7 Diskussion

Cellesprøjtning af ukrudt i majs

Kommercielt tilgængelige dyser er udviklet med henblik på at sprøjte kontinuert samt at behandle i en båndbredde der er væsentlig større end de 10 cm, der er anvendt i dette projekt. Den mindre båndbredde betyder, at den effektive væskemængde pr. arealenhed, der behandles, øges væsentligt. Dette er løst ved implementering af volumenregulering af dyserne, hvilket foregår i selve on/off-reguleringsenheden. I visse tilfælde anvendes en mindre dysehøjde til målet for at opnå den lille båndbredde. Dette betyder, at dråbehastigheden ved målet er større, hvilket kan have betydning for afsætningen. Ved kontinuert sprøjtning af smalle bånd er der ved forsøgene opnået effekter med de testede dyser på linie med de effekter, der opnås med en traditionel bredsprøjtning. Undersøgelserne af biologisk effekt ved cellesprøjtning af celler på 10 x 10 cm har vist, at det er muligt at foretage bekæmpelsen med kommercielt tilgængelige dyser. Ved cellesprøjtning er der i enkelte tilfælde opnået effekter på samme niveau som med bredsprøjtning, og der er opnået en relativt skarp grænse mellem den/de behandlede celle(r) og det omgivende, ubehandlede. De testede dyser har således været i stand til momentant at producere en sprøjtedouche der kunne behandle en firkantet celle, og med en kørselshastighed som ikke afviger fra den normalt anvendte. I forsøgene er der i flere tilfælde ikke opnået den tilstræbte cellebredde, men dette kan formentlig løses ved en justering af dysehøjde.

I nogle tilfælde er der fundet en svagere effekt ved cellesprøjtning i forhold til bredsprøjtning, især i cellens periferi. Hvorvidt dette skyldes en dårligere udnyttelse af herbicidet ved cellesprøjtning er ikke afklaret. Det er dog visualiseret at der forekommer færre, men større dråber i periferien, hvilket kunne give anledning til effektforringelse. Ved cellesprøjtning har det ikke været muligt at kalibrere forsøgssprøjten helt præcist, da dyseydelsen, og dermed doseringen, er afhængig af åbningstiden. For om muligt at kunne korrigere for dette blev der foretaget målinger af afsætning i de samme opstillinger som er anvendt til de biologiske effektforsøg. Ud fra disse kan det konstateres, at de lidt svagere effekter der blev registreret ved cellesprøjtning i forhold til bredsprøjtning i hvert fald delvis skal tilskrives, at den tilstræbte dosering ikke blev nået.

Det tyder således på, at det er muligt at anvende kommercielt tilgængelige dyser til cellesprøjtning med et doseringsbehov i de sprøjtede celler, som ikke afviger væsentligt fra den dosering, der skal anvendes ved traditionel bredsprøjtning.

Selvom der anvendes konventionelle dyser, vil cellesprøjtesystemet ikke umiddelbart kunne anvendes på de store bomme ved en opløsning i sprøjtekortet på 10 cm, idet bevægelser i bommens yderste ende ofte vil være større end sprøjtekortets opløsning. Der er således en sammenhæng mellem cellestørrelse og sprøjtebommens bredde. Ved anvendelse af cellesprøjtesystemet på de store bomme skal sprøjtekortets opløsningsgrad derfor formindskes til f.eks. bomsektion eller enkeltdyseniveau. Der arbejdes dog kommercielt med udvikling af bomstabiliseringssystemer, og mange af disse systemer er allerede på markedet. Det må derfor forventes at sprøjtekortets opløsning kan forbedres i takt med udviklingen af intelligente bomreguleringssystemer til marksprøjter. Et igangværende projekt ”Aktiv og intelligent bomstabilisering for marksprøjter” ved Aarhus Universitet, Institut for Jordbrugsteknik, omhandler netop løsninger af disse problemer. Af kommercielle systemer kan bl.a. nævnes den automatiske regulering af spredebommens højdepostion som Hardi International forhandler.

