Dro­gi do cyfry­za­cji w rolnictwie

W ostat­nich dzie­się­cio­le­ciach rol­nic­two prze­kształ­ci­ło się z sek­to­ra opar­te­go na pra­cy ręcz­nej w wyso­ce zme­cha­ni­zo­wa­ny prze­mysł. Mecha­ni­za­cja ta pro­wa­dzi do wzro­stu zło­żo­no­ści i koniecz­ne jest podej­mo­wa­nie w tym samym cza­sie coraz więk­szej licz­by decy­zji. Do pre­cy­zyj­nej pra­cy potrzeb­ne są zaawan­so­wa­ne czuj­ni­ki i wspar­cie decy­zyj­ne ze stro­ny sys­te­mów, któ­re komu­ni­ku­ją się ze sobą. Aby nie stra­cić orien­ta­cji i zacho­wać kon­tro­lę, pro­ce­sy sta­ją się mak­sy­mal­nie zauto­ma­ty­zo­wa­ne, a eta­py pra­cy są dokład­nie doku­men­to­wa­ne. Pola upraw­ne to obsza­ry bar­dzo nie­jed­no­rod­ne pod wzglę­dem roślin­no­ści i struk­tu­ry gle­by, któ­re do sku­tecz­ne­go zarzą­dza­nia wyma­ga­ją wie­lu indy­wi­du­al­nych decy­zji. Wła­śnie w tym tkwią zale­ty rol­nic­twa pre­cy­zyj­ne­go. Moto­rem napę­do­wym tego roz­wo­ju jest poli­ty­ka, nauka, spo­łe­czeń­stwo i sam sek­tor rol­nic­twa. Odkry­cia nauko­we doty­czą­ce upra­wy roślin ujaw­nia­ją poten­cjał dla oszczę­dza­nia zaso­bów i gazów cie­plar­nia­nych, a ramy poli­tycz­ne i wyma­ga­nia spo­łecz­ne okre­śla­ją zasa­dy gry i wyzna­cza­ją kie­ru­nek. Rosną­cym wyma­ga­niom spo­łecz­nym i praw­nym wobec rol­nic­twa moż­na spro­stać poprzez szyb­ko roz­wi­ja­ją­cą się tech­no­lo­gię. Rosną­ca pre­sja kosz­tów spo­wo­do­wa­na mię­dzy­na­ro­do­wą kon­ku­ren­cją wyma­ga dodat­ko­wo zwięk­sze­nia efek­tyw­no­ści pro­duk­cji towa­rów rol­nych w tym sektorze.

Siły napę­do­we w rozwoju 

Pro­ces cyfry­za­cji obej­mu­je wszyst­kie gałę­zie gospo­dar­ki, dla­te­go też nie tyl­ko rol­nic­two musi sta­wić czo­ła poja­wia­ją­cym się wyzwa­niom. Postęp tech­nicz­ny na przy­kład w obsza­rze tech­no­lo­gii infor­ma­cyj­nych przy­no­si rol­nic­twu duże korzy­ści. Waż­ne są tutaj w szcze­gól­no­ści sys­te­my nawi­ga­cji sate­li­tar­nej, któ­re umoż­li­wia­ją dokład­ne pozy­cjo­no­wa­nie. Swo­bod­nie dostęp­ne dane sate­li­tar­ne pozwo­li­ły na wyko­na­nie sko­ku naprzód. Dzię­ki połą­cze­niu róż­nych metod moż­li­we jest tutaj okre­śla­nie pozy­cji maszyn z dokład­no­ścią do kil­ku cen­ty­me­trów. Mogą na tym sko­rzy­stać roz­wią­za­nia tech­nicz­ne w elek­tro­nicz­nym ste­ro­wa­niu maszyn, takie jak prze­łą­cza­nie sek­cji sze­ro­ko­ści w ochro­nie roślin lub ste­ro­wa­nie napę­da­mi i urzą­dze­nia­mi dozu­ją­cy­mi w roz­rzut­ni­kach nawo­zów i siew­ni­kach. Ponad­to wyma­ga­ne są spe­cjal­ne czuj­ni­ki do reje­stro­wa­nia na przy­kład sta­nu upraw. Dro­ga obra­na w upra­wie roli pro­wa­dzi do łań­cu­cha pro­ce­sów opar­tej na infor­ma­cjach pro­duk­cji roślinnej.

