Спецможливості
Техніка та обладнання

Інструментарій сучасного аграрія

13.01.2022
6839
Інструментарій сучасного аграрія фото, ілюстрація

Для досягнення запланованих показників урожайності, зменшення впливу кліматичних факторів під час вирощування сільськогосподарських культур, отримання достовірної і своєчасної інформації щодо параметрів ґрунту, а також вирощуваних культур, аграрію необхідний портативний інструментарій, що надає ряд ключових показників за короткий час і з прийнятною точністю.

 

Класичний метод лабораторного дослідження не завжди доступний, оскільки утримувати багатопрофільну лабораторію з десятками одиниць обладнання, персоналом, постачанням витратних матеріалів фінансово спроможні тільки великі холдинги. Плюс відбір проб, логістика з доставки зразків — все це забирає часовий ресурс, якого завжди не вистачає. До того ж часто виникає ситуація, коли, наприклад, зразки для лабораторного дослідження відібрані з порушенням методики, не з тієї ділянки, порушені умови транспортування, що спричинило відхилення вимірюваної від початкових показників, то доведеться додатково витрачати години, а то й дні (якщо відстані до лабораторії складають десятки кілометрів, а аналізи тривають годинами — і це відбувається не в розпал сезону).

Не варто забувати й про фінансовий аспект, якщо замовляти дослідження в лабораторії на платній основі. Якщо вдасться заощадити час, і проводити аналіз безпосередньо на місці, людино-години можна направити на виконання основних бізнес-процесів.

На сьогодні для фермерів і невеликих агровиробників розроблено низку приладів із автономним живленням, що надають важливу інформацію, об’єднавши які, можна бачити комплексну картину для виявлення негативних тенденцій та реагування на них, прийняття як оперативних заходів, так і накопичити статистику на наступний сезон і навіть розробити заходи на роки вперед.

Принцип дії всіх переносних агрономічних приладів заснований на непрямому методі вимірювання, коли величина, що цікавить (вологість, температура, щільність, концентрація і т.д.), перетворюється в електричну величину за допомогою того чи іншого методу (вимірювання опору, тиску, ємності, світлового потоку тощо).

Ці інструменти зручні ще й тим, що за найкоротший час лише одна людина з мінімальною підготовкою може зібрати дані з декількох гектарів. За день можна провести десятки вимірювань у контрольних точках і за необхідності повернуться ще раз в будь-яку з них.

 

Вологість ґрунту

Вимірювання вологості ґрунтуЦе один із найважливіших параметрів, що впливає на живлення рослин, доставку розчинених макро- і мікроелементів, необхідних для нормальної життєдіяльності. Резистивний метод вимірювання заснований на законі Ома, коли різниця потенціалів від джерела напруги, подається на обрану ділянку ґрунту, ланцюг замикається і, залежно від вологості, змінюється провідність. Схема переводить аналогову величину в цифру і відображає значення на дисплеї.

Існують різновиди вологомірів як із вбудованим в корпус датчиком, так і з приєднуваним за допомогою дротів. Другі зручніші. По-перше, як би не змінювалися умови (глибина занурення щупа, відблиски від сонця, що заважають фіксувати показники), сам вимірювальний блок із дисплеєм завжди перед очима, оскільки поєднаний із датчиком через гнучкий кабель. По-друге, не потрібно докладати зусиль до корпусу самого приладу, а тиск під час занурення в ґрунт здійснюється лише на вимірювальний електрод, що позитивно позначається на надійності і терміну служби всього приладу.

Щупові вологоміри ґрунту зручні тим, що дають можливість отримувати дані з різної глибини. Для лабораторного аналізу вологості ґрунту довелося б спеціальним пробовідбірником брати зразки з різних глибин, маркувати їх, поміщати в герметичну тару, вести в лабораторію і чекати. З вологоміром завдання спрощується. Достатньо занурити зонд (щуп) на різні глибини.

Але робити це потрібно обережно, щуп необхідно опускати плавно, щоб не пошкодити його від удару об камінь й інші тверді включення, адже не завжди відомо, що «заховано» в місці, куди занурюється електрод. Все частіше щупи для вологомірів ґрунту є багатофункціональними і оснащені термометром для одночасного вимірювання температури. Також є прилади, які мають набір калібрувань для вимірювання вологості інших матеріалів, наприклад піску, будівельних сумішей, сипучих матеріалів тощо.

 

Використання електронних пенетрометрів є одним із кращих варіантів для швидкого вимірювання щільності ґрунтуСУЧАСНІ ПЕНЕТРОМЕТРИ МАЮТЬ НИЗКУ ЦИФРОВИХ НОВАЦІЙ:

запис даних на карту пам’яті/передача он-лайн;

комунікація із засобами комп’ютерної техніки;

фіксація географічних координат місця виміру за допомогою GPS-приймача;

кольоровий дисплей;

побудова графіка зміни щільності залежно від глибини вимірювання.

