V zahraničí sa presné poľnohospodárstvo začalo zhruba pred 30 rokmi označovať pojmom Precision Farming a v praxi išlo predovšetkým o poľnú rastlinnú výrobu. Niekedy sa tieto postupy označovali aj ako precízne, cielené alebo priestorovo orientované poľnohospodárstvo – Site-Specific-Farming alebo Variable Rate Application Technology. Presné poľnohospodárstvo je podľa Medzinárodnej spoločnosti pre presné poľnohospodárstvo (ISPA – The International Society of Precision Agriculture) definované takto: „Stratégia riadenia, ktorá zhromažďuje, spracúva a analyzuje časové, priestorové a individuálne údaje a kombinuje ich s ďalšími informáciami na podporu rozhodnutí manažmentu, podľa odhadovanej variability, na zlepšenie efektívnosti využívania zdrojov, produktivity, kvality, ziskovosti a udržateľnosti poľnohospodárskej výroby.“ Táto pomerne zložitá definícia vystihuje celú šírku oblasti riadenia, ale aj charakterizuje prudký stupeň vývoja vedy a techniky, ktorá v súčasnosti do poľnohospodárskej výroby vstupuje. Vzhľadom na zaužívanú odbornú terminológiu sa u nás používa preklad presné poľnohospodárstvo.
O čo v podstate ide?
Presné poľnohospodárstvo (PP) vychádza z rokmi overených skúseností našich predkov, ktorí poznali svoje polia a vedeli (presne) čo, kde a kedy treba robiť. V podstate ide o praxou preverené zásady – vykonať pracovné operácie v správnom čase, v zodpovedajúcom rozsahu a len na potrebnom mieste. A je tu otázka: Prečo treba zavádzať niečo nové, nerobí sa to takto? V mnohých prípadoch treba konštatovať, že robí – osobitne pri rešpektovaní času, teda pri dodržiavaní agrotechnických termínov najmä sejby a sadenia alebo pri signalizácii napadnutia chorobami či škodcami. Ako je to však s ďalšími požiadavkami „v zodpovedajúcom rozsahu a len na potrebnom mieste“? A sme pri podstate problému. Klasický spôsob hospodárenia vychádza z pracovných zásahov vykonávaných plošne na celej parcele a neberie do úvahy možnú rozdielnosť. V systéme PP treba pristupovať k pozemkom, porastom a ich častiam individuálne, podľa aktuálneho stavu a rozloženia v priestore. Na základe poznania týchto vlastností možno rozhodnúť o variabilnej, priestorovo ohraničenej pracovnej operácii. Vlastnosti lokalizované na určitej ploche sú potom riadiacimi hodnotami nastavenia pracovných orgánov strojov alebo dávok hnojív či chemických ochranných látok. Už z tohto zjednodušeného pohľadu je zrejmý ekonomický a environmentálny efekt.
Uvedené princípy bolo možné v minulosti zvládnuť na relatívne malých parcelách s historickým, často rodinným poznaním výrobných podmienok. V súčasnosti, pri hospodárení na násobne väčších plochách, s neporovnateľne väčšími pracovnými zábermi strojov, ale aj pri meniacom sa personálnom obsadení podnikov možno systém presného poľnohospodárstva zabezpečiť len pomocou špičkového technického a informačného vybavenia. Predpokladom zavedenia, rozvoja a uplatnenia systému PP bolo získanie operatívne pracujúceho a ekonomicky dostupného spôsobu určovania miesta (geografickej polohy) v teréne. Použiteľným je globálny satelitný navigačný systém (GNSS), najmä po sprístupnení dostatočne presnej navigácie pre civilný sektor (po roku 2000). Pri lokalizácii priestoru a riadení pohybu strojov v teréne dnes poľnohospodárske stroje pracujú, spolu s dostupnými korekciami, s presnosťou ±2 cm.
