Precizní zemědělství

Precizní zemědělství se řídí zásadou „provést pěstební zásah v pravý čas na správném místě a se správnou intenzitou“.

Způsob hospodaření

Tento princip hospodaření je spojen s používáním nových technologii především GPS a GIS, také DPZ a senzory sledující odrazivost.

Precizní zemědělství se zabývá zkoumáním heterogenity pozemku. Klíčové je získání maximálního množství informací o pozemku (složení půdy, mocnost orniční vrstvy, zásobenost živinami a další) a dále změny jednotlivých hodnot v rámci pozemku (to je možné zajistit hustou sítí vzorkování, nebo použití nepřímých metod, které získávají data o půdní heterogenitě bezdotykově během pohybu po pozemku). Aby získané hodnoty bylo možné správně přiřadit k danému místu na pozemku, je nutné k nim přiřadit data o poloze z GPS přijímače. Po nasbírání dostatečného množství údajů je možné vytvořit ve specializovaných GIS aplikacích mapu ukazující heterogenitu pozemku. Následně se vytvářejí specializované aplikační mapy (podle zásobenosti živin se na mapě znázorní oblasti s nízkým či vysokým obsahem živin, aplikační technika pak podle těchto map dodá do půdy potřebné množství hnojiva s danými živinami). Z údajů získaných ze sklízecích mlátiček v průběhu sklizně je možné vytvořit výnosové mapy (tyto výnosové mapy ukazují, kolik zrna bylo sklizeno na konkrétním místě pozemku). Podobným způsobem se stanoví aplikační mapa pro užití prostředků na ochranu rostlin (hlavně herbicidy).

Precizní zemědělství díky znalostem rozdílností v rámci pozemku může přistupovat k danému místu individuálně. Proti jednotné dávce na celý pozemek se zde aplikuje přesné množství v místě kde je zapotřebí. Tím se může snížit množství vstupů (např. hnojiva, pesticidů) a sníží se náklady. Tento postup je také ekologicky šetrnější.

Precizní zemědělství (precision agriculture) je mezinárodně ujednocený název pro směry využívající nové technologie, které začaly být rozvíjeny koncem osmdesátých a začátkem devadesátých let dvacátého století a nazývaly se například: farming by soil, computer aided farming, farming by satelite, high-tech sustainable agriculture, site crop management, site specific agriculture atd. V širším pojetí jsou postupy precizního zemědělství označovány také jako „smart farming“ nebo Zemědělství 4.0.

Historie

Precizní zemědělství je klíčovou součástí třetí vlny moderních zemědělských revolucí. První zemědělskou revolucí byl nárůst mechanizovaného zemědělství v letech 1900 až 1930. Každý zemědělec v této době vyprodukoval tolik potravin, že by uživil asi 26 lidí. 60. léta 20. století podnítila zelenou revoluci s novými metodami genetické modifikace, která vedla k tomu, že každý zemědělec uživil asi 156 lidí. Očekává se, že do roku 2050 dosáhne světová populace asi 9,6 miliardy lidí a produkce potravin se musí oproti současnému stavu fakticky zdvojnásobit, aby bylo možné nasytit všechna ústa. Díky novým technologickým pokrokům v zemědělské revoluci přesného zemědělství bude každý zemědělec schopen nakrmit 265 lidí na stejné ploše.

Koncept systému precizního zemědělství vznikl ve Spojených státech na počátku 80. let 20. století. Jedním ze zakladatelů tohoto výzkumného směru byl Pierre Robert z University of Minnesota, který se následně počátkem 90. let podílel na organizaci prvního odborného semináře „Soil Specific Crop Management“ zaměřeného na precizní zemědělství (Mineapolis, Minnesota 1992). V roce 1995 zakládá při univerzitě úspěšné Precision Agriculture Center, které má významný vliv na rozvoj precizního zemědělství v USA a ve světě, a následně se podílí na vydávání mezinárodního odborného časopisu Precision Agriculture pod nakladatelstvím Springer (1999). První evropská konference precizního zemědělství se konala v roce 1997 ve Velké Británii (Warwick).

