Nowoczesne Opryskiwacze do Zwalczania Chwastów: Technologie i Zastosowania

Współczesne rolnictwo stoi przed wyzwaniem ograniczenia zużycia pestycydów przy jednoczesnym zapewnieniu efektywności oprysków. Odpowiedzią na te potrzeby są nowoczesne opryskiwacze wykorzystujące zaawansowane technologie, takie jak wizja komputerowa, sztuczna inteligencja i precyzyjne sterowanie. Systemy te pozwalają na punktowe aplikowanie środków ochrony roślin, znacząco redukując ich zużycie i wpływ na środowisko.

Wprowadzenie do Precyzyjnego Opryskiwania

Opryskiwacze polowe przestały być prostymi konstrukcjami. Obecnie składają się z zaawansowanych systemów, które umożliwiają precyzyjne sterowanie pracą z poziomu kabiny operatora, często za pomocą terminali pokładowych. Duże możliwości oferuje standard ISOBUS, dzięki któremu za pomocą jednego terminala można sterować zespołami opryskiwacza oraz obsługiwać inne funkcje, takie jak prowadzenie równoległe agregatu za pomocą systemu GPS.

Jedną z opcji obsługiwanych przez urządzenia ISOBUS jest funkcja Section Control, czyli automatyczne wyłączanie poszczególnych sekcji rozpylaczy na belce opryskiwacza na podstawie pozycji GPS podczas pracy na klinach i w trakcie manewrowania. Inną ważną funkcją oferowaną przez komputery pokładowe jest automatyczne sterowanie podnoszeniem i opuszczaniem belki polowej. Odbywa się to na podstawie danych z ultradźwiękowych czujników umieszczonych na belce, dokonujących pomiaru jej wysokości nad łanem lub powierzchnią gleby. Czujniki ultradźwiękowe montowane są zarówno na końcach belki, jak i na jej środku.

System John Deere See & Spray

System See & Spray, oferowany przez John Deere, to innowacyjna technologia oprysku punktowego, która rozpoznaje chwasty i aplikuje środek dokładnie w miejsce ich występowania. System ten, znany w USA od kilku lat, pojawił się niedawno w Polsce.

Historia i Rozwój Technologii

Koncepcja systemu See & Spray pochodzi od niewielkiego startupu Blue River Technology, który we wrześniu 2017 roku został przejęty przez amerykańskiego giganta John Deere. Firma Blue River, z siedzibą w Sunnyvale w Kalifornii, specjalizowała się w tworzeniu maszyn precyzyjnie wykrywających chwasty. To właśnie Blue River opracowało technologię umożliwiającą oprysk wyłącznie tam, gdzie znajdują się niechciane rośliny. Stanowiło to podstawę systemu See & Spray, który w kolejnych latach, już pod auspicjami John Deere, był intensywnie testowany. Na rynku amerykańskim system jest obecny od 2021 roku.

Zasada Działania

Działanie systemu See & Spray opiera się na kamerach, procesorach i algorytmach sztucznej inteligencji, które umożliwiają wykrywanie chwastów w czasie rzeczywistym. System wykorzystuje kamery o wysokiej rozdzielczości (20 zdjęć na sekundę) i algorytmy AI do wykrywania chwastów. W Polsce i w Europie dostępne są wersje See & Spray Select, które znakomicie sprawdzają się w kukurydzy czy ziemniakach. Podstawą systemu jest indywidualne sterowanie dyszami INC Pro z PWM, bez którego See & Spray nie będzie działać. INC Pro pomaga operatorom opryskiwaczy na polach z nietypowymi granicami czy położonych na ostrych nachyleniach terenu, utrzymując stałą dawkę oprysku pomimo zmian prędkości dzięki modulacji szerokości impulsu przy 15 Hz, otwierając i zamykając dysze 15 razy na sekundę.

