Využití variabilních aplikací ve společnosti Agra Řisuty s.r.o.

27. 11. 2019 Ing. Vítěslav Krček Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze, Ing. Jan Semrád; Agrinova Services, s. r. o. Precizní zemědělství Zobrazeno 5294x

Každý agronom si je vědom výnosové variability pozemků v rámci jednoho půdního bloku. Jde o přirozený stav, se kterým se v České Republice bohužel příliš nepracuje. Avšak právě efektivní využití variability jednotlivých honů je jednou z největších příležitostí, jak významně zlepšit ekonomiku rostlinné výroby a snížit ekologickou zátěž způsobenou nehospodárným využíváním hnojiv a přípravků na ochranu rostlin.

V podniku Agra Řisuty jsme tuto příležitost využili již před několika lety a nevýhodu danou vysokou variabilitou pozemků spojenou s nízkou úrovní srážek v oblasti Slánské pánve se nám velmi rychle podařilo přetavit v konkurenční výhodu. Společnost Agra Řisuty je jedním z průkopníků variabilních aplikací v České republice a je dlouhodobě lídrem v oblasti precizního zemědělství. V současné době provádíme variabilní aplikace na plné osevní výměře, které je více než 2 500 ha orné půdy. Při zavádění precizního zemědělství čerpáme znalosti a zkušenosti z mnoha zdrojů, zejména pak z poznatků zahraničních farem, které jsou v oblasti precizního zemědělství výrazně před námi. Zároveň se nám velmi osvědčila úzká spolupráce s akademickou sférou, odbornými svazy a v neposlední řadě s vybranými dodavateli techniky a služeb v oblasti precizního zemědělství. Tato spolupráce vyústila v zahájení inovačního projektu EIP 16/003/1611a/120/000095, který je spolufinancován z Evropských fondů a spolupodílejí se na něm Česká zemědělská univerzita v Praze, České vysoké učení technické a Svaz pěstitelů a zpracovatelů olejnin.

Čím začít?

Mnoho agronomů i management farem si pod pojmem precizní zemědělství představuje enormní investice do nákladné techniky. Opak je však ve většině případů pravdou. V podniku jsme jako základní bázi techniky využili stávající mechanizaci, kterou jsme jen doplnili o některé prvky, které byly v době, kdy jsme s variabilními aplikacemi začínali, nutností.

Byl to zejména plodinový senzor ISARIA, který provozujeme již 4. rokem. Když jsme před lety s variabilními aplikacemi začínali, byla dostupnost satelitních či leteckých snímků vegetace velmi nízká a snímání vegetace bylo nutno suplovat senzorovou technikou. Avšak s dramatickým nárůstem dostupnosti satelitních snímků v posledních dvou letech používáme satelitní data na denní bázi.

Jak již bylo zmíněno, základem pro variabilní aplikace byla již stávající technika. Perličkou je, že dvě ze tří rozmetadel, která používáme pro variabilní aplikace, jsou téměř 20 let stará, nicméně stále vyhovují požadavkům na variabilní řízení dávky. Postačilo nám pouze propojit terminál rozmetadla s iPadem s instalovanou aplikací Varistar iSOYL.

K preciznímu zemědělství neodmyslitelně patří i monitoring mechanizace a GPS navigace. V současné době provozujeme systém Itineris od společnosti Agri-Precission, který nám umožňuje nejen operativní monitoring a řízení techniky, ale i promítnutí ekonomických ukazatelů až na úroveň každého půdního bloku. Jedním z praktických přínosů této technologie může být případ z loňské sezony, kde jsme byli schopni spárovat jednotlivé „fůry“ ze sklízecí mlátičky s rozbory z naší laboratoře a přesným místem sklizně na daném půdním bloku, a díky tomu identifikovat příčinu zvýšení úrovně dusíku ve sladovnickém ječmeni na některých produkčních zónách. Návazně na tyto informace jsme byli schopni změnit strategii variabilní aplikace dusíku v následujícím roce, abychom problém odstranili.

