Aerodistanciniai tyrimai drauge su specialistų konsultacijomis ir rekomendacijomis leis tiksliai nustatyti dirvožemio erozijos paveiktus plotus, įvertinti eroduotumo laipsnį, nesudėtingai nustatyti netolygiai dirvožemio paviršiuje pasiskirsčiusių humuso medžiagų ar drėgmės kiekį ir priimti optimalius sprendimus šioms problemoms spręsti.
Aerodistanciniai tyrimai drauge su specialistų konsultacijomis ir rekomendacijomis leis tiksliai nustatyti dirvožemio erozijos paveiktus plotus, įvertinti eroduotumo laipsnį, nesudėtingai nustatyti netolygiai dirvožemio paviršiuje pasiskirsčiusių humuso medžiagų ar drėgmės kiekį ir priimti optimalius sprendimus šioms problemoms spręsti. Technologija leis sudaryti dirvožemį tausojantį sklypo apdirbimo planą, sukuriantį prielaidas išsaugoti ir didinti dirvožemio gyvybingumą ir produktyvumą. Tai bendras Lietuvos žemės ūkio konsultavimo tarnybos (LŽŪKT), mokslininkų iš Vilniaus universiteto Geomokslų instituto , ūkininkų ir žemės ūkio bendrovių darbo rezultatas, pristatytas vakar vykusioje nuotolinėje konferencijoje.
Dronas virš pasėlių
Tai trejus metus LŽŪKT vykdyto EIP projekto „Inovatyvios paslaugos Dirvožemio aerodistanciniai tyrimai ir konsultacijos sukūrimas“ rezultatas. Į baigiamąjį renginį virtualiai prisijungė daugiau nei šimtas dalyvių: žemdirbiai, konsultantai, mokslininkai ir visi, kurie neabejingi dirvožemiui ir jame vykstantiems procesams.
Konferencijoje pranešimus skaitė projekto partneriai iš Vilniaus universiteto Geomokslų instituto Geografijos ir kraštotvarkos katedros: doc. dr. Ričardas Skorupskas, doc. dr. Gintautas Stankūnavičius ir doc. dr. Jonas Volungevičius, LŽŪKT Plėtros padalinio vadovas Rimtautas Petraitis ir Lukas Šapranauskas, LŽŪKT Tiksliojo ūkininkavimo paslaugų ir kompetencijų centro vadovas.
Į dirvožemį atėjo laikas žiūrėti iš įvairių kampų
„Dirvožemio problemos ir jų sprendimų paieška itin aktuali tema, nes tai – ūkininkavimo pagrindas. Jas siekiama spręsti Lietuvos, ES ir pasauliniu mastu. Turime pažinti dirvožemį, nes klimato kaita ir ekonominė situacija, augalų išauginimo savikaina ir aplinkosauginė nauda labai priklauso nuo dirvožemio būklės. Viso projekto metu dėmesys buvo skiriamas dirvožemio inovatyviems įvertinimo metodams kurti, įvertinti jų veiksmingumą ir naudą. Vienas tokių – aerodistanciniai dirvožemio kokybės tyrimai“, – sakė konferenciją pradėjęs vienas iš projekto iniciatorių, LŽŪKT Plėtros padalinio vadovas Rimtautas Petraitis.
Kaip žinia, ES yra parengus kelis svarbius dokumentus, pagal kuriuos nustatyti trumpalaikiai ir ilgalaikiai tikslai, pvz., iki 2030 m. turime būti užsitikrinę, kad 75 proc. dirvožemių būtų geros būklės. Suprantama, kad neužilgo bus ir konkretūs sprendimai, kuriuos turės taikyti kiekviena šalis. R. Petraitis priminė, kad prieš keletą dienų (lapkričio 17 d.) EK Europos Parlamentui pristatė Dirvožemio strategiją. Ji bus įtraukta į kitas priemones, kaip antai: taršos mažinimo, žiedinės ekonomikos, prisitaikymo prie klimato ir biologinės kaitos, nuo lauko iki stalo ir kitas.
