Precíziós szőlőművelés

Kategória: Növénytermesztés | Szerző: Dr. Oláh András Béla Eszterházy Károly Egyetem, Agrártudományi és Vidékfejlesztési Kar, 2018/05/10

A precíziós mezőgazdaság fogalma az elmúlt évtizedben vált igazán ismertté Magyarországon, elsősorban a szántóföldi mezőgazdaság területén. Maga a fogalom azonban visszavezethető egészen 1972-ig, amikor az első olyan műholdat üzembe állították, amelyiknek a feladata a mezőgazdasági területek megfigyelése volt. Érdekesség, hogy a precíziós mezőgazdaság áttételesen már az 1980-as évektől érzékelteti hatását Magyarországon és az egész világon. Köztudott, hogy a mezőgazdasági termények felvásárlási ára elsősorban az aktuális értéktőzsdei áraktól függ. Az aktuális nemzetközi értéktőzsdei árakat pedig leginkább az USA Mezőgazdasággal foglalkozó Minisztériumának rendszeres hivatalos előrejelzései befolyásolják, melyeknek az alapja viszont egy rendkívül kiterjedt műholdas távérzékelési rendszer.

Precíziós mezőgazdaság alatt elsősorban olyan mezőgazdaságban használatos technológiákat értünk, melyek műholdas helymeghatározáson alapulnak (1. kép).

1. kép. Nehéz szántóföldi traktor, a fülke tetején GPS-érzékelővel (forrás: https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Challenger_MT765C.jpg)

Hangsúlyoznunk kell azonban, hogy mindezeken kívül sok egyéb technológia minősíthető precíziósnak. Tágabb értelemben a precíziós mezőgazdasághoz tartozik minden olyan mezőgazdasági művelés, melynek során rendkívül nagy pontossággal, adott esetben egyedileg a növényre szabott művelési módról van szó. Az ilyen eljárás természeténél fogva rendkívül nagymennyiségű adat begyűjtését, annak gyors (akár azonnali elemzését) és az alapján történő adaptív eljárások alkalmazását jelenti. Így a nagy pontosságú műholdas helymeghatározás (GPS, RTK) mellett jelentős szerephez jutnak a különböző számítógépes technológiát alkalmazó eszközök (ún. okoseszközök) is.

Csoportosítás szempontjából érdemes elkülöníteni az információgyűjtésre, illetve ún. monitorozásra szolgáló eszközöket, ide tartozik a műholdas helymeghatározás, a különböző vegetációs állapotfelmérések távérzékeléssel, illetve lokálisan (telepített mérőhálózattal) a mikroklimatikus sajátosságokat mérő, valamint talajtulajdonságokat vizsgáló eszközök (kisméretű, automatizált meteorológiai mérőállomások, illetve talajmintavevők).

A monitorozó eszközök között külön csoportot foglalnak el azok, amelyek az adott mezőgazdasági munkagépre telepíthetőek (traktorra, kombájnra) és ezek a munkavégzés közben tudnak folyamatosan adatot gyűjteni.

Végezetül pedig a mezőgazdaság jövőjét jelentő robotok (ún. „agbot”-ok) egyre növekvő szerepéről kell szót ejteni. Ezek lehetnek önálló monitorozó egységek (drónok, kisméretű autonóm járművek), amelyeket némely országban már most alkalmaznak mezőgazdasági területek monitorozására, illetve a technológia fejlődésével maguk a mezőgazdasági munkagépek is előbb utóbb ún. „agbot”-okká válnak, hiszen például már ma is létezik olyan traktor prototípus, mely nem igényel vezetőt még a közúti közlekedés során sem.

A precíziós szőlőművelés egyedisége

A szőlőművelés nagyon sok szempontból teljesen más, mint a szántóföldi növénytermesztés, így elsőre talán kevésbé érthető, hogy milyen precíziós művelésről lehet szó ez esetben, hiszen itt nincs szó vetésről (amelyet szántóföldi művelés esetében célszerű precíziósan végezni), illetve a növényvédelemnél is adott, hogy éppen mely kordonokat permeteztük már le és melyik következik (ellentétben mondjuk egy gabonatáblával, ahol nagy jelentősége van a cm pontosságú helymeghatározásnak).

