Bodový postrek – ako sme ďaleko?
Budúce rámcové podmienky pre používanie postrekových látok počítajú s ich výrazným obmedzením. Jedno z možných riešení: bodový postrek. Theo Leeb a Josef Stangl nám prezradia, ako na tom spoločnosť HORSCH aktuálne je, aké postupy sú k dispozícii a prečo je to všetko nevyhnutné.
Už na veľtrhu Agritechnica 2019 sa predstavil celý rad spoločností a startupov, ktoré sa zaoberali témou rozpoznávania jednotlivých rastlín pomocou kamery a bodovým postrekom a navrhovali príslušné riešenia. Počiatočná eufória bola veľká. Veď tieto systémy majú umožniť presnejšiu aplikáciu postrekových látok, čo je nutné najmä s ohľadom na požiadavky EÚ na ich obmedzovanie. Ako dobre a presne však bodový postrek v skutočnosti funguje? Aby sme mohli túto otázku zodpovedať a predstaviť dobré a presné riešenia, uskutočnila spoločnosť HORSCH vlastný prieskum.
Sľubné riešenia
„Na prvý pohľad sa riešenia zdali veľmi sľubné, zaujímavé a schopné vstúpiť rovno na trh. Preto sme vtedy začali rokovať s tromi spoločnosťami, aby sme zistili, ako ďaleko celá vec pokročila a či existuje možnosť spolupráce. Jedna firma sa však zameriavala skôr na hnojenie, preto pre nás toto riešenie nebolo spočiatku také zaujímavé,“ hovorí Theo Leeb.
Ďalší startup z Francúzska sa ale zaoberal aj témami „zelená na zelené“ a „zelená na hnedé“. Čo sa termínu „zelená na hnedé“ týka, zelená označuje rastlinu, či už plodinu alebo burinu, a hnedá pôdu. Všetky plochy označené ako zelené sú potom postrekované. Pri princípe „zelená na zelené“ sú jednotlivé rastliny, burinu alebo plodiny, rozpoznané systémom a cielene bodovo postriekané.
„Téma „zelená na zelené“ je pre nás rozhodne zaujímavá, najmä pre európsky trh. Premýšľali sme o tom, pre aké aplikácie by sa tento systém mohol využívať. Rýchlo nám napadlo postrek pichliača v pšenici,“ hovorí Leeb. „To je zaujímavé najmä v prípadoch, keď sú pichliače problémom kvôli osevnému postupu. V pšenici sa pichliače ľahko likvidujú, obvykle sa totiž vyskytujú v skupinách a sú tak ľahšie rozpoznateľné,“ vysvetľuje Josef Stangl. Pichliače by preto boli typickým príkladom pre bodovú aplikáciu „zelená na zelenú“.
Použitie v praxi
„Aby sme si vyskúšali, ako spoľahlivo možno pichliače rozpoznať od pšenice a postriekať ich, testovali sme systém jedného startupu, ktorý vyvinul a zaviedol algoritmus pre tento typ aplikácie.“ Spoločnosť HORSCH založila na cvičnom poli veľkoplošné pokusné plochy s rôznym výskytom pichliačov, kde pokusy prebiehali.
U Thea Leeba sa však rýchlo dostavilo vytriezvenie. Fungovalo to, ale výsledky neboli zďaleka uspokojivé. „Bodový postrek v podstate funguje, ale má aj svoje limity. V priemere sa podarilo rozpoznať len 60 % pichliačov, 40 % ich zostalo neobjavených. To samozrejme vyvoláva otázku, ako výsledok vyhodnotiť a či je táto úroveň účinnosti dostatočná. Náš názor bol: nie je dostatočná. A nezlepšila sa ani potom, čo sme model ďalej trénovali pomocou obrazového materiálu a informácií – účinnosť zostala približne na úrovni 60 %“. Systém ešte nedozrel na použitie v praxi.
