Rolnictwo precyzyjne

W konwencjonalnym systemie nawożenia i ochrony roślin bardzo często mamy do czynienia z niedostatecznym dawkowaniem, albo na odwrót – z przedawkowaniem środków plonotwórczych. Stosowane metody uprawy roślin tylko w niewielkim stopniu uwzględniają lokalną zmienność warunków siedliskowych, a dawki nawozów, środków ochrony roślin, nasion oraz parametry robocze maszyn ustalane są w odniesieniu do przeciętnych (uśrednionych) warunków panujących na polu. W związku z tym nie uzyskuje się odpowiednio wysokich plonów w tych miejscach, gdzie większa jest żyzność gleby, i odwrotnie – na mniej zasobnych glebach następuje niepotrzebne przedawkowanie nawozów. Podobnie w ochronie roślin: preparaty stosuje się równomiernie na całej plantacji, zamiast tylko w miejscach występowania agrofagów.

System rolnictwa precyzyjnego zakłada precyzyjne (racjonalne) stosowanie środków produkcji w uprawach, w zależności od zmiennych warunków polowych. Sens rolnictwa precyzyjnego najlepiej oddaje definicja określająca je jako strategię zarządzania, która na podstawie oceny miejscowych, specyficznych cech roślin, ich środowiska, zdrowotności i okresowej zmienności warunków pogodowych umożliwia stosowanie zmiennych dawek (środków ochrony, nawozów, nasion, itp.) lub zmianę parametrów roboczych maszyn, w celu optymalnego wykorzystania zasobów gleby i potencjału produkcyjnego roślin, przy minimalnych zagrożeniach dla środowiska.

Upowszechnianie rolnictwa precyzyjnego umożliwił niezwykle dynamiczny rozwój technik nawigacyjnych i informatycznych, a dokładniej: satelitarnych systemów lokalizacyjnych (ang. Globar Positioning System, GPS) oraz metod pozyskiwania i przetwarzania danych o charakterze przestrzennym (Geographic Information System, GIS).

Podstawą działania w rolnictwie precyzyjnym jest zebranie informacji o zmienności przyrodniczej danego obszaru, np. pola, z dużą dokładnością (nawet do 1 cm2) i wykorzystanie ich do przygotowania, dostosowanych do tej zmienności, precyzyjnych zabiegów agrotechnicznych, np. nawożenia czy użycia środków ochrony roślin. Generalnie chodzi o to, by każde miejsce pola i każda roślina otrzymały tylko to, czego potrzebują i tylko tyle, ile potrzebują w dokładnie oznaczonym czasie.

Najważniejszym elementem w rolnictwie precyzyjnym są dokładne mapy, wykonane przy użyciu technik GPS i GIS, przedstawiające dokładnie obrys pola oraz zmieniającą się zasobność gleby w makroelementy (fosfor, potas, magnez), mikroelementy (cynk, mangan, miedź, żelazo) i inne składniki (siarka, próchnica, metale ciężkie), czy zmieniające się pH gleby na danym obszarze. Elementarnym wstępem do wdrożenia precyzyjnego rolnictwa jest stworzenie cyfrowej mapy zasobności i zmienności glebowej.

Pierwszą czynnością przy korzystaniu z technologii GPS jest dokładne określenie granic pola przez specjalnie do tego celu przystosowany pojazd wyposażony w odbiornik GPS, komputer pokładowy i automat do pobierania próbek glebowych. Przy objeżdżaniu takim pojazdem granic danego obszaru są one rejestrowane w pamięci komputera. Przemieszczanie się ciągnika kierowca obserwuje na monitorze kontrolnym. Można także objechać obszary wyłączone z uprawy (np. teren porośnięty drzewami, staw). W pamięci komputera powstaje dokładna mapa pola.

Zestaw do próbowania

Po dokonaniu takiego obrysu komputer dzieli całe pole na działki od jedno- do czterohektarowych (w zależności od zakładanej dokładności) i numeruje je. Teraz kierowca wjeżdża na każdą z tych działek i pobiera automatycznie próbki glebowe z wielu punktów z głębokości 25–30 cm. Każde pobranie próbki jest rejestrowane przez komputer pokładowy sprzężony z GPSem. Na jedną zbiorczą próbę kierowaną do analizy składa się co najmniej 15 nakłuć (pobrań). Na podstawie wyników chemicznej analizy zawartości wybranych składników w glebie oraz zarejestrowanych granic pól wraz z punktami pobrania próbek sporządzana jest mapa przedstawiająca naturalne rozłożenie składników w glebie, tzw. mapa zasobności i zmienności glebowej.

Przykład mapy zasobności i zmienności glebowej.

Mapy takie stanowią dalej podstawę do opracowania precyzyjnego planu wykonania zabiegu agrotechnicznego, np. nawożenia lub wapnowania. Plan zabiegu zapisuje się w postaci mapy aplikacyjnej wyznaczającej strefy zmiennego dawkowania np. nawozu, wapna itd. Wielkość dawki nawozu ustalana jest precyzyjnie, w zależności od zapotrzebowania danego fragmentu pola. Warunkuje to właściwą dynamikę pobierania składników pokarmowych przez rośliny, co pozwala na uzyskanie wyższych plonów, przy jednoczesnej redukcji kosztów. Tak przygotowana mapa wczytywana jest do komputera polowego, sprzężonego z kontrolerem rozsiewacza oraz anteną GPS.

