Technika zbioru ziemniaków Wstęp W produkcji ziemniaków obserwuje się następujące tendencje: poprawienie jakości odmian ziemniaków, w celu ich wyselekcjonowania pod kątem specyficznych wymagań, zależnych od kierunku przeznaczenia oraz zwiększenia ich odporności na uszkodzenia, zmianę przyzwyczajeń konsumentów i ich preferencji, wyraźny wzrost spożycia ziemniaków w postaci gotowych produktów dostarczanych na rynek przez przemysł przetwórczy, zasadnicze zmniejszenie wykorzystania ziemniaków na paszę w tuczu trzody chlewnej, które są obecnie dodatkiem, zmniejszenie powierzchni ziemniaków (przykładowo z około 2,0 mln ha w 1996 roku do 1,25 mln ha w 2000 roku, ale staranniej dobranej pod względem wymagań agrotechnicznych dla określonego kierunku użytkowania, w szczególności przeznaczonych do przetwarzania na czipsy i frytki, zwiększenie plonu, zmniejszenie nakładów robocizny w technologii produkcji ziemniaków, jako wynik stosowania mechanizacji zbioru i urządzeń sortujących. Dalsze, ciągłe oczekiwanie wysokiego plonu i wysokiej jakości bulw wymaga kompleksowej mechanizacji produkcji ziemniaków, od uprawy, zbioru, sortowania, do ich przechowywania. Zbiór ziemniaków jest jednym z najważniejszych elementów technologii produkcji. Od sposobu i terminowości zbioru zależy jakość konsumpcyjna ziemniaków jadalnych, ilość pozyskiwanego surowca dla przemysłu i przetwórstwa oraz wartość nasienna materiałów sadzeniakowych. Od jakości zbioru ziemniaków zależy trwałość przechowalnicza bulw i ubytki w każdym sposobie przechowywania. Według Powszechnego Spisu Rolnego z 1996 roku zbiór ziemniaków w Polsce jest wykonywany w 33% kombajnami, w 38% kopaczkami ciągnikowymi, w 6% kopaczkami konno-ciągnikowymi, w 9% kopaczkami konnymi i w 14% narzędziami ręcznymi. W ostatnich latach te tendencje nie uległy zasadniczym zmianom, gdyż sprzedaż fabrycznie nowych kombajnów i kopaczek ciągnikowych miała wyraźną tendencję malejącą. Przykładowo, w latach 1987-1996 średnioroczny przyrost sprzedanych kombajnów wynosił 11%, kopaczek ciągnikowych 6%, a w latach 1996-1999 odpowiednio 1,0 i 0,5%. Obecnie, szacuje się, że w Polsce jest 80 tys. szt. kombajnów i 339 tys. szt. kopaczek ciągnikowych. Ten potencjał maszyn częściowo wymusza sposoby zbioru ziemniaków. Ze względu jednak na duże wymagania odbiorców, plantatorzy ziemniaków w większym stopniu zwracają uwagę na zmniejszenie uszkodzeń mechanicznych bulw podczas zbioru. Jakie są zatem możliwości zbioru ziemniaków i które ze sposobów powinny być zalecane? Niektóre z rozważanych technologii znajdują się w fazie prób i badań. Dostępny czas zbioru ziemniaków jest ograniczony. W polskich warunkach wynosi on około 40 dni. Rozpoczęcie zbioru musi być dostatecznie późne, aby osiągnąć jak największy plon, w fazie dojrzałości technicznej bulw, gdy naskórek nie daje się złuszczyć pod naciskiem kciuka, ale bulwy muszą być wydobyte przed wystąpieniem warunków pogodowych, które będą utrudniać zbiór, a temperatura będzie zbyt niska, co będzie prowadzić do zwiększenia uszkodzeń bulw. Temperatura gleby powinna być powyżej 10 o C, a wilgotność gleby nie większa niż 15%. W indywidualnych przypadkach należy brać pod uwagę konkurencyjność dostępnego czasu dla zbioru innych roślin i możliwość wykorzystania siły roboczej w tym krytycznym jesiennym okresie zbioru.
