Traktori ja kylvökone pellolla kylvötyössä.

Määränsäätöautomatiikka täsmäviljelyssä

Määränsäätöautomatiikka (Variable Rate application Technology, VRT) on täsmäviljelyssä käytettävä menetelmä. Sillä tarkoitetaan tuotantopanoksen levittämistä pellolle siten, että levitysmäärä vaihtelee automaattisesti tarpeen mukaan. Levitettävä tuotantopanos on useimmiten siemen, lannoite tai kasvinsuojeluaine. Se voi myös olla esimerkiksi karjanlantaa, kalkkia tai kasteluvettä. Laajasti ajateltuna maanmuokkaustakin voidaan tehdä määränsäätötekniikalla, kun syvyyttä tms. säädetään. Tavoitteena on tuotantopanoksen ja ajan säästö, ympäristökuormituksen vähentäminen sekä sadonlisäys.

Tietynlaista määränsäätöä on tehty jo pitempään; rikkatorjuntaa tekevä viljelijä hidastaa kasvinsuojeluruiskua, kun huomaa rikkaruohoa täynnä olevan kohdan pellolla. Tämä ei ole puhtaasti määränsäätöautomatiikkaa, koska levitettävää tuotantopanosta joutuu säätämään manuaalisesti ajon aikana tai jos levityskertoja on useita. Se on kuitenkin askel määränsäätöautomatiikkaa kohti. Karvalakkiversiossa viljelijä tulostaa uusimman kasvustokartan satelliitin ottamasta kuvasta ja jakaa pellot kahteen tai useampaan tasoon lisälannoitusta antaessa. Pellolla seuraavalle lannoitustasolle siirryttäessä lisätään manuaalisesti koneen lannoitusmäärää.

Tekniikka

Määränsäätöautomatiikan hyödyntämiseksi työkoneessa on oltava sähköinen tai sähköisesti hallittava levitysmäärän säätöjärjestelmä. Usein tämä hoituu ISOBUS-yhteensopivalla työkoneella, mutta se ei ole välttämätön. Variaatioita saada traktori ja työkone keskustelemaan on lukuisia.

Jotta levitettävä määrä saadaan määritettyä, pitää pellolla esiintyvää vaihtelua kuvata tai mitata jotenkin. Kaksi VRA:n perustekniikkaa ovat karttapohjainen tai sensoripohjainen käyttö.

Karttapohjainen VRA säätää levitysmäärää ennalta suunnitellun sähköisen levityskartan eli tehtävätiedoston perusteella. Kun tiedetään ajonopeus ja GPS-vastaanotin kertoo sijainnin, voidaan haluttuun kohtaan annostella juuri sopiva määrä ainetta työkoneen kulkiessa ohi. Peltokartta voi tulla monesta eri lähteestä; yleisin on satelliittikuva mutta myös droonilla kuvattu kasvustokartta tai puimurin satomittari yms. ovat mahdollisia lähteitä. Lisäksi tekoälyyn perustuvia sovelluksia on tekeillä. Useita karttoja  voidaan yhdistää ja näin saada kattavampi kuva. Kartta kuvaa yleisimmin kasvillisuusindeksiä eli kasvuston vihermassan määrää. Maalajin vaihteluun tai toteutuneeseen satotasoon perustuvat kartat voivat niin ikään toimia päätöksenteon perusteena.

Käytettävän ohjelmiston mukaan käyttäjä voi saada valmiin reseptin aineiden levitykseen tai levitystasot määritellään itse. Kun tehtävätiedosto on valmis, se siirretään traktoriin / työkoneeseen muistitikulla tai muulla keinolla ja päästään peltotöihin.

Kasvustosensoreita käytettäessä annosteltavan aineen tarve mitataan ja määrä lasketaan traktoriin tai työkoneeseen asennettujen antureiden perusteella. Mittaus ja määränsäätö tapahtuu reaaliaikaisesti levityksen yhteydessä. Esimerkkinä nestemäisen typen levittäminen lehtilannoksena kasvinsuojeluruiskulla, jossa traktoriin kiinnitetty lehtivihreäsensori mittaa koko ajan kasvuston tarvitsemaa ainemäärää. Sensoreihin perustuvassa määränsäädössä ei välttämättä tarvita GPS:ia eikä työtä aina tarvitse valmistella etukäteen kuten karttapohjaisessa levityksessä täytyy. Sensori voi olla myös käsikäyttöinen, jolloin annostelu ei tapahdu saman tien mittauksesta, vaan tulokset täytyy analysoida jollain tavalla. Yksi sovellutus kasvustosensoreista ovat maaperäanturit pinnan alla tai maaperäskannerit.

