— НовостиТочкове обприскування: як далеко просунулися в Horsch
Точкове обприскування за офлайн-методом під час другого внесення гербіцидів на цукрових буряках за допомогою HORSCH Leeb PT
Майбутні нормативи у сфері захисту рослин вимагають різко зменшити застосування ЗЗР. Можливим розв’язком цієї проблеми є точкове обприскування (SpotSpraying). Тео Лееб та Йозеф Штангль розповідають, на якому етапі тут перебуває HORSCH, які підходи вже розроблені й чому все це настільки важливо.
Ще на Agritechnica-2019 брали участь деякі компанії, які презентували стартапи із рішеннями у сфері розпізнавання рослин за допомогою систем камер і точкового обприскування. На початку була значна ейфорія. Адже такі системи покликані уможливити точне внесення засобів захисту рослин, а це особливо актуально і необхідно з огляду на норми ЄС щодо зменшення застосування ЗЗР. Проте наскільки насправді точно і надійно функціонує система точкового обприскування? Щоб знайти відповідь на це запитання і запропонувати точні рішення, в компанії HORSCH провели кілька дослідів.
Рішення, що дають багато сподівань
 Тео Лееб | «На перший погляд, рішення були дуже привабливі, цікаві й дозрілі для ринку. Саме тому ми провели тоді перемовини з трьома фірмами, аби побачити, на якому етапі все це загалом перебуває, і перевірити, чи є можливість співпраці. Проте одна з компаній більше схилялася до внесення добрив, тому ці рішення не стали для нас особливо цікавими», — розповідає Тео Лееб. |
Інший стартап був присвячений темам обприскування «зелений на зеленому» та «зелений на чорному». У технології «зелений на чорному» зелений відповідає розпізнаванню рослин незалежно — чи-то культура, чи бур’ян, а чорний — ґрунту. «Зелена» зона відповідає ділянці, де проводитимуть обприскування. За технології «зелений на зеленому» система камер розпізнає види рослин — культура чи бур’ян, — і машина проводить відповідне точкове обприскування.
«Тема «зелений на зеленому» для нас у будь-якому разі цікава, зокрема на європейському ринку. Ми розмірковували над тим, для якого типу обробіток ця система може прислужитися. На думку найперше спав осот у посівах пшениці», — розповідає пан Лееб. «Такі обробки актуальні, зокрема, тоді, коли поширення осоту зумовлене сівозміною. З осотом на пшениці боротися легко, він росте осередками і його добре видно», — пояснює Йозеф Штангль. Осот можна вважати класичним прикладом застосування технології точкового обприскування «зелений на зеленому».
Приклад застосування
«Аби під час досліду перевірити надійність розпізнавання осоту і його обробки на посівах пшениці, ми протестували один стартап. У його системі був розроблений і натренований певний алгоритм саме для цього випадку». Щоб його перевірити, на полях HORSCH заклали великі дослідні ділянки з різним ступенем забур’яненості.
Прозріння Тео Лееба сталося швидко. Попри те що система функціонувала, її результати були дуже далекі від задовільних. «Загалом точкове обприскування функціонує, але має деякі обмеження. У середньому, система розпізнавала лише 60% осоту, решта 40% залишалася непоміченою. Звісно, постає запитання, як інтерпретувати цей результат і чи достатній такий ступінь ефективності. Наш висновок: ні, недостатній. Результати не покращилися навіть після того, як ми додатково «натренували» цю модель додатковою кількістю фотографій та інформації, — ефективність обробок залишилася на тих самих 60%. Отже, для практичного застосування ця система ще не дозріла.
Сфера застосування
Пан Лееб вважає за важливе визначити, де точкове обприскування буде найбільш раціональним: на яких культурах, для якого виду обробок і в який період. При цьому важливо зважати також на технічні можливості та обмеження. «У своїх доповідях я акцентую увагу на тому, щоб візуально визначити співвідношення між забур’яненістю та найменш можливою з технічного погляду ділянкою обприскування. Найменший розмір ділянки для машини зі стандартним розташуванням форсунок кожні 50 см — 50 × 50 см. Якщо відстань між бур’янами (осередками) менша за 50 см, форсунки обприскувача не вимикатимуться. Це означає, що проводити точкове обприскування має сенс лише тоді, коли осередки бур’янів на посівах трапляються рідко — на відстані понад один метр».