Oblasť použitia
Podľa Theo Leeba je dôležité zvážiť, pri akých plodinách, pri akom spôsobe aplikácie a v akom čase má bodový postrek skutočne zmysel. Do týchto úvah je potrebné zahrnúť aj to, čo je technicky možné, príp. aké existujú obmedzenia. „Vo svojich prednáškach rád poukazujem na vzťah medzi najmenšou technicky možnou veľkosťou postrekovaného miesta a populáciou burín. Najmenšia veľkosť postrekovaného miesta pri štandardnom rozstupe trysiek 50 cm je približne 50 x 50 cm. Pokiaľ sú buriny od seba vzdialené do 50 cm, postrekovač sa nevypne. To znamená, že bodový postrek má zmysel iba v prípade, že buriny rastú relatívne riedko – t. j. vo vzdialenosti väčšej ako jeden meter.“
Ak vezmeme ako príklad riadkovú plodinu kukuricu a pozrieme sa na rozloženie buriny, vzdialenosti medzi burinami sa obvykle pohybujú rádovo v centimetroch v závislosti od počasia. Niekoľkometrové vzdialenosti medzi burinami sú vzácne. Ďalším problémom, ktorý celú vec komplikuje, je, že buriny neprestávajú rásť. „Ak dnes ošetrím viditeľnú burinu listovým herbicídom aplikovaným pomocou bodového postreku, nasledujúci týždeň vyrastie nová burina. Na reguláciu dorastania buriny a neskorého zaburinenia sú nevyhnutné pôdne herbicídy. Pokiaľ sa použijú iba listové herbicídy, je na dosiahnutie rovnakého výsledku nutné prejsť cez pole viackrát. Nakoniec bude ošetrená podstatne väčšia plocha.“
Náš záver teda znel, že bodový postrek má za týchto podmienok zmysel len obmedzene. Pri riadkových plodinách sa „základná ochrana“ dosiahne plošnou aplikáciou pôdnych herbicídov. Neskôr je možné všetky buriny, ktoré sa objavia, odstrániť bodovým postrekom. Podľa Thea Leeba je možné tento postup použiť aj pri ostatných riadkových plodinách. „Pri obilninách je to naopak ťažšie, najmä keď sa musíte vysporiadať aj s nežiaducimi trávami. Tie je pre detekčné systémy veľmi ťažké odlíšiť od obilnín. Psiarka sa nedá v pšenici takmer vôbec rozpoznať. Čo by som si dokázal predstaviť skôr, je detekcia širokolistých burín v obilninách. Pri nich sú totiž rastliny opticky jasne rozlíšiteľné. Ale trávy od pšenice na jeseň alebo na jar – to je v súčasnej dobe nereálne.“ Bodový postrek je uskutočniteľný iba v prípade, že možno burinu ľahko odlíšiť od plodiny, a má zmysel v prípade burín, ktoré sa vyskytujú sporadicky alebo v skupinách.
Systém bodového postreku SpotSpraying
Existujú prípady použitia, kde je bodová aplikácia ekonomicky a ekologicky prínosná. Z tohto dôvodu si spoločnosť HORSCH stanovila za cieľ vyvinúť vlastný systém bodového postreku. „Najprv sme sa pozreli, aká technológia za tým stojí, čím sa opäť vraciame k témam „zelená na zelené“ a „zelená na hnedé“.“
Téme „zelená na hnedé“ sa už nejaký čas venujú rôzni dodávatelia a využívajú sa hlavne v USA a Austrálii, a to v suchých oblastiach alebo v oblastiach s bezorbovým obrábaním pôdy. Hlavne tam, kde sa po zbere pôda vôbec nespracováva alebo len veľmi málo. „Tu kvôli suchu vzíde burina skôr zriedkavo a v tom prípade sa strieka bodovo glyfosátom. Z technologického hľadiska je to pomerne jednoduché, pretože sa jedná o obyčajné spracovanie obrazu. Systém kontroluje, či je pixel zelený alebo hnedý. Pokiaľ je zelený, otvorí sa tryska a vykoná postrek. To sa dá realizovať bez umelej inteligencie a je to jeden z našich prvých cieľov, pretože to je základ pre ďalší postup.“
Umelá inteligencia a kamerové systémy