Mittaus voi tapahtua useammalla laitteella, esimerkiksi satelliittikuva voi toimia pohjana ja mangaanit sekä fosforit mitataan käsikäyttöisellä laitteella useammasta kohtaa peltoa. Näin päätetään lehtilannoitteen laji ja määrä. Tämä on karttapohjaisen ja kasvustosensoripohjaisen käytön yhdistelmä, jonka käyttö tullee lisääntymään jatkossa. Tietoa kerätään useista lähteistä ja näin saadaan dataa entistä täsmällisempään analyysiin.

Kasvustosensoreihin perustuvan määränsäätöautomatiikan käyttömuodot ovat moninaiset ja kaikkia sovellutuksia ei ole vielä keksittykään. VRA:ta voidaan hyödyntää vaikkapa sairaiden kasvien tunnistamisessa ja fungisidin ruiskuttamisessa näihin yksittäisiin kasveihin.

Suomessa yleisimmin käytetyt VRA-tekniikalla varustetut koneet
  • Lannoitteen pintalevittimet
  • Kylvökoneet
  • Kasvinsuojeluruiskut
  • Kalkkivaunut

Katso myös video:

Hyödyt

  • Suurin hyöty on tuotantopanoksien säästössä ja tuotannon tehostumisessa tätä kautta.
  • Ympäristö kuormittuu vähemmän varsinkin kemikaalien määränsäätöä käytettäessä, lähes aina käytettävä määrä pienentyy eikä kasva. Lisäksi päällekkäislevityksestä päästään eroon.
  • Sadon tasalaatuisuus paranee, kun kasvit kasvavat ja valmistuvat samaan tahtiin.
  • Mahdollinen sadonlisäys, yleisesti ottaen tutkimuksissa saadaan noin 5 % suurempi sato VRA:ta käyttäessä, joskus jopa 20 % enemmän. Aina sato ei ole suurempi määränsäätöä käytettäessä. Tavoitteena on, että kasvi saa juuri oikeat tarvitsemansa ravinteet tai muut tuotantopanokset oikeaan aikaan.
  • Ajan säästö esimerkiksi lannoitteen lastauskertojen vähetessä.

Huomioitavaa

  • Oleellisinta on ihmisen tekemä tulkinta ja päätöksenteko dataan perustuen. Omat pellot on tunnettava.
  • Joskus englanniksi määränsäätöautomatiikasta käytetään muotoa Variable Rate application Technology (VRT).
  • ISOBUS on helpoin ja yleisin yhteensopivuutta lisäävä standardi, työkoneista löytyy muitakin ratkaisuja VRA:n käyttöönottoon.
  • VRA:n käytössä ei välttämättä tarvita korjaussignaalipalveluja kuten RTK:ta. Korjaussignaali antaa tarkemman sijainnin (n. 1-3cm tarkkuus) joka hyödyttää paljon automaattiohjauksessa. Tuotantopanosten levitykset sen sijaan saadaan ilman näin suurta tarkkuutta.

Hintahaarukka

Otettaessa käyttöön määränsäätöautomatiikkaa hinta riippuu hyvin paljon siitä mitä halutaan tehdä. Jotkut traktorin ajo-opastimet sisältävät valmiina VRA:n mahdollisuuden.

Satelliittikuvia voi katsoa ilmaiseksi tai pienellä vuosimaksulla, karttaohjelman sisältämän viljelysuunnitteluohjelmiston vuosimaksu on noin 50-200 euroa, halvimmat määränsäätöön pystyvät kylvökoneet maksavat noin 30 000 euroa ja edistyneemmän kasvinsuojeluruiskun hinta voi olla reilusti yli 100 000 euroa.

Tuotteita

Esimerkkejä ohjelmistoista määränsäätökarttojen suunnittelua varten

 

Esimerkkejä traktoriin tai työkoneeseen asennettavista kasvustosensoreista, tarkista jälleenmyyjät

Lisätietoa, tutkimusta, hankkeita

Droonilla kuvattu pelto. Vihreillä alueilla on kasvillisuutta on enemmän kuin punaisilla.

Kirjoittaja: Juhani Rahko, Nefertiti-hankekoordinaattori, Kasvintuotannon asiantuntija, perunatilat, ProAgria Etelä-Pohjanmaa