A precíziós módszerek kimunkálásának ügye a hazai növényvédelem mostohagyermeke, mind a mai napig. Az elmúlt másfél évtizedben a szakirányítás és a kutatás-fejlesztés képviselői – a számos, eddig kidolgozott, a gyakorlatban igazolt és publikált eredmények ellenére – „nem hangolódtak rá” a precíziós módszerek elvi és anyagi támogatására. Halvány reménysugárként ismerhettük meg a közelmúltban nyilvánosságra hozott Nemzeti Növényvédelmi Cselekvési Tervben azt a pár mondatot, amely megemlíti a precíziós módszerek jövőbeni, kívánatos alkalmazását.

A helyspecifikus növényvédelem végrehajtásához a technikai feltételek már régóta adottak. A térinformatikai műszerek és eszközök széles választékához hozzá lehet jutni és rendelkezésre állnak azok a kijuttató eszközök is, amelyek alkalmasak a növényvédő szerek precíziós alkalmazására.

Jelentős elmaradásunk van az input adatok gyűjtésének módszerfejlesztésében és olyan algoritmusok kimunkálásában, melyek megoldják az adatokból és összefüggések logikai kapcsolatából a folyamatvezérlést.

A növényvédelem három nagy szakterülete közül – melyek a növénykórtan, a növényvédelmi állattan és a gyomszabályozás – csupán az utóbbi esetében látszanak kézzelfogható és a gyakorlati életben is igazolt eredmények. Nem lennénk korrektek, ha megfeledkeznénk azokról a ma még magányos szigetként működő kutatócsoportokról, akik a növényvédelem más területein is eredményeket értek el, mindenek előtt a talajlakó kártevők elleni precíziós védekezések részfeladatainak kimunkálásában.

A precíziós gyomszabályozás történhet on-line és off-line folyamatvezérléssel, mindkettőre vannak hazai példák. Az on-line megoldásnál az adatfelvételezés, az adatfeldolgozás és a növényvédő szerek kijuttatása egy menetben történik. Nyomon követve a külföldi ez irányú fejlesztéseket azt állapíthatjuk meg, hogy az on-line módszerek kutatása prioritást élvez az egyéb folyamatszervezési megoldásokkal szemben. Az on-line irányítási modell előnye, hogy az input adatgyűjtés az egész területre kiterjed, nincs mintavételi módszertani probléma, de hátránya az adatfeldolgozás időigényessége, ami együtt jár a szántóföldi alkalmazásnál a kis területi teljesítménnyel. Az on-line módszerek különleges esete, amikor a különböző gyomfajok felismerését célozzák meg kamerák és fajfelismerő szoftverek segítségével. A képfeldolgozás és fajfelismerés módszereinek kimunkálása költséges, időigényes és ma még nem biztonságos.

Ez a módszertani probléma vezetett oda, hogy különösen a kalászos gabonák precíziós gyomszabályozásában az off-line módszert dolgozzuk ki, ellentétben a külföldi megoldásokkal. A mi módszerünk lényege, hogy a gabona vegyszeres gyomirtása előtti napokban elvégezzük a gyomfelvételezést, majd az adatokat számítógépen feldolgozva, megfelelő algoritmusok segítségével kijuttatási vezérlést hozunk létre. Tudjuk, hogy a reprezentatív mintavételezés pontatlanabb a teljes felületi optikai adatrögzítésnél, de négy éves módszertani fejlesztőmunkával sikerült a közismert Balázs-Ujvárosi gyomfelvételezési módszert megbízhatóan adaptálni erre a célfeladatra. Most már kimondhatjuk, hogy e módszer adatbiztonsága megfelelő, végrehajtásához csupán papír és író eszköz szükséges. Célul tűztük ki, hogy a közeli jövőben megoldjuk a gyomfelvételezések adatainak és helyazonosítóinak rögzítését, valamint az adatok továbbítását az ún. „okostelefonok” segítségével.

A búza helyspecifikus gyomirtásának kifejlesztett változatát az alábbiakban ismertetjük. Erre a feladatra a legújabb fejlesztések alapján létrehozott, az AgLeader típusú marokszámítógéppel összekötött GPS a legalkalmasabb (1. kép).

Jelkorrekció nélkül használva visszatérési pontossága 1–2 méter, ami céljainknak még megfelelő. A térinformatikával kombinált gyomfelvételezések munkamenete a tábla határvonalának meghatározásával kezdődik. Korábbi vizsgálataink szerint a 0,5 hektáronkénti mintasűrűség nagy biztonsággal reprezentálja a tábla gyomnövényzetét, ugyanakkor a legkisebb idő- és munkaráfordítással jár. A tábla határvonalának birtokában a készülék a táblát 0,5 hektáros cellákra osztja fel egy raszterháló segítségével. A háló négyzeteinek középpontjában helyeztük el a 2x2 méter nagyságú mintaterületeinket. A mátrix középpontjába helyezett mintahelyeket sorszámmal látjuk el, majd meghatároztuk a gyomfelvételezés végrehajtásához szükséges kezdési pontot és a táblán belüli haladási irányt.

