1. Uvedení do problematiky
V podstatě jde o to, aby se ochrana rostlin nebrala jako izolovaná pracovní operace, ale aby byla chápána v souvislostech se všemi pěstitelskými opatřeními. Všechna opatření směřující k dosažení produkce zdravějších potravin se musí vzájemně sladit tak, aby byla podpořena přirozená odolnost plodin, udržena úrodnost půdy a chráněna rozmanitost živočišných i rostlinných druhů. Přednostně by se měly využívat přirozené ochranné faktory, tj. provádět preventivní opatření. Teprve, když tato opatření nedostačují, lze uvažovat o přímých metodách ochrany. S tím souvisí pojem integrovaná ochrana rostlin, což je způsob, který využívá všechny ekonomické, ekologické a toxikologicky přijatelné metody k regulaci škodlivých organizmů a jejich udržení pod hladinou škodlivosti s přednostním záměrným využíváním přirozených omezujících faktorů.
Při ekologickém pohledu je jasné, že je třeba v prvé řadě preferovat nepřímé metody ochrany rostlin, kam můžeme obecně zahrnout volbu technologie „šité na míru” (plodina, podmínky) a respektování zásad správného hospodáře. Jejich výčet by byl jistě námětem samostatného článku.
V posloupnosti dalších kroků je možné akceptovat přímé mechanické metody (zásahy), kam hlavně patří mechanické ničení plevelů a škůdců v průběhu vegetace. Efekt použití příslušných strojů a nářadí je ve včasnosti zásahu, stupni zaplevelení, druhu plevelů, fyzikálních vlastnostech půdy, klimatických podmínkách a správném seřízení pracovních nástrojů. Přednost mechanické regulace plevelů je ve zlepšení půdní struktury, aktivizace života v půdě, odstranění problémů s rezistencí plevelů, snížení utužení půdy a omezení nebo vyloučení používání herbicidů. Nedostatkem mechanické regulace plevelů je závislost na klimatických podmínkách, vyšší pořizovací a provozní náklady u některých strojů a procento úspěšnosti regulace není tak vysoké jako při použití herbicidů – smyslem však není úplná likvidace plevelů, ale jejich omezení na přípustnou míru.
Z přímých metod jsou jednoznačně nejvíce rozšířené chemické metody ochrany rostlin. Jsou nejúčinnější, je zde vysoká selektivita účinku, ale jsou výrazně toxické. Měly by se používat jen tam, kde je to nezbytně nutné, mají reziduální účinky a jsou drahé, což má výrazný vliv na ekonomiku hospodaření. Při rozhodování o aplikaci je třeba vycházet ze stanovených prahů hospodářské škodlivosti plevelů a kritických čísel napadení porostů škůdci, z krátkodobých prognóz výskytu hlavních škodlivých činitelů a signalizace optimálních termínů zásahů. V současné době je třeba využívat nejmodernější navigační a senzorovou techniku při přesné lokalizaci zasažených míst s následnou cílenou aplikací (systém precizního zemědělství).
Při aplikaci chemických přípravků jsou v současné době stále velké rezervy. Podle střízlivého odhadu se 20 ± 50 % spotřebovaných pesticidů používá zbytečně: nezdůvodněně se nadsazuje, ošetřuje se v nepříhodnou dobu, nepatřičným přípravkem nebo nevhodnou aplikační technikou.
Aplikační ztráty se pohybují v rozmezí 20 ± 40 % u polních plodin (postřikovače) a 60 % u speciálních (zapojených) kultur (rosiče). Do ztrát řadíme úlet, odpar, povrchový odtok a průsak do spodních vod. Příčiny (rezervy) jsou jednak v konstrukci strojů a dále v uživatelské sféře (v podmínkách provozu, načasování zásahu, udržování stroje ap.).