To, co je nejdůležitější pro správné řízení variabilní aplikace, není mechanizace, ale zejména zpracování a interpretace dat a informací o jednotlivých půdních blocích a produkčních zónách. Jde o mimořádně komplexní obor, kdy je třeba analyzovat obrovské množství dat, která ve vzájemných souvislostech umožní výrazné zvýšení efektivity agrotechniky. Mnoho agronomů si dnes neuvědomuje, jaká data o svých pozemcích, již mají k dispozici. Jde o dlouhodobě dostupné informace, které průběžně vznikají již více než 40 let, 750 km nad zemským povrchem, ve formě pravidelného satelitního snímkování vegetace na jedné straně, a na druhé straně dosud nedostatečně využívaná data z rozborů vzorků orničního profilu a podorničí, které stav živin jednotlivých půdních bloků a potřeby pěstovaných plodin dobře popisují (obr. 1).

Problém s velkým množstvím zpracovávaných dat, který je násoben relativně velkou osevní plochou, jsme si uvědomili hned na počátku celého projektu a o pomoc jsme požádali společnost Agrinova Services, s.r.o., která provozuje službu systému Varistar. Dnes aktivně využíváme tento systém nejen pro operativní, a strategické analýzy všech dostupných dat v mapové formě, ale i pro komplexní přípravu aplikačních map a jejich tzv. on-line (bezobslužného) přenosu až do terminálu aplikační techniky.

Obr. 1: Různé druhy mapových podkladů k tomu samému pozemku: ortofotomapa - mapa relativního výnosového potenciálu - vegetační snímek NDVI - analýza Smart Scouting - aplikační mapa dusíku - mapa zásobenosti živinami - aplikační mapa pro zásobní hnojení

Nejprve poznat všechna pole…

Na začátku všeho bylo poznání a popis variability jednotlivých polí. Snahou celého projektu je dosáhnout maximální efektivity všech aplikací a jasně definovat půdní bloky, kde má smysl variabilní aplikace provozovat. Jako spodní hranici, která se nám osvědčila, jsme zvolili úroveň 5 ha. Na půdních blocích s menší výměrou než 5 ha i nadále aplikujeme uniformní dávky.

Pro půdní bloky jsme si nechali zpracovat mapy relativního výnosového potenciálu (obr. 2), které rozdělují jednotlivé půdní bloky do tzv. produkčních zón a jsou základem našeho precizního zemědělství i služby Varistar. Produkční zóny nám říkají, které části pole jsou pro nás ekonomicky zajímavé a do kterých „nemá smysl investovat“.

Druhým krokem byla bonitace jednotlivých půdních bloků. Jde o nezbytnou součást přípravy variabilních aplikací, která je u větších podniků naprostou nutností. Všichni si dnes uvědomují, že rozdíly ve výnosu nejsou jen v rámci jednoho pole, ale rovněž mezi jednotlivými půdními bloky v rámci podniku. Proto jsme naše pole rozdělili do 5 bonitačních skupin, kdy každá z nich má přidělen svůj bonitační index. To nám umožňuje v průběhu sezony velice rychle připravit efektivní variabilní aplikace v řádu jednotek minut.

Obr. 2 - Mapa relativního výnosového potenciálu

Jak to funguje?

Před aplikací např. dusíku (N) si agronom stanoví základní (průměrnou) aplikační dávku pro danou plodinu, bonitační index půdního bloku následně tuto dávku zvýší nebo sníží podle bonitační skupiny (výnosnosti daného půdního bloku). Díky tomu agronom nemusí ztrácet cenný čas rozepisováním dávky na každý půdní blok, což je při desítkách honů velmi časově náročné. Mapy relativního výnosového potenciál následně tuto dávku již efektivně upraví pro každou produkční zónu půdního bloku. Díky systému služby Varistar nedošlo k navýšení operativní zátěže ani na straně agronoma, ani na straně obsluhy techniky.

