Agricultura de precizie (PA) este un concept de gestionare a agriculturii bazat pe observarea, măsurarea și răspunsul la variabilitatea inter și intra-câmp în culturi sau la aspecte ale creșterii animalelor.

Beneficiile care trebuie obținute se datorează în principal randamentelor crescute și/sau rentabilității crescute a producției pentru fermier. Alte beneficii provin din condiții de muncă mai bune, bunăstarea animalelor sporite și potențialul de a îmbunătăți diverse aspecte ale administrării mediului.

Astfel,  acest tip de agricultură contribuie la obiectivul mai larg privind durabilitatea producției agricole. Tocmai de aceea, Uniunea Europeană pune un tot mai mare accent pe adoptarea de către fermieri a tehnologiilor ultraperformante, după cum se precizează și în documentul cu titlul ”Precizion Agriculture-An Oportunity for EU farmers”, întocmit de Directoratul pentru Politici B, al Comisiei Europene, pe care vi-l prezentăm în rezumat în ediția de față.

Senzori și proceduri

Implementarea PA a devenit posibilă datorită dezvoltării tehnologiilor senzorilor, combinate cu proceduri, pentru a lega variabilele cartografiate de practicile agricole adecvate, cum ar fi lucrarea la sol, însămânțarea, fertilizarea, aplicarea erbicidelor și pesticidelor, recoltarea și creșterea animalelor.

Caracteristica cheie a PA vine de la sistemele de poziționare, în principal sistemele globale de navigație prin satelit (GNSS) care sunt un factor principal de precizie. AP este cel mai avansat în rândul fermierilor cu ferme mari și dimensiuni de câmp în principalele zone de creștere a cerealelor din Europa, precum și în SUA și Australia și unde acest model de afaceri pentru maximizarea profitabilității este principalul motor.

Agricultura controlată a traficului (CTF) și sistemele de autoguidare sunt cele mai reușite aplicații pe terenurile arabile care prezintă beneficii clare în aproape toate cazurile.

Pentru metodele de aplicare a ratei variabile (VRA), cum ar fi optimizarea utilizării îngrășămintelor sau a pesticidelor în funcție de zonele de nevoie, succesul variază foarte mult în funcție de factorii specifici ai aplicației.

Pentru fructe și legume și viticultură, metodele de viziune automată au adus beneficii produselor care sunt de obicei de mare valoare și în care calitatea este esențială pentru obținerea unui preț ridicat.

În plus, pentru astfel de culturi și, de asemenea, pentru suprafețele arabile, irigarea este supusă unui control sporit, deoarece lipsa apei apare mai frecvent, în timp ce disponibilitatea pe suprafețe agricole intensive necesită o gestionare precisă. Prin urmare, tehnologiile PA care utilizează indicatori exacți ai stresului apei sunt folosite pentru a maximiza eficiența utilizării apei.

La rândul ei, agricultura ”precisă” a animalelor (PLF), bazată pe monitorizarea automată a animalelor individuale, este utilizată pentru producția de carne, lapte și ouă și pentru monitorizarea comportamentului, bunăstării și productivității animalelor, precum și a mediului fizic al acestora.

Provocări specifice

Cu toate acestea, adoptarea AP în Europa întâmpină provocări specifice, din cauza dimensiunilor și diversității structurilor agricole. O evaluare a acțiunilor potențiale,  pentru a sprijini adoptarea AP de către fermierii de dimensiuni medii și mici, este identificată ca un pas important.

În special, noua politică agricolă comună a UE oferă o oportunitate-cheie cu o serie de instrumente și măsuri, identificate în briefingul actual, care sunt disponibile pentru a fi utilizate de autoritățile competente ale statelor membre ale UE. Se propun o serie de recomandări:

1. Este nevoie de orientări adecvate și de asistență pentru punerea în aplicare a statelor membre ale UE. Este necesar un studiu pentru a identifica regiunile și tipologia fermelor cele mai adecvate pentru AP și pentru măsurile potențiale de sprijin. De asemenea, dezvoltarea unui instrument european de calcul al agriculturii de precizie, pus la dispoziție pentru diferite sisteme agricole și incluzând beneficii pentru mediu, ar aduce valoare de sprijin decizional pentru fermieri și consilieri.

2. Acest lucru ar trebui să fie însoțit de studii de cercetare și dezvoltare. Sunt necesare studii pilot pentru a defini, monitoriza și evalua programe și măsuri specifice. Un exemplu este îmbunătățirea evaluării impactului asupra mediului, inclusiv a amprentei de mediu mai largi dincolo de nivelul fermei. Beneficiile PA pentru o gestionare mai eficientă a productivității apei reprezintă un domeniu suplimentar de mare importanță pentru studiu.

