Trendy v technice pro aplikaci hnojiv

V následujícím příspěvku budou popsány trendy v aplikaci hnojiv a pesticidů včetně dělené aplikace, která zohledňuje stanovištní heterogenitu vlastností půdy i rostlin. V současné době jsou již často používány systémy pro variabilní dávku dusíku pomocí N-senzoru, případně dělené dávky hnojiva s využitím aplikačních map vytvořených podle zásobenosti půdy. Nicméně vývoj jde rychle kupředu a lze předpokládat, že v příštích několika letech postoupí natolik, že i tento systém najde své uplatnění v praktickém použití.

Technika pro aplikaci pevných minerálních hnojiv

Stav současné techniky pro hnojení pevnými minerálními hnojivy lze jednoduše charakterizovat jasnou nadvládou strojů vybavených dvoukotoučovým odstředivým mechanismem. Ten se díky intenzivnímu firemnímu i univerzitnímu výzkumu dostal na velmi vysokou technickou úroveň. Stroje od vedoucích výrobců dovolují aplikaci téměř všech druhů hnojiv s velmi vysokou přesností do pracovní šířky záběru i přes 24 m a u hnojiv s velmi dobrou aplikovatelností i záběry přes 36 m.
Požadavek na co nejvyšší rovnoměrnost aplikace je dnes z pohledu techniky splněn. Přibližně 80 % všech hnojiv je aplikováno právě pomocí dvoukotoučových aplikačních mechanismů. Podstatnou charakteristikou těchto strojů je plynulé nastavení pracovního záběru v širokém rozsahu od 14 do 48 m, automatické dávkování hnojiva, například on-line kalibrace pomocí integrovaného vážicího můstku, stejně jako elektronicky řízené zařízení pro hraniční aplikaci. Samozřejmě, že vysoká výkonnost a zlepšený komfort obsluhy odpovídá novým systémům rozptylu pro dvoukotoučové mechanismy, které umožňují plošně diferencované hnojení variabilní dávkou hnojiva bez nutnosti měnit ručně nastavení či přímo vyměňovat aplikační kotouče nebo lopatky. Stroje vybavené GPS umožňují automatické navádění do pracovního záběru tak, že eliminují přehnojování na hranicích pozemků a přehnojování nadměrným překrýváním záběrů sousedních jízd. Za inovace v této oblasti jsou pravidelně udělovány ocenění na renomovaných výstavách zemědělské techniky.

Odstředivá rozmetadla

Zvyšování kapacity zásobníku rozmetadla je limitováno zvedací silou traktoru, a tak nelze zvětšovat objemy zásobníku do nekonečna. Řešením přinášejícím pozoruhodné výhody je agregace neseného rozmetadla s překládacími vozy o objemech 4000, 6500 a 9000 litrů (tuto možnost nabízí rozmetadla Bogballe v kombinaci s vozy Jumbo Perrein). Jde o stroje speciálně konstruované pro tyto účely. Široké pneumatiky s velkým průměrem minimalizují tlak na půdu a osa kol návěsu je přesunuta dozadu pro rovnoměrné rozložení hmotnosti. V zadní části je kompletní příprava pro zavěšení rozmetadla (tříbodový závěs, vývodový hřídel). Kontinuální překládku z vozu do zásobníku rozmetadla zajišťuje hydraulicky poháněný lopatkový dopravník. Výhody tohoto spojení jsou následující:
1. U velkých ploch se časové ztráty při nakládce snižují minimálně na třetinu, u ploch menších či blízkých navíc odpadá nutnost použití dalšího dopravního prostředku. Nakládku lze efektivně zajišťovat na středisku nebo přímo u dodavatele hnojiv.
2. Velká kapacita zásobníku nezatěžuje zbytečnými chybami následnou aplikaci (ideální použití rozmetadla s váhou).
3. Možnost víceúčelového použití překládacího vozu (plnění secího stroje, přeprava dalších materiálů).