„Į dirvožemį turime pasižiūrėti iš įvairių kampų: ne tik, kaip dabar populiaru, iš maisto medžiagų balanso. Labai svarbios dirvožemio sveikatos užtikrinimo priemonės yra susijusios su dirvožemio fizinių savybių nustatymu ir gerinimu. Dabar jau neužtenka žinoti, kiek ir kokių dirvožemyje yra maisto medžiagų, turime atkreipti dėmesį ir į fizines jo savybes, sudėtį, erozijos paveiktas ar nepaveiktas vietas, užmirkimą, suspaudimą ir kt. Tik matydami visumą, galėsime užtikrinti sveiką dirvožemį“, – įsitikinęs R. Petraitis.
Aerodistanciniai tyrimai atlikti 6 ūkiuose ir 3 ŽŪB. Kad tyrimų rezultatai būtų reprezentatyvūs ir naudingi kaip galima platesniam ūkininkaujančių ratui, gamybiniai ūkiai parinkti taip, kad jų laukų paviršiaus sąlygos, vyraujantys dirvožemiai atspindėtų pagrindinius šalies agrarinius regionus: molingąsias žemumas ir kalvotąsias aukštumas. Aerodistanciniai tyrimai atlikti Kėdainių, Joniškio, Ukmergės, Radviliškio, Panevėžio, Šakių rajonų ir Elektrėnų savivaldybėse esančiuose ūkiuose ir žemės ūkio bendrovėse.
Projekto metu sukurta bepiločiais orlaiviais paremta nuotolinių dirvožemio paviršiaus fizinių savybių tyrimų technologija, leidžianti teikti paslaugą, padėsiančią nebrangiai ir operatyviai identifikuoti žemės ūkio naudmenų dirvožemio problemas ir pasiūlyti būdus joms spręsti. R. Petraičio teigimu, sukurta inovatyvi paslauga „Dirvožemio aerodistanciniai tyrimai ir konsultacijos“ bus teikiama tiems, kurie suinteresuoti susitvarkyti žemėnaudą, ūkininkauti pagal precizinio ūkininkavimo principus, siekiantiems racionaliai naudoti žemės ūkio išteklius ir norintys ateities kartoms palikti nenualintą žemę. Vis tik, kaip procesai bebus automatizuoti, atsisakyti specialisto, gebančio interpretuoti duomenis ir pateikti rekomendacijas, tikrai negalima.
„Konsultavimo tarnybos specialistai ir konsultantai mokysis, kaip valdyti bepiločius orlaivius, fiksuoti reikalingus dirvožemio paviršiaus vaizdus, taikyti, analizuoti ir interpretuoti projekto metu partnerių iš VU sukurtus algoritmus ir pagal turimą informaciją įvardinti ūkininkams, kur jų laukuose vyksta mineralizacijos, humifikacijos ir kt. dirvodaros procesai, suteikti rekomendacijas dėl pažeistų dirvožemių stiprinimo“, – sakė projekto vadovas R. Petraitis.
Techninių priemonių turėti neužtenka
Reikia praeiti ilgą kelią, kad jos duotų apčiuopiamos praktinės naudos, įsitikinęs doc. dr. Ričardas Skorupskas, Vilniaus universiteto Geomokslų instituto Geografijos ir kraštotvarkos katedros mokslininkas. Pirmiausia, pasak mokslininko, precizinės žemdirbystės pagrindas yra dirvožemio dangos ir augalijos dangos tyrimai, duomenų apdorojimas ir jų panaudojimas. Mokslininkas patarė prieš darant tyrimus pirmiausiai apsispręsti, ko norima, kokia strategija bus pasirinkta. Nuo to priklausys darbo ir laiko resursai.
Svarbu atrasti ryšius tarp to, kas matoma dirvožemio paviršiuje, ir to, kas iš tiesų yra, t. y. dirvožemio fizinės sudėties, jo savybių, tokių kaip drėgnumas, humusingumas, suspaudimas, erozijos laipsnis ir pan. Kai sąsajos atrandamos ir paverčiamos vientisa skaičiavimo grandine – algoritmais, darbą galima atlikti sparčiau ir didesniuose plotuose.
