Automatisk præcisionsstyring til mekanisk ukrudtsbekæmpelse i gartnerier og planteskoler

Automatisk præcisionsstyring til mekanisk ukrudtsbekæmpelse i gartnerier og planteskoler

Sammendrag

Behovet for bekæmpelse af ukrudt i frilandsgrønsager og planteskoler er ofte stort, fordi der er tale om konkurrencesvage kulturer, der dyrkes på store rækkeafstande, typisk 25-50 cm. Samfundets ønske om reduktion i pesticidanvendelsen i jordbruget, herunder gartnerier og planteskoler, samt det faktum, at flere herbicider er fjernet fra markedet på grund af revurderingen, har medført, at mekanisk ukrudtsbekæmpelse gradvist vinder mere og mere indpas. I gartnerier og planteskoler er det først og fremmest traditionel radrensning til bekæmpelse af ukrudt i rækkemellemrummene, som anvendes.

Muligheden for at kunne styre radrensere automatisk i rækkeafgrøder har længe været ønsket i jordbruget, fordi det i flere henseender kan gøre den mekaniske ukrudtsbekæmpelse i rækkemellemrummene betydelig mere rationel. For det første, fordi en ekstra lønudgift kan spares i de tilfælde, hvor der foruden traktorchaufføren er behov for en ekstra person til finstyring af selve redskabet. For det andet, fordi arbejdskapaciteten forventes at kunne øges væsentligt, da fremkørselshastigheden kan øges og sandsynligvis også redskabets arbejdsbredde. For det tredje, fordi arbejdsmiljøet for traktorchaufførerne kan forbedres i forhold til de eksisterende styresystemer, som kræver stor koncentrationsevne og derfor er begrænsende for den daglige driftstid. Automatisk præcisionsstyring kan være med til at reducere herbicidforbruget ved at kunne kombinere radrensning og båndsprøjtning.

Formålet med projektet har været at undersøge perspektiverne og mulighederne for at kunne styre radrensere automatisk med en rimelig præcision og pålidelighed i forbindelse med ukrudtsbekæmpelse i rækkekulturer i gartnerier og planteskoler. Desuden at klarlægge mulighederne for at anvende ekstraudstyr påmonteret en radrenser til mekanisk bekæmpelse af ukrudt i selve kulturrækkerne, og at kvantificere bekæmpelseseffekterne mod ukrudt og eventuelle skader på kulturerne. Yderligere at redegøre for relevante anvendelsesmuligheder i frilandsgrønsager og planteskoler, herunder at vurdere konsekvenserne for herbicidforbruget, energiforbruget og økonomien for avleren.

Der var fra starten tre potentielle systemer, som skulle sammenlignes med manuel styring:

ECO-DAN’s LPS (Local Positioning System) dansk vision system (ED)
Frank Poulsen Aps. AUTOPILOT dansk vision system (FP)
Robert Tucker AEGIS (Agricultural Guided Implement Systems) australsk system baseret på aluminiumsmarkører og en metaldetektor (RT)

Det australske system måtte opgives efter nogle indledende test og tekniske problemer. De øvrige systemer blev afprøvet i forsøg med udplantede kål, såede kål og såløg på Forskningscenter Flakkebjerg, og i prikle- og frøbede af nordmandsgran, rødgran og fuglekirsebær hos Hedeselskabets Planteskole, Brønlundgård. I forsøgene blev der kørt på forskellige stadier af afgrødernes udvikling og med forskellige hastigheder og afstande til rækkerne. Projektet har været præget af, at de styresystemer vi skulle afprøve mod forventning ikke var færdigudviklede, og at de løbende er blevet udviklet i projektforløbet. Derfor har det været nødvendigt at improvisere undervejs i forhold til de oprindelige planer. Til gengæld har vi kunnet følge og til dels bidrage til udviklingen af systemerne, hvilket har givet os et godt indblik i systemernes styrker og svagheder.

Vi kan konkludere, at begge de danske systemer fungerer ligeså præcist som manuel styring under ideelle betingelser. Det vil sige, når der er symmetriske afgrødeplanter i visuelt tydelige rækker og ukrudtsplanter i begrænset størrelse og antal. Begge systemer har til gengæld ikke været pålidelige, når den ideelle situation ikke har været tilstede. Der var i starten problemer med lys-skygge kontraster i billedfelterne – men dette har begge fabrikanter løst i projektets første år. Det største problem har vel nok været at skelne mellem ukrudt og afgrøde, specielt hvis ukrudtsplanter har haft samme størrelse som afgrødeplanterne. Erfaringerne med begge styresystemer viser, at tokimbladede kulturplanter skal have et bladareal på 2-5 cm² og stå med en regelmæssig afstand hen igennem rækken for, at kameraet kan genkende rækken. I vedplantekulturer og løg skal planterne være mere end 5 cm høje, for at systemerne kan genkende rækken og styre radrenseren lige så godt som manuel styring. Generelt kan det også konkluderes, at jo mindre afgrødeplanterne er, jo mere følsomme er systemerne for uregelmæssigheder i rækkerne og ukrudt mellem rækkerne. Hvis ukrudtsplanterne spirer og vokser ligeså hurtigt som afgrødeplanterne, er det nødvendigt med supplerende forudgående bekæmpelsesmetoder, der ikke er afhængige af at skulle skelne visuelt mellem afgrøde og ukrudt. Et tredje problem har været asymmetriske afgrødeplanter f.eks. skæve planter (specielt ved udplantning), væltede planter eller planter sået i brede bånd. Når styresystemerne reagerer på sådanne planter, vil redskabet kunne skade planter i de øvrige rækker. Trods disse problemer er der perspektiv i automatiske styresystemer, fordi det er blevet klarlagt, hvad systemerne kan og ikke kan, således at de kan indarbejdes i integrerede bekæmpelsesstrategier. Systemerne er fortsat under udvikling, og de vurderes i løbet af få år at kunne erstatte manuel styring i en lang række situationer i både landbrugs-, grønsags- og vedplantekulturer.

