Precizní zemědělství je potřeba kalibrovat pro konkrétní faremní podmínky
06. 01. 2025 Precizní zemědělství Zobrazeno 408x
Precizní zemědělství má mnoho definic. Obecně jde o neschematický přístup k řešení problémů v zemědělství akceptující fakt proměnlivosti, rozmanitosti, heterogenity v čase, prostoru, biotických i abiotických faktorů. Změny vnímá jako zpětnou vazbu nezbytnou pro optimalizaci aktivit, procesů i opatření, o kterých se rozhoduje na základě dat a zkušeností. Spíše, než maximalizaci výnosu akcentuje dlouhodobě udržitelný optimální profitabilní výnos a kvalitu produkce. Vedlejším produktem tohoto přístupu může být i podpora biodiverzity a půdní úrodnosti s pozitivními dlouhodobými přesahy směrem ke kvalitě krajiny, potravin i zdraví.
Data a zkušenosti
Než se dostaneme k datům, senzorům a novým technologiím, tak se zastavme u zkušeností. Jakkoliv se precizní zemědělství v praxi prosazuje a rozšiřuje v posledním desetiletích, nejedná se o nový koncept. Moderní podoba byla definována již v 90. letech s počínající dostupností geoinformačních systémů (GIS) v 80. letech 20. století, následovanou v 90. letech zpřístupněním satelitní navigace globálním družicovým polohovým systémem (GNSS) pro civilní účely. Z jiného zkušenostního zdroje se napojuje na koncept integrované ochrany i produkce rostlin, který se zformoval jako ozvěna v 60. letech na problémy spojenými s nekritickým používáním syntetických pesticidů.
To však neznamená, že doba předtechnická nepracovala s prostorově časovými informacemi a nezohledňovala je. Naopak, vše se ale odehrávalo v jiných měřítcích. Člověku přirozené kognitivní nástroje jako všímavost, pozorování přírody a předávání zkušeností mezi generacemi bylo zcela zásadní pro přežití i profit v zemědělství.
Je dobré si uvědomit, že půdní bloky měly menší výměry (snadnější opakovatelný monitoring pochůzkou, prostým okem, dotekem, hmatem, chutí i čichem). Struktura krajiny pak spíše odpovídala odpozorovanému ve smyslu optimalizace tvarů půdních bloků i jejich využívání dle úrodnosti, vlastností terénu, možnosti zpracování půdy i vodním poměrům.
Čas strávený těžkou fyzickou prací na poli, včetně potřeby velkého množství lidí, byl dramaticky vyšší, věk dožití výrazně nižší, generační krok rychlejší. Zároveň to však znamenalo i velké množství informací, které bylo možno dávat do kontextu a konzultovat s velkým množstvím členů rodů i zemědělských societ. Dnešní terminologií bychom mohli mluvit o zónování pozemků, senzorování v časových řadách, fuzzy logice, fraktálové tvorbě krajiny i objektově orientovanému mezigeneračním programování ve prospěch posilování socioekonomického statusu venkova, případně jiné úrovni informačního šumu.
Ne náhodou dnešní moderní senzory (pro půdní vodivost, hyperspektrální, termální, LIDAR aj.) delimitují v zónovém managementu prostory stejným způsobem, jakým na základě mezigeneračních zkušeností a pozorování strukturovali své polnosti zemědělci v době bez těchto technických prostředků. První historické mapy i kroniky zaznamenávající pěstované plodiny (později i s výnosy) jsou toho dobrým dokladem v porovnání s dnešními mapovými výstupy senzorů. Je to dobře patrné právě v našich krajích, kde došlo historicky ve více vlnách k velkoplošnému zcelování pozemků a v drtivé většině přetržení historické paměti zkušeností spojených se zemědělskou krajinou.