Pneumatická výložníková rozmetadla

Kromě odstředivých rozmetadel se výrobci opět vrátili i k pneumatickým výložníkovým rozmetadlům. Tato rozmetadla jsou vhodná do velkých zemědělských podniků, především díky své velmi vysoké plošné výkonnosti. Jejich výkonnost je nezávislá na kvalitě hnojiva a i při větru dosahují vysoké příčné rovnoměrnosti aplikace a zároveň umožňují hnojení podle lokálních podmínek a požadavků pozemku z hlediska zásobenosti živin. Návěsné pneumatické rozmetadlo s pracovní šířkou až 36 m má na šest dílů rozdělený aplikační rám s odděleným nastavováním a ovládáním aplikovaného množství pro každou část rámu individuálně. Každý ze šesti dávkovačů může být ovládán vlastním rotačním hydromotorem s regulací otáček. Tato koncepce umožňuje hnojení podle aktuálního požadavku pozemku na živiny. Spojuje precizní, lokálně diferencované dávkování a rozmístění hnojiva na poli s přesným dávkováním i na hranicích pozemku s nejvyšší přesností a výkonností.

Dávkování hnojiva podle potřeby pozemku a rostlin

K regulaci množství hnojiva u dvoukotoučových odstředivých rozmetadel se používají různé váhové systémy, které dávkují hnojivo buď podle hmotnosti, nebo podle objemového průtoku. Integrované váhové systémy jsou nabízeny již přímo jednotlivými výrobci. Rozlišují se podle počtu a umístění tenzometrů a stanovování výpadového množství hnojiva odpovídajícího požadavkům v daném místě na pozemku. Prvotním předpokladem pro zavedení systému je přesné zmapování hranic pozemku v digitální formě, odběr půdních vzorků z pozemku, jejich laboratorní vyhodnocení (tato etapa je časově nejnáročnější) s převodem výsledků do mapy zásobenosti půdy živinami a následně vytvoření mapy potřeby hnojení – aplikační mapa. Pro variabilní aplikaci musí být rozmetadlo vybaveno automatickým regulačním systémem. Práce systému je založena na řízení aplikované dávky pomocí aplikační mapy, která je na čipové kartě v palubním počítači. Pomocí další informace o přesné poloze stroje na poli vyhodnocované přijímačem signálu GPS dokáže celý systém automaticky měnit dávku podle potřeby v konkrétním místě na pozemku.

Vliv fyzikálních vlastností hnojiva na jeho aplikaci

Limitujícím faktorem vysoké přesnosti aplikace jsou fyzikální vlastnosti hnojiva, které ve velké míře ovlivňují kvalitu rozmetání právě u dvoukotoučových odstředivých rozmetadel. Ke kontrole příčného rozdělení hnojiva přímo na poli může zemědělec použít jednoduché mobilní zařízení. Zjištěné hodnoty zanese do palubního počítače a speciální program provede optimální nastavení stroje (nabízí například firma Amazone). V tomto případě lze přesně rozmetat i hnojivo s neznámými a proměnlivými fyzikálními vlastnostmi, neboť kalibraci provede přístroj na základě hodnot získaných krátkou zkouškou rozmetání přímo na poli.
Nastavování dávky hnojiva se děje většinou změnou velikosti výpadového otvoru zásobníku, jehož uzavírací šoupátko je ovládáno krokovým motorem. Tento systém je rozšířen u odstředivých rozmetadel. Pro již výše zmiňovaný systém pneumatického rozmetadla se používá regulace vypadávajícího množství hnojiva pomocí změny otáček dávkovacího žlábkového válečku, který je určen vždy pro jednu sekci aplikačního rámu. Nastavování otáček je možné změnou velikosti průtoku oleje přicházejícího k rotačnímu hydromotoru.
Pro získávání informací o stavu živin, především dusíku pomocí on-line v závislosti na lokálních podmínkách jsou postupně v zemědělské praxi s úspěchem nasazeny senzory pracující na principu odrazu světla. Zjišťují spektrální odraz slunečního světla od porostu rostlin, který koreluje s aktuální potřebou dusíku. V závislosti na naměřených hodnotách je on-line nastavováno ovládání rozmetadla (N-senzor firmy Hydro). Vedle odrazových optických senzorů jsou současně používány i laserové systémy (Fritzmeier), které stimulují chlorofyl v rostlinných listech k fluorescenci a nezávisle na denním světle zjišťují obsah dusíku v rostlinách a současně on-line nastavují ovládání rozmetadla.