Kiedy te wszystkie informacje zostaną zapisane w komputerze, można przystąpić do pracy ze sprzętem rolniczym, na przykład z rozsiewaczem wapna lub nawozów. Maszyny rolnicze współpracują z oprogramowaniem komputerowym i same dozują ilość wysiewanych nawozów w zależności od wcześniej określonych potrzeb. Podczas przejazdu system odczytuje z odbiornika GPS aktualną pozycję i przydziela zadaną dawkę nawozu zgodnie z tym, co wcześniej zaprogramowano.

Wyznaczanie stref zmiennego dawkowania.

W trakcie przejazdu można zaobserwować, jak zmieniane są dawki przy każdym przejeździe wytyczonej strefy. Komputer pokładowy rozsiewacza lub ciągnika wyświetla na monitorze granice pola i ponumerowanych działek oraz wymagane dawki nawozów. W ten sposób operator ma wyraźnie zaznaczone odpowiednie działki z wymaganą dawką nawozu, jak również te, które potrzebują mniej nawozów lub nawożenia nie wymagają. Komputer przekazuje również obraz powierzchni już nawiezionych. Taki sposób kontroli nawożenia gwarantuje równomierne rozsianie nawozu według faktycznych potrzeb i nie dopuszcza do ponownego nawożenia na tym samym miejscu. Mapę przejazdów wraz z wysianymi dawkami nawozów można wydrukować i załączyć do karty pola.

Do nawożenia precyzyjnego niezbędne są maszyny z możliwością automatycznej regulacji dawkowania i szerokości wysiewu na podstawie informacji GPS. Właściwie każdy producent współczesnego sprzętu rolniczego (rozsiewaczy) oferuje możliwość zakupu opcji elektronicznego sterowania dawką wysiewu z wykorzystywaniem nawigacji satelitarnej. Istnieje również możliwość dokupienia do posiadanego rozsiewacza specjalnego siłownika wraz z kontrolerem (warunkiem jest jednak posiadanie niezbyt starego urządzenia).

W zależności od zapotrzebowania, w pracach polowych można korzystać również z innych map, np. rozmieszczenia chwastów, występowania szkodników lub chorób, które stanowią podstawę sterowania opryskiem środkami ochrony roślin. Nowoczesne opryskiwacze wyposażone są w komputery pokładowe sterujące dawkowaniem pestycydem, a przede wszystkim pozwalające na szybką zmianę parametrów opryskiwania w zależności od ustalonych wcześniej wymagań. Na rynku dostępne są też siewniki z możliwością ustalania dawki nasion w zależności od planowanej obsady roślin na powierzchni pola.

Popularne są również mapy plonów, które pośrednio przedstawiają urodzajność gleby. Jeżeli w kombajnie zbożowym wyposażonym w odbiornik GPS zainstaluje się czujnik mierzący w sposób ciągły wydajność (plon) zbieranego zboża, to można uzyskać komputerową mapę plonowania z poszczególnych działek pola w danym roku, co dodatkowo uściśli przyszłe potrzeby nawozowe oraz określi zyskowność inwestycji w odniesieniu do poszczególnych fragmentów pola oraz do poniesionych nakładów.

Podsumujmy zatem korzyści osiągane w systemie rolnictwa precyzyjnego:

• Oszczędności w zużyciu nawozów i środków ochrony roślin.
• Optymalna uprawa roli i roślin.
• Zwiększenie plonów.
• Poprawa jakości produktów rolnych.
• Zmniejszenie negatywnego wpływu działalności rolniczej na środowisko naturalne.
• Automatyczne sterowanie urządzeniami technicznymi.
• Automatyczne tworzenie dokumentacji nawożenia, ochrony, plonowania – ciągłe gromadzenie danych, przetwarzanie, analizowanie.

Technologię GPS zaczęto wprowadzać w krajach Europy Zachodniej dopiero 10 lat temu. Dzisiaj rolnictwo precyzyjne funkcjonuje na skalę przemysłową w USA, Kanadzie, Australii i Nowej Zelandii. W tych krajach jest metodą ogólnie dostępną i stosowaną. W Polsce również system ten znajduje wielu zwolenników.

Każdego rolnika interesuje oczywiście efekt globalny, możliwy do uzyskania przy zastosowaniu nowej technologii. Na podstawie doświadczeń farmerów niemieckich, angielskich i szwedzkich można mówić o zmniejszeniu kosztów produkcji roślinnej w systemie rolnictwa precyzyjnego w granicach 10–30% – pod warunkiem jednak, że pole w ten sposób uprawiane jest dość mocno zróżnicowane pod względem żyzności i zasobności gleby. Analizy ekonomiczne wykazały, że nakłady inwestycyjne na sprzęt i oprogramowanie niezbędne do realizacji rolnictwa precyzyjnego zwracają się już np. po prawidłowym nawożeniu pól na obszarze powyżej 80 hektarów. Testowane najnowsze technologie i udoskonalane systemy dają nadzieję na szybki rozwój tego sprzyjającego czystości wód i gleby rolnictwa.

Schemat systemu zmiennego.

W rolnictwie precyzyjnym wykorzystuje się technologię pozwalającą doskonalić jakość produkcji i usprawnić pracę w gospodarstwie oraz umożliwiającą zaoszczędzenie zarówno środków produkcji, jak i robocizny, a przy tym przyjazną dla środowiska naturalnego.

Andrzej Siennicki
KPODR Minikowo,
Oddział w Przysieku