 

Щільність ґрунту

Залежно від сезону, кліматичних умов, виду обробітку ґрунту сільгосптехнікою, типу ґрунту (піщані, глинисті, торф’яні, чорнозем, супіщані), змінюється і такий параметр, як щільність ґрунту. Цей показник безпосередньо впливає на доступ вологи та повітря до коріння рослин. Під важкими колесами машин зменшується кількість повітряних проміжків. У комплексі ці чинники негативно впливають на розвиток рослин і в кінцевому підсумку — на врожайність. Від щільності ґрунту також залежить ефективність зрошення і внесення добрив.

Одним із кращих варіантів для швидкого вимірювання щільності ґрунту є використання електронних пенетрометрів. Чутливим елементом датчика щільності є щуп-наконечник, що сприймає тиск, який збільшується з глибиною вимірювання. Результат видається в одиницях тиску (кг/см2) і дає змогу оцінити умови для росту рослин, і дати важливий прогноз про сприятливі, задовільні або незадовільні умови вирощування.

 

Портативний датчик азоту (вимірювач хлорофілу)

Портативний прилад для вимірювання вмісту азоту (вимірювання хлорофілу)Показник ступеня зеленості рослин або вмісту хлорофілу непрямим чином свідчить про здоров’я рослин, дає змогу визначити необхідність внесення мінеральних добрив або навпаки обмежити живлення рослин. Для вимірювання вмісту хлорофілу застосовується спеціальний цифровий N-тестер. Чутливий прилад дає змогу усунути суб’єктивність під час оцінки зрілості рослин і виявити несприятливі тенденції задовго до прояву видимих ознак мінерального голодування.

Метод вимірювання базується на різниці оптичної щільності і не пов’язаний із руйнування рослинних клітин і оболонок. Відповідно можна проводити моніторинг конкретного листка під час всього циклу розвитку рослини, аналізуючи показники через задані проміжки часу.

Результат виходить з лабораторною точністю. Достатньо помістити зелений листок у м’який затискач вимірювальної головки. Щоб вибірка була репрезентативною, необхідно виконати кілька вимірів. При цьому зручно, що в пам’яті приладу зберігаються дані результатів останніх 30 тестів.

За показниками N-тестера можна скласти графік підживлення рослин, і навіть спрогнозувати врожайність. Для зниження похибки, щоб цифри відображали реальний стан рослин на досліджуваній ділянці, важливо правильно зробити вибірку тестованих рослин, розташованих на рівних проміжках одна від одної.

 

Тестування показників ґрунту на PH і вміст інших компонентів

Тестові смужки для вимірювання PH ґрунту та інших компонентівКислотність ґрунту безпосередньо визначає якість життя рослин. Чимало дерев, чагарників, плодово-ягідних культур можуть не дати запланованих показників урожайності або просто не приживуться, якщо рівень PH буде для них невідповідним.

Показник кислотності також впливає на вміст вітамінів, мікроелементів і білків у кормових травах і, як наслідок, на поживну цінність сіна, сінажу чи силосу, які використовують у годівлі ВРХ. Лабораторні PH-метри доволі складні, вимагають кваліфікованого персоналу для калібрування та обслуговування, втім є й портативні PH-метри, які достатньо занурити в ґрунт і отримати результати, які відображаються на спеціальній шкалі.

Також можна використовувати набір тест-смужок. Це недорогі індикатори, в основі роботи яких покладено принцип зміни кольору під дією різного роду реагентів. Крім PH, можна визначати вміст азоту, фосфору, калію та інших елементів.

 

Вологість зернових

Сільськогосподарська галузь залежить від природних явищ (перш за все, це посуха або навпаки, тривалі дощі). Зокрема, якість зернових, терміни їхнього зберігання і ціна реалізації значною мірою визначаються вологістю. Від вологості залежить час збирання врожаю, додаткові енергетичні витрати на сушку і вентилювання, що в кінцевому підсумку відображається на собівартості. Без періодичного контролю вологості зерна можлива поява вогнищ самозігрівання і, навіть, самозаймання, що може призвести до втрати всієї партії продукції і пошкодженням основних фондів. Тому й не дивно, що саме вологоміри зерна є одними з найпоширеніших ручних лабораторних інструментів, які найчастіше зустрічаються на виробництві.

Утримання лабораторії з аналізу якості зерна для фермера — дорога справа. Будуть потрібні серйозні інвестиції в обладнання (включаючи сушильну шафу, ваги, додатковий інструментарій для аналізу), підбір і навчання персоналу, постійні витрати на витратні матеріали. Плюс зарплата, податки… і багаторічний термін окупності.

Лінійка вологомірів зерна від датського виробника SUPERTECH дає змогу отримати значення вологості без тривалої підготовки проб і транспортування, всього лише після декількох натискань на кнопки. Достатньо засипати пробу зерна в вимірювальну ємність, вибрати калібрування для певної культури (наприклад пшениця, кукурудза або горох) і отримати результат на дисплеї вологоміра відразу в відсотках, з точністю до десятих. Є моделі без розмелювання (SUPERPOINT, FARMPOINT) і з ручним подрібненням (SUPERPRO, FARMPRO).