Ezt követően a készüléket navigációs funkcióba helyezzük és megkezdjük az első mintahelyen a gyomfelvételezés végrehajtását. A gyomfelvételezést általában a legnagyobb borítottsággal szereplő gyomfajjal kezdtük, majd mindaddig folytattuk, míg a mintaterületen található  összes gyomfaj borítottságát megállapítottuk. A gyomfajok borítottsági százalékának papír alapon történő feljegyzése után az irodai körülmények között elhelyezett számítógép Excell táblázatába rögzítjük a gyomfelvételezési adatokat és ezekhez rendeljük a GPS által létrehozott minta x és y térinformatikai jellemzőit. A gyomfelvételezés elvégzésének ésszerű módja az, ha a munkát két fő végzi. Az egyik szakember az egymástól 71 méter távolságban lévő mintapontokra navigál az AgLeader műszer segítségével, míg a másik végzi az éppen aktuális mintatér gyomfelvételezését. A munkamegosztás lényege, hogy a gyomfelvételező szakember a mintahelyek közötti távolságon átgyalogolva 0,1%-os értékkel feljegyzi azokat a gyomfajokat, amelyek nem szerepeltek a mintatérben, de a két mintatér közti területen igen. Ezzel a 0,5 hektárra vonatkozó, áttekintett terület elérheti a 100 m2-t.

A gyomfelvételezések végrehajtása során a legnagyobb problémát az Apera spica-venti gyomfaj felületborításának becslése jelentheti. E gyomfaj a felvételezés idején, pusztán néhány felálló levéllel rendelkezik, ami nagyon kicsi értéket képvisel felülnézetben a borítottságot illetően. A gyomnövény négyzetméterenként megszámolása nem lenne kompatibilis a Balázs-Ujvárosi-féle – felületborítottságon alapuló – gyomfelvételezési módszerrel, másrészt a gyomszámlálás időigényes folyamat. A probléma megoldására a következő skálakonvertálást hajtottuk végre (1. táblázat).

Meg kell jegyezni, hogy a fenti konvertálás gyors elvégzése nagy gyomfelvételezési gyakorlatot feltételez. A térinformatikai elemzésekhez MS Excel és MS Access szoftverekkel készítjük elő az adatbázisokat. Összerendeztük a terepen mért pontkoordinátákat, valamint a mintavételi helyek adatsorait, végül dBase táblázatokba mentjük az adattáblákat. A térinformatikai elemzésekhez az ESRI ArcView 8.3 alapszoftverét, valamint az ArcGIS Spatial Analyst és az ArcGIS 2D Analyst programkiegészítéseket használjuk. A gyomborítottsági térképek előállításához az IDW (Inverse Distance Weighting) interpolációs módszert alkalmazunk. Az algoritmus alapján elkészítettük a permetezési utasítást, melyet elektronikus adathordozón AgLeader SMS szoftverrel állítunk elő és a permetezőgép traktorjának AgLeader Inside fedélzeti számítógépére viszünk fel. A kísérlet során a traktort 2 cm visszatérési pontosságú Trimble RTK-állomás jelével irányítjuk.

A szántóföldi permetezőgépre 2 db 70–70 literes tartályt szerelünk, melyek GPS-vezérlésű szivattyúkkal vannak ellátva (2. kép). Az egyik tartályba pl. egyszikű irtó, a másik tartályba pedig kétszikű gyomokat irtó herbicideket teszünk, az előre kiszámított mennyiségben. A permetezőgép nagy tartálya (2500–3000 liter) szárszilárdító szert tartalmazó permetlevet tartalmaz.

Az adagolótartályok GPS vezérlésű adagolószivattyúja nem csak állandó dózis befecskendezésére, hanem 1–40-szeres dózisváltoztatásra is programozhatók. Az „A” tartályba egyszikűirtó (Apera spica-venti) elleni herbicidet töltöttünk, a „B” tartályba pedig általános kétszikűirtó szert. A permetezőgépet úgy programoztuk be, hogy hektáronként 300 liter vizet permetezzen ki. A traktor folyamatosan juttatja ki a szárszilárdítót tartalmazó permetlevet és amikor olyan cellába ér, ahol az algoritmus alapján működnie kell, bekapcsolja és az előre meghatározott dózisban juttatja ki az előre megtervezett herbicideket.