„Žinoma, žiūrėdami iš viršaus tiksliai nepamatysime, kokios dirvožemio savybės yra 10, 20 cm gylyje ar žemiau (tai vienintelis šio metodo trūkumas), bet tam tikros sąsajos matomos per atspalvius. Vienintelė sąlyga – reikia, kad dirvos paviršius, būtų be augalinės dangos, o apdirbimo (suartas, akėtas, bearimis apdirbimas) pobūdis vienalytis. Kuo atviresnis paviršius, tuo daugiau ir tikslesnės informacijos apie jo morfologiją, o kai kada ir podirvį galima surinkti,“ – teigė dr. Ričardas Skorupskas.
Mokslininkas aptarė chronologines ir chorologines žemės paviršiaus tyrimų strategijas panaudojant bepiločius orlaivius, žemės paviršiaus tyrimų kokybę sąlygojančių veiksnių sistemą. Anot jo, pagrindiniai tyrimų rezultatus lemiantys veiksniai yra techninio pobūdžio (dirvožemio paviršiaus pobūdis, tolygumas) ir meteorologiniai veiksniai (vėjuotumas, debesuotumas, krituliai).
Aerofotoskenavimui naudoti 2 tipų sensoriai (kameros). Vienas jų – regimo spektro (RGB) kamera, kuri padeda pamatyti realų dirvožemio vaizdą. Jį turėdamas konsultantas apie dirvožemį jau galės pasakyti daug detalių, pvz., potencialias humuso medžiagų trūkumo ar drėgmės pertekliaus vietas, parodyti maisto medžiagų netekimo iš dirvožemio kryptis, išskirti smėlingus ar molingesnius lauko ruožus.
Termovizorinė kamera, veikianti NIR ir SWIR bangų diapazone, leido pamatyti dirvožemio temperatūros rėžimą, o tuo pačiu ir drėgmės pasiskirstymą, atskleidė melioracijos sistemų išsidėstymą ir jų būklę. Pasak mokslininko, skirtingos dirvožemio savybės lemia skirtingą iš jo spinduliuojamos šilumos kiekį, t. y. skirtingi dirvožemio dangos plotai įšyla netolygiai. Jei jis, pvz., drėgnas, greičiausiai bus vėsesnis, tamsus dirvožemis greičiau šyla ir atvirkščiai. Tam, kad būtų identifikuotos dirvožemio drėgmės savybės, dažnai neužtenka aerofoto regimojo spektro vaizdų. Termovizorinė kamera fiksuoja infraraudonąją spinduliuotę nuo paviršiaus kiekviename taške. Pastebėta, kad tyrimo metu gautiems rezultatams su termovizorine kamera didelės reikšmės turi debesuotumas ir saulės spindėjimo trukmė bei kampas, didinantis kontrastą tarp skirtingo lauko dalių. Termovizorinės kameros privalumai pasireiškia esant giedram orui, tuomet skirtingos lauko vietos, turėdamos nevienodą kiekį drėgmės, labiau kontrastuoja tarpusavyje, taip išryškindamos skirtingas dirvožemio savybes.
Taigi, kokios optimalios žemės dangos tyrimo sąlygos? Mokslininko teigimu, tikslingiausia derinti kiekvienai auginamai kultūrai atskirai. Teoriškai, jei sniego nėra, skrydžius atlikti galima ir sausį, bet yra problema – saulės spindėjimo aukštis labai žemas, greitai formuojasi šešėliai, todėl nukenčia kokybė. Atsižvelgiant į apšviestumą, saulės judėjimo aukštį, optimaliausios sąlygos yra nuo kovo pradžios iki gegužės vidurio, kai įsėlis intensyviai pradeda žaliuoti.
Dr. R. Skorupsko teigimu, projekto metu skrydžiai atlikti įvairiomis oro sąlygomis ir skirtingu dienos metu. Tai leido įvertinti įvairius meteorologinius parametrus ir pasižiūrėti, kaip jie veikia gaunamus rezultatus. Įvairių sąlygų išmėginimas leidžia suvokti, kada verta skristi, kada ne. Visos gautos patirtys atguls į metodiką.