2 Technologie produkcji ziemniaków Sposób zbioru jest związany z ogólną technologią produkcji ziemniaków, w szczególności ze sposobem sadzenia. Ziemniaki można sadzić w redlinach, zagonach lub na płasko. Ten ostatni sposób stosowany jest w niektórych suchych rejonach USA i Rosji, który przeciwdziała erozji wietrznej. Głównym sposobem sadzenia w większości krajów jest sadzenie bulw w redlinach, których rozstaw w poszczególnych krajach jest zróżnicowany. W Polsce najczęściej stosuje się rozstaw redlin o wymiarze 62,5, 67,5 lub 75 cm. Konieczne będzie jednak ujednolicenie międzyrzędzi, ze względu na dominujący rozstaw kół nowych ciągników 150 lub 180 cm, dla których optymalna szerokość międzyrzędzia wynosi odpowiednio 75 i 90 cm, a opon dla tych ciągników 10 i 12. Zastosowanie szerszych opon pozwala na zmniejszenie ugniatania gleby. Jednak, ze względu na potrzebę przeprowadzenia zmian w konwencjonalnych maszynach i narzędziach, nie wydaje się aby szerokość międzyrzędzia 75 cm była w najbliższym czasie zmieniona. Będzie się to odbywać w sposób ewolucyjny, przy czym ważne jest, aby producenci uwzględnili te uwarunkowania w przyszłych konstrukcjach maszyn, stosowanych w całej technologii produkcji ziemniaków. Całkowicie odmienne warunki są potrzebne dla zagonowego sposobu uprawy ziemniaków, który jest stosowany od dawna w Kanadzie, USA i w Wielkiej Brytanii. W Polsce ten sposób sadzenia nie jest jeszcze rozpowszechniony i znajduje się w sferze badań. Odmiennie, niż dla redlin o szerokości 90 cm, szerokość zagonu 120 cm zapewnia wystarczające bruzdy dla dużych ciągników z rozstawem 180 cm. Normalnie, ziemniaki rosną w trzech rzędach co 40-45 cm. Zagony formuje się jesienią, dzięki czemu wiosną gleba szybciej ogrzewa się i obsycha, co pozwala na dotrzymanie właściwego terminu sadzenia. Do zalet tego sposobu uprawy należy zaliczyć: szybsze ogrzewanie i obsychanie gleby, pozwalające na wcześniejsze sadzenie, szybsze dojrzewanie i zbiór ziemniaków, łatwiejsze sadzenie w redliny na głębokość 10-12 cm, bez niebezpieczeństwa ugniatania przygotowanej gleby, lepszą retencję wilgoci w suchych warunkach, ze względu na mniejszą zewnętrzną powierzchnię zagonu w stosunku do redlin i wcześniejsze, całkowite przykrycie jej roślinami, większą dostępność składników znajdujących się w glebie, gdyż rośliny są bardziej równomiernie rozłożone, zmniejszenie zamulenia gleby oraz ochronę przed zbrylaniem i erozją, a tym samym zmniejszenie ryzyka zielenienia bulw. Jednakże, ten sposób uprawy charakteryzuje się również pewnymi wadami, do których można zaliczyć: możliwość opóźnienia obsychania i podgrzewania zagonów przed zbiorem, dlatego nie zaleca się tego sposobu dla odmian późnych i na glebach wilgotniejszych, zwiększenie ilości gleby dostającej się do kombajnu, a w przypadku gleb ciężkich i zakamienionych, zwiększenie ryzyka uszkodzeń bulw i maszyn, zwiększenie nakładów robocizny i zmniejszenie wydajności, bezpośredni zbiór kombajnami jednorzędowymi jest niemożliwy. Niemniej jednak, zagonowy sposób sadzenia może być rozważany w niektórych warunkach klimatycznych, w szczególności w połączeniu z innymi postępowymi technologiami bezorkowymi, uprawą w mulcz, jesiennym przygotowaniem gleby, usuwaniem kamieni, stosowaniem minibulw, zbiorem bezpośrednim kombajnami dwurzędowymi lub dwuetapowym. Powierzchnia, warunki glebowe, dostępność siły roboczej i czasu przeznaczanego na zbiór są czynnikami, które muszą być uwzględniane przy wyborze sposobu zbioru