Візьмемо як приклад просапної культури кукурудзу й подивимося на розподіл бур’янів. Залежно від погодних умов відстань між ними становить здебільшого сантиметровий діапазон. Відстань у кілька метрів трапляється раз-пораз. Інша проблема, що ускладнює все загалом, — бур’яни не перестають проростати. «Сьогодні обробили листковим гербіцидом видимий на поверхні бур’ян, а наступного тижня з’явився новий. Щоб знищувати бур’яни та регулювати пізню забур’яненість, потрібні ґрунтові гербіциди. Листкові гербіциди потребують більшої кількості проходів, аби досягти того самого ефекту. Зрештою, буде оброблено значно більше площі».
Отримані результати наштовхують на висновок, що за таких передумов точкове обприскування має лише дуже обмежене застосування. На просапних культурах застосування ґрунтових гербіцидів забезпечує «базовий захист». Згодом за допомогою інноваційної технології можна точково знищити поодинокі бур’яни. Такий підхід, на думку пана Лееба, можна перенести й на інші просапні культури. «На зернових це складніше, насамперед, коли йдеться про злакові бур’яни. Автоматичній системі розпізнавання надто складно відрізнити їх від культурних зернових. Розпізнати китник лучний у посівах пшениці майже неможливо. Більш реалістичним мені видається розпізнавати у посівах зернових широколисті бур’яни. Адже оптично ці рослини помітно різняться. Натомість розпізнати злакові бур’яни на пшениці восени чи навесні — наразі завдання нереальне». Точкове обприскування можна реалізувати, лише якщо бур’яни чітко відрізняються від культури. Тож застосовувати його має сенс, коли забур’яненість трапляється поодиноко або осередками.
Система точкового обприскування
На практиці трапляються випадки, коли точкове обприскування забезпечує економічні та екологічні переваги. Тому HORSCH поставив собі за мету розробити власну систему точкового обприскування. «Спочатку ми з’ясували, для яких технологій воно доцільне, і знов натрапили на теми «зелений на зеленому» і «зелений на чорному».
Осередок осоту на полі соняшнику (5 × 5 м)
Технологію «зелений на чорному» застосовують різні фірми вже порівняно давно, причому й у посушливих регіонах за нульової технології, насамперед, у США та Австралії. Тобто переважно там, де після збирання врожаю проводять нульовий або мінімальний обробіток ґрунту. «Тут через посуху бур’яни сходять слабко і поодиноко. Тому поля точково обробляють гліфосатом. Із технологічної точки зору це доволі просто, оскільки йдеться лише про кольорову обробку фото. Система перевіряє, якого кольору піксель — зелений чи коричневий (чорний). Якщо зелений, форсунка відкривається та обприскує поле. Це можливо реалізувати без застосування штучного інтелекту. Тому це наша найперша мета, оскільки являє собою підґрунтя для подальших технологій».
Штучний інтелект і система камер
Паралельно компанія HORSCH працює над штучним інтелектом, здатним розпізнавати рослини. Щоб натренувати моделі ШІ, насамперед, потрібен значний обсяг відповідного фотоматеріалу. Основи, яких потребує ШІ, і модель зовнішнього вигляду розробляли у співпраці з Німецьким центром досліджень штучного інтелекту (DFKI). До моделі ШІ включили численні фото із позначенням цукрових буряків і бур’янів. «Існує два підходи. За першого розпізнають окремі рослини бур’янів, за другого — «лише» культури. Спочатку ми зосередилися на розпізнаванні рослин культури за допомогою ШІ. Щоб досягти якнайефективнішої якості розпізнавання, потрібна велика кількість фотоматеріалу. Для подальшого польового обробітку ці фотографії мають містити зображення рослин на всіх важливих стадіях розвитку під найрізноманітнішим кутом освітлення. Для високої ефективності розпізнавання систему необхідно постійно тренувати. «Цукрові буряки були для нас тестовою культурою, на яку ми натреновували систему. Усе, що розпізнавалося як буряки, не слід було обприскувати, все решту визначали як бур’ян і піддавали обробітку».