Súčasne spoločnosť HORSCH pracuje na umelej inteligencii, ktorá dokáže rozpoznávať rastliny. Na trénovanie modelov umelej inteligencie je potrebný predovšetkým vhodný a rozsiahly obrazový materiál. Základy, ktoré umelá inteligencia potrebuje, a údaje, ako taký model vyzerá, boli vypracované v spolupráci s DFKI (Nemecký inštitút pre umelú inteligenciu). Do modelu umelej inteligencie bolo vložené veľké množstvo označených snímok, na ktorých bola cukrová repa odlíšená od burín. „Existujú dva prístupy. Jeden rozpoznáva jednotlivé buriny, druhý „iba“ plodinu. My sme sa spočiatku zamerali na rozpoznávanie plodín umelou inteligenciou. Na dosiahnutie čo najvyššej spoľahlivosti detekcie je potrebný veľký počet snímok. Obrazový materiál musí pre budúce použitie obsahovať všetky relevantné rastové štádiá za najrôznejších svetelných podmienok. Pre dobrú detekčnú schopnosť je nutné priebežné „zaškoľovanie“ systému. „Testovacou plodinou, na ktorej sme systém trénovali, bola pre nás cukrová repa. Pretože to, čo je repa, sa neošetruje a všetko ostatné zelené je potom burina a aplikuje sa na to postrek.“
Dva postupy
Okrem rozlíšenia „zelená na zelené“ a „zelená na hnedé“ je možné bodový postrek realizovať dvoma rôznymi postupmi. Pri online postupe je kamera pevne nainštalovaná na postrekovači. Detekcia, vyhodnotenie a aplikácia prebieha počas prejazdu po poli v jednom pracovnom procese.
Pri offline postupe sa obraz nasníma vopred dronom.V ďalšom kroku sa potom obrazové dáta vyhodnotia a vytvorí sa georeferenčná mapa s presnými stanoviskami burín.
Tieto mapy sú potom načítané do terminálu a postrekovač ich spracuje ako miesta pre aplikáciu. Doba medzi preletom dronu a aplikáciou by nemala byť príliš dlhá, hovorí Stangl. Napriek RTK je správa máp stále výzvou. Nezanedbateľnou výhodou tohto systému je, že je vopred známe, koľko postrekovej látky bude potrebnej. Navyše je tento variant pri prechode na bodový postrek relatívne lacný. Ak porovnáme obe metódy, bude mať online postup navrch, pretože jeho použitie je jednoduchšie, domnieva sa Josef Stangl.
Súčasná situácia
„Bodový postrek nikdy nezasiahne sto percent burín,“ zhodujú sa Josef Stangl a Theo Leeb. Niektoré rastliny kamera nerozpozná, iné detekčnému modelu prekĺznu. Účinnosť bodového postreku je teda vždy o niečo nižšia ako účinnosť celoplošnej aplikácie. „Cesta je ešte dlhá. Na začiatok s touto technológiou sa hodia najmä riadkové plodiny, ako je cukrová repa, kukurica, sója a slnečnica, možno aj repka. Pri týchto plodinách je vzor rozpoznateľný pre technológiu, a preto sa plodina ľahšie deteguje. Buriny tak možno lepšie identifikovať. Najmä buriny, ktoré sa vyskytujú v skupinách, ako sú naše buriny z koreňových výbežkov, je možné v riadkových plodinách pomerne spoľahlivo lokalizovať. Pre obmedzenie herbicídov si treba povedať, že už nebudeme striekať všetko,“ vysvetľuje Josef Stangl.
Cieľom je zaviesť v dohľadnej dobe riadený systém „zelená na hnedé“ pre klasické oblasti s bezorbovým obrábaním pôdy. Okrem toho spoločnosť HORSCH naďalej pracuje na metóde „zelená na zelenej“ na identifikáciu jednotlivých rastlín riadkových plodín, aby sa tu využil potenciál úspor v porovnaní s plošnými postrekmi. Za motivačný faktor v tejto oblasti možno považovať skutočnosť, že do siedmich rokov je potrebné dosiahnuť obmedzenie postrekových látok o 50 %.