Cíle a možnosti (filosofie) precizního zemědělství

Objectives and Possibilities of Precision Farming

Balík Jiří, Vaněk Václav, Brodský Lukáš, Tlustoš Pavel

Abstract

Precision farming is the application of technologies and principles to manage spatial and temporal variability associated with all aspects of agricultural production for the purpose of improving crop performance and environmental quality. It is based on concept that varying agricultural parameters of individual fields require different methods of crop management on specific locations in the field.

Snahou většiny zemědělců bylo a je přizpůsobovat pěstební technologie půdně klimatickým podmínkám. V současném období nový systém hospodaření nazývaný precizní zemědělství (Precision Farming) je založen na individuálním přístupu k dílčím částem pozemku a ne k pozemku jako celku. Přizpůsobování systému hospodaření lokálně specifickým podmínkám pozemku prováděl v minulosti také obyčejný hospodář, samozřejmě na úrovni znalostí tehdejší doby. Změny technologií však vedly k vytvoření výrazně větších pozemků. Přestože si zemědělec uvědomoval variabilitu takto vytvořených celků, měl většinou jen omezené možnosti reagovat na lokální podmínky a postupem času byl pozemek stále častěji vnímán jako celek. Nový rozvoj informačních technologií však vytvořil předpoklady pro individuální systém hospodaření i na velkých pozemcích.

Přestože termín precizní zemědělství (Precision Agriculture, Precision Farming) není úplně vhodným vyjádřením, ale je to mezinárodně ujednocený název pro nové směry, které nacházíme v anglické literatuře pod těmito názvy: Computer Aided Farming, Spatially Variable Agricultural Production Systems, Soil Specific Crop Management, Site Specific Agriculture, Site Specific Management, Site Specific Farming, Intelligent Farming, Soil Specific Farming, Local Resource Management, Precise Nutrient Management, Advanced Farming Systems, Precision Crop Management, Farming by Soil, Farming by Soil - Not Field, Farming by the Foot, Spatially Perspective Farming, Farming by Satelitte, High-tech Sustainable Agriculture atd. Termín precizní zemědělství vyjadřuje skutečnost, jakoby se jednalo o téměř dokonalý systém, který nelze vylepšit, což však neodpovídá realitě.

Cílem precizního zemědělství je zvýšení finančního zisku. Je zde snaha o efektivnější způsob hospodaření s půdou, zemědělskou technikou, efektivnější využití hnojiv, pesticidů, a tím dosažení větší produktivity práce. Přitom důležitým charakteristickým znakem je také zlepšení ekologických aspektů současných intenzivních forem hospodaření.

Precizní zemědělství využívá lokálně specifické informace o půdě a pěstované plodině. Na základě těchto znalostí je snaha optimalizovat veškeré produkční vstupy. Podmínkou pro tento systém hospodaření je přesné určení posuzovaného místa na pozemku. Zde sehrává prvořadou úlohu satelitní technika (Global Position System) (obr. 1). Na tento základ musí navazovat technologie geografického informačního systému (GIS), která dokáže zpracovat získaná data do různých informačních vrstev. Konkrétním výstupem těchto datových vrstev mohou být různé mapy pozemků (obr. 2): výnosová mapa, mapa obsahu přijatelného draslíku, fosforu, mapa pH půdy (Vaněk, Brodský, 1998), mapa obsahu vody, mapa zaplevelenosti, mapa počtu jedinců pěstované plodiny atd. Přitom na základě těchto prvotních údajů lze vytvářet různou kombinací mapy nové: např. mapa dávkování vápenatých hnojiv - kombinace mapy pH a mapy půdního druhu.

1. Družicová navigace GPS poskytující podklady pro tvorbu výnosové mapy

Precizní zemědělství nepracuje s pozemkem jako celkem, ale rozděluje pozemek na určité části - zóny s relativně homogenním charakterem posuzované vlastnosti. Tímto principem se výrazně liší od tradičního způsobu hospodaření. Přitom velikost posuzované zóny bude pro každý sledovaný znak odlišná a bude záviset také na možnostech techniky používané v jednotlivých technologiích. Z hlediska sledování variability pedologických a agrochemických vlastností půd je možno tyto prvky rozdělit do dvou skupin:

· konzervativní prvky půdní úrodnosti

· dynamické prvky půdní úrodnosti.