3. Rolurile serviciilor de consiliere agricolă (FAS), și ale parteneriatului european pentru inovare (PEI), privind producția agricolă și durabilitatea deja stabilite în cadrul implementării PAC ar putea fi încurajate. Aceste instrumente permit statelor membre să împărtășească cunoștințele și expertiza și apoi să tragă concluzii cu privire la nevoile de consultanță și cercetare pentru o utilizare mai largă în Europa.

Definiții și beneficii așteptate

Deși există definiții mai complexe, descrierea simplă a agriculturii de precizie este o modalitate de ”a aplica tratamentul potrivit la locul potrivit la momentul potrivit” (Gebbers și Adamchuk, 2010).

Acesta este un concept de management agricol bazat pe observarea, măsurarea și răspunsul la variabilitatea inter și intra-câmp în culturi sau în aspecte ale creșterii animalelor.

Prima definiție efectivă a PA a venit de la Camera Reprezentanților SUA (1997), care a definit-o ca ”un sistem agricol integrat bazat pe informații și producție, care este conceput pentru a crește eficiența pe termen lung, specific site-ului și întreaga producție a fermei, productivitatea și rentabilitate, reducând în același timp impacturile neintenționate asupra vieții sălbatice și asupra mediului”.

O astfel de definiție s-a axat pe strategiile de gestionare a întregii ferme, folosind tehnologia informației, subliniind potențialele îmbunătățiri ale producției, reducând totodată impactul asupra mediului. De asemenea, a prevăzut deja că AP este aplicabilă nu numai sistemelor de cultură, ci și întregului sistem de producție agricolă (adică industriile animale, pescuitul, silvicultura).

Abordarea Site-Specific Crop Management (SSM) este ”o formă de AP prin care deciziile privind aplicarea resurselor și practicile agronomice sunt îmbunătățite pentru a se potrivi mai bine cu cerințele solului și culturilor, deoarece acestea variază în domeniu”. Variațiile indicate într-o astfel de definiție nu se limitează la variabilitatea spațială (adică variabilitatea în câmp), ci cuprind și observații pe tot parcursul unui sezon sau între sezoane.

Aplicarea tehnologiilor informaționale

Aplicarea tehnologiilor informaționale în metodele PA are beneficii clare pentru a optimiza eficiența producției și pentru a crește calitatea, dar și pentru a minimiza impactul și riscul asupra mediului, care include variabilitatea nedorită cauzată de operatorul uman.

PA în zilele noastre este văzută ca o ”soluție de sistem ecologică,  care optimizează calitatea și cantitatea produselor, reducând în același timp costurile, intervenția umană și variația cauzată de natura imprevizibilă”.

De fapt, toate noile definiții ale AP includ termeni legați de risc, efecte asupra mediului și degradare, deoarece sunt preocupări cheie la sfârșitul secolului XX și începutul secolului XXI. AP devine o practică de management de interes crescând, deoarece se leagă de factori cheie care au legătură directă cu probleme la nivel mondial, cum ar fi agricultura durabilă și securitatea alimentară.

Există unele dovezi din cercetări care arată că degradarea mediului este redusă, atunci când sunt aplicate metodele PA, inclusiv o eficiență sporită a consumului de combustibil, ceea ce duce la scăderea amprentelor de carbon.

Câteva alte exemple includ levigarea nitraților în sistemele de cultură, demonstrând că metodele de aplicare cu rată variabilă au avut succes în reducerea contaminării apelor subterane și că metodele PA pot reduce eroziunea atunci când se efectuează prelucrarea precisă.

Prin urmare, AP este văzută ca o modalitate de a ajuta la îndeplinirea măsurilor definite în legislația de mediu. De fapt, această problemă a fost propusă în cadrul UE, întrucât AP a fost identificată ca o modalitate de a îndeplini viitoarele directive ale UE în statele membre pentru reducerea agro-chimicelor.

Tehnologii de bază și componente ale AP

Implementarea PA a devenit posibilă datorită dezvoltării tehnologiilor senzorilor, combinate cu proceduri de legare a variabilelor cartografiate la acțiuni adecvate de gestionare a agriculturii, cum ar fi cultivarea, însămânțarea, fertilizarea, aplicarea erbicidelor și recoltarea. În ceea ce privește tehnologiile, progresul a fost posibil datorită dezvoltării rapide, miniaturizării și preciziei îmbunătățite a tehnologiei Sistemului Global de Navigație prin Satelit (GNSS) începând cu 1999.

De fapt, tehnologia GNSS (dintre care GPS este cea mai frecvent utilizată în prezent) este acum utilizat pe scară largă în multe ferme pentru sarcini legate de geo-poziționare (de exemplu, sisteme de direcționare automată) și producerea de informații de georeferință (de exemplu, cartografierea randamentului). GNSS a permis extinderea sistemelor de ghidare a mașinilor, auto-direcție și sisteme de agricultură cu trafic controlat (CTF).