Tryby Pracy i Oszczędności

System See & Spray używa kamer RGB do wykrywania chwastów na podstawie różnic kolorystycznych (zielone na brązowym), głównie w opryskach przedwschodowych, ale także na późniejszym etapie wzrostu rośliny. Po wykryciu chwastu system aktywuje wyłącznie te dysze opryskowe, które znajdują się bezpośrednio nad celem. Dysze są sterowane indywidualnie, co pozwala na precyzyjną aplikację herbicydu. Operator może regulować czujność systemu w zależności od wielkości i częstotliwości występowania niechcianych roślin. Współczynnik trafienia w tym wypadku wynosi 98-100%, a oszczędności na środkach ochrony roślin wahają się między 40 a 70%.

W przypadku oprysków powschodowych kamery fotografują pole 30 klatek na sekundę, procesory wykrywają rzędy na polu i szukają zielonych obiektów między nimi. W efekcie system rozpoczyna aplikację po wykryciu chwastów między rzędami. W tym trybie używany jest ten sam sprzęt i oprogramowanie co w trybie przedwschodowym. Współczynnik trafienia wynosi wówczas 95-98%, a oszczędności sięgają 30-70%. Operator może zwiększyć lub zmniejszyć czułość systemu, w zależności od wielkości roślin - od czułości 1 na poziomie 64 mm do czułości 5 na poziomie 2-4 mm. Możliwe jest także wyznaczenie długości oprysku (małej 1 m, średniej 2 m, dużej 3 m).

System See & Spray rejestruje dane o lokalizacji i ilości zastosowanego herbicydu, tworząc mapy zasięgu oprysku. Podczas testów w gospodarstwie doświadczalnym w Dłoni, na polu o powierzchni 5,8 ha, zastosowano oprysk konwencjonalny i z użyciem See & Spray. Na 1 ha konwencjonalnym sposobem zużyto 224,5 l płynu, zaś na 4,8 ha z opryskiem See & Spray zużyto 117,5 l (na powierzchni 0,5 ha, bo tylko tam występowały chwasty). Różnica w zużyciu jest kolosalna.

Koszt maszyny z systemem See & Spray jest wyższy o około 300 tys. zł netto, do czego dochodzą niezbędne licencje. Przy dużych areałach taka inwestycja może się jednak szybko zwrócić.

Technologia AmaXact od AMAZONE

Firma AMAZONE zaprezentowała pulsacyjną modulację czasu otwarcia AmaXact, przewidzianą dla produkowanych opryskiwaczy. Dzięki technologii PWFM (Pulsed Width Frequency Modulation) zawór korpusu rozpylacza otwiera się i zamyka kilka razy na sekundę, a czasy otwarcia (szerokości impulsu) można regulować zgodnie z potrzebami.

Zalety Indywidualnego Sterowania Zaworami

Możliwość indywidualnego sterowania każdym zaworem PWFM oferuje szereg korzyści dla aplikacji cieczy. Oprócz indywidualnego przełączania rozpylacza w celu zminimalizowania nakładek, AMAZONE daje możliwość uzyskania bezstopniowej kompensacji krzywej. Operator ma również możliwość zmiany prędkości jazdy w określonym zakresie bez zmiany wielkości kropli. W obszarze rolnictwa precyzyjnego indywidualne sterowanie zaworami umożliwia precyzyjną aplikację na podstawie kart aplikacji w obrębie szerokości belki.

System DynamicFlow i Sterowanie

Do precyzyjnej punktowej aplikacji niezbędna jest szczególnie szybka i dokładna regulacja ciśnienia, pozwalająca odpowiednio dozować dawki cieczy w poszczególnych punktach. Specjalnie dla systemu AmaXact firma AMAZONE opracowała hydrauliczny regulator ciśnienia DynamicFlow, który umożliwia szybką regulację ciśnienia. Firma stworzyła również odpowiedni system sterowania dla AmaXact, który jest prosty i przejrzysty w obsłudze. Operator wprowadza jedynie żądany rozmiar kropli i otrzymuje zakres prędkości, w którym zestaw maszynowy może się poruszać. AMAZONE zapowiada cyfrowe połączenia systemu z opartą na chmurze platformą danych AmaConnect.