Precizní zemědělství je mnohými odborníky považováno za klíčovou součást třetí vlny moderní zemědělské revoluce, označované také jako „zelená revoluce“. Nárůst transferu technologií umožňoval zvýšení celosvětové zemědělské produkce. Důraz byl kladen na přenesení již existujících informačních a geoprostorových nástrojů do nových oblastí uplatnění – zemědělství. Doménou geografických informačních systémů (GIS) v 80. letech 20. stol. byly především výzkumné instituce. S ohledem na rostoucí velikost farem se GISy začaly postupně uplatňovat při sběru geografických dat a zpracování podkladů pro agronomické rozhodování. V roce 1995 byl uvolněn pro civilní účely globální družicový polohový systém GPS, který byl vytvářen armádou Spojených států od roku 1973, a který i přes záměrně implementovanou odchylku umožňoval stanovit pozici v desítkách metrů kdekoli na zemském povrchu. Záměrná odchylka (tzv. S/A kód) byla ze systému GPS odstraněna rozhodnutím Clintonovy vlády v roce 2000 a současně s doplněním bezplatného korekčního signálu DGPS systému EGNOS/WAAS dosahuje současné přesnosti 1–3 m absolutně (20–30 cm relativní přesnosti – jízda vedle jízdy). Vybudování dalších GNSS systémů (Galileo, Glonass, Beidou) vedlo k významné stabilizaci příjmu signálu. Rozvoj určování pozice pomocí geodetických RTK systémů a síťových řešení VRS pak nabídl přesnost na úrovni několika centimetrů, čímž zcela naplnil základní potřebu v oblasti přesného sběru dat a navádění zemědělské mechanizace.

Možnosti precizního zemědělství v rostlinné výrobě

Geoinformační systémy, expertní systémy i systémy pro modelování tvoří pojítko pro pracovní výstupy na úrovni mapových podkladů, navigací v polních podmínkách při aplikačních úkonech i v ve fázi rozhodnutí o tom, které opatření, v jaké intenzitě, kdy a kde provést či vynechat. Všechny tyto činnosti směřují k tomu, aby zdroje (hnojiva, přípravky na ochranu rostlin, pohonné hmoty lidé, technika, voda, půda, biodiverzita) a opatření (optimalizace pohybu zemědělské techniky, variabilní aplikace, časování opatření typu hnojení či aplikace přípravků na ochranu rostlin v čase a prostoru na základě predikčních modelů) byla prováděna na základě dat s cílem optimalizovat jejich využití tak, aby byla docílena taková produkce, která zajistí prvovýrobci odpovídající profit, spotřebitelům kvalitu za férovou cenu a společnosti udržitelnost systému hospodaření na půdě v dlouhodobém horizontu při zachování funkční biodiverzity, kvality půdního fondu i minimalizace kontaminace spodních vod rezidui zemědělské činnosti.

Optimalizace pojezdových linií

Tato technologie je klíčová a nejjednodušeji zaveditelná do systému práce s nástroji precizního zemědělství. Pro svoji funkčnost vyžaduje dostupnost hardware v podobě GNSS systémů s vysokou přesností, ideálně garantovanou kvalitu a dostupností RTK korekčního signálu, software pro optimalizaci trajektorií pojezdu a autopilotem vybavenou techniku. Samotný proces vychází z tvaru a morfologie půdního bloku (topografie terénu, překážky, příjezdy na pozemek). Softwarová optimalizace navrhne takový průběh linií, které minimalizují neproduktivní jízdy, otáčení na souvratích s ohledem na vynechané prostory. Výslednou pojezdovou linii je možné upravit s ohledem na průběh vrstevnic, nahrát v podobě souboru do autopilotu traktoru, kde jsou dále vymezeny kolejové meziřádky.

Variabilita setí

Výsledkem je různé množství jedinců v konkrétních zónách. Změna šířky řádků, hloubky setí a přítlak na secí botku s ohledem na dostupnost vody, velikost půdních agregátů, teploty, a další přístupy k variabilnímu setí, které se snaží zohledňovat proměnlivost stanovištních podmínek, které se promítají do změny architektury rostlin, výšky porostu i alometrie (nerovnoměrnost růstu, vývinu), alokace energetických zásob mezi biomasu a výnos. Podle literárních zdrojů má smysl uvažovat o této technologii tam, kde je vyšší podíl zón s nižším výnosovým potenciálem.

Postupy precizního zemědělství v ochraně rostlin

Neopomenutelný a stále málo rozpracovaný je precizní přístup k ochraně rostlin. Vychází z principů integrované ochrany s prostorovým akcentem a technickými možnostmi spojením moderních postřikovačů s vypínatelnými sekcemi či jednotlivými tryskami navázaných na telematiku zemědělské techniky. Pracuje se všemi informačními zdroji (vlastnosti/historie pozemku, rezistence odrůd, osevní postup atd.) a kontexty (socioekonomický, technický, meteorologický atd.) s cílem rozhodnout, zda je opodstatněné provádět nějaký zásah proti škodlivému organismu ať už jím je plevel, živočišný, houbový, bakteriální či virový původce potenciální škody na pěstované plodině.