Astfel de metode permit utilajelor să circule de-a lungul șinelor repetabile cu precizie, reducând erorile comise de operator, reducând oboseala și permițând o mai mare promptitudine a operațiunilor.

Un alt element important este utilizarea tehnologiei cu rată variabilă (VRT) care permite însămânțarea precisă, optimizarea densității plantării și o eficiență îmbunătățită a ratei de aplicare a erbicidelor, pesticidelor și nutrienților, rezultând reducerea costurilor și reducerea impactului asupra mediului.

Colectarea datelor

Mulți senzori sunt disponibili în prezent și utilizați pentru colectarea datelor sau furnizarea de informații ca parte a implementării PA. Aceste dispozitive sunt concepute atât pentru înregistrarea in-situ, cât și pentru cea din mers.

Există dispozitive pentru a evalua starea solurilor, cum ar fi senzorii de conductivitate electrică aparentă (ECa), senzorii gamma-radiometrici ai solului și dispozitivele de umiditate a solului, printre altele.

Alții înregistrează informații despre vreme sau date despre microclimă (termometru, higrometru etc.). Se acordă o importanță deosebită senzorilor dezvoltați pentru a cuantifica starea fiziologică a culturilor (de exemplu, senzorii de azot). Acești senzori se bazează pe principiile de teledetecție, adunând date bazate pe puncte sau spațiale în care rezoluția spațială, adică dimensiunea pixelilor imaginați digital, poate varia de la mai puțin de 2 cm la peste 10 metri.

Detectarea pe diferite lungimi de undă (vizibile, aproape în infraroșu, termice) folosind camere multispectrale și hiperspectrale la bordul platformelor aeriene și satelite, are adesea scopul de a obține indici de vegetație care explică starea copertinei culturilor (de exemplu, conținutul de clorofilă, nivelul de stres) și variabilitatea sa în spațiu și timp.

Un interes special este dedicat în ultima perioadă utilizării vehiculelor aeriene fără pilot (UAV) ușoare, numite adesea drone, dar acum denumite mai corect sisteme aeriene pilotate de la distanță (RPAS), dezvoltate inițial în scopuri militare, care sunt acum aplicate în domeniul civil aplicații. RPAS sunt deja disponibile și operaționale, permițând generarea de imagini la nivel de fermă cu rezoluție foarte înaltă (2-10 cm).

Agricultura de precizie pe terenurile arabile

Utilizarea tehnicilor PA pe terenurile arabile este cea mai utilizată și cea mai avansată în rândul fermierilor. Poate cel mai reușit exemplu este utilizarea agriculturii cu trafic controlat (CTF).

Fermierii au reușit să reducă costurile de mașini și inputuri, crescând randamentele culturilor. CTF este o abordare agricolă care vizează evitarea daunelor inutile ale culturilor și a compactării solului de către utilajele grele, reducând costurile impuse prin metode standard.

Metodele de trafic controlat implică limitarea tuturor vehiculelor de teren la zona minimă a benzilor de circulație permanente cu ajutorul tehnologiei GNSS și a sistemelor de sprijinire a deciziilor.

Beneficiile de mediu ale utilizării CTF sunt recunoscute în literatura de specialitate cu mai multe exemple. Un studiu efectuat în Danemarca a arătat că, comparativ cu metodele standard, CTF a redus impactul asupra mediului, cum ar fi eutrofizarea (levigarea nutrienților în apele de suprafață și subterane).

Reducerile sunt permise de producții mai mari de cereale cultivate cu compactare mai mică a solului, ceea ce scade scurgerea compusului P și emisiile de sol N2O și NH3 din teren și utilizarea autoguidării, care reduce suprapunerea în timpul aplicării îngrășămintelor și pesticidelor.

Optimizarea utilizării îngrășămintelor

O altă aplicație importantă a agriculturii de precizie în terenurile arabile este optimizarea utilizării îngrășămintelor, începând cu cele trei substanțe nutritive principale Azot, fosfor și potasiu. În agricultura convențională, aceste îngrășăminte sunt aplicate uniform pe câmpuri în anumite perioade ale anului. Acest lucru duce la supraaplicare în unele locuri și subaplicare în altele.

Costul de mediu este direct legat de supraaplicarea care permite leșierea azotului și a fosforului din câmp în apele subterane și de suprafață sau în alte zone ale câmpului unde nu sunt dorite. Cu ajutorul metodelor PA, îngrășămintele pot fi aplicate în cantități mai precise, cu o componentă spațială și temporală pentru a optimiza aplicarea.