Optymalizacja Pracy i Zakresu Roboczego

AmaXact daje także możliwość optymalizacji pracy konwencjonalnych systemów modulacji impulsu (PWM). Dzięki PWFM oprócz czasu otwarcia zaworów regulowana jest także liczba cykli przełączania. Konwencjonalne systemy PWM mogą generować niedokładny rozkład wzdłużny, zwłaszcza przy dużej prędkości jazdy, co jest widoczne na plantacjach roślin. W porównaniu do automatycznego przełączania różnych rozpylaczy, PWM działa bezstopniowo tylko z jednym rozpylaczem, zapewniając taką samą jakość aplikacji w określonym obszarze roboczym.

Dla zwiększenia zakresu roboczego, zamiast pojedynczej wartości ciśnienia, można wprowadzić widełki ciśnienia. AmaXact automatycznie ustawia ciśnienie, częstotliwość i czasy otwarcia, dzięki czemu jakość aplikacji pozostaje niezmiennie wysoka, a jednocześnie możliwy zakres roboczy jest większy nawet o 87% w odniesieniu do prędkości i dawki oprysku. Regulacja ciśnienia służy także do zmniejszenia ilości cykli przełączania, wydłużając żywotność zaworów. Przy wysokim cyklu pracy system automatycznie przełącza się z trybu impulsowego na tryb ciągłego otwarcia rozpylaczy, znacząco zmniejszając liczbę cykli przełączania.

Zintegrowane Rozwiązania do Zwalczania Szczawiu na Użytkach Zielonych

W 2025 roku firma AMAZONE przedstawiła nowości związane z ochroną trwałych użytków zielonych, koncentrując się na zwalczaniu szczawiu, uznawanego za szkodliwy chwast na łąkach. Wiele rejonów Europy zmaga się z dużą presją szczawiu, utrudniającą przygotowanie odpowiedniej jakości paszy.

Technologia CLAAS i AMAZONE

Firma CLAAS opracowała nową metodę zwalczania szczawiu na TUZ, wykorzystującą kamerę do rozpoznawania chwastu podczas koszenia. Na sztywnym zaczepie przedniej kosiarki zamontowany jest system kamer, który rejestruje całą szerokość roboczą. Oprogramowanie oparte na sztucznej inteligencji analizuje obrazy i tworzy mapę infekcji. Rolnik ma możliwość przeprowadzenia oceny agronomicznej obszarów zagrożonych wystąpieniem szczawiu przed przesłaniem danych do opryskiwacza polowego. Na podstawie wiedzy o lokalizacji i historii pola, w CLAAS connect Farm Management definiowany jest agronomiczny bufor bezpieczeństwa, np. 50 cm wokół punktów aplikacji.

Mapa z agronomicznymi powierzchniami docelowymi jest przesyłana do opartej na chmurze platformy danych AmaConnect firmy AMAZONE, gdzie tworzona jest karta aplikacyjna w zależności od technologii opryskiwacza polowego. Niemieccy producenci maszyn przewidzieli bezprzewodowe przesyłanie map punktowych między dwoma różnymi systemami. Kosiarka przesyła dane do CLAAS connect Farm Management za pośrednictwem telefonii komórkowej, a stamtąd mapa jest przekazywana do AmaConnect firmy AMAZONE za pośrednictwem komunikacji chmura-chmura. Aplikacja AmaConnect automatycznie optymalizuje otrzymaną kartę aplikacyjną, zapewniając bezpieczne zwalczanie szczawiu. Mapa punktowa jest przed zabiegiem przesyłana do AmaTron 4 za pośrednictwem aplikacji AmaTron Share, a w przyszłości ma być kierowana bezpośrednio do chmury przez AmaConnect.

System ten daje oszczędności bez konieczności inwestowania w specjalną technologię aplikacji. W porównaniu do wykorzystania dronów do wykrycia szczawiu, system ten ma tę zaletę, że mapowanie odbywa się już podczas koszenia. Podział zadań sprawia, że system jest łatwy w użyciu dla każdego praktyka.