3 ziemniaków. Ważnymi czynnikami decydującymi o sposobie zbioru są zatem warunki ekonomiczne, klimatyczne i glebowe. Zasadniczy podział sposobów zbioru dotyczy etapowości zbioru. W zależności od liczby przejazdów nad redliną zbiór dzieli na wieloetapowy lub jednoetapowy (bezpośredni). W trosce o jakość zbioru i trwałość przechowalniczą na coraz większą skalę stosuje się zbiór dwuetapowy, zarówno przy produkcji ziemniaków jadalnych, jak i sadzeniaków. W pierwszej kolejności stosuje się kopaczki układające wykopane ziemniaki za sobą na wały podłużne o szerokości 0,8-1,0 m, razem z resztkami domieszek lub kopaczki wyposażone w uproszczone urządzenia do wydzielania porostu. Najczęściej są to maszyny jedno i dwurzędowe. W mniejszym stopniu na małych polach do wykopania ziemniaków wykorzystuje się też inne kopaczki: wibracyjne, gwiazdowe, rzędujące. W następnej kolejności, po 3-4 godzinach, gdy ziemniaki obeschną i ogrzeją się na powierzchni gleby, do podbierania materiału ułożonego w wały, stosuje się kombajny wyposażone w podbieracze łopatkowe lub szczotkowe. Kombajny te mogą mieć skrócone zespoły odsiewające, gdyż ilość podbieranej ziemni jest niewielka. Dlatego też przy zbiorze dwuetapowym zwiększa się prawie dwukrotnie wydajność maszyn oraz zmniejsza się przeciętnie o połowę ilość bulw uszkodzonych, dzięki czemu uzyskuje się ich lepszą trwałość przechowalniczą. Do korzyści stosowania dwuetapowego zbioru ziemniaków można zaliczyć: szybsze obeschnięcie perydermy bulwy i zakończenie procesu oddychania, zmniejszenie uszkodzeń bulw, ze względu na ich wyższą temperaturę podczas podbierania, otrzymanie oryginalnego koloru skóry, znaczne obniżenie zanieczyszczeń bulw i w konsekwencji zmniejszenie ryzyka infekcji bulw, zmniejszenie ilości przesiewanej gleby na zespołach separujących, zmniejszenie ryzyka zakażenia i uszkodzenia bulw podczas kolejnych zabiegów po zbiorze (np. podczas transportu, sortowania), zmniejszenie ugniatania gleby, ponieważ ciężkie kombajny poruszają się rzadziej po polu, zwiększenie wydajności, gdyż zespoły robocze kombajnów są w mniejszym stopniu obciążone glebą i można zastosować znacznie większą prędkość jazdy bez ryzyka zwiększania zanieczyszczeń bulw ziemią, skuteczniejsze sortowanie masy materiału zawierającego mniej zanieczyszczeń, co w efekcie wpływa na lepszą jakość przechowywania, prawie nie jest wymagana wentylacja do obsuszenia bulw, co obniża zużycie energii, utrzymywanie dobrej jakości bulw w długim okresie przechowywania, można uniknąć konieczności mycia lub czyszczenia bulw, w wyniku czego oszczędza się zużycie wody. W celu uzyskania dobrej jakości plonu, podczas stosowania dwuetapowego sposobu zbioru, należy uwzględnić dodatkowe czynniki, których nie przestrzeganie może zniweczyć potencjalne korzyści. Wskazane jest, aby: gleba była pozbawiona kamieni i brył, plantacja była bez chwastów, a długość łętów nie powinna przekraczać 20-25 cm, w niesprzyjających warunkach pogodowych grubsze wały ziemniaków pozostawały dłużej na powierzchni pola, w celu zapewnienia obeschnięcia bulw położonych w dolnej części wału, w przypadku zbioru podczas wysokich temperatur powietrza przewietrzać bulwy zimnym powietrzem w początkowej fazie ich przechowywania. W dodatku, jeżeli zbiór bulw opóźni się, istnieje niebezpieczeństwo ich zzielenienia. Optymalna głębokość robocza kopania i zespołów podbierających, w celu uniknięcia
4 nadmiernego zanieczyszczenia kamieniami i bryłami, jest tak samo ważna, jak podczas bezpośredniego zbioru. Natomiast rozłożenie bulw na przenośniku odsiewającym jest bardziej wyrównane, w porównaniu z podkopywaniem redlin. Warunki podbierania bulw są również korzystniejsze. Ze względu na ciągłe zmniejszanie się liczby gospodarstw i osób pracujących w rolnictwie, a jednocześnie zwiększanie się jednostkowej powierzchni gospodarstwa i poszczególnych upraw, w globalnej skali, pełna mechanizacja zbioru jest oparta na zbiorze bezpośrednim. Do tego celu są stosowane