Rolnictwo precyzyjne - szykuje się agrorewolucja

Być może w przyszłości będzie można zapobiegać niedoborowi siły roboczej w rolnictwie, ponieważ część zadań podlegać będzie większej automatyzacji lub przejmą je roboty. Rozwijać się będą wysoko innowacyjne gałęzie przemysłu związane z rolnictwem, częściej będą powstawać wyspecjalizowane firmy doradcze, wykorzystujące technologie cyfrowe, bazy danych, a nawet sztuczną inteligencję. 

Przedstawiam kilka przykładów nowych technik, które są już wykorzystywane w rolnictwie oraz takie, które wkrótce mogą być do niego implementowane na szerszą skalę. 

Mobilny naziemny sensor

Tematyka precyzyjnego nawożenia jest szczególnie istotna, ostatnio ze względu na wdrażane Prawo wodne, gdzie wymogiem jest rozsądne stosowanie azotu, tak by unikać stosowania go w nadmiernej ilości. Precyzyjne dawkowanie, zgodne z potrzebami roślin, będzie oddziaływać na poprawę stanu środowiska. Taką rolę spełnia między innymi mobilny naziemny sensor (Claas Crop Sensor), który mierzy biomasę oraz określa stan zaopatrzenia roślin w azot - indeks N. Indeks N jest wskaźnikiem wegetacji, zorientowanym na zielone zabarwienie liści. Na jego podstawie można ocenić stan zaopatrzenia roślin w składniki odżywcze, niezależnie od gatunku, pory dnia czy intensywności oświetlenia. Dzięki progowej wartości indeksu biomasy system może bardzo dobrze reagować na sytuacje ekstremalne, jak szkody spowodowane przez suszę lub mróz, dokonywana jest analiza zapotrzebowania na składniki odżywcze, przede wszystkim w późniejszych stadiach wzrostu roślin. Natomiast dzięki indeksowi biomasy można już we wczesnych stadiach rozwoju plantacji zmieniać dawki regulatorów wzrostu, a także, częściowo, fungicydów, odpowiednio dla określonych części pola. Później indeks biomasy, w kombinacji z indeksem N, służy jako „indeks nadzoru“, pozwalający reagować na warunki szczególne, na przykład suszę. Zagregowanie sensorów z rozsiewaczem pozwala precyzyjnie dawkować nawóz, tak by osiągnąć zaplanowany plon.

Elektroherbicydy

Metoda ta została zapoczątkowana jeszcze w latach 80. i 90. i zakłada wykorzystanie elektryczności do zwalczania chwastów. Jest alternatywnym sposobem ochrony w koncepcji integrowanej ochrony i zrównoważonego rolnictwa. Zasada działania elektroherbicydu polega na spowodowaniu przepływu prądu elektrycznego przez roślinę (chwast). Przepływający przez glebę prąd, między aplikatorami (elektrodami) w dwóch rzędach, niszczy roślinność. Następuje to przez „ugotowanie rośliny”, zarówno jej części nadziemnej, jak i podziemnej. Dochodzi do uszkodzenia komórek oraz chlorofilu. W ten sposób roślina nie jest w stanie się zregenerować, inaczej niż jak ma to miejsce w przypadku np. wypalaczy płomieniowych, które mają podobną zasadę działania. 

W przyszłości rola elektroherbicydu może być znacząca, szczególnie w sadownictwie, do utrzymania tzw. ugoru herbicydowego, jako konkurencja dla glifosatu, który zostanie wycofany ze stosowania. Oprócz niewątpliwych zalet tej metody, jak np. brak pozostałości czy brak konieczności przestrzegania okresów karencji i prewencji, istnieją wątpliwości co do działania na środowisko glebowe. 

Precyzyjny oprysk

Z zakresu precyzyjnej ochrony roślin omówione zostały także nowe osiągnięcia badawcze i kierunki rozwoju. W przyszłości gospodarstwa będą wykorzystywać techniki satelitarne (pozycjonowanie), mapy GIS zmiennej aplikacji, zmienną aplikację ilości cieczy (VRT) czy zmianę wielkości kropel. Prowadzi się szereg badań nad układami zdalnej regulacji wydajności i kierunku strumienia powietrza (VAA). Sterowanie rozpylaczami opryskiwaczy i powietrzem będzie zapobiegać nakładaniu się powierzchni pryskanej, zapewni odpowiednie pokrycie roślin preparatem, pozwoli zaoszczędzić paliwo i uniknąć pozostałości, stosując żądaną ilość środka. Rozwój tych technik jest szczególnie ważny w obliczu danych, które według szacunków podają, że aż 80% ilości środka ochrony zastosowanego na rośliny sadownicze podlega stracie, czyli nie jest umieszczona na roślinie. 