Selektywny Opryskiwacz Rumex do Upraw Rzędowych

Nowy opryskiwacz selektywny Rumex to rozwiązanie dla upraw rzędowych, gdzie ręczne pielenie i klasyczne zabiegi generują znaczne koszty. Konstrukcja powstała z myślą o gospodarstwach warzywniczych i plantacjach buraka czy szpinaku.

Technologia i Działanie

Serce zestawu to sześć kamer zamontowanych na belce roboczej o szerokości dziewięciu metrów. Każda kamera pracuje z nowym procesorem wideo, wykonując do stu dwudziestu analiz obrazu na sekundę. System porównuje te dane z siecią dwudziestu dwóch algorytmów rozpoznających rośliny. Kamera identyfikuje w czasie rzeczywistym, co na polu jest chwastem, a co uprawą, i przekazuje sygnał do odpowiedniej dyszy. Każda z dwustu dwudziestu dwóch dysz pracuje niezależnie, otwierając się tylko wtedy, gdy rzeczywiście ma co opryskać.

Opryskiwacz Rumex został dostosowany do rolnictwa rzędowego, najlepiej sprawdzając się w cebuli, marchwi, buraku cukrowym, cykorii i szpinaku. Rumex wisi na przednim tuzie, a zbiornik o pojemności dwustu litrów wraz z układem płukania również znajduje się z przodu, dzięki czemu system widzi rośliny, zanim przejedzie po nich traktor. W praktyce daje to wyższy plon i niższe zużycie środków, z oszczędnościami herbicydów sięgającymi nawet dziewięćdziesięciu procent. Praca odbywa się z prędkością od pięciu do ośmiu km/h, zależnie od warunków i presji chwastów. Sterowanie odbywa się z poziomu tabletu, gdzie ustawia się gatunki chwastów, rodzaj uprawy, parametry cieczy i typ zabiegu (również fungicydowe czy insektycydowe). Rumex współpracuje z systemami GPS i ma wbudowane liczniki pracy i hektarów.

Ogólne Aspekty Nowoczesnych Opryskiwaczy

Rola opryskiwacza w gospodarstwie wykracza poza zwykłe zwalczanie szkodników. Odpowiednio dobrany sprzęt wpływa na wydajność upraw, oszczędność środków ochrony roślin i poprawę jakości plonów.

Znaczenie w Warzywnictwie

W warzywnictwie precyzyjna ochrona roślin staje się kluczowym elementem opłacalnej produkcji. Rosnące koszty środków ochrony i paliwa, wymagania odbiorców co do jakości plonu oraz presja regulacyjna zmuszają rolników do uważniejszego przyglądania się efektywności zabiegów. W uprawach warzywniczych margines błędu jest znacznie mniejszy niż w zbożach czy rzepaku. Liście są często delikatne, ulistnienie gęste, a okres karencji krótki. Dlatego dokładność zabiegu i możliwość dopasowania parametrów oprysku do fazy rozwojowej rośliny oraz rodzaju środka mają fundamentalne znaczenie. Nowoczesne technologie są również odpowiedzią na ograniczenia ilości stosowanych substancji czynnych, wymuszając maksymalizowanie skuteczności zabiegu przez idealne dopasowanie dawki, zachowanie równomierności i ograniczenie znoszenia kropel.

W przypadku warzyw polowych (marchew, pietruszka, cebula, kapusty, burak ćwikłowy, fasola) najczęściej stosuje się opryskiwacze zawieszane lub przyczepiane, często z belkami o szerokości 18-30 m. Kluczowe znaczenie mają systemy prowadzenia belki opryskowej, takie jak stabilizacja hydrauliczna, zawieszenie równoległoboczne, a także aktywne systemy kopiowania terenu oparte na czujnikach ultradźwiękowych.