Důležitou součástí variabilních aplikací je i pravidelné vyhodnocování vegetačního stavu v jednotlivých produkčních zónách. Děje se tak mnoha různými způsoby. Tím nejběžnějším je odebírání vzorků rostlin. V Agra Řisuty jsme na to vytvořili metodiku, která nám zajišťuje odběr vzorků rostlin ze stále stejných míst tak, aby pokrýval všechny bonitační skupiny a v těchto bonitačních skupinách stejný rozsah jednotlivých produkčních zón podle výnosového potenciálu. V praxi to vypadá tak, že máme v každé bonitační skupině alespoň jeden půdní blok a na každém půdním bloku 3 odběrová místa, která pokrývají produkční zónu s nízkým, středním a vysokým potenciálem. Díky tomu si vytváříme dlouhodobou časovou řadu dat pro jednoduché operativní i strategické analýzy stavu. Všechna data máme snadno přístupná na portálu Varistar v přehledné mapové formě.

Dalším nástrojem na operativní analýzy stavu porostu je tzv. SmartScouting, které systém Varistar nabízí. Varistar na základě aktuálních satelitních snímků analyzuje každou produkční zónu, a porovnává její stav s dlouhodobým normálem. Tím je možné velice rychle identifikovat problémové zóny a operativně reagovat agrotechnickým zásahem (obr. 3). Současně tento výstup umožňuje posoudit výsledek každé jednotlivé variabilní aplikace neboť díky indexu stavu porostu je vidět pěstební odezva dané aplikace. Je to jednoduchý a účinný nástroj pro optimalizaci variabilních aplikací.

Obr. 3: Analýza SmartScouting - identifikace problémových zón

Variabilní aplikace dusíku

Prvním krokem k variabilním aplikacím pro nás byl dusík (N). Je to nejjednodušší variabilní aplikace s okamžitou pozitivní odezvou do ekonomiky zemědělského podniku. Souvisí to i s tím, že od roku 2017 provozujeme senzorový systém ISARIA, který je primárně určen pro variabilní aplikaci dusíku na základě aktuálního stavu porostu v kombinaci s mapami relativního výnosového potenciálu. Využití map relativního výnosového potenciálu je velmi důležité zejména pro regenerační a produkční hnojení, protože data o aktuálním stavu porostu jsou nerovnoměrným vývojem vegetace v průběhu zimních měsíců mnohdy velmi zavádějící. Mapy relativního výnosového potenciálu naopak odrážejí dlouholetý stav a umožňují zvolit jednoduchou a účinnou strategii pro podporu dobrých či špatných zón dle uvážení agronoma.

Určitou nevýhodou senzorových systémů je, že snímají vegetaci pouze v úzkém pruhu uprostřed kolejového řádku. Je to patrné na obrázku 4, kde je vidět vysoká míra nepřesnosti daná rozdílnou úrovní vegetace na kraji a v prostředku kolejového řádku. Data nasnímaná senzorem jsou na obrázku porovnávána se snímky ze satelitů.

Během doby, kdy provádíme variabilní aplikace, došlo k dynamickému nárůstu dostupnosti dat o stavu vegetace. Díky satelitním snímkům jsme schopni analyzovat aktuální data na několikadenní bázi a díky vysokému rozlišení satelitních snímků tyto využívat i pro tvorbu aplikačních map. Výhodou je rovnoměrné pokrytí snímání celého pozemku a jasná predikce spotřeby hnojiv, která je dopředu dána aplikační mapou (u senzorových systémů se o dávce rozhoduje až při pojezdu).

Mírnou nevýhodou satelitních systémů je nutnost vytvořit mapu před vlastní aplikací, což může vést k prodlením při aplikaci - operativnost senzorových systémů je v tomto směru mírně vyšší. Tento handicap eliminujeme využíváním systému Varistar, který generuje aplikační mapy z nejaktuálnějších dat snímaných z několika satelitních systémů v řádu jednotek hodin od pořízení snímku a zadání aplikace.