Ugyanakkor a helyzetet ebből a szempontból nehezíti valamelyest a hazai és az EU-s szabályozás is, hiszen például nagyon nehéz terméshozam térképezést csinálni szőlő betakarításánál (amit jellemzően egy a szőlőkombájnon elhelyezett számítógépes feldolgozó egységgel szokás kivitelezni) olyan esetben, ha az adott borvidéken tilos szőlőkombájnt használni. Másik példa a precíziós szőlőtermesztésre, mikor az öntözővizet annak megfelelően adagolják, hogy a műholdas felvételen az adott szőlőtábla melyik része milyen egészségi állapotot (pontosabban fotoszintetikus aktivitást) mutat. Nyilván ha valahol jogszabályilag tiltott öntözni a szőlőt, akkor ez a fajta precíziós eljárás értelemszerűen nem alkalmazható.

Mindezek ellenére azt mondhatjuk, hogy a precíziós szőlőművelés repertoárjának jelentős része a hazai szőlőművelésben is alkalmazható, és valószínűsíthető, hogy meg is éri alkalmazni, mivel a betakarított szőlő minőségének a javítása egy bizonyos szint fölött már csupán precíziós eszközök alkalmazásával lehetséges.

Távérzékelésen alapuló precíziós technológiák

A távérzékelési módszereket három fő csoportba szokás bontani, az érzékelő elhelyezése szerint. Az első csoport a műholdas távérzékelés, a második a repülőgépes, a harmadik pedig a robot-repülőgépes (drón) távérzékelés.

Mindháromnak nagy jelentősége van, illetve bizonyos esetekben csak az egyik módszer alkalmazható. Mezőgazdaság és azon belül szőlőművelés esetében a műholdas távérzékelésnek a legnagyobb a jelentősége. Ennek oka az, hogy a műholdak képesek megbízhatóan nagy területeket (globális léptékben) térképezni. Jelenleg a műholdas távérzékelés ott tart, hogy az adott hullámhosszakon (látható fény, különböző infravörös hullámhosszak) készített felvételek felbontóképessége hullámhossztól függően 0,3–4 m között változik, ami már teljesen kielégítő arra, hogy az adott növényi kultúra állapotára következtessünk.

A távérzékelési módszerek során készített felvételek (fotók) különböző hullámhosszakon készülnek. Ezen képeket összevetve különböző származtatott felvételeket kaphatunk. Itt csak utalunk rá, hogy a növényzet, illetve a lombfelületekben található klorofill miatt a növények bizonyos hullámhossszakon kivételesen jó elnyelőnek, más hullámhosszakon pedig jó visszaverőnek bizonyulnak. Mindez leginkább egészséges növényekre igaz. Az elnyelés mértéke attól is függ, hogy milyen sűrű és mennyire „rétegzett” a lombkorona. Ennek megfelelően a mezőgazdasági, illetve az ökológiai célú távérzékelésben különböző típusú felvételekről beszélhetünk, például különböző vegetációs indexek (NDVI, EVI), levélfelület-index (LAI), fotoszintetikusan aktív kisugárzás (PAR) stb. Ezen indexek elemzésével nagyon sok következtetést le lehet vonni egy adott területre (2. kép).

2. kép. Drónnal készített vegetációsindex-felvétel (NDVI) egy szőlőültetvényről
(forrás: https://static.wixstatic.com/media/e9304f_413bb8305b064f8282289f3f6e16705e.jpg)

Mezőgazdasági területek esetében mindig vannak ún. „kontroll” területek, ahol gyakorlatilag optimális fejlettségű növényzetet (szőlészet esetében ideális adottságokkal rendelkező, kifogástalanul ápolt szőlőültetvényt) biztosítanak, és ez adja a műhold számára a referenciaképet, amely alapján lehetőség van összehasonlító elemzésre. Amennyiben a felvételek szerint egy szőlőültetvényen valahol hirtelen (egyik hétről a másikra) csökken a fotoszintetikus aktivitás, vagy eltérés van valamely indexben, akkor ott gyanítható, hogy van valamilyen (pl. növényvédelmi) probléma. Ez esetben helyszíni szemrevételezéssel, vagy egy monitoringeszköz (vagy robot) alkalmazásával a probléma , és amennyiben egy károsítóról van szó, akkor a megfelelő növényvédelmi eljárás végrehajtható.