Specjalistyczne rozwiązania obejmują opryskiwacze rzędowe, które kierują ciecz bezpośrednio w pas roślin, ograniczając oprysk międzyrzędzi, oraz rozwiązania tunelowe (np. w uprawach truskawki, maliny), gdzie część cieczy jest wychwytywana na ekranach i zawracana do zbiornika. Opryskiwacze kolumnowe, wyposażone w pionowe przewody powietrzne lub ramiona z dyszami, sprawdzają się w uprawach wysięgnikowych i przy wysokich odmianach.

Kluczowe Elementy Konstrukcyjne

O jakości oprysku decyduje kilka kluczowych elementów konstrukcyjnych:

• Pompa: Jej zadaniem jest zapewnienie stałego ciśnienia i wydatku, dostosowanego do liczby dysz i prędkości jazdy. Pompy membranowo-tłokowe, najczęściej stosowane w warzywnictwie, charakteryzują się odpornością na agresywne środki i łatwością serwisowania.
• Układ filtrów: Ssące, sekcyjne i końcowe przy dyszach. Skuteczna filtracja chroni dysze przed zapychaniem, szczególnie przy stosowaniu nawozów dolistnych, mikroelementów i dodatków biostymulujących.
• Rozpylacze (dysze): Decydują o wielkości kropli, kącie strumienia oraz rozkładzie dawki. Nowoczesne dysze wyposażone są we wkładki ceramiczne lub z tworzyw o zwiększonej odporności na ścieranie.

Systemy Kontroli i Nawigacji

Nowoczesne komputery oprysku automatycznie regulują ciśnienie i przepływ cieczy w zależności od prędkości jazdy. Umożliwiają także automatyczne włączanie i wyłączanie poszczególnych sekcji belki opryskowej, co jest szczególnie ważne w warzywach sadzonych na mniejszych, nieregularnych działkach. Systemy nawigacji satelitarnej (GPS) otworzyły drogę do w pełni zautomatyzowanego sterowania opryskiem, pozwalając na tworzenie map zasobności, presji chorób lub zachwaszczenia, a następnie wykonywanie zabiegów z dawką zmienną.

Kontrola Wielkości Kropli i Ograniczenie Zniesienia

W warzywach, zwłaszcza o delikatnym ulistnieniu, bardzo ważna jest kontrola wielkości kropli. Zbyt drobne kropelki są łatwo znoszone przez wiatr, a zbyt duże powodują spływanie cieczy. W wielu krajach wprowadzono klasy antyznoszeniowe. Do herbicydów kontaktowych często zaleca się drobnokroplisty oprysk, zaś do fungicydów czy insektycydów - kompromis między ograniczeniem zniesienia a dobrym pokryciem. Coraz większą rolę odgrywają systemy zmiennego ciśnienia w zależności od położenia belki i prędkości jazdy, co pozwala utrzymać odpowiednią wielkość kropli na całej szerokości roboczej.

• Do zabiegów fungicydowych i insektycydowych na roślinach o rozwiniętym ulistnieniu lepiej sprawdzają się dysze dwustrumieniowe.
• W uprawach kapustowatych czy pora warto stosować dysze eżektorowe o nieco większej kropli.
• Kluczową rolę odgrywa również kolor dyszy, który wg międzynarodowej skali oznacza jej wydatek przy określonym ciśnieniu.

Rejestracja Danych i Zarządzanie Gospodarstwem

Nowoczesne opryskiwacze oferują możliwość rejestrowania przebiegu zabiegu, w tym dawki, prędkości jazdy, użytego środka, warunków pogodowych i daty wykonania. To narzędzie do zarządzania ryzykiem i optymalizacji kosztów. W wielu gospodarstwach wdrażane są systemy farm management, które zbierają informacje z różnych maszyn, przedstawiając je w formie map, raportów i zestawień.