Obr. 4: Nepřesnost plodinových senzorů - srovnání vegetačního indexu vlevo ze senzorového systému ISARIA, vpravo index NDVI ze satelitního snímku družice Sentinel 2, ve zvětšených částech jsou doplněny kolejové řádky

Variabilní setí

Dalším logickým krokem pro nás bylo variabilní setí. V současné době sejeme variabilně všechny obilniny za využitím secího stroje Väderstadt Rapid 800S, který je vybaven technologií Seed Eye pro přesné počítání vysetých jedinců. Díky tomu secí stroj dosahuje vysoké přesnosti výsevku. Výsevek provádíme rovněž dle map relativního výnosového potenciálu, kdy je každé produkční zóně přiřazena konkrétní hodnota výsevku pro danou plodinu (obr. 5). Naší strategií, která se nám osvědčila, je snížit výsevek v zónách s vyšším výnosovým potenciálem a zvolit odnoživé odrůdy. Tím dáme rostlinám v nejlepších zónách více prostoru pro tvorbu odnoží a naopak v horších produkčních zónách doháníme horší tvorbu a případně zaschnutí odnoží vyšším počtem vysetých jedinců.

Obr. 5: Aplikační mapa variabilního setí pšenice ozimé

Variabilní zásobní hnojení

Další využití pro variabilní aplikace jsme našli při zásobním hnojení. Zásobní hnojení je obvykle aplikováno uniformní dávkou např. na základě půdních rozborů, bez přihlédnutí k dalším informacím. To vede k tomu, že v zónách s vysokým výnosem tímto přístupem nedoplníme ani odběrový normativ. Poté, co jsme vytvořili mapy relativního výnosového potenciálu a porovnali jsme je s půdními rozbory, vyšlo najevo, že ve velké míře platí: čím vyšší výnosový potenciál, tím nižší je zásobenost živinami. Je to logické, v zónách s vyšším výnosovým potenciálem je dlouhodobě zvýšený odběr živin bez toho, abychom jej kompenzovali. Tuto spirálu ještě více roztáčí variabilní aplikace dusíku, která odběr ostatních živin v těchto zónách ještě umocňuje.

Uvědomili jsme si, že tento stav je velkým problémem, který však nemá rychlé řešení, protože jeho příčinnou je dlouhodobé homogenní dávkování. Srovnání zásobenosti jednotlivých půdních bloků je běh na dlouhou trať. Proto jsme připravili strategii zásobního hnojení, která vychází právě z map relativního výnosového potenciálu, které jsou zkombinovány před aplikací s podrobnými mapami půdních rozborů (obr. 6). Díky tomu jsme schopni správně aplikovat hnojivo a doplnit odběrový normativ a zároveň dlouhodobě podporovat zóny s nízkou mírou zásobenosti. Tím se vyrovnají nejen jednotlivé půdní bloky mezi sebou, ale zároveň se homogenizují produkční zóny v rámci každého půdního bloku. Zajímavým ekonomickým efektem tohoto přístupu je i snížení spotřeby hnojiv pro zásobní hnojení, což má bezpochyby jak ekonomický, tak i ekologický přínos.

Obr. 6: Aplikační mapa zásobního hnojení fosforem - kombinace mapy relativního výnosového potenciálu a mapy půdních rozborů

A co budoucnost?

Domníváme se, že i po čtyřech letech provozování variabilních aplikací se každý den učíme nové věci. Dynamika tohoto oboru je mimořádná a technologie, které k nám přichází zejména ze západní Evropy a zámoří, jsou nesmírně zajímavé. Pro příští rok plánujeme, na základě zkušeností ze zahraničí, například selektivní a variabilní aplikace vybraných pesticidů - zejména morforegulace a fungicidy - a rovněž variabilní zpracování půdy na základě měření půdní vodivosti, která umožní efektivně určit hloubku kultivace při variabilním podrývání.

Proč provádět variabilní aplikace

Když jsme se rozhodli pro variabilní aplikace, ještě jsme plně nevěděli, do jak komplexního oboru se vrháme. V současnosti však již můžeme s klidným svědomím prohlásit, že jsme se vydali správnou cestou. Je to jedna z mála technologií, u které jde ruku v ruce snížení provozních nákladů, zvýšení výnosů a snížení ekologických zátěží v současném zemědělství.

Je pro nás rovněž uklidňující, že v současné době máme významný náskok v nasazování těchto technologií, které umožňují svým mimořádným ekonomickým přístupem kompenzovat rizika, jako je měnící se klima, kolísající výkupní cena komodit a snižující se legislativní dostupnost hnojiv a přípravků na výživu rostlin.