Upomenutí na důležitost všímavosti, pozorování přírody, předávání zkušeností, citlivosti při hospodaření v přírodě a kritickém myšlení je něco, co je při využívání současných technických prostředků zcela zásadní. O to více vystupuje do potřebí v době velkých dat, kdy je nezbytné kriticky vyhodnocovat jejich kvalitu, původ, relevanci i kontext informací ze senzorů, telematiky či modelů.
Precizní zemědělství předpokládá aktivní poučený přístup s potřebou širokého vzdělání biologického, agronomického, technického i ekonomického, připravenost využívat vlastních i historických zkušeností spolu s datově informační vrstvou jako prostředek pro rozhodování, která dělá ve finále vždy agronom. Neodpadá tedy potřeba být v osobním kontaktu s polem a pěstovanou plodinou, naopak je o to naléhavější v době digitalizace zemědělského odvětví, které je zároveň přetíženo byrokratickými povinnostmi.
Je technologie precizního zemědělství vhodná pro podmínky Čech a Moravy?
Relativně velké půdní bloky a vybavenost „velkou“ technikou v našich zemích zefektivňuje zemědělskou činnost. V současné době hledání dlouhodobě udržitelné podoby produkčního zemědělství je precizní zemědělství prostředkem, který je schopen naplnit jak požadavky na podporu ochrany přírodních zdrojů (půda, voda, biodiverzita), tak potřeby udržení socioekonomické prosperity venkova a dlouhodobé profitability prvovýroby.
Klíčové informace na úrovni velkých dat o půdě, plodinách, živinách, škodlivých či užitečných organizmech a agroekosystému jako celku získává technologie precizního zemědělství pomocí pokročilých senzorových systémů navázaných na technologické celky jak na pozemních kontaktních, tak distančních platformách, které zahrnují vše spojené s dálkovým průzkumem pilotovaných i bezpilotních systémů včetně satelitních. Zde je rozhodující dlouhodobá práce s přesnými datovými podklady na všech úrovních, které vychází z dobré vzorkovací praxe. Precizní zemědělství potřebuje precizní data.
Popis variability půdních podmínek v obhospodařovaných půdních blocích je základní datovou vrstvou. Prostorová variabilita půdního bloku se liší i v závislosti na topografii, a klimatických podmínkách a promítá se do dynamiky růstu pěstovaných plodin, jejich fittnes a v konečném důsledku i výnosu i kvalitě produktu. Propojení těchto informací z delších časových řad může pomoci při výběru vhodných plodin/odrůd na konkrétním pozemku a stanovení optimálních agronomických postupů, jako jsou osetí, hnojení, zavlažování a ochrana před škodlivými organizmy.
Monitorování meteorologických proměnných je kromě toho důležité pro práci s různými plodinovými či teplotně vlhkostními modely pro simulační a predikční účely. Jejich integrace do systémů precizního zemědělství není prozatím ideální. V tomto směru je vynakládáno významné úsilí pro jejich napojení na expertní systémy, které budou pomáhat při rozhodování nad velkými datovými soubory biologického, agronomického, meteorologického a ekonomického typu v podobě variant scénářů zohledňující konkrétní produkční cíl či záměr zemědělského podniku.
Technologie precizního zemědělství je mimořádně vhodná do podmínek s vysokou půdní a výnosovou variabilitou. V ochraně rostlin se jedná o esenciální nástroj, potřebný bez ohledu na variabilitu půd, neboť populační dynamika škodlivých organismů je druhově specifická a meziročně jedinečná.
Příklady technologií precizního zemědělství
Dnes běžně používané technologie v precizním zemědělství v rostlinné produkci jsou následující.
