除了光、水和微量元素,植物只需要种营养物:磷、钾、镁、钙、硫和氮。最后一个用化学符号N表示,在数量上最为重要。除其他目的外,它还是蛋白质化合物和叶绿素的形成以及枝条和叶子的生长所必需的物质。
氮是地球大气的主要成分。它以基本的气态形式(N2)大量存在于地球大气中。遗憾的是,大多数植物不能吸收这种状态的氮。它们只能通过根部从土壤中吸收氮,并且需要以铵(NH4+)或硝酸盐(NO3–)形式吸收。
硝酸盐化合物是使现代农业实现高产的大部分肥料的主要成分。如果在适当的时间施加适当的量,氮几乎可以被植物完全吸收,并转化为食物和生物量。只有过多的硝酸盐进入农田时,才会出现后续问题。过量的硝酸盐迟早会随着雨水渗入地下水。
细化撒施模式
在田地上施无机肥料的传统方法是使用所谓的双盘施肥机:肥料从拖拉机后面的储存容器中落到两个水平旋转的圆盘上。机器在田地上行驶时,用旋转运动将肥料颗粒喷射到左右25米处。虽然这样可以在短时间内大面积施肥,但分配是以固定的速率进行的,并且是根据总面积计算的。“撒施模式”并不精确;在田地形状不规则、存在弯道和道路边缘的情况下,不可避免地会出现施肥过少或过多的地带。此外,只有在肥料颗粒大小和质量均一的情况下,离心力喷射肥料才能可靠地发挥作用。
Maximilian Zimmer说:“使用Aero系列的精准施肥机, 我们能够避免所有这些缺点” 。他是位于德国巴登符腾堡州辛茨海姆市的 R A U C HL a n d ma s c h i n e n f a b r i k公司的电子开发团队负责人。“在这里,颗粒不会被喷射到大面积的区域,而是通过一个管道系统以恰当的数量落在田地上,并精细分散。在这个过程中,机器可以划出不需要施肥的特定区域。”
具有可切换部分的定量给料系统
这种精准施肥的基础是多速率定量给料系统,据制造商称,该系统是用于气动施肥机的“全球首个用于小规模和精准植物营养的定量给料与分配系统”。30个播施部分可单独打开和关闭,与此同时,还可以单独控制每个部分的施肥量。这让单位面积的施肥量减少23%,产量也显著增加。
肥料颗粒通过30根单独的管子落在田地里,这些管子以1到1.2米宽的条状精确播施。每个单独的进料都采用了复杂的技术:通过多个漏斗将肥料导入六个计量轴,每个计量轴有五个部分。
这些装置由CAN总线控制,并配有将颗粒分成小份的凸轮。然后,气流加速颗粒的运动并将其输送到出口。
电机速度控制施肥量
每个凸轮部分由4221 … BXT系列的FAULHABER扁平型无刷电机驱动,带有一个特殊的客户专用减速机,并且每个凸轮部分可单独驱动。MaximilianZimmer 解释说: “ 电机的速度控制着施肥量”。“因此,机器可以确保,例如,即使每个出口行进不同的半径,在曲线形成中每单位面积的数量总是相同。
如果田地呈非矩形;出现行重叠或者当机器到达路径旁边时,可以自动关闭单独的出口, 过后再重新打开。在这里,电机的动态特性至关重要。它必须在几乎没有时间延迟的情况下达到精确指定的速度,并提供高扭矩。”
这种动力来自一个极其紧凑的驱动, 直径仅为4 2 毫米, 长度为4 9 毫米,包括减速机,全部安装在坚固的钢和铝外壳中。因此,该装置可以承受农业中不可避免的机械振动。连极端天气它们都能毫无问题地应对:温度范围从零下1 0 摄氏度到零上6 0 摄氏度。
考虑土壤质量的变化
由F A U L H A B E R 电机驱动的多速率定量给料系统实现了真正意义上的“精准农业”。这些拖拉机轮子留下的痕迹不在施肥范围之内,可能位于田地中间的小生态区或其他非农业区域也被排除在外。此外,施肥量也可以精确地适应田地中不同的土壤。Maximilian Zimmer解释说:“数字应用地图中详细记录着土壤质量” 。“ 使用这样的地图和GPS数据,机器控制可以完全自动地使施肥适应环境。”
除了肥料之外, A e r o 施肥机还可以用来种植间作作物, 如油菜籽或芥菜。它们结合营养物,保护土壤并促进土壤改良。与圆盘施肥机相比,肥料颗粒的质量所起的作用并不重要: 即使出现高百分比的破损和灰化, 该机器也能精准计量并施加肥料。
Maximilian Zimmer总结道:“这项精准技术不仅保护了环境,尤其是地下水,还降低了成本。农场用较少的肥料就能获得较高的产量。而且,由于肥料颗粒品质较低,肥料的成本可能会大大降低。"
巴登-符腾堡州于2021年11月授予Aero施肥机工业4.0测量与控制技术类别的环境保护科学技术奖(Umwelttechnikpreis)。
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