Vietoj paros – 90 sekundžių
Apie 90 sekundžių – tiek, sukūrus naująjį algoritmą, užtrunka vieno lauko pirminė analizė. „Mūsų tikslas buvo konkretūs rodikliai, tokie kaip: drėgmė, organinė medžiaga, granuliometrinė sudėtis, agregatinė paviršiaus būsena, rinkta ir daug papildomų parametrų, nes tyrimas naujas ir Lietuvoje neišbandytas. Pavyko sukurti virtualų algoritmą, leisianti paspartinti laukų tyrimus naudojant aerodistancinius metodus. Kuriama metodika paspartina darbą. Kiek? Pirmiausia gausius duomenis pamėginome analizuoti mechaniniu būdu, naudojant elementarius įrankius. Atidirbus rankinę metodiką, neturint algoritmo, procesas užtrukdavo apie 24 val. Kai šis įrankis buvo perkeltas į skaitmeninį, darbo procesas labai pagreitėjo: vieno lauko pirminė analizė užtrunka apie 90 sekundžių,“ – rezultatais džiaugėsi doc. dr. Jonas Volungevičius.
Pasak mokslininko, dirbant gamtinėje aplinkoje, yra gausu per kelias minutes ar valandas kintančių veiksnių, todėl atrasti koreliacinius ryšius gana sudėtinga. Į gaunamus rezultatus mokslininkas patarė žvelgti kūrybiškai, išsiaiškinant priežastis, kokie yra ryšiai, tik po to žemdirbiams juos interpretuoti. Taip rezultatai padės suvokti, kokie yra ištekliai ir galimybės spręsti su ištekliais susijusias problemas.
Taigi, šiame procese lauko darbai tampa imliausi laike, nes reikia suorganizuoti ir atlikti skrydį, surinktus duomenis apdoroti. Pasak dr. Jono Volungevičiaus, suteikiant naująją paslaugą visuomet galima apsispręsti, kokią algoritmo dalį naudoti analizei, atsižvelgiant į norimus pasiekti tikslus, pvz., galbūt siekiama duomenis užkrauti į traktorių, kuris dirba tik su rastriniais vaizdais, tokiu atveju, galima naudoti tik tą algoritmo dalį, kurioje yra šie vaizdai, jei transportas dirba ir su vektoriniais vaizdai, iš algoritmo galima įkelti ir juos.
Tarp rodiklių, turinčių ryšį, buvo atlikta statistinė analizė. Mokslininkas pristatė dirvožemio dangos tarpusavio rodiklių koreliaciją ir humuso bei RGB kodo tarpusavio koreliaciją. Anot dr. J. Volungevičiaus, labiausiai tarpusavy susiję humusas ir mobili anglis, humusas ir tankis, humusas ir drėgmė.
Lygiagrečiai su vykdomu lauko aerodistancinių duomenų rinkimu, buvo renkami ir tiesioginiai (antžeminiai) dirvožemio paviršiaus (0,5 cm gylyje) duomenys. Tyrimai atlikti ekspres bei laboratoriniu būdu. Kaip sako mokslininkas, fiziniai parametrai laiko atžvilgiu keičiasi ir turi tiesioginės įtakos dirvožemio paviršiaus spalvinėms bei terminėms savybėms, todėl buvo įdomu palyginti, tai, kas matoma iš viršaus su tuo, kas fiksuojama lauko sąlygomis, ir tuo, ką rodo laboratoriniai tyrimai. Skirtumai yra. Dr. Jono Volungevičiaus teigimu, vertinant dirvožemio savybes, labiau reikėtų kliautis ne ekspres o laboratorinių tyrimų duomenimis, kurie labiau atspindi ryšį tarp dirvožemio paviršiaus spalvos ir jo cheminių bei fizikinių rodiklių.