Odhady a měření výnosu

Pro měření výnosu je možné výhodně využít výnosoměry, kterými jsou vybavovány moderní sklízecí mlátičky, kde jsou při sklizni s konkrétním místem spárovány údaje o konkrétním výnosu. Výsledkem záznamu je pak výnosová mapa podávající přehled o výnosové variabilitě na daném pozemku v příslušném roce. Jedná se zároveň tedy o důležitý prvek zpětné vazby, který pomáhá vyhodnotit efekt provedených opatření.

Možnosti precizního zemědělství v živočišné výrobě

S rozvojem precizního přístupu v jednotlivých oborech se otevírají široké možnosti jeho využití i v chovu hospodářských zvířat. Sběr dostatku relevantních údajů, jejich uchování, propojení s externími databázemi, zpracování, vyhodnocení a poskytnutí přehledných praktických výstupů umožňuje chovateli cíleně nasměrovat péči dle individuálních potřeb konkrétního jedince s přihlédnutím k aktuálním podmínkám. Tradiční evidenčně-třídící programové vybavení je nahrazováno expertními systémy. Automatizace postupů a robotizace činností usnadňují každodenní rozhodování a eliminují nevýhody plynoucí ze závislosti produkce na lidském faktoru. Precizní přístup v zemědělské výrobě také zajišťuje efektivní využití všech zdrojů, čímž významně přispívá k udržitelnosti hospodaření.

Trendy precizního zemědělství

Ochota lidské populace pracovat v zemědělství také stále klesá, a to znovu jak ve vyspělých, tak rozvojových zemích. Zemědělská populace proto stárne. Potřeba potravin ale neklesá, ba právě naopak. Jedním z cílů Organizace spojených národů stále zůstává konec hladovění. Technologie chytrého (smart) či digitálního zemědělství mohou být zásadní pro vyřešení těchto problémů. Jejich nedílnou součástí je využívání tzv. velkých dat (big data), robotizace a umělé inteligence. Dosavadní vývoj nasvědčuje tomu, že budoucností zemědělské výroby budou právě tyto technologie a lidská síla bude postupně nahrazována roboty.

Robotické platformy pro využití v zemědělství lze rozdělit podle různých hledisek. Jedná se o roboty pozemní, roboty létající, mobilní manipulátory a zemědělské multirobotické systémy. Předpokládá se přitom, že právě multirobotické systémy budou pro budoucí vývoj zemědělských technologií zásadní. Z hlediska současného přístupu k robotizaci zemědělství lze pozorovat dva vývojové směry. Jeden spočívá v náhradě zemědělských strojů současných rozměrů a výkonností (především traktorů) s obsluhou stroji robotickými (autonomními). Typickými příklady těchto snah jsou např. autonomní traktory firem Case IH nebo John Deere ale také mnohých dalších (New Holland, AgXeed spolupracující např. s firmou Claas, Krone a Lemken – stroj nazvaný Combined Powers atd.).

V zemědělské praxi se již začínají prosazovat pozemní robotické platformy, které u nás začínají být využívány především v zelinářských provozech, nebo při pěstování širokořádkových plodin (např. kukuřice). Tyto stroje jsou vhodné k setí či sázení, ale také k meziřádkové kultivaci. Zde je další obrovský potenciál využití robotizace, který souvisí s postupným omezováním používání chemických ochranných látek. Jejich náhrada mechanickým ošetřením (meziřádkovou kultivací) je jednou z mála možností. Poptávka po automatizaci těchto operací je opět v důsledku nedostatku pracovních sil značná. Podobně jako v předchozím případě jsou již tyto platformy komerčně nabízeny různými výrobci, jmenujme např. značky Agrointelli nebo Farmdroid.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu precizní zemědělství na Wikimedia Commons
• http://www.phytosanitary.org/projekty/2005/VVF_08_2005.pdf
• http://www.gisat.cz/content/cz/aplikace/zemedelstvi/precizni-zemedelstvi Archivováno 23. 4. 2010 na Wayback Machine.
• http://www.agropodnikhk.cz/index.php?action=preciznizemedelstvi

Autoritní data	NKC: ph124583 BNF: cb13743458r (data) GND: 4706034-7 LCCN: sh94009645 NLI: 987007566002805171

Portály: Zemědělství