Два методи
Окрім відмінності між підходами «зелений на зеленому» та «зелений на чорному», точкове обприскування розрізняється двома методами проведення. Онлайн-метод передбачає фіксоване розміщення камери на обприскувачі. Розпізнавання, оцінка й обприскування відбуваються одночасно під час робочого проходу.
Офлайн-метод передбачає фотографування поля перед обприскуванням за допомогою дрона. Фотографії завантажують, оцінюють і на їх основі створюють геореференційну карту із точним позначенням зон обприскування.
Згодом ці карти завантажують у термінал машини, де їх обробляють за допомогою програми обприскувача. Часовий інтервал між фотозйомкою та обробітком не має бути значним, вважає пан Штангль. Попри якісний RTK-сигнал менеджмент обробки картографічних даних досі є певним викликом.
 Йозеф Штангль | Суттєвою перевагою цієї системи є те, що заздалегідь відомо, яку кількість робочого розчину потрібно розводити. Окрім того, цей варіант порівняно дешевий і сприяє тому, щоб розпочати працювати з технологією точкового обприскування. А якщо порівняти обидва методи, побачимо, що завдяки простоті в користуванні поширення набуде онлайн-метод, припускає Йозеф Штангль. |
Нинішня ситуація
«Точкове обприскування ніколи не сягне стовідсоткової ефективності обробітку бур’янів», — це одностайна думка Йозефа Штангля і Тео Лееба. Деякі рослини не розпізнає камера, інші — не потрапляють у модель розпізнавання. Тому ефективність точкового обприскування завжди трохи нижча за ефективність суцільного обробітку. «Попереду ще довгий шлях. Щоб розпочати роботу із цією технологією, підходять, насамперед, просапні культури — цукрові буряки, кукурудза, соя і соняшник, можливо, ріпак. Техніці простіше розпізнати схему розташування цих культур на полі, відтак, вона легше визначає і власне рослини культури. Тому вона й ліпше ідентифікує бур’яни. Особливо, якщо вони ростуть осередками, як коренепаросткові бур’яни, їх доволі точно можна локалізувати на посівах просапних культур. Щоб зменшити застосування хімічних засобів, особливо гербіцидів, слід твердо вирішити не проводити більше суцільного обробітку», — пояснює Йозеф Штангль.
Завершення обприскування цукрових буряків за технологією точкового обприскування за допомогою HORSCH Leeb PT
Наша мета — в осяжному майбутньому випустити ефективну систему «зелений на чорному» для регіонів із технологією ноу-тілл. Окрім того, в компанії HORSCH далі працюють над розпізнаванням рослин за технологією «зелений на зеленому» на посівах просапних культур, щоб досягти заощадження ЗЗР порівняно із суцільним обробітком. Адже фактично протягом семи років аграрії змушені будуть на 50% зменшити застосування ЗЗР. Це саме може слугувати і драйвером для розвитку технологій у цій галузі.
Компанія «Агробудівельний альянс «Астра» є одним з найбільших постачальників і сервісних операторів сільськогосподарської техніки в Україні. Основні напрямки діяльності компанії — це продаж нової та вживаної сільгосптехніки техніки; гарантійний сервіс та продаж запасних частин.
«Астра» пропонує своїм клієнтам широкий асортимент техніки для виконання практично всіх видів сільськогосподарських робіт: Fendt, Valtra, Manitou, Berthoud і Horsch, Framest, Bogballe, Valley, Trimble, Oros. Компанія постачає замовникам найширший спектр оригінальних запасних частин для підтримки всіх моделей сільськогосподарської техніки всесвітньо відомих виробників. Ключову позицію в діяльності компанії посідає сервісне обслуговування сільгосптехніки, що розповсюджується на майже всю територію України і забезпечує швидке реагування на запити від аграріїв.
Компанія «Астра» вже 25 років працює на аграрному ринку України та забезпечує сільгоспвиробників якісною сільгосптехнікою, інноваційними агротехнологіями та незмінно високим рівнем сервісу