A növényvédelmi eljárás jellemzően szintén precíziós, vagyis például egy olyan alagútpermetezőt használnak, mely rendelkezik GPS-eszközzel, így cm pontossággal meg tudja határozni a saját helyzetét. Továbbá ebbe az eszközbe a műholdfelvétel alapján készített növényvédelmi térkép is betáplálható, így kizárólag azokat a növényeket fogja kezelésben részesíteni, amelyeket szükséges.

Amennyiben öntözött szőlőültetvényről van szó és az öntözőrendszer úgy van kialakítva, hogy szabályozható, hogy melyik tőke mennyi vizet kapjon, akkor a kiadott öntözővíz mennyiségét is optimalizálni tudjuk az adott növény szükségletének megfelelően. Ennek nyilván szárazabb éghajlatú országokban van jelentősége, de ilyen öntözőrendszerek már igen elterjedtek Olaszországban, Kaliforniában, Ausztráliában. Mint látható, a precíziós szőlőtermesztés jelentős növényvédőszer- és vízmegtakarítást eredményez, ha csupán csak ezeket a szegmenseket nézzük.

A műholdas helymeghatározáshoz kapcsolódóan meg kell említeni egy olyan lehetőséget, amelynek a szőlőültetvény telepítésénél van nagy jelentősége. A közönséges GPS általában csak földrajzi meghatározást jelent, az adott földrajzi koordinátákhoz azután külön hozzárendelhető (egy adatbázisból) a megfelelő tengerszint feletti magasság. Mindemellett azonban léteznek 3D-s terepmodellező műholdak, illetve ilyesfajta funkciók a távérzékelő műholdak némelyikénél (DEM = Digital Elevation Model; digitális magassági modellezés), melyek lehetőséget adnak térbeli, domborzati modellezésre (3. kép).

3. kép. Digitális domborzati térkép (DEM)folyóvölgyekkel szabdalt területről
(forrás: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Rex%2C_NC_LiDAR_DEM_of_Carolina_bays.jpg/640px-Rex%2C_NC_LiDAR_DEM_of_Carolina_bays.jpg)

Mindennek nagy jelentősége van egy korszerű szőlőültetvény telepítésnél, mivel ma már ezek mind úgy vannak kialakítva, hogy a sorok, kordonok szintvonalakkal párhuzamosan haladnak az erózió csökkentése, elkerülése érdekében. Hagyományosan a szintvonallal párhuzamos kordon nyomvonalat geodéta segítségével (és szintezőműszer használatával) kellett megállapítani, ami a szőlőtelepítésben egy külön műveleti fázis (egy külön nap) és pluszköltség volt.

Amennyiben a traktor, amelyik az oszloplenyomást végzi, rendelkezik GPS -érzékelővel, valamint egy olyan szoftver kiegészítővel, amely a terepmodell adatait is képes kezelni, akkor a berendezés segítségével a traktor automatikusan az adott szintvonalon fog , és garantált, hogy a kordonok a szintvonallal párhuzamosan kerülnek kialakításra.

Mérőhálózat

A nemzetközi szakirodalom által WSN (Wireless Sensor Network; drótnélküli érzékelő hálózat) eszközök használata rendkívül nagy jelentőségű szőlőültetvények esetében. A szőlőültetvények általában rendkívül heterogének mind domborzat (kitettség), mind klimatikus adottságok, mind pedig talajadottságok tekintetében. Ráadásul (a szántóföldi növénytermesztéssel ellentétben) ez a fajta heterogenitás kifejezetten megőrzendő előnynek minősül, mivel elsődlegesen ezekre a tényezőkre vezethetőek vissza azok az egyedi íz- és illathatások, amelyek utánozhatatlanná teszik az egy-egy szőlőtermő területről vagy borvidékről származó bort/borkülönlegességet.