„Mūsų agroekologinės ir kiekvieno lauko sąlygos atskirai yra itin skirtingos, todėl negalime imti bendrų dėsningumų ir juos taikyti visiems, juolab taikyti kitų šalių tyrimų rezultatų. Galime remtis tik savo pačių atliktais tyrimais, aiškiai žinodami konkretaus lauko apdirbimo istoriją: taikytos ar netaikytos, kokios techninės, agrocheminės ar organinės priemonės ir pan. Visa ši informacija prisideda interpretuojant duomenis. O čia jau reikia konsultanto. Paslauga turėtų susidėti iš šių grandžių: aerodostancinių tyrimų (imlių darbui), algoritmo taikymo ir konsultanto darbo su žemdirbiu, kalbant apie jo laukus, sprendžiant konkretaus lauko problemas, interpretuojant ir aiškinant gautus duomenis ir rezultatus“, – patarė dr. J. Volungevičius.
Bepiločiai orlaiviai – ne tik tręšimo planams rengti
Kaip žinia, dronai dažniausiai naudojami kintamos normos tręšimo planams rengti, pasėlių būklei apžvelgti, tačiau jie gali būti pasitelkti ir įvertinant nestandartines ūkio situacijas. Jas konferencijoje apžvelgė Lukas Šapranauskas, LŽŪKT Tiksliojo ūkininkavimo paslaugų ir kompetencijų centro vadovas.
Štai du Kėdainių r. ūkininkai 2019 m. garstyčiomis apsėjo 60 ha (sėjos norma 13,1 kg/ha). Po kurio laiko pastebėjo, kad augalai dygsta labai vangiai. Kreipėsi į LŽŪKT su prašymu nustatyti pasėlių tankumą. Tam pasitelkti dronai ir surinkti bei apdoroti jų duomenis (pagal NDVI indeksą buvo nustatytas augalų gyvybingumas, piktžolių kiekis ir kt.).
„Pagal standartą 1 kv. m garstyčių turėtų būti 100–120 vnt., tačiau kai kuriose lauko plotuose augalų gyvybingumas tesiekė 38,67 vnt./ kv. m, nors sertifikate buvo deklaruotas 90 proc. daigumas. Vėliau ūkininkai sėklas dar ištyrė laboratorijoje. Pasirodo, kad sėklos buvo 6 metų senumo. Taigi, turint tikslius duomenis ir įrodymus, galima siekti žalos atlyginimo“, – teigė Lukas Šapranauskas.
Kita situacija. Į LŽŪKT pernai kreipėsi ūkininkas dėl žalos nustatymo, nes per jo laukus buvo tiesiamas dujotiekis. To nežinodamas, ūkininkas pasėlius apsėjo ir prižiūrėjo. Patirti nuostoliai dėl sunaudotų resursų (sėklos, trąšos, augalų apaugos produktai, kuras, darbo laikas ir kt.). Netenkama būsimo derliaus (pažeidžiami augalai), sugadinamas plotas (apverčiamas derlingas sluoksnis) ir kt. Dujų įmonė, tiesianti dujotiekį, siūlė kompensaciją – padengti 3 t/h prarandamo derliaus. Ūkininkas nesutiko, nes pagal ilgametę praktiką jis patirtų 5–6 t/h kviečių derliaus nuostolį.
Pasitelkus įvairių tipo dronus ir jų teikiamus duomenis, dėl dujotiekio vamzdžių tiesimo darbų iš viso nustatytas 4,76 ha ploto pažeidimas, kuris sudaro 5, 97 proc. bendro laukų ploto. Iš viso tikėtinas pažeisto ploto dydis yra 6, 27 ha, kuris sudaro 7,87 proc. bendro laukų ploto. Iš šio ploto bus gaunamas mažesnis derlius negu iš dujotiekio tiesimo darbų paveiktų plotų. Taigi, pasak specialisto, ūkininkas turi pagrindo imtis veiksmų dėl žalos atlyginimo.
Bepiločiai orlaiviai padeda įvertinti ir laukinių gyvūnų pasėliams daromą žalą, net išmatuoti šlapynių tėkmės greitį ir pan. Tad jų naudojimo galimybių tik daugės.
Ūkininkams, dalyvavusiems konferencijoje, buvo išduoti kvalifikacijos tobulinimo pažymėjimai, o dalyvaujantiems Jaunųjų ūkininkų kompetencijų programoje šis renginys užskaitytas kaip vienas iš pasirenkamųjų mokymų.