Hlavní trendy vývoje v oblasti technologií, pesticidů, konstrukce techniky a její uživatelské sféry je možné heslovitě shrnout do následujících bodů:
technologie a pesticidy:
- regulace skladby a objemu zemědělské produkce,
- trvalý tlak na snižování vstupů do výroby,
- omezování pesticidů na úkor kvalitnějších (účinnost, cílenost, selektivita, toxicita),
- nižší měrné dávky pesticidů v kontextu s lepší nerovnoměrností a pokryvností,
- zmenšení rizik pro zdraví lidí a životní prostředí.
konstrukce techniky:
- zdokonalování detailů funkčních prvků stávajících strojů včetně ovládání a kontroly,
- účinné míchání, čištění a proplachování,
- příčná a podélná stabilizace ramen postřikovačů (vodicí plazy, ultrazvuková čidla),
- kvalita a životnost trysek s požadovaným kapičkovým spektrem,
- sdružování trysek pro rychlou změnu průtoku,
- technické řešení hraniční aplikace,
- monitorovací a řídící prvky strojů,
- cílená změna měrné dávky a koncentrace podle lokalizace potřeby a s minimální časovou prodlevou.
uživatelská sféra:
- výběr nejvhodnějšího typu stroje a doplňků,
- seřízení stroje – základní parametry,
- důsledné dodržování vyhlášky o povinném kontrolním testování postřikovačů a rosičů.
Stěžejní část článku se soustřeďuje na 2 důležité parametry, které výrazně ovlivňují kvalitu práce postřikovačů, což je měrná dávka a příčná nerovnoměrnost aplikace. Z hlediska pracovního postupu vlastní aplikace u postřikovačů je důležité nejprve odměření požadované měrné dávky a následné rovnoměrné rozdělení po pozemku.
2. Měrná dávka.
Základní podmínkou účinnosti ochranářských zásahů je aplikace účinné látky, tj. pesticidu, v optimální měrné dávce. Nedodržení optimální měrné dávky vytváří na jedné straně riziko snížené účinnosti zásahu a na straně druhé zase poškození porostu a ohrožení životního prostředí. Při předávkování, které bývá v praxi nejčastější, se zbytečně plýtvá aplikovanou látkou. To může u pesticidů způsobit citelnou finanční ztrátu. Výraznější odchylky od optimální měrné dávky jsou mnohdy na porostech zřetelně patrné a promítají se často i do výnosů a kvality produktů.
Při předpokladu konstantní koncentrace postřikové jíchy v průběhu práce a konstantní optimálně nastavené výšce postřikového rámu platí, že:
event.
kde: Qha – měrná dávka postřikové jíchy [l.ha-1], Σqi – celkový průtok všemi tryskami [l.min-1], vp – pojezdová rychlost [km.h-1], Bp – pracovní záběr postřikovače [m], qi – průtok i-tou tryskou [l.min-1], bt – rozteč trysek na postřikovém rámu [m].
Pracovní záběr postřikovače lze brát za konstantní hodnotu, která je ovlivněna délkou postřikového rámu a technologickou kázní obsluhy, kdy se předpokládá přesná návaznost jízd daná systémem kolejových meziřádků (dříve pěnovými značkovači stopy) a v poslední době hlavně satelitní navigací (GPS, RTK, CTF). Obdobně lze brát i rozteč trysek na postřikovém rámu, která je daná konstrukcí rozvodu a většinou bývá 0,5 m.
Z výše uvedeného vyplývá, že měrnou dávku Qha můžeme ovlivňovat, příp. dodržovat nezávislou změnou celkového průtoku tryskami Σqi (pracovní tlak, velikost trysek, počet funkčních trysek v jednom držáku) nebo pojezdovou rychlostí vp příp. závislou změnou Σqi = f(vp). Od toho se odvíjí nesynchronizované a synchronizované dávkování ve vztahu k pojezdové rychlosti.
Cílená aplikace v systému precizního zemědělství.