Ugyanakkor ezt a különlegességet az egész ültetvényen egyöntetűen biztosítani csupán precíziós eszközökkel lehetséges. Ez esetben a távérzékeléses módszerek sem igazán hatékonyak, hiszen talajvizsgálatot, talajnedvesség-tartalmat, illetve mikroklimatikus adottságokat (a kordon szintjén vagy a fürtzónában) ilyen módszerekkel nem lehet mérni. A WSN viszont kifejezetten ilyesfajta méréseket tesz lehetővé. Egy kellően sűrű mérőhálózat folyamatosan mérni tudja az eltérő talaj- és mikroklimatikus adottságokat egyaránt, és ennek megfelelően lehet a megfelelő helyen a megfelelő „kezelésben” részesíteni akár az adott szőlőtőkét egyedileg is. Mindennek különösen nagy jelentősége van akkor, ha egy ilyen WSN-rendszer párosul egy öntözőrendszerrel, amelyik folyékonyműtrágya-utánpótlásra is alkalmazható. A WSN-rendszer jelzi, hogy mennyire száraz a talaj az adott helyen, mekkora a napi besugárzás szintje, illetve hogy milyen tápanyagból alakult ki lokálisan hiány, és az öntöző-, illetve a tápanyag-utánpótló rendszer segítségével az észlelt termésmennyiség-csökkentő és minőségrontó tényezők kiküszöbölhetők, illetve ellensúlyozhatók.

A talajvizsgálatot természetesen az ültetvénytelepítés előtt célszerű (kellőképpen sűrű felvételezéssel) megtenni, úgyhogy ilyen szempontból talán nem indokolt azt a későbbiekben WSN-módszerrel folyamatosan monitorozni. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy mind a tápanyag-utánpótlás, mind az öntözés, mind pedig magának a növénynek az életfolyamatai révén a talaj szerkezete és összetétele változik, és ennek nyomon követése és a műveléssel, valamint a tápanyag- utánpótlással az aktuális talajszerkezethez való alkalmazkodás elengedhetetlen a minőségi szőlőtermeléshez és a fenntartható gazdálkodáshoz egyaránt. A kellőképpen sűrű WSN-hálózat létesítésénél adja magát az egyes szenzoroknak a támrendszeren (vagy támrendszerben) történő elhelyezése, amely azt jelenti, hogy minden 2–4 szőlőtőkére jut egy szenzor, amellyel maximálisan optimalizálhatóak lesznek a szőlészeti munkák.

Okos eszközök

Már az eddig tárgyalt eszközöknél is elengedhetetlen volt a számítógépek alkalmazása, úgyhogy ebből a szempontból tekintve azok is okos eszközöknek minősültek. E fejezetben azonban kifejezetten olyan eszközöket tárgyalunk, melyek azokhoz képest is egy jóval magasabb technológiai szintet képviselnek.

Mindenekelőtt érdemes megemlíteni azokat a viszonylag egyszerűbb eszközöket, melyeket a traktorra, a szőlőkombájnra telepítve, vagy akár kézben hordozva a szőlő vizsgálatát teszik lehetővé. Ezek lehetnek ún. spektrofotométerek, illetve mintavevők, amelyek információt szolgáltatnak a gyümölcs összetételéről. Ezek segítségével lehetőség van egy ún. terméstérkép készítésére, amely nagyon hasznos információkat ad ahhoz, hogy hogyan érdemes a következő években kezelni az ültetvényt. Az ilyesfajta monitorozó eszközök (kamerák, spektrométerek, mintavevők) önálló platformokra is telepíthetőek. Ezek jellemzően kisméretű, lánctalpas eszközök (hogy minden terepen és meredek ültetvényeken is alkalmazhatóak legyenek).

A következő jelentős fejlesztés valószínűsíthetően a metszést fogja forradalmasítani a közeljövőben. Már napjainkra a szőlőművelés legtöbb fázisa gépesíthető, ez alól csupán egy kivétel van, a metszés, amely csupán részben gépesíthető. Ez a részbeni gépesítés azt jelenti, hogy már elterjedtek az előmetsző gépek, illetve a zöldmunkákra (törzstisztítás, csonkázás, lelevelezés) már léteznek traktorra szerelt adapterek. Ezek jelentős része olyan, hogy elektrooptikai szenzorral érzékeli a támrendszer elemeit és annak megfelelően emeli ki a munkaeszközt a kordon síkjából, tehát már ezek is precíziós eszköznek minősülnek. Jelenleg prototípusok szintjén léteznek olyan metszőgépek, amelyek lemodellezik (több kamera segítségével térben) a növény ágrendszerét és egy manipulátorkar segítségével elvégzik a metszést a kívánt formában. Mindez előbb-utóbb a metszés teljes gépesíthetőségéhez fog vezetni.