Ako už bolo uvedené, základom zavedenia systému PP je poznanie priestorového rozloženia variability sledovaných vlastností. Dostupným základom je úrodová mapa – mapa priestorového rozloženia úrody zberanej plodiny. Najčastejšie ide o zber zrnín. Úrodová mapa sa vytvára počas zberu obilným kombajnom, ktorý priebežne monitoruje množstvo a vlhkosť hmoty vo vzťahu k súradniciam miesta v teréne. Omnoho prácnejším a v praxi takmer nepoužiteľným je odber kontrolného množstva materiálu v zameraných bodoch a jeho laboratórne spracovanie s následným vyhodnotením v prostredí geografického informačného systému (GIS). Orientačne možno posúdiť variabilitu vývoja porastov aj pomocou voľne dostupných satelitných snímok zo satelitu Sentinel 2 vo forme náhľadu alebo spracovaných vegetačných indexov. Rovnakú informáciu možno získať aj cestou multispektrálneho snímkovania z dronov alebo bezpilotných lietadiel (UAV).
Informačná mapa priestorového rozloženia úrody je vhodným východiskom na posúdenie variability na parcele. Na jej základe možno hľadať dôvody rozdielnej úrody a navrhnúť lokálne opatrenia.
Rozdiely v úrode bývajú často dôsledkom nerovnomerne rozloženej zásoby živín v pôde. Zistiť informáciu o priestorovom rozložení živín možno z agrochemického rozboru odobraných pôdnych vzoriek so zameranými súradnicami miesta odberu. Zvyčajne ide v praxi o prvky zásobného hnojenia (N, P, K) a o hodnotu pôdnej reakcie (pH). Takúto službu dnes na Slovensku poskytuje viacero firiem. Výsledkom sú aplikačné mapy pre jednotlivé živiny, ktoré možno importovať do riadiacich počítačov moderných rozhadzovačov a postrekovačov. Variabilná dávka na konkrétnych miestach parcely bude následne riadená automaticky. Inovácie postupujú aj v tomto smere, a tak sa možno stretnúť aj so snímačmi, ktoré dokážu analyzovať živiny, najmä pôdnu reakciu (pH) priamo počas jazdy stroja.
Vážnejšie z ekonomického aj ekologického pohľadu je hnojenie dusíkatými hnojivami počas vegetácie. Tu sa úspešne používajú systémy na detekciu úrovne chlorofylu. Na základe vyhodnotenia časti spektra odrazeného svetla od porastu sú na pozemku definované miesta, kde bude aplikované rozdielne množstvo dusíkatého hnojiva. V slabšom poraste bude jeho rast podporený vyššou dávkou a porastu v lepšej kondícii postačí na tvorbu úrody menšia dávka. Takýmto zásahom možno už počas vývoja porast „vyrovnávať“ a stabilizovať tvoriacu sa úrodu. Proces prebieha online, počas prejazdu stroja.
Viacročným pozorovaním konkrétnej parcely, či už z úrodových máp, alebo z dostupných satelitných snímok, možno určiť priestorové rozloženie úrodového potenciálu parcely. Ide o lokálne ohraničené miesta, kde sa napriek rovnakej snahe a rovnakým nákladom dosahuje trvalo neefektívna výroba. Problém býva často v druhu pôdy, v lokálnom zamokrení alebo vysúšaní, môžu to byť pôdy kontaminované, zasolené, poškodené výrazným zhutnením a pod. Takýmto miestam stačí ponechať len záchovné množstvo hnojív, prípadne ich možno z obrábania vylúčiť.
Perspektívnou vlastnosťou hovoriacou o variabilnom stave pôdy, ktorá má v ostatnom období uplatnenie pri riadení variabilnej hĺbky obrábania, sa javí informácia o priestorovom rozložení elektrickej vodivosti pôdy. V praxi možno túto informáciu zistiť pomocou čelne nesených snímačov na traktoroch, priamo pri obrábaní pôdy. O variabilnom riadení možno uvažovať aj pri závlahe pomocou širokozáberových postrekovačov. Na základe variability zastúpenia pôdnych druhov, infiltračnej schopnosti pôdy, potreby dostupnej vody koreňovému systému a reliéfu terénu je vhodné variabilne aplikovať závlahovú vodu. Pri širokozáberových postrekovačoch si treba uvedomiť, že napr. pivotové postrekovače (otáčajú sa okolo jedného bodu) majú ramená dlhé niekoľko stoviek metrov, čím pri jednom otočení majú pracovný záber 40 – 70 ha a viac. Zo skúseností je zrejmé, že na takejto ploche sú pedologické pomery rozdielne.