Det er en generel erfaring fra de praktiske forsøg, at kørehastigheden er kritisk. Således forstået, at den virkelige hastighed skal stemme nøje overens med den hastighed, som indgår i computervisionprogrammets beregninger. Ifald der er uoverensstemmelse vil sprøjtedouchen ikke ramme korrekt indenfor de krævede 30 mm. Den hastighed, som kan aflæses på en traktors instrumentpanel, og som stammer fra enten en hjulsensor eller fra en GPS-måling, er normalt ikke tilstrækkeligt nøjagtig. Det vil sikkert være en bedre løsning at anvende et fritløbende målehjul forsynet med en hastighedssensor med en høj opløsning.

En alternativ løsning vil være at bestemme hastigheden ud fra en korrellationsberegning mellem to på hinanden følgende billeder. Dette er dog en teknik, som har vist sig ret vanskelig at få til at fungere generelt, men som vil indebære store fordele, hvis det lykkes. Den er således fuldstændig berøringsfri, og der er derfor ingen dele, som kan afstedkomme slæbning eller blive sat til med sten eller jordknolde.

I dette projekt er der udelukkende kørt ved den naturlige belysning ved de udendørs forsøg. Erfaringen fra dette er, at det fungerer udmærket ved diffuse lysforhold, dvs. når det er overskyet. Skinner solen, kan det ikke undgås, at der falder skygger ind over billedfelterne. Dette vil normalt resultere i, at det skyggede areal optræder som helt sort på billederne, og det er ikke muligt at udskille detaljer i de sorte felter i billedet. Erfaringer fra Holland, hvor man arbejder med et i vis grad modsvarende system, viser, at det er nødvendigt at lukke sollyset ude ved én eller anden form for overdækning. Der anvendes i stedet ensartet kunstig belysning under overdækningen.

Der er både fordele og ulemper ved et sådant arrangement. En fordel er at den konstante belysning betyder en konstant eksponeringstid for kameraerne, som igen vil medføre en konstant gennemløbstid for programmet. Derved er den maksimale kørehastighed også fastlagt. Yderligere vil systemet med et sådant arrangement være forberedt for at kunne arbejde om natten.

Ulempen er, at den kunstige belysning vil medføre et energiforbrug, hvilket dog kan reduceres ved at anvende blitz i stedet for konstant lysende lamper. Man kan også tænke sig at anvende diodelamper, som kun kræver en relativt lille effekt. Lysudbyttet fra disse er dog ret begrænset, hvorved kameraernes eksponeringstid vil forøges og den maksimale kørehastighed formindskes.

Det bør nævnes, at man ved at anvende de nyudviklede højdynamikkameraer, bør kunne undgå arrangementer med kunstigt lys. Ved denne form for kameraer aflæses de enkelte pixel, når de har opnået en vis grad af mætning. Dette indebærer, at de pixel, som afbilder områder med svag belysning får længere tid til at indsamle lys, sammenlignet med pixel for områder med kraftig belysning. Herved får man billeder, hvor de skyggede partier stadig bliver lyse med mulighed for at skelne detaljer, samtidigt med at de højtbelyste områder alligevel ikke bliver overbelyste. Disse kameraer er dog stadig ret kostbare.

Hvis cellesprøjtningssystemet og dataopsamlingen på sigt skal forventes at få en større udbredelse i praksis, var det en betingelse fra starten, at dataoverførslen fra sprøjteenheden til det centrale datalager ikke foregår på traditionel vis ved at lagre oplysninger på f.eks. et PCMCIA-kort, som med regelmæssige mellemrum manuelt tømmes for data. Erfaringen har vist, at denne manuelle håndtering af data sjældent bliver gennemført, og store dele af disse data aldrig kommer længere end til datakortet. I stedet er der fokuseret på en fuldautomatisk løsning, der kører i realtid og uden sprøjteførerens aktive indblanding.

De praktiske afprøvninger har vist, at dataoverførsel på en konstant åben GPRS-dataforbindelse i kombination med en hardwareenhed med lokal datahukommelse er en meget god kombination. Systemet giver mulighed for en realtids her-og-nu dataoverførsel – når der er god mobildækning – og samtidig undgår man datatab, hvis mobilnettets GPRS-dækning ikke er fuldkommen overalt.