Rynek rol­nic­twa pre­cy­zyj­ne­go jest obec­nie dobrze roz­wi­nię­ty i dzia­ła na nim wie­lu dostaw­ców kom­plek­so­wych sys­te­mów infor­ma­cyj­nych do zarzą­dza­nia gospo­dar­stwem, któ­re znaj­du­ją zasto­so­wa­nie nie tyl­ko na polu, ale tak­że w obo­rze i w całym gospo­dar­stwie. Dla­te­go też na począt­ku poja­wia się pyta­nie: Gdzie zacząć? I jakie wyzwa­nia i pro­ble­my ist­nie­ją w tym obszarze?

Pierw­sze wyzwa­nie zazwy­czaj doty­czy wdro­że­nia nowych dzia­łań. Przej­ście na nowy sys­tem wią­że się począt­ko­wo z dużym nakła­dem cza­su. Do tego docho­dzi ryzy­ko finan­so­we. Koniecz­ne jest tutaj usta­le­nie sto­sun­ku kosz­tów do poten­cjal­nych korzy­ści. Kolej­nym dużym wyzwa­niem jest decy­zja doty­czą­ca wyko­rzy­sty­wa­nych apli­ka­cji i tego, czy będzie je moż­na trwa­le sto­so­wać. Poza tym samo gro­ma­dze­nie danych nie wystar­czy, nale­ży rów­nież umieć je wizu­ali­zo­wać i oce­niać. Na pod­sta­wie tych infor­ma­cji moż­na zapla­no­wać i w następ­nym kro­ku wdro­żyć swo­je dzia­ła­nia. Do tego koniecz­ne są odpo­wied­nie kana­ły komu­ni­ka­cyj­ne, inter­fej­sy, maszy­ny i urzą­dze­nia. Wół nie­wie­le może bowiem zro­bić z mapa­mi apli­ka­cji. Zasad­ni­czo nale­ży powie­dzieć, że gospo­dar­stwa rol­ne pod­czas wdra­ża­nia nowych roz­wią­zań powin­ny brać pod uwa­gę wza­jem­ne oddzia­ły­wa­nie wie­lu czyn­ni­ków, a tak­że róż­nych systemów.

Dru­gim dużym wyzwa­niem jest dosto­so­wa­nie się do lokal­nych warun­ków. Pro­blem czę­sto sta­no­wi zasięg sie­ci. W zakre­sie reje­stra­cji danych funk­cje w naj­lep­szym przy­pad­ku są opra­co­wa­ne w taki spo­sób, aby dane były prze­cho­wy­wa­ne na urzą­dze­niach mobil­nych i przy odpo­wied­nim połą­cze­niu z Inter­ne­tem syn­chro­ni­zo­wa­ne w powią­za­nej chmu­rze. W lokal­nych warun­kach istot­ną rolę odgry­wa­ją rów­nież indy­wi­du­al­ne struk­tu­ry gospo­darstw. Prze­szko­dą czę­sto jest tutaj wza­jem­ne sko­mu­ni­ko­wa­nie sys­te­mów i maszyn. Szcze­gól­nie przed­się­bior­stwa świad­czą­ce usłu­gi rol­ni­cze z regu­ły dys­po­nu­ją mie­sza­nym par­kiem maszy­no­wym, a cyfry­za­cja poszcze­gól­nych maszyn może być róż­na. Koor­dy­na­cja pomię­dzy poszcze­gól­ny­mi kom­po­nen­ta­mi jest bar­dzo waż­na i sta­no­wi duże wyzwa­nie. Jeśli jeden kom­po­nent jest już wyso­ce zaawan­so­wa­ny w cyfro­wym świe­cie, sąsied­nie kom­po­nen­ty czę­sto muszą pójść w jego śla­dy – w prze­ciw­nym razie komu­ni­ka­cja nie będzie prze­bie­ga­ła bez­pro­ble­mo­wo. Roz­wią­za­niem tego pro­ble­mu jest stan­da­ry­za­cja i apli­ka­cje nie­za­leż­ne od pro­du­cen­ta, a tak­że moż­li­wo­ści pod­łą­cze­nia ana­lo­go­wej tech­ni­ki rol­ni­czej. Nie powin­no się rów­nież zapo­mi­nać o per­so­ne­lu obsłu­gu­ją­cym. Są tutaj wyma­ga­ne intu­icyj­ne pro­gra­my, któ­re zapew­nia­ją zro­zu­mia­łe funkcje.

Aktu­al­ne obsza­ry zasto­so­wa­nia i meto­dy w rolnictwie 

Nie ist­nie­je dokład­na i powszech­nie uzna­na defi­ni­cja rol­nic­twa pre­cy­zyj­ne­go. Ter­min ten opi­su­je róż­ne obsza­ry w rol­nic­twie. Nie ozna­cza on jedy­nie tech­no­lo­gii dla róż­nic w loka­li­za­cji, ale doty­czy pro­jek­to­wa­nia całe­go łań­cu­cha pro­ce­sów oraz zarzą­dza­nia infor­ma­cją. W tym celu łączo­ne są ze sobą róż­ne kom­po­nen­ty. Zakres rol­nic­twa pre­cy­zyj­ne­go obej­mu­je auto­ma­tycz­ne reje­stro­wa­nie danych jako pod­sta­wę, tech­no­lo­gię powierzch­ni czę­ścio­wych dla wszyst­kich dzia­łań w zakre­sie upra­wy roślin, zarzą­dza­nie flo­tą (loka­li­za­cja, pla­no­wa­nie tra­sy, moni­to­ro­wa­nie danych maszyn) oraz robo­ty­kę polo­wą (zauto­ma­ty­zo­wa­ne ste­ro­wa­nie urzą­dze­nia­mi dla pojaz­dów ste­ro­wa­nych przez czło­wie­ka lub bezzałogowych).

Zasad­ni­czo ist­nie­je roz­róż­nie­nie mię­dzy meto­da­mi onli­ne i offli­ne. Mapy poten­cja­łu i apli­ka­cji są uprzed­nio gene­ro­wa­ne i czę­sto ręcz­nie prze­ka­zy­wa­ne do ter­mi­na­la w cią­gni­ku w oddziel­nych eta­pach pra­cy. Jest to meto­da offli­ne. Maszy­ny w poszcze­gól­nych eta­pach robo­czych upra­wy roślin kie­ru­ją się wów­czas zapi­sa­ny­mi dany­mi GPS. Dla auto­no­micz­nej jaz­dy i kie­ro­wa­nych narzę­dzi dołą­cza­nych nie­zbęd­ny jest zatem sta­bil­ny sygnał GPS. W ramach meto­dy onli­ne dane są gro­ma­dzo­ne w momen­cie, w któ­rym odby­wa się wła­ści­wy etap robo­czy. W przy­pad­ku dzia­łań w zakre­sie ochro­ny roślin przy­kła­do­wo gro­ma­dzo­ne są infor­ma­cje na temat popu­la­cji roślin za pośred­nic­twem czuj­ni­ków zain­sta­lo­wa­nych z przo­du cią­gni­ka. Na tej pod­sta­wie poprzez okre­ślo­ne war­to­ści zada­ne wpły­wa się na auto­ma­ty­kę docze­pia­ne­go opry­ski­wa­cza polo­we­go. Dzię­ki elek­trycz­nej komu­ni­ka­cji odpo­wied­nich kom­po­nen­tów wymia­na nastę­pu­je w ułam­ku sekun­dy. Podob­ne meto­dy mogą być sto­so­wa­ne przy roz­pro­wa­dza­niu nawo­zów. Dla­te­go też potrzeb­na jest dobra tech­no­lo­gia czuj­ni­ków, któ­ra wyko­rzy­stu­je róż­ne meto­dy. W ten spo­sób moż­na okre­ślić mię­dzy inny­mi zaopa­trze­nie w azot, zachwasz­cze­nie, łącz­ny udział bio­ma­sy, a tak­że wystę­po­wa­nie cho­rób. Czuj­ni­ki optycz­ne wyko­rzy­stu­ją zdol­ność roślin do pochła­nia­nia czer­wo­ne­go świa­tła, któ­re jest wyko­rzy­sty­wa­ne do foto­syn­te­zy, i tym samym do mniej­sze­go jego odbi­ja­nia. Na tej pod­sta­wie moż­na okre­ślić aktyw­ną foto­syn­te­tycz­nie bio­ma­sę. W spek­tro­sko­pii bli­skiej pod­czer­wie­ni (NIR) wyko­rzy­stu­je się odwrot­ny efekt. Struk­tu­ry roślin­ne odbi­ja­ją świa­tło bli­skiej pod­czer­wie­ni, któ­re znaj­du­je się poza spek­trum widzial­nym dla czło­wie­ka. W ten spo­sób powsta­je cha­rak­te­ry­stycz­ne spek­trum odbi­cia dla sta­nu upraw na polach. Do oce­ny roz­wo­ju cho­rób moż­na wyko­rzy­stać mię­dzy inny­mi czuj­ni­ki ter­micz­ne do pomia­ru tem­pe­ra­tu­ry powierzch­ni liści, dzię­ki cze­mu na przy­kład pod­czas zaka­że­nia grzy­ba­mi moż­li­we jest odróż­nie­nie liści zdro­wych od chorych.