Robotyka w Opryskiwaniu

Rozwój robotyki w rolnictwie stopniowo dociera także do warzywnictwa. Pojawiają się autonomiczne platformy gąsienicowe lub kołowe, które mogą wykonywać opryski w rzędach, pod osłonami i w trudno dostępnych kwaterach. Wyposażone w kamery, czujniki i systemy nawigacji, są w stanie poruszać się z dużą precyzją. Robotyczne opryskiwacze pozwalają też na bardzo punktowe aplikowanie środków, np. tylko tam, gdzie czujniki wykryją obecność chwastów lub objawy choroby. Technologie widzenia maszynowego (computer vision) są coraz częściej wdrażane, analizując obraz z kamer i rozróżniając roślinę uprawną od chwastu, a nawet pierwsze objawy choroby.

Wykorzystanie Biopreparatów i Gospodarowanie Wodą

Rosnące znaczenie biopreparatów (mikroorganizmów pożytecznych, ekstraktów roślinnych) zmienia podejście do oprysków. Środki te są często wrażliwsze na temperaturę, promieniowanie UV czy pH wody, co wymaga dostosowania nowoczesnych opryskiwaczy i praktyki ich wykorzystania (np. dokładna kontrola pH wody). Biopreparaty często wymagają częstszych, ale łagodniejszych zabiegów, dlatego kluczowe staje się obniżenie kosztu pojedynczego oprysku i skrócenie czasu potrzebnego na jego wykonanie.

Coraz częściej mówi się o łączeniu funkcji oprysku i nawadniania w ramach wspólnej strategii gospodarowania wodą i składnikami pokarmowymi, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach wodnych.

Wybór i Kalibracja Opryskiwacza

Przed zakupem nowego opryskiwacza warto przeanalizować strukturę zasiewów i nasadzeń. Gospodarstwa specjalizujące się w warzywach korzeniowych i cebulowych na dużych areałach będą potrzebowały maszyn o większej pojemności zbiornika (3000-6000 l) i szerokich belkach. Ważne są też możliwości adaptacji opryskiwacza do różnych typów upraw (szybka wymiana kół, regulacja prześwitu, kompatybilność z dyszami).

Nawet najdroższy opryskiwacz nie spełni swojej roli, jeśli nie będzie prawidłowo skalibrowany. Kalibracja polega na ustawieniu parametrów tak, aby rzeczywista dawka cieczy roboczej na hektar odpowiadała zadanej. Zaleca się kalibrację przynajmniej kilka razy w sezonie, obowiązkowo po wymianie większej liczby dysz, remontach pompy lub istotnej zmianie rodzaju stosowanych mieszanin.

Optymalne Warunki Zabiegu i Konserwacja

Optymalna temperatura dla większości oprysków to 10-20°C, przy wilgotności względnej powyżej 60%. Prędkość wiatru powinna mieścić się w granicach 1-4 m/s. Zaleca się wykonywanie zabiegów w godzinach porannych lub wieczornych. Dbanie o stan techniczny opryskiwacza to nie tylko kwestia jego trwałości, ale także bezpieczeństwa użytkownika i środowiska. Regularne przeglądy, wymiana uszczelek, kontrola pompy i filtrów są podstawą. Po każdym dniu pracy niezbędne jest przepłukanie układu czystą wodą.

Bezpieczeństwo pracy obejmuje również stosowanie odzieży ochronnej, rękawic, okularów i masek, a także szkolenie pracowników sezonowych z zasad stosowania środków ochrony, pierwszej pomocy i postępowania z odpadami.

Ekonomika i Zrównoważone Rolnictwo

Opłacalność inwestycji w nowoczesny opryskiwacz zależy od liczby zabiegów i wartości upraw. W warzywach nawet niewielkie straty plonu mogą szybko przewyższyć różnicę w cenie. Dokładniejsze dawkowanie, mniejsze nakładki i lepsze pokrycie roślin dają realne oszczędności na środkach ochrony i paliwie. Częstotliwość wymiany dysz zależy od ich materiału i intensywności pracy; zaleca się kontrolę wydatku dysz przynajmniej raz do roku. Rolnictwo zrównoważone zakłada podawanie środków ochrony roślin jedynie w konieczności oraz w odpowiedniej dawce, co jest doskonale realizowane przez opryskiwacze punktowe.

tags: #nowoczesne #opryskiwacze #na #chwasty