Precizní zemědělství

Precizní zemědělství je moderní způsob produkce potravin, který reaguje na nové požadavky společnosti a technické možnosti digitální doby. Jedná se o ucelený systém agrotechnických opatření zavádějících technický a technologický potenciál do praxe s cílem dosažení ekologicky, energeticky a ekonomicky nejlepších výsledků při zachování kulturní krajiny a dlouhodobé udržitelnosti krajiny.

• prvním předpokladem „preciznosti“ je mít co největší přehled o tom, co se na polích děje. Využívají se k tomu satelitní snímky (současné nebo minulé), výnosové mapy z kombajnů, a výsledky půdních vzorků. Aktuální stav porostu a půdy se monitoruje pomocí meteostanic, půdních senzorů a již zmíněných družic,
• druhým předpokladem je se všemi těmito údaji řídit při rozhodování o agronomických operacích. Pokud například víme, že aktuální teplota půdy ještě nevystoupala nad 8°C, tak nezasejeme kukuřici, jinak by nevzešla dobře a rovnoměrně. Když víme, že v některých částech pole v minulosti kukuřice neprospívala, tak jí zde pomocí variabilní sečky zasejeme méně. A naopak, tyto slabší zóny během zásobního hnojení podpoříme vyššími dávkami potřebných prvků,
• třetím předpokladem je sezónu a všechny podniknuté operace důkladně a zodpovědně vyhodnotit. Při tomto kroku se porovnávají výnosové mapy s aplikačními mapami (mapy z rozmetadel a postřikovačů) a vyhodnocuje se, jak efektivní bylo použití konkrétního množství hnojiva vzhledem k výslednému výnosu. Takové porovnání se dá opět vyjádřit formou mapy a je na ní krásně vidět, kde byla hnojiva co k čemu, a kde byla v daném množství zcela přehnaná. Výsledkem se může agronom řídit v příštích letech a snižovat dávky hnojiv na optimální úroveň.

Ekonomické přínosy vyplývají z optimalizace materiálních vstupů plynoucích do rostlinné produkce. Mezi nejvýznamnější patří hnojiva, pesticidy a PHM. Optimalizace však nemusí nutně znamenat úsporu. Z výsledků porovnání variabilního a uniformního hnojení, provedeného v Ústavu agrosystémů a bioklimatologie Mendelovy univerzity v Brně na modelovém pozemku, vyplývá vyšší spotřeba celkového množství aplikovaných živin základního hnojení u variabilní aplikace. Stanovení jednotné dávky na celý pozemek nezohledňovalo některé oblasti s nižší zásobeností, které následně byly u variabilní aplikace dohnojeny zvýšenou dávkou. Nedošlo tedy k úspoře hnojiv, ale byla dosažena vyrovnaná bilance živin, jejíž ekonomický přínos bude patrný až za delší dobu. V případě variabilní aplikace pesticidů je situace složitější, neboť úspěšnost zásahu závisí kromě jiného na úspěšnosti identifikace škodlivého organismu či plevele. V případě nesprávného vymezení aplikačních zón nebo špatně provedené aplikace se mohou přeživší jedinci v krátké době opět rozšířit po pozemku a je nutné zásah opakovat. V daném případě je pak vhodnější provádět celoplošnou aplikaci a zaměřit se na její správné načasování.

Úspora PHM je dána zefektivněním provozu strojů pomocí navigačních systémů. Pořízení navigačních systémů bývá zpravidla prvním krokem při přechodu na precizní hospodaření. Je ale nutné říct, že samotné navádění mechanizace bez variabilní aplikace plnohodnotně neplní cíle precizního zemědělství z důvodu absence přizpůsobení intenzity zásahů lokálním podmínkám. Technické řešení navigačních systémů dosahuje v současnosti dostatečné přesnosti, vývoj lze očekávat zejména v navigačních aplikacích, které by dokázaly optimalizovat trajektorii pojezdu s ohledem na tvar a reliéf pozemku, pracovní operaci, parametry mechanizační soupravy a konkrétní podmínky na stanovišti (utužení půdy, erozní ohroženost apod.). Kromě optimalizace pracovních operací je možné úspor dosáhnout také efektivním řízením dopravy zemědělských produktů v podniku a managementem využívání strojů.

Další ekonomické výhody v oblasti lidských zdrojů vyplývají ze zjednodušení a zpřehlednění řízení podniku a z automatizace řady pracovních operací v rostlinné a živočišné produkci a s nimi spojené agendě. Na druhou stranu je třeba počítat, že zavedení moderních technologií vyžaduje dostatečně kvalifikované pracovníky.

Přizpůsobení intenzity pěstitelských zásahů konkrétním podmínkám na dané lokalitě a zohlednění aktuálních požadavků rostlin přináší environmentální výhody v podobě omezení nadměrného používání materiálních vstupů. Metody precizního zemědělství umožňují také identifikovat ohrožené či chráněné oblasti, kde je nutné hospodařit extenzivně nebo kde je pěstování rostlin zcela nevhodné.