Hnojení na hranici pozemků

Na úvod musíme rozlišit mezi těmito dvěma pojmy – hraniční a okrajové rozmetání. U okrajového rozmetaní je sousedním pozemkem zemědělsky využívaná plocha a lze tedy tolerovat, že za hranici pozemku se dostane nepatrné množství hnojiva. U hraničního rozmetání (je orientováno především na životní prostředí) je nepřípustné, aby na sousední plochu, kde může být silnice nebo vodní plocha, dopadalo jakékoliv množství hnojiva.
Je to další zajímavý trend v aplikační technice pro tuhá minerální hnojiva, kterým je automatické nastavování stroje pro aplikaci na hranicích pozemku při použití dvoukotoučových odstředivých rozmetadel. Tuto skutečnost si vynutila ekonomická, ale především pak ekologická situace, kdy je nutné dodržovat určité zásady hnojení pro dodržení nitrátové směrnice.

Pomohou dva typy lopatek

Řešením může být vybavení rozmetacích kotoučů dvěma druhy lopatek. Dlouhé lopatky pro normální hnojení v celé šířce pracovního záběru a krátké lopatky, které jsou určeny právě pro hraniční hnojení. Tyto krátké lopatky zkracují dráhu letu částic hnojiva, avšak bez brzdění proudu hnojiva a samozřejmě beze změny směru odhozu. To, aby hnojivo padalo na krátkou lopatku, umožňuje zařízení, které posouvá výpadový otvor hnojiva ze zásobníku. Tím dochází k posuvu podávacího bodu hnojiva na odstředivém kotouči. Ovládání je zajištěno pomocí krokového elektromotoru dálkově řízeného z kabiny traktoru, takže na hranicích pozemku nemusí řidič opouštět kabinu a vše zajistí ovládací automatika po zmáčknutí příslušného spínače na ovládacím panelu.

Rotace kotoučů ke středu a od středu

Další možností je režim práce, který využívá oba směry rotace kotoučů, tedy ke středu a od středu. Při plošném rozmetání rotují kotouče s lopatkami proti sobě (do středu). Svým rozmetacím obrazcem zasáhne každý z kotoučů dvojnásobek skutečného záběru stroje. Díky polovičnímu překryvu sousedních jízd se pak konečná dávka hnojiva skládá ze čtyř menších dávek. Při hraničním rozmetání kotouče rotují od sebe. Konstrukce lopatek umožňuje se změnou směru otáčení zcela změnit i jejich rozmetací vlastnosti. Vlivem rozdílné konstrukce levých a pravých lopatek se navíc potřebným způsobem změní i rozmetací obrazce každého z kotoučů zvlášť.

Systém Limiter a hydraulický pohon

Jiným způsobem je použití systému Limiter, který nabízí firma Amazone. Tento systém lze použít v případě, že první kolejový řádek se nachází na polovičním pracovním záběru rozmetadla. Slouží pro provádění hraničního i okrajového rozmetání. Výhodou tohoto systému je to, že je plně ovládán z kabiny řidiče a nemusí se tedy ani zastavovat práce. Limiter se po sklopení vloží do rozmetacího vějíře a díky svému lamelovému bloku ovlivní změnu směru části toku hnojiva. Poslední možností je využití hydraulického pohonu pro rozmetací talíře, díky kterému lze komfortně vyřešit problém hraničního a okrajového hnojení i hnojení na nepravidelných pozemcích. Principem je snižování otáček talíře, čímž dochází ke zmenšování šířky rozhozu za současného poklesu přiváděného množství hnojiva tak, aby dávka na skutečně pohnojenou plochu zůstala zachována.
Poslední možností je využití hydraulického pohonu pro rozmetací talíře, díky kterému lze komfortně vyřešit problém hraničního a okrajového hnojení i hnojení na nepravidelných pozemcích. Principem je snižování otáček talíře, čímž dochází ke snižování šířky rozhozu za současného snižování přiváděného množství hnojiva tak, aby dávka na skutečně pohnojenou plochu zůstala zachována.