Optimalizace pojezdových linií se zaměřuje na takový průběh trajektorie jízdy, který minimalizuje neproduktivní jízdy, tj. ideální průběh ve vztahu ke tvaru a morfologii pozemku včetně otáčení na souvratích s ohledem na vynechané prostory. Výslednou pojezdovou linii je možné přizpůsobit průběhu vrstevnic, a následně nahrát v podobě souboru do autopilotu traktoru pro vymezení kolejových meziřádků. Organizace pojezdů tímto způsobem snižuje náklady na provoz aplikační techniky a zvyšuje hektarový výkon. Zároveň je i preventivním opatřením v oblastech s komplexní topografií terénu s vyšší svažitostí, kde může být součástí realizace protierozních opatření. Tato technologie je snadno pro implementaci do systému práce s nástroji precizního zemědělství. Vyžaduje dostupnost hardware v podobě GNSS systémů s vysokou přesností (využití RTK korekčního signálu), software pro optimalizaci trajektorií pojezdu a autopilotem vybavenou techniku.
Další velmi rozšířenou a oblíbenou technologií je variabilní hnojení. Pracuje aktivně s podklady o zásobenosti půdy či rostlin živinami v kombinaci s informacemi o výnosovém potenciálu pozemku. Nejčastěji je využíváno v souvislosti s aplikací dusíku v rámci regeneračního, produkčního, případně kvalitativního přihnojení. K průběžnému monitoringu výživovému stavu vegetace je možné využít jak laboratorní rozbory, tak distanční metody pomocí kalibrované senzorové techniky. Stav zásobenosti půdy P, K, Ca, Mg je upravitelný v režimu zásobního hnojení v návaznosti na variabilní aplikaci průmyslových hnojiv rozmetadlem, které je schopné během pojezdu upravovat dávkování.
V souvislosti s variabilním hnojením je potřebné zmínit i možnost práce s organickými hnojivy - kejdou či digestátem aplikátory na základě změny průtoku resp. průběžného vyhodnocování obsahu dusíku. Strategie variabilního hnojení je navázána na zónový management a je nezbytně faremně specifická. Jedna ze strategií v rozvaze ohledně aplikace N se přiklání k vyšším dávkám hnojení do míst s vysokým a středním výnosovým potenciálem a restrikcí do míst s nízkým potenciálem. Společným jmenovatelem je pak zabránění přehnojování, resp. nedohnojování v rozdílných výnosových zónách.
Technologie variabilního setí má za cíl optimální fitness plodin přizpůsobením výsevku s ohledem na půdní podmínky. Opět využívá informaci o výnosovém potenciálu pro tvorbu aplikační mapy s ohledem na plodinu a příslušnou odrůdu s otázkou, kde zvyšovat či snižovat výsevek. Např. v případě obilnin může být zvýšen výsevek v místě s nižším potenciálem, a naopak snížen v zóně s vyšším potenciálem za předpokladu, že daná odrůda více odnožuje.
Další přístupem k variabilnímu setí je změna šířky řádků, hloubky setí a přítlak na secí botku, tedy nastavení, která se snaží zohledňovat proměnlivost stanovištních podmínek (např. velikost půdních agregátů či dostupnost vody). Tato technologie pracuje s mnoha předpoklady, agronomickými i technickými, které se ne vždy naplní tak, aby se promítly do změny architektury rostlin, výšky porostu i alometrie alokace energetických zásob mezi biomasu a výsledného výnosu. Má smysl o ní uvažovat tam, kde je vysoká variabilita spojená se zónami s nízkým výnosovým potenciálem. Pro žádoucí efekt je podstatná i vyrovnanost porostu navázaná na vyspělé technické zázemí a technologickou kázeň z hlediska kvality setí.
Z principů integrované ochrany obohacenými o prostorové informace zpracované GIS nástroji a technickými možnostmi moderních postřikovačů (vypínatelné sekce/trysky, pulzní systémy, kompenzace dávkování v zatáčkách, udržování kapkového spektra atd.) vychází postupy precizního zemědělství v ochraně rostlin.
Paleta informačních zdrojů zahrnuje vlastnosti i historii pozemku, odrůdové charakteristiky s ohledem na odolnost či rezistenci, osevní postupy navázané na meteorologické faktory, ekonomický i technický kontext. Cílem je pak na základě těchto informací, případně modelů, rozhodnout, zda je opodstatněné a ekonomické provádět nějaký zásah proti škodlivému organismu na pěstované plodině.
