Za pomoci optických snímačov, ktoré sú už dnes v praxi overované, je možné jednotlivé škodlivé činitele, napr. buriny rozpoznať a lokalizovať ich polohu. Ak sú optické snímače umiestnené na stroji a sú schopné rozpoznať ohniská burín, potom možno použiť cielený zásah proti burinám len v miestach ich skutočného výskytu a dosiahnuť úspory 20 - 30% ochranných látok.

Zabezpečiť zmenu dávky aplikovanej látky na základe aktuálnych požiadaviek rastlín, ktoré získame od N-Senzora, Miniveg N, aplikačnej karty či v budúcnosti zlepšeného systému rozpoznávania burín možno buď priamou injektážou, alebo on-line voľbou vhodnej kombinácie dýz, prípadne zmenou pojazdovej rýchlosti a tlaku.

V prípade priamej injektáže je v hlavnej nádrži postrekovača iba čistá voda, alebo kvapalné hnojivo (napr. DAM). Koncentráty prípravkov sú v osobitných nádobách o malom objeme. Možno použiť aj práškové prípravky a mikrogranule, ktoré sa rozmiešajú v malom množstve vody. Homogenitu prípravkov v prídavných nádržiach zabezpečuje miešadlo. Na ovládacom paneli riadiacej jednotky sa nastaví dávka vody alebo kvapalného hnojiva (l.ha-1) a dávky jednotlivých prípravkov. Počet prídavných nádrží zodpovedá počtu možných aplikovaných prípravkov na jeden prejazd stroja. Pri aplikácii sa jednotlivé prípravky dávkujú do sania hlavného čerpadla, kde dôjde k dokonalému premiešaniu prípravkov s nosnou kvapalinou a táto ich dopraví k regulačnému ventilu. Tu sa delí prietok na dve vetvy, časť prietoku pokračuje k jednotlivým dýzam na aplikačnom ráme a časť prietoku sa vracia do sania pred hlavné čerpadlo. Riadiace snímače sledujú hladinu prípravkov v jednotlivých primiešavacích nádržiach a pri poruche alebo spotrebovaní prípravku ihneď informujú obsluhu.

Dôležitou podmienkou pre praktické využitie priamej injektáže je čo najmenší prierez hadíc postrekovača a čo najvyššia rýchlosť reakcie regulačného ventilu. Samozrejmosťou je sledovanie skutočnej pojazdovej rýchlosti pomocou radaru alebo snímanie otáčok nepoháňaného kolesa. Ovládať dávkovacie jednotky prípravkov možno buď manuálne, alebo plne automaticky. Ak ovládame reguláciu dávky manuálne, musí obsluha daný pozemok perfektne poznať. Vylúčiť chybu ľudského faktora môžeme použitím čipovej karty, kde je v pamäti aplikačná mapa pozemku. Riadiaca jednotka s prijímačom GPS a danou aplikačnou kartou zaistí úplne presnú aplikáciu, bez negatívneho vplyvu ľudského faktora.

Ekologické prednosti priamej injektáže:

  • po skončení postreku je v nádrži čistá voda, zvyšky prípravkov zostávajú v originálnych obaloch,
  • odpadá problém s neodbornou likvidáciou zvyškov kvapaliny a oplachových vôd,
  • cielená aplikácia znižuje ekologickú záťaž,
  • maximálna bezpečnosť pre užívateľa pri minimálnom kontakte s pesticídmi.

Nevýhody priamej injektáže:

  • vyššie nároky na obsluhu,
  • vyššie obstarávacie náklady,
  • technická zložitosť systému,
  • čas odozvy (rôzny podľa použitého systému).

Systém on-line voľby dýz pracuje na úplne odlišnom princípe. U tohto systému je v nádrži namiešaná postreková kvapalina o danej koncentrácii a zmena aplikovaného množstva sa vykonáva rôznou kombináciou dýz. Na aplikačnom ráme postrekovačov sú vo vzdialenostiach 50 cm od seba inštalované prepínateľné, viacnásobné dýzové jednotky. Každá dýzová jednotka je samostatne pneumaticky ovládaná pracovným počítačom, čím vzniká možnosť nastavenia vhodnej kombinácie dýz v závislosti na požadovanej dávke postreku. Priemery dýz sú v závislosti na konkrétnej aplikácii úplne voliteľné. Pri ich výbere však musíme brať ohľad na to, aby sa dávkované množstvo upravované pomocou kombinácie dýz prekrývalo, bez toho aby došlo k prekročeniu prípustného tlakového rozsahu. V priebehu aplikácie potom spína riadiaci počítač pre požadovanú dávku postreku optimálnu kombináciu dýz. Na základe rôznych variantov získame veľké rozsahy prekrývania jednotlivých kombinácií dýz. Podmienkou pre použitie tohto systému je existencia dátovej karty pozemku a GPS prijímač, ktorý zaistí úplne presnú aplikáciu.

Posledný menovaný spôsob regulácie, teda zmenu rýchlosti jazdy a tlaku je možné použiť u každého postrekovača, ktorý má diaľkovo ovládaný regulačný tlakový ventil. Tento spôsob regulácie je veľmi lacný, pretože nevyžaduje žiadne ďalšie príslušenstvo a má veľmi krátku reakčnú dobu. Nevýhodou je obmedzenie zmeny dávky ± 30% z nastavenej hodnoty. Ďalšou nevýhodou je to, že nie je možná aplikácia rôznych prípravkov s rôznou koncentráciou, ako tomu je u priamej injektáže, lebo v nádrži je už namiešaná postreková kvapalina o predpísanej koncentrácii. S týmto riešením na prípravkoch neušetríme a dopad na životné prostredie tiež neznížime.

Záver

Stroje pre ochranu rastlín majú v poľnohospodárskej výrobe svoje nenahraditeľné miesto. Môžeme bez preháňania povedať, že ich význam neustále rastie, predovšetkým vďaka rozširovaniu minimalizačných technológií obrábania pôdy. V posledných rokoch dochádza k veľkému rozšíreniu týchto technológií do stále viac poľnohospodárskych podnikov líšiacich sa veľkosťou obhospodarovanej plochy ornej pôdy.

Ochrana poľnohospodárskych kultúr pred pôsobením burín, rôznych chorôb aj škodcov prináša značné zvýšenie poľnohospodárskej produkcie. Ochranu rastlín je však potrebné chápať v plnej šírke, najmä ako prevenciu proti výskytu škodlivých činiteľov a nie len ako liečebný zásah. Prevencia, teda nepriamy spôsob ochrany rastlín, je daná hlavne dodržiavaním agrotechnických termínov, osevných postupov, výberom kvalitného osiva a voľbou odrody a na to treba stále pamätať. Pri rozhodovaní sa o aplikácii chemických prípravkov je potrebné vychádzať zo stanovených prahov hospodárskej škodlivosti burín a kritických čísel napadnutia porastov škodcami, z krátkodobých prognóz výskytu hlavných škodlivých činiteľov a signalizácie optimálnych termínov zásahov. V súčasnosti je potrebné využívať najmodernejšiu navigačnú a senzorovú techniku ​​pri presnej lokalizácii zasiahnutých miest s následnou cielenou aplikáciou (systém presného poľnohospodárstva).