Aplikovaná měrná dávka a výběr přípravků jsou založeny na řadě faktorů. Jedním z nejdůležitějších faktorů jsou manažerské znalosti o pozemcích, dále pak místopis a půdní podmínky. Hustota plodiny je velmi důležitá pro stanovení množství chemického přípravku, který bude aplikován na list. Proto může být výhodné zvýšit měrnou dávku fungicidů a insekticidů v oblastech s hustým porostem. Naproti tomu může být redukována měrná dávka v řídce zapojených částech pole. Hustota porostu může být odhadována i na základě výnosových map z minulých let. U plevelů musí být v řídce zapojených plodinách aplikace herbicidů zvýšena, protože pěstitelské podmínky jsou často koncentrovány každý rok ve stejných oblastech. Samozřejmě jsou důležité opakované prohlídky pozemku.
Jednoduché uplatnění má v ochraně rostlin zónová aplikace, kterou je možné provádět na základě vizuálního sledování (plevele – chrpa, vlčí máky, svízel přítula, pýr) systémem on-off (zapnuto-vypnuto) nebo na náletové části od škůdců.
Technická realizace diferencované aplikace jednoho nebo více přípravků jedním strojem je z velké části vyřešena. Problémem dosud zůstává získávání jednoznačných základních informací o plošném rozdělení příslušného faktoru a nalezení přesných algoritmů korelací.
Pro využití v rámci precizního zemědělství se přímo nabízí systém namíchávání chemického přípravku do vody ve směšovacím potrubí nebo komoře těsně před tryskami. To znamená, že přípravek není míchán s vodou na požadovanou koncentraci v nádrži postřikovače. Tato technika přináší řadu výhod, ale prozatím za cenu vyšších nákladů. Pracuje přesně, spoří chemické prostředky, vylučuje nepotřebný zbytek přípravku v nádrži a je prospěšná životnímu prostředí. Systém umožňuje odebírat přípravek přímo z obalů, v různé měrné dávce a nezávisle na sobě 4–6 přípravků v různé koncentraci, případně poměru a cíleně je aplikovat.
V zahraničí se můžeme setkat s uvedeným technickým řešením při kombinované aplikaci kapalného minerálního hnojiva s herbicidy. V nádrži postřikovače je umístěn DAM a herbicidy jsou přisávány z originálních obalů.
Cílenou aplikaci lze zobecnit následujícím vztahem:
Σqi, ev. c (koncentrace jednoho, ev. kombinace více přípravků) = f (vp, polohy stroje – aplikační mapa – GPS, RTK, CTF nebo v reálném čase).
3. Příčná nerovnoměrnost aplikace
Jedná se o jeden z nejdůležitějších ukazatelů při hodnocení kvality práce postřikovače. Výrazný vliv má provedení, délka, výška a stabilita postřikového rámu, druh, velikost a rozmístění trysek a také velikost pracovního tlaku. Příčná nerovnoměrnost aplikace se obvykle posuzuje variačním koeficientem. Za horní hranici přijatelné příčné nerovnoměrnosti se vesměs považuje 10 %. Délka postřikového rámu konkrétního postřikovače by měla být v relaci s konkrétními podmínkami farmy, s rozlohou pozemků a konfigurací terénu.
Orientačně lze délku postřikového rámu stanovit ze vztahu:
kde: L – délka postřikového rámu [m], F – výměra pozemku [ha], t – časový limit na ošetření [h], vp – pojezdová rychlost [km.h-1].
Eventuální výkyvy postřikového rámu ovlivňují i okamžitou měrnou dávku v konkrétním místě. Měrná dávka se při pohybu ramen dozadu a dolů zvyšuje, při opačném pohybu snižuje. Je důležité, aby všechny postřikovače s pracovním záběrem nad 12 m měly výkyvná zavěšení ramen (pasivní stabilizace). Účinné tlumiče působící ve svislé a vodorovné rovině, příp. vodicí plazy tlumí přenášení rázů z podvozku do ramen, zvyšují jejich životnost i dodržování měrné dávky. Na rovnoměrnost měrné dávky na celé ploše má velký vliv návaznost jednotlivých pracovních jízd. Rozteč trysek na postřikovém rámu je dána konstrukcí rozvodu (0,5 m). Této rozteči odpovídá pro každý typ trysek s různým úhlem výstřiku optimální pracovní výška (obr. 1). Většinou se na postřikovém rámu používají hydraulické štěrbinové trysky. Při menší pracovní výšce se rozptylové obrazce jednotlivých trysek nedostatečně překrývají, zhoršuje se příčná nerovnoměrnost aplikace. Naopak zvětšením pracovní výšky se zvýší nebezpečí úletu.