Drony i suwnice

Metoda szacowania szkód w uprawach rolniczych spowodowanych przez zwierzynę leśną, czynniki pogodowe (przymrozki, zalania, gradobicia czy intensywne opady) polega na wykorzystaniu kamer multispektralnych, fotografii pasma widzialnego (RGB), bliskiej podczerwieni (NIR) i obliczeniu różnych indeksów wegetacyjnych, np. NDVI. Do przenoszenia urządzeń pomiarowych wykorzystuje się tu drony, które łatwo mogą dotrzeć również w miejsca z utrudnionym dostępem. Na podstawie analizy obrazu da się wyliczyć i oznaczyć powierzchnie uszkodzone przez zwierzęta, zalane wodą lub niektóre cechy morfologiczne roślinności, np. wysokość roślin. Dron może również posłużyć do walki z omacnicą prosowianką, która uszkadza plantacje kukurydzy. 

Metodę fenotypowania roślin uprawnych z dronów i zautomatyzowanych suwnic przedstawił profesor instytutu badawczego z Wielkiej Brytanii Malcolm J. Hawkesford. Prelekcja dotyczyła m.in. wykorzystywania kamer multispektralnych, systemów laserowych i innych przyrządów pomiarowych umieszczonych na dronach i na suwnicach automatycznych. Urządzenia te przemieszczają się nad obiektami doświadczalnymi (odmianowymi, nawozowymi) i dokonują różnych obserwacji optycznych roślin. Pozwala to na bieżąco określać stan roślin i ich reakcje na różne czynniki, np. nawożenie czy ochronę, oceniać cechy morfologiczne roślin lub cechy plonu przy zbiorach. Być może w przyszłości podobnie będzie wyglądała większość badań polowych, a także produkcja w szklarniach czy innych obiektach, gdzie produkuje się żywność. 

Fenotypowanie to gromadzenie informacji o charakterystyce fizycznej roślin i interakcji z otaczającym je środowiskiem, np. średnicy źdźbła, wysokości rośliny, powierzchni liści czy wilgotności gleby. Pozwala ono na zaobserwowanie wpływu wybranego wariantu genetycznego (genotypu) roślin na ich cechy (fenotyp) podczas interakcji z różnorodnymi czynnikami środowiska. Dane te są punktem wyjścia do prognozowania wzrostu rośliny oraz szacowania plonów.

Skaner elektromagnetyczny

Topsoil Mapper to skaner elektromagnetyczny, którego działanie polega na indukowaniu pola elektromagnetycznego. Sygnał jest modyfikowany przez właściwości gleby, w wyniku czego powstaje wtórne pole elektromagnetyczne, proporcjonalne do przewodnictwa gleby i reagujące na zmiany w jej strukturze i w zasobach wody. Ideą tej techniki jest monitoring stanu gleby i przesyłanie danych do zautomatyzowanego systemu sterowania maszyn. Czujnik odczytuje parametry gleby i przesyła je do komputera maszyny uprawowej, dzięki czemu można kontrolować głębokość prowadzenia narzędzi czy dostosowywać głębokość siewu. Pomiar odbywa się w sposób ciągły na trzech różnych głębokościach. Wyniki analiz są zapisywane w pamięci rejestratora i jednocześnie notowana jest pozycja ciągnika w trakcie badań przez urządzenia GPS. Pozwala to wygenerować mapę. 

Czujnik skanera jest montowany w przedniej części ciągnika. Pomiary, które zostaną zebrane przez czujnik, są przekształcane i wysyłane do komputera roboczego maszyny za pośrednictwem specjalnego systemu ISOBUS. Efektem stosowania takich czujników jest między innymi zmniejszenie zużycia paliwa. 

Komputerowy program wspomagający - 365FarmNet

Za pomocą jednej kompleksowej aplikacji (również z poziomu smartfona) zarządza się inwentarzem, można umieścić graficzną mapę gospodarstwa, prowadzić dokumentację danego pola, automatyczne obliczać ilość paszy, przeprowadzać analizy zbiorów, zarządzać kluczowymi danymi w zakresie finansów, chronologii, własności. 

dr inż. Dariusz Krzywiec Lubelski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Końskowoli Jeden z 16 Ośrodków Doradztwa Rolniczego w kraju. LODR prowadzi doradztwo rolnicze obejmujące działania w zakresie rolnictwa, rozwoju wsi, rynków rolnych oraz wiejskiego gospodarstwa domowego, mające na celu poprawę poziomu dochodów rolniczych oraz podnoszenie konkurencyjności rynkowej gospodarstw rolnych, wspieranie zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich, a także podnoszenie poziomu kwalifikacji zawodowych rolników i innych mieszkańców obszarów wiejskich.Realizacja zadań uwzględnia kierunki rozwoju wyznaczone w regionalnych i lokalnych programach rozwoju rolnictwa i obszarów wiejskich, ustalonych przez właściwe organy administracji rządowej i samorządu terytorialnego.   Zainteresował Cię ten artykuł? Masz pytanie do autora? Napisz do nas tutaj