Osobitnou časťou systému PP je využívanie satelitnej navigácie pri vedení strojov. Výhody takéhoto riadenia sa v súčasnosti na Slovensku využívajú najčastejšie. Prakticky všetky nové traktory sú už navigáciou vybavené, resp. disponujú zabudovanou predprípravou na jej dodatočné obstaranie. V súčasnosti sú systémy navigácie technicky zvládnuté na vysokej úrovni. Využívajú sa ako zabudované priamo do systému riadenia alebo ako univerzálne, montované na stĺpik riadenia. Správne vedenie stroja pri poľných prácach znamená eliminovať prekrývanie alebo vynechanie (neobrobenie) priestoru pri nadväzujúcich jazdách. Možno sa zdá na prvý pohľad takáto výhoda malicherná, ale správne viesť stroj so záberom 6 a viac metrov býva problematické. Pri obrábaní pôdy ide o pracovný záber často 9 – 12 m a pri rozhadzovačoch hnojív a postrekovačoch sú pracovné zábery až 36 m a viac. Práce sa často vykonávajú v prašnom prostredí, za zníženej viditeľnosti (v hmle alebo v noci), keď koncový bod pracovného stroja jednoducho nevidno. Každý nedostatok (vynechávka či prekrytie) je technologická chyba s dosahom na úrodu. Ako príklad ekonomickej súvislosti možno uviesť obrábanie pôdy náradím s pracovným záberom 6 m. Pri manuálnom vedení stroja je bežné nedodržanie nadväznosti pracovného záberu (prekrytie jazdy) 20 – 30 cm. Vo výsledku je na parcele s výmerou 50 ha vplyvom prekrývania spracovaných cca 2,5 ha navyše, čo je strata času a paliva, opotrebenie stroja a pod.
Ďalším efektom postaveným na presnom vedení stroja je zakladanie koľajových riadkov pri sejbe (nezasiate riadky, po ktorých sa následne pohybujú postrekovače a rozhadzovače hnojiva). Ak je pri sejbe vedená sejačka s prekrytím 20 cm, s takouto chybou sú vytvorené aj koľajové riadky, čo pri postrekovači so záberom 24 m (ktorý sa po týchto koľajových riadkoch pohybuje) vyvoláva na konci ramien prekrytie 0,8 m. V tomto páse vzniká zdvojenie dávky s možným poškodením porastu, zvýšená záťaž pre životné prostredie, lokálne nedodržanie technologického postupu a zbytočne vynaložené náklady.
Fenoménom súčasnosti je nedobrý stav pôd, úbytok humusu, zvýšená náchylnosť na eróziu a obmedzená schopnosť udržať vodu. V systéme PP možno využiť efekty navigácie pri zavedení riadeného pohybu strojov po poli CTF (Controlled Traffic Farming). Ide o systém, pri ktorom sa jednotlivé pracovné operácie vykonávajú s rovnakými pracovnými zábermi (alebo ich násobkami) a nutné prejazdy strojov sa vykonávajú stále po tej istej koľaji (tzv. permanentná koľaj), ktorá sa však obrába. Najväčšie uplatnenie má systém CTF v Austrálii a v USA. V podmienkach Slovenska sú veľmi dobré skúsenosti s používaním CTF pri pôdoochrannej technológii bez orby, s pracovným záberom 6 m, keď je len 36 % plochy utlačenej prejazdom pneumatík a 64 % plochy je bez utlačenia. Z dlhodobého využívania systému CTF vyplýva zlepšenie fyzikálnych parametrov pôdy a infiltrácie vody, obmedzenie vodnej erózie a zvýšenie úrody.
Základným cieľom pri vývoji a zavádzaní systému presného poľnohospodárstva bolo zníženie výrobných nákladov a obmedzenie environmentálnej záťaže. Z uvedených faktov možno na základe publikovaných informácií zo sveta, ale aj na základe vlastných výsledkov z dlhodobého experimentovania na Technickej fakulte Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre konštatovať, že pri technologických operáciách možno dosiahnuť úsporu motorovej nafty až 45 %, úspora hnojív (podľa druhu a určenia) je na úrovni 30 – 80 %, stabilizácia úrody pri variabilnom hnojení je 10 – 15 % a pri variabilnom aplikovaní ochranných látok (na základe vopred spracovaných máp priestorového zastúpenia burín) možno ušetriť až 70 % postrekových látok.