Obecně doporučené překrytí rozptylových obrazců pro štěrbinové trysky je 60 % (u vířivých trysek 100 %). Současný výzkum však ukazuje, že se příčná nerovnoměrnost aplikace dále zlepšuje u štěrbinových trysek s úhlem výstřiku 110° při zvyšování překrytí až na 150 % při výšce rámu 0,5 m, kdy jsou variace při výkyvu ramen více kompenzovány než u trysek s menším úhlem výstřiku.
Většina trysek je doporučena pro určitý pracovní tlak, při kterém dodržují určitý úhel výstřiku. Jinak se úhel výstřiku se změnou pracovního tlaku mění (obr. 2, 3).
S pracovním tlakem se i nepřímo úměrně mění kapičkové spektrum charakterizované mediánem (VMD) dle vztahu:
Se zvyšujícím se pracovním tlakem a potažmo i průtokem se zjemňuje kapičkové spektrum a obdobný trend je při výměně trysek s narůstajícím úhlem výstřiku při konstantních ostatních parametrech. Ačkoliv trysky s velkým úhlem výstřiku vytvářejí malé kapičky více náchylnější na úlet, nižší výška ramen nad porostem snižuje potenciál úletu více než velikost kapiček.
4. Závěr
Aplikační technika pro ochranu rostlin má výrazný ekologický vliv, protože každý chemický zásah je určitým rizikem pro životní prostředí i pro zdraví lidí. Na kvalitu práce má vliv jak obsluha, tak technické provedení strojů. Oba činitelé svým způsobem mají rezervy při omezování aplikačních ztrát. Trend při aplikaci musí jít cestou precizace a cílenosti aplikací. Je třeba si mj. uvědomovat a více se zabývat širokou provázaností různých konstrukčních a funkčních činitelů, které výrazně ovlivňují dodržování měrné dávky a příčné nerovnoměrnosti aplikace a s tím spojené kvality ochranářských zásahů.
Literatura:
[1] CIGR Handbook of Agricultural Engineering, Volume III. Plant Production Engineering, 1999, ASAE St.Joseph, Michigan, USA, ISBN: 1-892769-02-6, 632 p.
[2] Chudomel, M., 1971, Stroje a zařízení pro ochranu rostlin. Skripta ČVUT v Praze, 116 s.
[3] Kovaříček, P., 1997, Plošné postřikovače pro ochranu rostlin a hnojení kapalnými hnojivy. IVV MZe ČR Praha, ISBN: 80-7105-159-4, 38 s.
[4] Matthews, G.A., 2000, Pesticide Application Methods. Third edition. Blackwell Science Ltd., Oxford, UK, ISBN: 0-632-05473-5, 432 p.
[5] Paulen, J., 1998, Technika na aplikáciu hnojív a pesticídov. ÚVTIP-NOI, Bratislava, ISBN: 80-85330-41-5, 75 s.
[6] Rybka, A., Šťastný, M., 1999, Precizní zemědělství. ÚZPI Praha,ISBN: 80-7271-038-9,52 s.
[7] Saidl, M., 1988, Opatření ke zvýšení kvality pozemní a letecké aplikace průmyslových hnojiv a pesticidů. MZVž ČSR Praha, 138 s.
[8] Srivastava, A.K., Goering, C.E, Rohrbach, R.P., Buckmaster, D.R. (2nd Ed.), 2006, Engineering Principles of Agricultural Machines. ASABE St. Joseph, Michigan, USA, ISBN: 1-892769-50-6, 588 p.
[9] Trunečka, K., 1996, Technika a metody v ochraně rostlin I: Skripta MZLU v Brně, ISBN: 80-7157-196-2, 124 s.
[10] Firemní literatura: Hardi, Spraying Systems.