Dansk Markdatabase er valgt som central database i projektet. Databasen, der drives og udvikles af Dansk Landbrugsrådrådgivning, er et frit tilgængeligt internetbaseret filarkiv målrettet alle danske landmænd. Dansk Markdatabase indeholder pt. grundlæggende mark- og afgrødeoplysninger for ca. 1.0 mio ha fordelt på ca 20.000 bedrifter. Databasens store dækningsgrad var et væsentligt argument for at vælge denne database, frem for at opbygge en ny selvstændig database indenfor projektet. Udover mark- og afgrødeinformationerne indeholder Dansk Markdatabase digitaliserede markgrænser for ca. 15% af arealet, hvilket er med til at understøtte den GIS-orienterede dokumentation af sprøjtearbejdet.

Eftersom cellesprøjten skal kunne operere med en fremkørselshastighed på mindst 6 km/t for at have en chance for en fremtidig kommerciel udbredelse, kunne det relativt tidligt i projektet konkluderes, at den digitale datahåndtering meget let bliver den tidsmæssige flaskehals i selve systemet. Derfor måtte der foretages en række dubleringer af processorer samt en overordnet stram prioritering af, hvilke dele, der først skal falde væk, hvis datahåndteringen ikke kan følge med. Dette resulterede bl.a. i, at der til billedoverførslen blev etableret et ekstra parallelt system, bestående af en ekstra billedcomputer og et ekstra kamera. Selve billedoverførslen via GPRS-nettet blev endvidere prioriteret lavere end dataoverførslen, hvis dataopsamlingsmodulet ikke kan følge med. Dvs. der sendes alene data uden billeder, hvis dataopsamlingsmodulet ikke kan komme af med data hurtigt nok.

Analysen af ukrudtsbekæmpelsen i majs og de tilhørende teoretiske beregninger af reduktionspotentialet viser, at der – under de givne antagelser - er mulighed for pesticidbesparelse i størrelsesordenen 50 – 70% ved en cellestørrelse på 100 x 100 mm. Tilsvarende viste beregningerne et besparelsespotentiale på 80 – 90%, hvis systemet designes til en cellestørrelse på 30 x 107 mm. Det er dog et spørgsmål, om et sprøjtesystem med en cellestørrelse på 30 x 107 mm vil kunne få en reel udbredelse i praksis, hvor arbejdskapacitet er den væsentligste faktor. Undersøgelserne har bl.a. også vist, at den maksimale fremkørselshastighed for dette design ligger på 1 m/s (3,6 km / timen), hvilket ikke matcher erhvervets nuværende kapacitetskrav med mindre cellesprøjten monteres på et autonomt køretøj der i teorien kan arbejde i alle døgnets 24 timer.

Ved udregningerne af cellesprøjtningssystemets potentialer i kapitel 6 har det været nødvendigt at foretage mange forsimplinger. Eksempelvis er der set bort fra det faktum, at forskellige ukrudtsarter har forskellige fremspiringstidspunkter og –mønstre i afgrøden. Der er behov for udførelse af markforsøg, hvor cellesprøjtningssystemet sammenlignes med bredsprøjtning under anvendelse af forskellige middelblandinger og doseringer for at kunne give et bedre bud på dette.

Udover de besparingspotentialer, der er ved brugen af systemer som ”Cellespøjten”, er der andre miljømæssige aspekter med store perspektiver i forbindelse med dosering af pesticider. Her tænkes på reduktionen i potentialet for udvaskning af pesticider til grundvandet, fordi kun de dele af markens overflade, der indeholder ukrudtsplanter, bliver sprøjtet. Cellesprøjten, der bruger et højt opløseligt sprøjtekort, har dyserne placeret tættere på afgrøden, hvilket reducerer potentialet for vindafdrift. Endelig vil en reduktion af pesticidforbruget også have en stor økonomisk betydning for landmanden.