Presné poľnohospodárstvo si možno predstaviť ako kolobeh manažérskeho zisťovania informácií, prijímania rozhodnutí, vykonávania pracovných úkonov a zhodnocovania dosiahnutých efektov. Pri zavádzaní systému PP však nie je potrebné vybudovať celý kolobeh naraz, ale na dosiahnutie čiastkových efektov postačí každý z prvkov predstaveného kruhu.
Na uvedených poznatkoch bolo dokumentované presné poľnohospodárstvo v poľnej rastlinnej výrobe. V rôznych obmenách možno princípy riadenia výroby podľa vopred známych vlastností a algoritmov aplikovať aj v ďalších oblastiach poľnohospodárskej výroby. Ide napríklad o sofistikované pestovanie zeleniny v uzatvorených priestoroch, často na báze hydroponicky vyživovaných rastlín s riadenou výživou, o sledovanie produkčných ukazovateľov dojníc a na ich základe riadených kŕmnych dávok, o sledovanie pohybu hospodárskych zvierat vo voľnom ustajnení a pri pasení a pod. Z pohľadu strojového vybavenia nemožno nespomenúť využívanie zberníc ISOBUS na telematický prenos parametrov strojov a ich online spracovávanie pre potreby optimalizovania nastavenia parametrov motora, pracovných orgánov alebo úkonov proaktívneho servisu.
Vznešené poslanie zabezpečiť dostatok potravín pre ľudí planéty posúvali v histórii mnohé objavy a epochy. Ak pôjdeme do histórie, ide napr. o Mendelove základy genetiky, Liebigov zákon minima živín alebo zavádzanie parných oračiek a neskôr motorových pluhov; aj súčasné obdobie má svoje charakteristické rysy. Razancia a vývoj v oblasti poľnohospodárskej techniky sa vyrovná vývoju v iných odvetviach. V ostatných rokoch ide hlavne o prudký vývoj a aplikáciu elektroniky vrátane využívania informačno-komunikačných technológií alebo zavádzanie autonómnych strojov a zariadení vybavených prvkami umelej inteligencie. Podobne ako v priemysle, aj tu sa pohybujeme v pojmoch Poľnohospodárstvo 4.0 s výhľadom na epochu 5.0.
Aká je situácia na Slovensku?
Slovenskí poľnohospodári sú už niekoľko desaťročí priebežne informovaní o situácii a vývojových trendoch. Mnohí si nové myšlienky osvojili okamžite, no u mnohých prevážila prvotná nedôvera k čomusi novému. Čas nezastavíme. Tak to bolo aj s informáciami o využívaní satelitných pozorovaní a dnes sa pri kontrolách alebo pri elektronicky podávaných žiadostiach o podporu bez satelitných snímok nezaobídeme.
Konzervatívne zmýšľajúci človek primárne posudzuje každé vynaložené euro bez konfrontácie jeho zmysluplného investovania. Týka sa to investícií do techniky a IKT, ale napríklad aj menej nákladných poplatkov za získanie už spomínanej mapy úrody. Aj tu platí, že dobrá informácia, ak s ňou dokážeme rozumne pracovať, stojí groš. Preto nie je jednoduché urobiť záver a jednoznačne vychváliť alebo pokarhať poľnohospodárov za rôznu úroveň využívania nových myšlienok. Každý je sám zodpovedný za svoje konanie. Sektor poľnohospodárstva je o to zložitejší, že pracuje s množstvom neznámych premenných a tým nemyslím len počasie, ale v mnohých prípadoch aj takmer nepochopiteľný rast cien základných vstupov. Možno aj tento vývoj bude motívom hľadania nových ciest, ako udržať výrobu a prežiť.
Presné poľnohospodárstvo nie je len nástroj na efektívnu výrobu, ale je to prejav osobnej filozofie a životného postoja k zachovaniu krajiny pre budúce generácie.
prof. Ing. Vladimír Rataj, PhD.
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Technická fakulta
Ústav poľnohospodárskej techniky, dopravy a bioenergetiky