Aplikace práškových hnojiv

Aplikace tohoto druhu hnojiva má svá specifika daná především fyzikálními vlastnostmi aplikovaného materiálu. Je to především velmi malá hmotnost částic, které jsou velmi náchylné na odfouknutí i velmi nízkou rychlostí proudění okolního vzduchu. Proto se většinou upouští od pneumatické aplikace mletého vápence přímo z cisterny na povrch pole, kde je toto riziko velmi vysoké. Dnes se přechází na technologii, která eliminuje úlet těchto drobných částic mimo hnojený pozemek.
Aplikační ústrojí je tvořeno šnekovicí uloženou ve výložníku. Šnekovice je dělená na dvě části – šnek je tvořen levým a pravým závitem, tak aby aplikace byla souměrná podle podélné osy stroje. Tento aplikační výložníkový rám je umístěn co nejblíže povrchu půdy a vzdálenost mezi rámem a povrchem pole je proti působení proudu vzduchu chráněna zástěnou z odolné pryže. Tato clona zabraňuje úletu prachových částic a hnojivo, především mletý vápenec, zůstává pouze na pozemku, kde se provádí aplikace. Tato rozmetadla vyrábí například firma Amazone jako návěsná, popřípadě jsou dodávána jako výměnná nástavba na stroje Terra–Gator firmy Ag-chem. Pomocí těchto aplikátorů dosáhneme rovnoměrné aplikace hnojiva, s tím že pokud známe mapu pH pozemku, lze využít variabilní aplikaci při vápnění.

Technika pro aplikaci statkových hnojiv

Ze všech systémů, které se využívaly poslední desítky let u rozmetadel, zůstaly prakticky dva nejpoužívanější. Oba pracují na principu odstředivé síly.
Klasika, která se vyrábí v Agrostroji Pelhřimov, je rozmetací stůl s rotačními lopatkami. Inovací bylo vytvarování stolu do tvaru písmene V, čímž došlo ke zvětšení záběru a zlepšení rovnoměrnosti aplikace.
Druhým řešením je aplikační mechanismus dvoukotoučový odstředivý, který pracuje na stejném principu jako odstředivá rozmetadla průmyslových hnojiv. Jasným trendem je zde snaha o co největší pracovní záběr s dosažením co nejlepší příčné rovnoměrnosti aplikace. Zvyšováním celkové nosnosti strojů vzniká reálná možnost nežádoucího zhutnění půdy vlivem přejezdů. Pro eliminaci tohoto problému jsou pojezdová kola rozmetadel vybavována zařízením pro regulaci tlaku v pneumatikách, díky čemuž se snižuje riziko nežádoucího zhutnění půdy. Používají se jak klasická návěsná rozmetadla, tak návěsy se systémem výměnných nástaveb, které jsou s ohledem na ochranu půdní struktury vybaveny flotačními pneumatikami.

Závěr

Tendence v konstrukci aplikační techniky ukazují cestu, jak dosáhnout rentability na straně jedné a eliminovat negativní dopady na životní prostředí plynoucí z používání průmyslových hnojiv a pesticidů na straně druhé. Při každé činnosti musíme mít stále na paměti trvale udržitelný rozvoj, který je definován jako takový hospodářský vývoj, jenž uspokojuje potřeby současné generace, aniž by zpochybnil schopnost budoucích generací zajistit jejich vlastní potřeby.
Použitá literatura je k dispozici u autora.

 

Klíčové informace

– Přibližně 80 % všech hnojiv je aplikováno pomocí dvoukotoučových aplikačních mechanismů.
– Pneumatická výložníková rozmetadla mají značnou plošnou výkonnost, která nezávisí na kvalitě hnojiva a i při větru dosahují vysoké příčné rovnoměrnosti aplikace.
– K aplikaci statkových hnojiv se stále využívá rozmetací stůl s rotačními lopatkami, případně aplikační dvoukotoučový odstředivý mechanismus, který pracuje na stejném principu jako odstředivá rozmetadla průmyslových hnojiv.

 

Ing. Jiří Mašek, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze
Technická fakulta
Katedra zemědělských strojů

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *