Elektromagnetyczne skanowanie gleby – nowoczesne rozwiązanie na optymalizację nawożenia?

od Jacek Skudlarski , 29 sierpnia, 2017

Znajomość zmienności struktury gleby w obrębie pola umożliwia optymalizację nawożenia, prowadzącą do wzrostu plonów roślin z zachowaniem ich jakości. Nieinwazyjne badania właściwości gleby można przeprowadzić za pomocą urządzeń wytwarzających zmienne pole elektromagnetyczne. Takie możliwości oferuje  skaner glebowy Topsoil Mapper austriackiej firmy Geoprospectors.

Urządzenie jest montowane na wysokości nieprzekraczającej 45 cm. Prędkość jazdy ciągnika podczas skanowania nie powinna przekraczać 15 km/h. Fot. J.S

Współczesna koncepcja produkcji ogrodniczej uwzględnia restrykcyjne wykorzystanie nawozów mineralnych. Dążenie do optymalizacji nawożenia prowadzi do wzrostu plonów roślin z zachowaniem dobrych cech jakościowych i opłacalności produkcji. Precyzji nawożenia sprzyjają technologie satelitarne (GPS), a zwłaszcza szerokie możliwości, jakie oferują systemy GIS (Geographic Information Systems). Oprogramowanie GIS łączy dane graficzne (np. mapę gospodarstwa) z zasobami informacji pozyskiwanych z różnych źródeł. Mogą to być dane zarejestrowane przez maszyny rolnicze (np. mapy plonów), mapy zasobności w składniki pokarmowe oraz inne, które są przydatne w stosowaniu technik rolnictwa precyzyjnego. Zgromadzone przez system dane wejściowe pozwalają określić strefy pól, które wykazują największą zasobność lub deficyt składników mineralnych.

Jednym z czynników wpływających na poziom dawkowania nawozów są właściwości fizyko-mechaniczne gleby, którą charakteryzuje różnorodność oraz dynamika zmian w niej zachodzących. Stąd też coraz częściej w procedurach tworzenia specjalistycznych map na potrzeby technologii precyzyjnej aplikacji nawozów (VRA – Variable Rate Aplikation) są wykorzystywane mapy przewodności elektromagnetycznej gleby. Analizy z wykorzystaniem skanera elektromagnetycznego pozwalają na dokładne wyznaczenie sektorów poboru prób glebowych. Dzięki temu próbkowanie gleby jest dokonywane w homogenicznych obszarach. W ten sposób wyklucza się możliwość poboru prób ze stref o innej kategorii agronomicznej gleby.

Topsoil Mapper wykorzystuje pole elektromagnetyczne do oceny składu i zagęszczenia gleby oraz poziomu wilgotności. Fot. J.S

Na polskim rynku są dostępne skanery elektromagnetyczne, wykorzystywane przez firmy świadczące usługi w zakresie analiz glebowych. Najczęściej to urządzenia ciągnięte za ciągnikiem rolniczym, samochodem terenowym bądź quadem. Nowym urządzeniem dokonującym pomiaru parametrów gleby na podstawie przewodności elektromagnetycznej w czasie rzeczywistym jest skaner Topsoil Mapper dostępny w ofercie austriackiej firmy Geoprospectors.

Metoda elektromagnetyczna

Zasada działania skanera polega na indukowaniu pola elektromagnetycznego. Urządzenie tworzy jedna cewka nadawcza oraz cztery zwojnice odbiorcze, które znajdują się wewnątrz uszczelnionej obudowy, chroniącej zwoje przed kurzem i wodą. Skaner wytwarza pierwotne pole elektromagnetyczne. Jest ono modyfikowane przez właściwości gleby, w wyniku czego powstaje wtórne pole elektromagnetyczne, proporcjonalne do przewodnictwa gleby i reagujące na zmiany w jej strukturze i zasoby wody. Cewki odbiorcze rejestrują wielkość pola wtórnego oraz różnice pomiędzy polem pierwotnym i wtórnym.

Pomiar odbywa się automatycznie w sposób ciągły na trzech różnych głębokościach: 40, 60 i 80 cm. Wyniki analiz są zapisywane w pamięci rejestratora oraz wyświetlane na ekranie terminala w kabinie ciągnika. Jednocześnie pozycja ciągnika w trakcie badań jest rejestrowana przez urządzenia GPS. W celu uzyskania dokładnych wyników maksymalna odległość pomiędzy  poszczególnymi przejazdami pojazdu ze skanerem nie powinna przekraczać 15–18 m.

Skaner elektromagnetyczny może być wykorzystywany do sterowania głębokością pracy narzędzi w systemie automatycznym. Fot. J.S.

Tworzenie map przewodnictwa gleby

Na podstawie uzyskanych wyników są tworzone mapy przewodności elektromagnetycznej gleby. Zapis danych oraz ich przetwarzanie umożliwia aplikacja Topsoil Visualiser. Jej zadaniem jest georeferowanie map, polegające na „wpasowywaniu ich w układ współrzędnych”. Powstałe mapy spełniają standard międzynarodowej organizacji Open Geospatial Consortium (OGC), dzięki czemu będą odczytywane przez różne systemy informatyczne.

Utworzone mapy można przechowywać na portalu internetowym Topsoil Data Box, opartym na systemie informacji geograficznej GIS. Portal umożliwia łączenia map przewodności elektromagnetycznej gleb z innymi zasobami informacji.

Wystarczająca do właściwej pracy skanera Topsil Maper dokładność sygnału GPS wynosi ± 30 cm. Użytkownicy urządzenia mogą korzystać z bezpłatnego sygnału satelitarnego Egnos, który zapewnia dokładność na wymaganym przez system poziomie.

Topsoil Mapper może być wykorzystywany kilkukrotnie w ciągu roku podczas wykonywania ciągnikiem różnych zabiegów agrotechnicznych. Wielokrotne pomiary pozwalają kontrolować wilgotność gleby na poszczególnych polach, która jest parametrem dynamicznie się zmieniającym. Producent urządzenia zaleca dokonywanie pomiarów nawet co dwa tygodnie.

Zmienna głębokość uprawy

Topsoil Mapper może na bieżąco dostarczać informacje o strukturze i zagęszczeniu gleby do terminala obsługującego maszyny uprawowe. Na ich podstawie terminal dokonuje zmiany głębokości pracy w trybie automatycznym. Informacje mogą być przekazywane złączem szeregowym lub poprzez ISOBUS.