A permetezőgép az alábbi kezelési típusokat hajtja végre:

- csupán szárszilárdítót tartalmazó permetlét juttat ki,

- szárszilárdítót és egyszikűeket irtó herbicidet juttat ki,

- szárszilárdítót és kétszikűeket irtó herbicidet juttat ki,

- szárszilárdítót és egyszikű- + kétszikűirtó herbicideket juttat ki.

A permetezőgépre szükség szerint további törzsoldattartályok is szerelhetők, így a tábla gyomflórájának megfelelően a kezelések tovább finomíthatók. Az elmúlt 5 év vizsgálatai alapján jelentős megtakarítást tudtunk elérni a búzagyomirtószer-költség területén (2. táblázat).

Az általunk kidolgozott precíziós vegyszeres gyomirtási módszer búzában jobb eredményeket adott, mint a külföldön alkalmazott módszerek. Ezen túlmenően kidolgozása nem volt költséges és a vegyszeres gyomirtás napi teljesítménye sincs korlátozva. A jelentős költségmegtakarításon túlmenően látványosan csökkentettük a környezet herbicidterhelését.

E módszer széles körű bevezetéséhez a gyomfelvételezési módszert és a folyamatszervezést alkalmazni tudó technikusok, valamint mérnökök kiképzésére van szükség, mert a munka országosan egy időben jelentkezik és ezt a feladatot minden gazdaságnak magának kell megoldania. Szükséges továbbá olyan traktorvezetők képzése is, akik ezt a csúcstechnológiát rutinszerűen alkalmazni képesek. Ezek a feltételek most még különösnek tűnnek, de rövid időn belül valós igényként fognak jelentkezni.

E cikk kapcsán beszámolunk a precíziós gyomszabályozás területén kidolgozott on-line fejlesztéseinkről is. Az on-line módszernek azt a válfaját dolgoztuk ki, amely nem a gyomfajok felismerésén alapul, hanem pusztán a növény zöld színét veszi figyelembe, egy erre alkalmas szenzor segítségével. Tudjuk azt, hogy némely esetben a zöld növény azonos a gyomnövénnyel. Ilyen konkrét eset a tarlón kinőtt vegetáció, mert ebben minden növény gyomnövénynek tekinthető. A tarló gyomirtása a növényvédelmi gyakorlat fontos része, ugyanis a sekélyen gyökerező, úgynevezett G1-es gyomfajok, de más gyomnövény fajok kipusztítására is alkalmas felület. Ismeretes az a tény is, hogy a tarló gyomnövényzete heterogén eloszlást mutat, vannak nagyméretű gyommentes táblarészek, amelyekre felesleges herbicidet kijuttatni. Erre a célra adaptáltuk a külföldön kifejlesztett „Weed Seeker” (gyomvadász) foltpermetező szórófejet (3. kép).

A „Weed Seeker” egységek infravörös fénysugárral világítják a talajt, kb. 50 cm magasságból. A bennük lévő optikai rendszer elemzi a visszavert fény hullámhosszát. A klorofilt tartalmazó növények által visszavert fény hullámhossza aktiválja a permetezőfúvókát elzáró mágnesszelepet, mely nyit és lepermetezi az alatta levő növényt. A folyamat tized másodperc alatt megy végbe.

A kezelés előtt azonban meg kellett oldanunk a gyomirtó szer pillanatnyi adagolását, ugyanis előre nem lehet kiszámítani a permetléfogyást a Weed Seeker szórófejek szakaszos és véletlenszerű üzemelése miatt. A permetezőgép tartályába tiszta vizet töltöttünk, majd egy adagoló berendezés segítségével biztosítjuk a gyomirtó szer térfogatarányos adagolását a szer kereskedelmi kiszereléséből a tiszta víz áramlási rendszerébe. Ezzel a megoldással a permetezés befejezése után nem maradt bekevert permetlé a tartályban, így annak a környezetre nézve aggályos elhelyezése sem volt megoldásra váró feladat (4. kép).

4. kép: gyomirtó szer adagoló

Az így összeszerelt berendezéssel és glifozát hatóanyagot tartalmazó herbiciddel kezeltük le a táblát úgy, hogy a traktoron lévő GPS biztosította a fogások csatlakozásának pontosságát.

A kezelést a hatás kifejlődése után értékeltük és megállapítottuk, hogy a gyomirtás hatékonysága közel 100%-os volt, ugyanakkor 40%-kal kevesebb gyomirtó szert használtunk fel a teljes területű (overall) permetezéshez képest.

Köszönetnyilvánítás

Köszönetet mondunk Farkas László okl. agrárközgazdásznak, hogy kísérletünk elvégzéséhez a földterületet és a gépeket biztosította, valamint hasznos tanácsokkal látott el bennünket.

Reisinger Péter – Borsiczky István

A cikk szerzője: Reisinger Péter