Всі прилади налаштовані на заводі на 16 найбільш популярних і комерційно затребуваних на світових ринках культур. При цьому додатковою цінністю таких вологомірів є можливість введення корегувань, якщо результат відрізняється від еталонного, отриманого за даними сушильної шафи і лабораторних ваг. Це дає змогу досягти точності в межах 0,25–0,5%, залежно від модифікації, а ще — прийняти оперативні рішення у роботі (наприклад, вивести у поле комбайни) з мінімальними витратами часу та ресурсів.

 

Уміст білка

Білок — один із ключових показників, нарівні з вологістю, що впливає на ціну партії зернових, бобових культур, на хлібопекарські та харчові якості хлібобулочних, макаронних виробів, борошна, а також комбікормів. Аналіз на білок відкриває можливість визначати, куди направляти зерно — на продаж, зберігання (залежності від цінових тенденцій на ринках), або, якщо показник низький, віддати на корм худобі. Також білок відіграє найважливішу роль у виробництві солоду для пива.

Лабораторний аналіз методом К’єльдаля триває кілька годин, до того ж за високих температур і з використанням агресивних реактивів. Але є альтернатива, якщо досліджувати зразки зерна на білок за допомогою портативного аналізатора, наприклад моделі Grainsense. Пара хвилин — і підсумкове значення буде показано на дисплеї.

Методика заснована на інфрачервоній спектроскопії. Зазвичай, ІК аналізатори відносять до стаціонарних приладів, а в Grainsense вдалося реалізувати той же метод, але в портативному виконанні. А значить, на батарейках і незалежно від розетки.

Комплексний аналіз може проводиться в зерносховищах, на полі або млині. З огляду на сучасний тренд на діджиталізацію вимірювальних приладів, дані завантажуються в хмарне сховище з урахуванням координат місць, де проводяться виміри. Це відкриває широкі можливості щодо подальшої аналітики в розрізі кожного поля. Наприклад, за результатами поточного року, визначити на які ділянки потрібно внести більше азотних добрив.

 

Рефрактометр

РефрактометрВизначити вміст розчинених солей, цукру та інших компонентів у фруктових соках можна в лабораторних умовах, що потребує набору реактивів, посуду та обладнання, або скористатися експрес методом за допомогою такого найпростішого в використанні оптичного інструменту, як рефрактометр, що має низку переваг.

Це один із небагатьох пристроїв, який взагалі не потребує електричного живлення. Все, що необхідно для вимірювань, — це денне або від штучних джерел світло.

Принцип дії заснований на явищі заломлення променів або рефракції. Потік світла, проходячи через найтоншу плівку розчину на призмі, змінює напрямок відхиляючись і, залежно від кута заломлення, лінія, яка візуально спостерігається через монокль, зупиняється на шкалі (наприклад, для цукру це шкала BRIX у %).

Крім фруктів і соків, рефрактометри активно використовуються і в інших галузях сільського господарства:

у тваринницькій галузі під час приймання молока приймальники завжди мають з собою спеціальні молочні рефрактометри, що вимірюють сухий залишок;

виробники вина та пива контролюють рефрактометром алкоголь на вміст спирту;

на пасіці у нагоді буде рефрактометр для меду з двома шкалами, який одночасно показує цукристість і вологість меду.

Перед вибором одного або декількох приладів слід визначитися з набором вимірюваних показників, порівняти ціни, ознайомитися з історією того чи іншого бренда-виробника, дізнатися щодо умов гарантійного та післягарантійного обслуговування. І, звісно ж, використовувати прилади згідно з інструкцією. Точних вам вимірювань!

 

ПЕРЕВАГИ ВИКОРИСТАННЯ РЕФРАКТОМЕТРА

1. Мала кількість проби для аналізу. Буквально кілька крапель.

2. Результат з’являється миттєво.

3. Практично всі рефрактометри мають опцію калібрування, щоб виставити нульове значення. Для цього потрібна калібрувальна рідина (залежно від різновиду приладу, це може бути дистильована вода або олія).

4. Термін служби, за дотримання умов експлуатації, обчислюється роками.

 

Сергій Гончаров,

спеціально для журналу «Пропозиція»

журнал «Пропозиція», №1, 2021 р.

Інтерв'ю
Володимир Шульмейстер. Народився в Миколаєві. Закінчив Миколаївський кораблебудівний інститут ім. адмірала С. О. Макарова за спеціальністю «турбінобудування», інженер-механік. Захистив докторську дисертацію з матеріалознавства. З 24 грудня 2014 року по 30 грудня 2015 року обіймав посаду першого заступника міністра інфраструктури України
Український інститут майбутнього - незалежний аналітичний центр, який прогнозує зміни і моделює різноманітні сценарії розвитку подій в Україні, пропонує альтернативні рішення. Основні напрямки
Николай Орлов
До кінця 2016 року парламент повинен прийняти Закон про обіг земель сільськогосподарського призначення. Цей закон має відкрити ринок землі в Україні. 

1
0