En nærmere analyse af de økonomiske fordele og ulemper ved anskaffelse af automatiske styresystemer til erstatning for mere gængse manuelle styresystemer klarlagde flere vigtige forhold. Som udgangspunkt skal et automatisk styresystem være mindst lige så præcist og pålideligt som manuel styring. Forvolder systemet betydelige skader på kulturerne, som både i planteskole- og grønsagssektoren er højværdiafgrøder, vil eventuelle økonomiske gevinster meget hurtigt blive afløst af helt uacceptable tab. Især i planteskolekulturer kan tabene blive dramatisk store ved selv mindre skader, eksempelvis kan en skade, som fører til 5%’s kassation, betyde et tab på mere end 100.000 kr. ha^-1. Opgørelser i projektet har vist, at der ved den nuværende praksis med manuel styring allerede sker betydelige skader (op til 20%) på vedplanterne. En reduktion af disse skader vil derfor have stor økonomisk betydning. Ellers vil den økonomiske fordel ved automatisk styring frem for manuel styring især stige med antallet af kørsler med manuel styring, som kræver en ekstra person til styring, og som automatisk styring vil kunne erstatte. Men også en generel forøgelse af arbejdskapaciteten gennem højere kørehastighed og ved anvendelse af større arbejdsbredder kan øge rentabiliteten. Eksempelvis kan en fordobling – hvilket skønnes absolut realistisk - af arbejdskapaciteten i forbindelse med radrensning i udplantet kål føre til en reduktion af både omkostninger og tidsforbrug på ca. 12%. En øget driftstid vil desuden frigøre tid til andre værdiskabende opgaver i produktionen. Generelt vil rentabiliteten ved anskaffelse af automatisk styringsudstyr stige jo større årlige arealer, som systemet skal anvendes på. Anskaffelsesprisen får især betydning på arealer mindre end 20 ha, mens anvendelse på 200 ha eller mere årligt gør selv en større forskel (mere end 50.000 kr.) i anskaffelsespris nærmest ubetydelig for de samlede omkostninger. Det er ikke klarlagt i hvilket omfang, at automatisk styring i forhold til manuel styring kan føre til en nedsættelse af tidsforbruget til håndlugning af ukrudt i rækkerne. Den økonomiske fordel er betragtelig, i fald det er tilfældet, fordi lugning er forbundet med store lønudgifter.

Automatisk styring skønnes at kunne bidrage til en reduktion af herbicidforbruget i de fleste grønsagsafgrøder. Eksempelvis i den konventionelle kåldyrkning vil rent ikke-kemiske bekæmpelsesstrategier baseret på radrensningsteknik blive nemmere at gennemføre og sandsynligvis også med en højere arbejdskapacitet. I dyrkningen af konventionelle såløg vil automatisk styring kunne fremme brugen af båndsprøjtning, fordi styringskravene får mindre betydning. Båndsprøjtning forventes at kunne reducere herbicidforbruget med 70 til 80% i løg dyrket på 50 cm’s rækkeafstand, hvilket i øvrigt er den mest almindelige rækkeafstand for de fleste grønsagsafgrøder. I planteskolekulturer forventes automatisk styring kun at få en begrænset betydning for herbicidforbruget, da forbruget mest er som jordmidler anvendt tidligt på vækstsæsonen. Håndlugning af ukrudt i rækkerne er ofte nødvendigt, og tidsforbruget til denne opgave kan sandsynligvis halveres, hvis automatisk styringsteknik kan gøre det muligt at radrense tættere på rækkerne.

Automatisk styringsteknologi kan nedsætte energiforbruget til den mekaniske ukrudtsbekæmpelse, hvis teknikken kan øge arbejdskapaciteten ved radrensning. Styringsteknologien kan endvidere gøre det muligt at målrette termisk ukrudtsbekæmpelse, f.eks. flammebehandling, til kun at foregå i selve afgrøderækken, hvorved der kan spares op til 60% af det energiforbrug, som normalt anvendes ved almindelig fladebrænding.