Správné načasování ochranného zásahu (timing) se odvíjí od znalosti bionomie a biologie konkrétních druhů navázanou na dynamiku abiotických faktorů (teplota a vlhkost), které podmiňují rychlost jejich vývoje i šíření. Dlouhodobě je s úspěchem používán koncept tzv. prahů škodlivosti, který dovozuje, že existuje taková míra intenzity výskytu škodlivého organismu, nad kterou je zdůvodnitelné (ať už z hlediska předpokládané škody nebo ekonomické ztráty) realizovat ochranný aplikační zásah. Velmi dobře jsou modely pro simulaci vývoje škodlivých organismů zpracovány pro trvalé kultury (sadů a vinice). Pro kontrolu zaplevelení se úspěšně v poslední době prosazují i vysoce selektivní mechanické, laserové, elektrické ošetřovací techniky.
Důležitou metrikou v praxi precizního zemědělství jsou odhady a měření výnosu. Pro tyto účely jsou moderní sklízecí mlátičky vybaveny výnosoměry, které při sklizni registrují konkrétní výnos s konkrétním místem. Výsledkem tohoto procesu je výnosová mapa zobrazující variabilitu výnosu na daném pozemku v konkrétním roce. Tato informace je důležitým prvkem zpětné vazby, který reflektuje efekt provedených opatření. V provozní praxi však prozatím není spolehlivost, opakovatelnost a interpretovatelnost výsledků na takové úrovni, jako u systému, který využívá technologii dálkového průzkumu ať už s využitím satelitních snímků či snímku z bezpilotních prostředků.
Samostatnou kapitolou precizního zemědělství je využití senzorů a robotizace v kontrolovaných prostředí typu skleníků, skladů či v živočišné produkci. V těchto segmentech je využití mnohdy jednodušší pro zavádění a bezprostřední ekonomický efekt, neboť jsou zde kontrolovatelné/manipulovatelné abiotické faktory prostředí, jako je teplota, vlhkost, složení vzduchu atd. Velké benefity se projevují v oblasti včasného rozpoznávání projevů chorobných stavů u zvířat, kdy je možné nasadit jemnější prostředky léčby a minimalizovat tak potřebu využívání antibiotik. To vede podobně jako v rostlinné produkci ke sníženému tlaku na vznik rezistence vůči používaným přípravkům, snížení reziduální zátěže a kontaminace potravních řetězců. Zvířata, podobně jako rostliny ve sklenících (např, jahody, rajčata), jsou ve výsledku ošetřovány cíleně a na úrovni populace jsou zdravější.
Jak začít a co neopomenout?
Precizní zemědělství není šablonovité a není použitelné vždy a ve všech podmínkách. Existují situace, spojené zejména s nízkou variabilitou pozemků a výnosů, kde by nasazení některých technologií bylo samoúčelné a neekonomické. Proto je více než žádoucí pečlivě rozvážit a kalibrovat, které technologie, v jakém množství či intenzitě jsou pro konkrétní situaci zemědělského podniku vhodné a které ne. Po zralé úvaze a ekonomické analýze pak přistoupit k investiční rozvaze a časové etapizaci zavádění konkrétních technologií přizpůsobených konkrétní farmě a jejímu zaměření.
Nezbytnou součástí precizního zemědělství je potřeba vzdělávání v nových oborech, ať už pro nezbytnou mezigenerační obměnu či nové pracovní pozice nebo pro nezbytnost efektivní mezioborové komunikace, které vyžaduje rozšíření odborného slovní zásoby na všech úrovních, kde se nové technologické nástroje a postupy budou požívat.
Článek byl napsán s institucionální podporou - MZE-RO0423
Další články v kategorii Precizní zemědělství
RSS
RSS