A hasonló, 3D modellalkotó metszőgépek valószínűleg ki fogják szorítani az egyéb, már alkalmazott eszközöket (pl. a jelenlegi előmetsző gépek) is. Végezetül meg kell említeni, hogy a szántóföldi mezőgazdaságban már léteznek olyan prototípus traktorok, amelyek vezető nélkül (és így akár vezetőfülke nélkül is) üzemelnek nem csupán a munkaterületen, hanem a közúti közlekedésben is. Nyilvánvaló, hogy a szőlőművelés egyes fázisai is vagy már annyira gépesítettek, vagy pedig a közeljövőben annyira gépesítetté válnak, hogy itt is lehetőség lesz a munkák teljes automatizálására. Már most fejlesztenek olyan önjáró gépeket, amelyek az adott munkafázis során feleslegessé teszik a vezető közreműködését (4. kép).

4. kép. Vezető nélküli traktorok, a tetejükön GPS-érzékelővel
(forrás: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/d/dd/Autonomous_compact_tractors_in_a_Texas_vineyard%2C_Nov_2012.jpg/330px-Autonomous_compact_tractors_in_a_Texas_vineyard%2C_Nov_2012.jpg)

A szántóföldi növénytermesztésben a traktorok többsége már ma is automatikusan dolgozik, a vezető dolga csupán a felügyelet, illetve a munkaterület megközelítése és elhagyása. Egyes szaktekintélyek meglátása szerint 2050-re elérhető lesz a teljesen automatizált szőlőművelés megvalósítása, amikor embernek már csupán akkor kell kimennie a szőlőültetvényre, ha valamilyen váratlan helyzet (üzemhiba) történik.

Összefoglalás

Összességében azt láthatjuk, hogy a precíziós technológiák térhódítása a szőlészetben is folyamatos. Területi eloszlásban nézve Ausztrália és Kalifornia jár az élen, mivel mindkét helyen jellemzőek a rendkívül nagy, egybefüggő szőlőterületek, valamint hogy rendkívül drága a humán munkaerő. Mögöttük nem sokkal van lemaradva Olaszország, Spanyolország, Franciaország és Németország. A technológiai fejlesztés területén sem az olaszok, sem a németek nem maradnak el az ausztrálok vagy az amerikaiak mögött, azonban hogy a precíziós technológia mégsem terjedt el annyira, az inkább annak köszönhető, hogy jóval kisebb birtokméretek jellemzik az európai országokat. A fentieknek megfelelően a leginnovatívabb cégek a szőlészeti gépek gyártása terén jellemzően ausztrálok, németek, olaszok és amerikaiak.

Amint a korábban leírtakból is láthattuk, a precíziós technológiák alkalmazása egy szőlőültetvényen csökkenti a humánmunkaerő-igényt, csökkenti a kijuttatandó növényvédő szer, tápanyag és víz mennyiségét. Mindez jelentős költségmegtakarítást eredményez minden évben (vagyis az állandó költségek jelentősen csökkenthetőek).

Továbbá a precíziós technológia segítségével mind a szőlőtermés mennyisége és minősége emelhető, illetve optimalizálható, és jelentősen csökkenthetőek a termésmennyiség és minőség szélsőséges kilengései, melyet egyébként a szélsőséges időjárású évek indokolnának.

Természetesen a kezdeti költségei egy precíziós technológiával ellátott gépnek nagyobbak, mint az ugyanarra a célra szolgáló hagyományos szőlőművelő gépnek, azonban az évek során az állandó költségek csökkenése miatt hosszabb távon mindenképp megéri a precíziós technológiába beruházni, főleg annak figyelembevételével, hogy egy ültetvény tervezett élettartama manapság legalább 40 év, így aki szőlőműveléssel foglalkozik, annak hosszú távon kell gondolkodnia.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai