Rolnictwo 4.0, drony i hodowla ziemniaka

Rolnictwo 4.0

Termin „rolnictwo 4.0” w ostatnich latach stał się modnym określeniem. Nawiązuje ono do czterech kolejnych etapów rozwoju rolnictwa. Pierwszy to rolnictwo 1.0, które zaistniało na początku XX wieku i było związane z coraz powszechniejszym wykorzystywaniem maszyn na polach uprawnych. Następny etap to lata 50. XX wieku, który można nazwać rolnictwem 2.0. Wtedy zwiększyła się dostępność nawozów i środków ochrony roślin, do uprawy wprowadzono bardziej wydajne odmiany zbóż, co przyczyniło się do znacznego zwiększenia plonu tych roślin. Lata 90. XX wieku to rolnictwo 3.0 i upowszechnienie dostępu do odbiorników GPS, a nie tylko ich wykorzystanie do celów wojskowych, co zapoczątkowało rozwój i wdrażanie rolnictwa precyzyjnego. I ostatni etap jeszcze szybszego rozwoju rolnictwa precyzyjnego, który trwa, nazywany właśnie rolnictwem 4.0. Obejmuje on m.in. wprowadzenie na rynek tańszych, ulepszonych czujników i sterowników, zwiększenie dostępu do szybkiego internetu, jak również oprogramowania, które wspomaga gromadzenie, przetwarzanie, łączenie i analizę dużej ilości danych. Podłączenie rozmaitych czujników rejestrujących m.in. właściwości gleby i roślin, czy parametry jakości powietrza w budynkach inwentarskich do tzw. internetu rzeczy sprawia, że rolnik ma dostęp do tych danych z dowolnego miejsca na świecie. To z kolei pozwala na coraz częstsze zdalne podejmowanie decyzji zarówno w produkcji roślinnej jak i zwierzęcej.

Współczesny rolnik informatykiem?

Informatykiem nie trzeba być, ale trzeba potrafić wykorzystać coraz większą ilością danych jakie do rolnika z różnych źródeł docierają – tłumaczy dr hab. Stanisław Samborski, prof. SGGW z Katedry Agronomii Instytutu Rolnictwa Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. – Trzeba umieć nie tylko radzić sobie z ich pozyskiwaniem, gromadzeniem, ale przede wszystkim z ich przetwarzaniem. I co najważniejsze trzeba też wiedzieć jak je praktycznie wykorzystać. W obecnych czasach bardzo trudno jest prowadzić dobrze funkcjonujące gospodarstwo bez choćby podstawowej wiedzy z zakresu informatyki . Chociaż w dużej mierze w wykorzystaniu coraz większej ilości danych wspomagają nas różne aplikacje i programy komputerowe, to kluczowe decyzje są wciąż po stronie rolnika.

Rolnicy mogą wykorzystywać wiele nowoczesnych urządzeń, ale należy pamiętać o związanym z tym zagrożeniem, którym może być – przeinwestowanie. Zatem należy dostosować potrzebę wdrażania nowoczesnych technologii w rolnictwie do aktualnych możliwości finansowych gospodarstwa. Przejście na nowoczesne rolnictwo można przeprowadzić stopniowo, zaczynając np. od wykorzystania ogólnodostępnego oprogramowania do wyznaczenia i nawigacji do miejsc pobierania próbek gleby, czy następnie do tworzenia map zasobności gleby i wysiewu zmiennej dawki nawozów. Podejściem znacznie bardziej kosztownym jest wykorzystanie systemów, które pozwalają na prowadzenie ciągników i maszyn samobieżnych po polu z dużą dokładnością, bez tworzenia omijaków i nakładek oraz w pełni automatyczny wysiew zmiennej dawki nawozów czy wykonanie oprysków z możliwością dostosowania szerokości roboczej opryskiwacza do aktualnego kształtu opryskiwanego obszaru pola.

Zdalna ocena zróżnicowania łanu ziemniaka

Naukowcy z SGGW realizują projekt, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach którego opracowują metodę, która pozwoli na wsparcie hodowców ziemniaka w zakresie oceny dojrzewania naci ziemniaka w doświadczeniach hodowlanych, z wykorzystaniem drona.

– Zdalna ocena łanu to taka, która odbywa się bez bezpośredniego kontaktu z rośliną – mówi dr hab. St. Samborski, prof. SGGW. – W tym przypadku wykorzystujemy zdjęcia z drona. Zobrazowania wykonujemy kilka razy w trakcie sezonu wegetacyjnego. Chcemy uchwycić zróżnicowanie tysięcy genotypów ziemniaka w zakresie szybkości wschodów, czasu kiedy rośliny mają największą bujność oraz tempa dojrzewania rośliny. Taka zdalna ocena wspomaga ocenę wzrokową wykonywaną przez hodowców Odbywa się to w ten sposób, że wykonujemy w pełni zautomatyzowany (bez sterowania ręcznego), lot dronem nad polem podzielonym na tysiące poletek z różnymi genotypami ziemniaka. W trakcie lotu na pojedynczej baterii wykonuje się kilka tysięcy zdjęć w różnych zakresach odbitego promieniowania słonecznego. A tych lotów, żeby zobrazować z dużą dokładnością cały badany obszar trzeba wykonać na przykład 3-4. Następnie te kilkanaście tysięcy zdjęć jest łączone w jedno duże zdjęcie przy użyciu specjalistycznego oprogramowania. Dopiero kiedy stworzymy takie zdjęcie, możemy je przetwarzać i wygenerować z niego poszukiwane informacje. W obrębie tego dużego zdjęcia wydzielamy obszary na których są uprawiane pojedyncze genotypy, czyli to duże zdjęcie dzielimy na tysiące malutkich poletek z 6 (linie ramszowe) lub 20 (nowe rody) roślinami każde. Wówczas każdemu poletku zostaje przypisana, wygenerowana ze zdjęcia – wartość wyrażona liczbą, która pośrednio odzwierciedla np. szybkość wschodów czy tempo dojrzewania danego genotypu ziemniaka. W tym samym czasie hodowca ocenia wzrokowo ww. cechy łanu ziemniaka, czyli obchodzi tysiące poletek z kartką i ołówkiem w ręku przypisując każdemu genotypowi wartości liczbowe w skali od 1 do 9. Naszym zadaniem jest określenie czy wzrokowa ocena łanu ziemniaka wykonywana przez hodowcę może zostać zastąpiona bądź uzupełniona przez ocenę zdalną wykonywaną przy użyciu drona.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że hodowca ocenę kliku tysięcy genotypów ziemniaka może wykonać 1-2 razy w sezonie, gdyż jest to zajęcie bardzo czaso- i pracochłonne. Natomiast przy użyciu drona, oczywiście przy odpowiednich warunkach pogodowych, można taką pracę wykonywać 3-4 lub więcej razy w sezonie. Założenie projektu jest takie, że jeśli 2-letnie badania dadzą pozytywny wynik, to będzie można zdalnie oceniać zróżnicowanie szybkości wschodów czy dojrzewania genotypów ziemniaka. Projekt rozpoczął się wiosną tego roku, a pierwsze zdjęcia z drona zostały wykonane w połowie maja. Wygląda na to, że szybka i efektywna ocena łanu ziemniaka na poletkach hodowlanych, przy użyciu systemu opracowanego przez naukowców z SGGW, może być już tylko kwestią czasu.

Anita Kruk, Biuro Promocji SGGW

Konsultacja merytoryczna: dr hab. Stanisław Samborski, prof. SGGW; Katedra Agronomii, Instytut Rolnictwa SGGW