Nejvýznamnější přínosy ve vztahu k životnímu prostředí, při zachování úrovně produkce, jsou připisovány snižování úniku nitrátu z orné půdy, snížení kontaminace prostředí rezidui pesticidů, omezení přehnojování půdy, omezení eroze půdy a následné eutrofizace povrchových vod, snížení spotřeby pohonných hmot a další. Z výsledků studií prováděných v Německu vyplývá zvýšení efektivnosti využití dusíku u ozimé pšenice o 10 až 15 % při variabilní aplikaci. V rámci experimentu se simulací úniku nitrátů do vod byla zjištěna 26% redukce těchto ztrát a současně snížení aplikační dávky o 2 % při použití postupů precizního zemědělství.

Vedle těchto přímých účinků lze také zaznamenat nepřímé efekty související s výrobou a používáním agrochemických látek a pohonných hmot (např. snížení spotřeby neobnovitelných surovin a energie při výrobě hnojiv a pohonných hmot, snížení emisí skleníkových plynů, zvýšení biodiverzity volně se vyskytujících rostlinných a živočišných společenstev aplikací pesticidů jen na místech s hospodářsky nebezpečným výskytem škodlivých organismů, atd.). Detailní hodnocení pozitivních environmentálních účinků stejně jako porovnávání precizního hospodaření s celoplošně uniformním je v praxi obtížné a dosud citelně chybí.

Zatím nejmenovanou pozitivní vlastností precizního hospodaření je podrobná evidence operací a tedy tzv. dohledatelnost zemědělských produktů. Každá variabilní aplikace vychází z aplikační mapy, která definuje intenzitu daného zásahu a umožňuje ji zpětně určit pro kterékoli místo na pozemku. Vyspělé palubní systémy navíc umožňují zpětný zápis reálně aplikované dávky pro případ, že by obsluha měnila nastavení přímo na poli. V kombinaci s podrobnou pěstitelskou evidencí se jedná o přesnou informační základnu pro řešení případných problémů a sporů nebo pro prokázání způsobu produkce prodávané komodity.

Základem precizního zemědělství je zajištění cílené aplikace konvenčních a biologických přípravků pro ochranu rostlin, pro regulaci fyziologických procesů v kulturních rostlinách a hnojiv. Z tohoto důvodu jsou vyvinuty technologie umožňující přesnou aplikaci těchto látek:

• globální navigační satelitní systémy GNSS – nezbytným prvkem pro přesné určení polohy na zemském povrchu, neboť všechny informace s vazbou na prostorovou variabilitu musí mít přiřazeny souřadnice v daném souřadném systému. Nejpoužívanějším navigačním systémem je americký systém GPS. Kromě něj buduje také své systémy Evropská unie (Galileo), Rusko (Glonass) anebo Čína (Compass/Beidou), atd. Princip určení polohy je u všech podobný – na základě doby putování signálu vysílaného z družic je určena přibližná vzdálenost od koncového přijímače. Určení vzdálenosti minimálně od čtyř družic pak umožňuje stanovit polohu přijímače v prostoru s přesností v řádu několika metrů; tato služba je poskytována bezplatně. Vyšší přesnosti je možné dosáhnout pomocnými technologiemi poskytujícími diferenční korekce přes satelitní systémy (EGNOS, Omnistar), pozemní referenční stanice (CZEPOS) nebo mobilní virtuální referenční systémy (VRS). S výjimkou EGNOS se jedná o placené služby nebo dodatečně pořízené technologie (VRS). Požadavek na úroveň přesnosti je dán typem pěstební operace – např. variabilní aplikace hnojiv nevyžaduje takovou přesnost jako kultivace plodiny naslepo,
• geografické informační systémy GIS – zde pobíhá zpracování prostorových dat (dat s přiřazenou polohou). Jedná se o desktopové nebo mobilní programy, které umožňují provádět sběr, zpracování, analýzy a export dvou základních typů dat – vektorů a rastrů. Vektorová data vyjadřují body, linie a polygony, rastry jsou obrazovými daty s definovanou nejmenší jednotkou – pixelem. Záznamy pojezdů strojů, vymezení hranic pozemků, mapy zásobenosti půdy živinami nebo výnosové mapy – to vše jsou prostorová data, která jsou vytvářena a zobrazována pomocí GIS. Zřejmě pro pěstitele nejznámější GIS aplikací je webové rozhraní zpřístupňující registr půdy – iLPIS (pro farmáře), či pLPIS (pro veřejnost),
• senzorová technika a aplikační ovládací prvky – umožňuje efektivní stanovení variability pozemku, jejíž zjištění je impulzem pro uplatnění metod precizního zemědělství. Senzory nahrazují nebo vhodně doplňují tradiční metody zjišťování půdních vlastností a hodnocení porostů polních plodin a snižují tak jejich nákladnost, operativnost a náročnost. Mezi nejpoužívanější patří senzory pro hodnocení spektrálních vlastností porostů cílené pro určení výživného stavu (N-sensor, N-tester, metody leteckého a družicového snímkování a další), pro měření hustoty porostů (CropMeter), pro mapování půdních vlastností (utužení půdy, měření elektrické vodivosti půdy, vlhkosti půdy) a mapování výnosů při sklizni. Jistě nikoho nepřekvapí, že uvedená měření jsou prováděna pomocí GNSS a data jsou zpracovávána v GIS. Aplikační ovládací prvky slouží pro vlastní provedení diferencovaných zásahů. Na základě vstupní informace o intenzitě zásahu, tzn. aplikační mapy, umožňují plynulou změnu dávky hnojiva nebo postřiku, hloubky pracovního nářadí při zpracování půdy či automatickou navigaci mechanizace po pozemku.