kombajny, które można podzielić na kombajny z uproszczonymi zespołami separującymi, ładujące na przyczepy zebrane ziemniaki z resztkami domieszek, w postaci brył, kamieni i niewielkiej ilości zanieczyszczeń słomiastych, lub wyposażone z automatyczne separatory. Kombajny takie nazywane są kopaczkami ładującymi lub kombajnami bezobsługowymi. Drugą grupę stanowią kombajny, które są obsługiwane przez pracowników wybierających domieszki lub bulwy ze strumienia ziemniaków i zanieczyszczeń transportowanych do zbiornika lub bezpośrednio na jadącą obok przyczepę. Producenci kombajnów oferują różne typy maszyn, które użytkownicy mogą wybrać i w razie potrzeby modyfikować tak, aby dostosować je do istniejących warunków uprawy i sposobu zbioru w gospodarstwie. Konstrukcje kombajnów różnią się liczbą podkopywanych rzędów, sposobem rozładunku ziemniaków oraz separatorami łętów, kamieni i brył. Kombajny ze zbiornikiem wychylnym lub ze zbiornikiem wyposażonym w przenośnik podłogowy są stosowane na plantacjach o małej powierzchni. Kombajny z przenośnikiem wyładowczym są szerzej stosowane w gospodarstwa o dużej koncentracji produkcji ziemniaków. Zapotrzebowanie na robociznę do sortowania ziemniaków zależy od zawartości kamieni i brył w warstwie podkopywanej gleby, typu separatora zainstalowanego na kombajnie i przeznaczenia ziemniaków. Aby zmniejszyć obciążenie operatora, który śledzi działanie zespołów i dostosowuje je do indywidualnych warunków zbioru, kombajny są nieustająco doskonalone i są wyposażane w hydrauliczne, elektromagnetyczne lub elektroniczne układy sterujące oraz w hydrauliczne układy napędowe. Podsumowanie Przyszłościowy rozwój mechanizacji produkcji ziemniaków będzie ukierunkowany na: zwiększenie jakości produktu, zminimalizowanie mechanicznego oddziaływania na bulwy na każdym etapie procesu produkcyjnego ziemniaków i ich dystrybucji, zwiększenie ułatwienia pracy. Oczekuje się, że maszyny, zespoły robocze i proces technologiczny będą doskonalone w takim kierunku, aby podczas zbioru zawartość kamieni i brył oraz ilość oblepionej gleby była jak najmniejsza. Przewiduje się, że gospodarstwa specjalizujące się w produkcji ziemniaków będą stosowały technologię zbioru ziemniaków opartą o kombajny o uproszczonej konstrukcji, a pozyskiwany plon będzie bezpośrednio kierowany do przechowalni, wyposażonej w wysokowydajny sortownik stacjonarny. W pewnych, szczególnych warunkach (przy dużym zakamienieniu i zbryleniu), będą stosowane kombajny ze specjalistycznymi separatorami, które zapewnią uzyskanie czystego plonu, charakteryzującego się dobrą przechowalnością, ale zalecanym rozwiązaniem jest usuwanie kamieni z pola. Na terenach wolnych od kamieni i brył będzie zwiększał się udział dwuetapowego zbioru ziemniaków, który ma w takich warunkach większe korzyści, niż jednoetapowy.
5 Doskonalenie zbioru będzie polegało na optymalizacji procesu przesiewania gleby, przy minimalnych uszkodzeniach bulw (przez zastosowanie sterowania centralnego lub automatycznego sterowania pracą wstrząsacza i przenośnika odsiewającego), doskonaleniu konstrukcji zespołów przesiewających i separujących oraz dalszym zmniejszaniu drogi transportowej i spadku bulw w maszynach. Cała technologia produkcji ziemniaków będzie podlegała pełnemu monitorowaniu wszystkich operacji. Jest to konieczne, ze względu na potrzebę uwzględnienia zmiennych warunków procesu i dostosowania się do nich. W większym stopniu będzie wykorzystany system globalnego pozycjonowania. Bardzo ważną rolę będzie odgrywać bioinżynieria, której celem będzie wyhodowanie bulwy, odpornej na oddziaływanie mechaniczne i biologiczne. dr hab. inż. Aleksander Lisowski Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych SGGW w Warszawie