W prze­szło­ści czę­sto uwa­ża­no, że rol­ni­cy pro­wa­dzą zbyt ubo­gą doku­men­ta­cję. Powo­dem tego mia­ły być duże nakła­dy cza­so­we, brak wia­ry­god­nych war­to­ści pomia­ro­wych i róż­ne for­ma­ty. Ponad­to dane na koniec muszą zostać oce­nio­ne i zin­ter­pre­to­wa­ne. Przy dzi­siej­szym sta­nie tech­ni­ki jest to teraz znacz­nie łatwiej­sze. Aby umoż­li­wić prze­two­rze­nie war­to­ści pomia­ro­wych na infor­ma­cje, dane muszą naj­pierw zostać zare­je­stro­wa­ne i zapi­sa­ne. W rol­nic­twie pre­cy­zyj­nym odby­wa się to auto­ma­tycz­nie na każ­dym eta­pie pra­cy. Z pomo­cą sygna­łu GPS moż­li­we jest dodat­ko­wo przy­po­rząd­ko­wa­nie tych danych do pozy­cji na polu i wyświe­tla­nie ich na róż­nych mapach. Popu­lar­ne obsza­ry zasto­so­wań to mapo­wa­nie plo­nów, któ­re bazu­je na infor­ma­cjach zebra­nych z maszyn żniw­nych, lub mapy wege­ta­cji, któ­re opie­ra­ją się na danych sate­li­tar­nych. Inną moż­li­wo­ścią jest uwzględ­nie­nie wyni­ków z prób gle­bo­wych, któ­re są pre­zen­to­wa­ne na ekra­nie. Na pod­sta­wie zawar­to­ści map moż­na w ukie­run­ko­wa­ny spo­sób pla­no­wać i reali­zo­wać dzia­ła­nia w zakre­sie ochro­ny roślin.

W przy­szło­ści dyna­mi­ka cyfry­za­cji z pew­no­ścią będzie coraz więk­sza. Roz­wój robo­tów polo­wych i obo­ro­wych będzie kon­ty­nu­owa­ny jesz­cze przez dłu­gi czas. Robo­ty są już dość powszech­ne w obo­rach, jed­nak na polu nadal spo­ty­ka się je rzad­ko. Maszy­ny są w sta­nie prze­pro­wa­dzać siew lub wspo­ma­ga­ne czuj­ni­ka­mi zwal­cza­nie chwa­stów, a w więk­szym gro­nie mogą zapew­nić podob­ną wydaj­no­ścią powierzch­nio­wą jak ich więk­si krew­ni. W dzie­dzi­nie robo­ty­ki zde­cy­do­wa­nie jest jesz­cze miej­sce na ulep­sze­nia. Rynek opro­gra­mo­wa­nia zdo­mi­nu­ją dostaw­cy, któ­rzy będą potra­fi­li dyna­micz­nie dosto­so­wy­wać się do potrzeb użyt­kow­ni­ków i branży.