Přitom u konzervativních prvků stačí vytvoření mapy pro dlouhý časový interval (např. sledování obsahu jílnatých půdních frakcí). U dynamických vlastností je nutno v relativně krátkém období provádět nové odběry (např. obsah přijatelných živin). Zde by měl být interval v závislosti na konkrétních podmínkách 5-10 let. Je nutno si také uvědomit, že kromě prostorové variability na pozemku, je ještě nutno počítat s časovou variabilitou. Obsah přijatelných živin v půdě, hodnota pH atd. budou výrazně ovlivněny i termínem odběru. Jak uvádí Brenk (1997), liší se tyto mapy z jarních odběrů od podzimních, či případně z odběrů během vegetace. Z hlediska praktického využití je velmi důležité stanovit hustotu odběru pro jednotlivé půdní charakteristiky, což znamená využívat prvky geostatistiky.

Určitou variabilitu pozemků, i když značně nepřesnou, lze odečíst také z “klasického” agrochemického zkoušení půd. Velikost průměrného vzorku zde činí v závislosti na výrobních podmínkách 7-10 ha. Protože se však jedná o průměrný vzorek, může být zcela reálně stanovena hodnota, která se na daném pozemku vůbec nevyskytuje.

Zásadní podmínkou celého systému je existence techniky, která je schopna na variabilitu pozemku reagovat v závislosti na své poloze na pozemku. Prozatím celosvětově nejrozšířenější stroje s touto technikou jsou rozmetadla průmyslových hnojiv, rozmetadla organických hnojiv, aplikátory vápenatých hnojiv a postřikovače pro chemickou ochranu. Dávkování probíhá automaticky bez zásahu obsluhy na základě lokalizace polohy (GPS) a na základě zpracované aplikační mapy. Obsluha stroje pouze kontroluje dodržování nastavených parametrů.

Systém precizního zemědělství je nejvíce rozšířen v USA a velmi dynamicky se rozvíjí zejména v posledním desetiletí. Je to dáno především velikostí jednotlivých farem i pozemků a dostatkem vhodné techniky (finančními možnostmi na její zakoupení). Tyto technologie využívají především podniky s intenzivní rostlinnou produkcí, zejména orientované na pěstování kukuřice a sóji. Kromě USA nalézají uplatnění také ve Velké Británii a v Dánsku.

V tomto systému je prozatím celosvětově nejvíce používáno vzorkování půdy a zhotovení výnosových map. V současném období lze konstatovat, že možnosti techniky výrazně překračují zemědělský výzkum. Z rozsáhlého souboru informací, které jsou pro každou zónu pozemku k dispozici, je nutno stanovit optimální řešení z hlediska agronomického zásahu. Významný prvek, který zde musí nalézt uplatnění, je agrobiologické sledování stavu a vývoje porostu v jednotlivých částech pozemku.

2. Schematické znázornění precizního zemědělství

<

aplikační mapy

Zde se zejména uplatní:

* inventarizace porostů na pozemku,

* využití znalostí o makrofenologii a mikrofenologii porostů,

* využití znalostí z teorie tvorby výnosu a znalostí z interakce plodin

s vnějším prostředím ke kompenzaci nepříznivého vlivu počasí,

* sledování výskytu chorob a škůdců na pozemku a správné

stanovení prahů škodlivosti,

* sledování rozšíření plevelů a správné stanovení prahů škodlivosti.

Precizní zemědělství představuje obrovskou databázi informací pro biologický výzkum, jež svým rozsahem nemá v historii obdoby (každá zóna představuje do určité míry pokusný pozemek). Proto na základě pravidelného vyhodnocování podkladových dat a provedených opatřeních lze poměrně rychle dohnat nedostatky v zemědělském výzkumu a vytvořit konzistentní základ pro agronomickou interpretaci. Mnohem složitější záležitostí zůstávají nové způsoby sledování s využitím různých bezkontaktních měření stavu půdy a porostu plodin ( N-senzor, NIR).

Pro úroveň zemědělského podniku se předpokládá především mapování a digitální záznamy heterogenity hodnocených faktorů na jednotlivých pozemcích. Zde se jedná často o nákladná sledování. Proto je snaha zaměřit se v oblasti výzkumu na tzv. “zóny podobnosti” stanovené na základě leteckého a satelitního snímkování. Předpokládá se, že by bylo možno tímto způsobem omezit nákladné vzorkování všech pozemků a soustředit zvýšenou pozornost především na problematické zóny na snímcích.

Precizní zemědělství teoreticky splňuje požadavek každého moderního managera: tj. být včas na správném místě a působit zde úměrnou silou (dávkou).