Tehnologia permite fermierului să controleze cantitatea de intrări în terenurile arabile este aplicația cu rată variabilă (VRA), care combină un sistem de control cu ​​rată variabilă (VR) cu echipamente de aplicare pentru a aplica intrări la un moment și/sau o locație precisă pentru atingeți rate de aplicare specifice intrărilor.

VR-urile se decid pe baza măsurării anterioare, de ex. de la teledetecție sau senzori montați pe mașină. O componentă de componente, cum ar fi un receptor DGPS, computer, software VR și controler sunt integrate pentru a face ca VRA să funcționeze.

Agricultura de precizie în sectoarele fructelor, legumelor și viticulturii

În agricultura fructelor și legumelor, adoptarea recentă rapidă a metodelor de viziune automată permite cultivatorilor să clasifice produsele și să monitorizeze calitatea și siguranța alimentelor, cu sisteme de automatizare care înregistrează parametrii legați de calitatea produsului.

Acestea includ culoarea, dimensiunea, forma, defectele externe, conținutul de zahăr, aciditatea și alte calități interne. În plus, urmărirea operațiunilor de teren, cum ar fi substanțele chimice pulverizate și utilizarea îngrășămintelor, poate fi posibilă pentru a furniza metode complete de procesare a fructelor și legumelor.

Aceste informații pot fi dezvăluite consumatorilor, pentru gestionarea riscurilor și pentru trasabilitatea alimentelor, precum și producătorilor pentru agricultura de precizie pentru a obține o calitate superioară și randamente mai mari cu intrări optimizate.

În cazul aplicării pesticidelor în livezi, metodele constau în mod normal în pulverizarea volumelor constante de amestecuri de protecție a plantelor fără a lua în considerare variabilitatea reală a dimensiunii și densității coroanelor copacilor. Lipsa ajustării pentru a ține cont de variabilitatea livezii duce adesea la o pierdere substanțială a amestecului. În ultimii ani s-au dezvoltat mai multe abordări noi care iau în considerare dimensiunea reală a pomului, starea culturii, dar și condițiile de mediu.

Dezvoltarea și adoptarea tehnologiilor și metodologiilor PA în viticultură (denumită Viticultură de precizie, PV) este mai recentă decât în ​​terenurile arabile. Cu toate acestea, determinate de valoarea ridicată a culturii și de importanța calității, există deja mai multe proiecte de cercetare în zonele de producție a vinului din lume, inclusiv în Franța. Harta calității strugurilor și a randamentului sunt de mare importanță în timpul recoltării pentru a evita amestecarea strugurilor cu diferite calități potențiale ale vinului.

Agricultura de precizie în creșterea animalelor de precizie (PLF)

PLF este definită ca fiind ”gestionarea producției de animale folosind principiile și tehnologia din ingineria proceselor”. PLF, deși este un sistem integrat de gestionare (IMS) încearcă să recunoască fiecare animal în parte, și este de obicei aplicat creșterii mai intensive de porci și păsări de curte și lactate.

Procesele adecvate pentru abordarea PLF includ creșterea animalelor, producția de lapte și ouă, detectarea și monitorizarea bolilor și aspecte legate de comportamentul animalelor și mediul fizic, cum ar fi micro-mediul termic și emisiile de poluanți gazoși.

Avansul sistemelor de monitorizare și control a dus la dezvoltarea de mașini automate de muls care sunt acum comercializate de mai mulți producători europeni. În esență, atașarea automată a teatelor conectează fiecare vacă, la momentul ales de el, la linia de muls în vid.

Noile tehnologii includ sisteme de monitorizare a laptelui, pentru a verifica nivelurile de grăsime și microbiene, ajutând la indicarea potențialelor infecții, precum și noi sisteme robotizate de hrănire, sisteme de cântărire, produse de curățare robotizate, împingătoare de furaje și alte ajutoare pentru crescător, cum ar fi sistemele de imagistică pentru a evita contactul direct cu animale.

Justificarea economică pentru aceste unități scumpe este că acestea oferă fiecărei vaci posibilitatea de a fi mulse mai des decât procedura obișnuită (de două ori pe zi). Acest lucru este benefic pentru vaci și crește randamentul laptelui. Noi sisteme de monitorizare a datelor pentru furaje și consumul de apă pot fi utilizate pentru detectarea timpurie a infecțiilor.

Alte evoluții includ monitorizarea efectivului în creștere, unde măsurarea creșterii în timp real este importantă pentru a oferi producătorilor rate de conversie și creștere a furajelor.

Senzorii acustici detectează o creștere a tusei la porci ca indicator al infecției respiratorii. Studii recente discută că o gestionare îmbunătățită ar putea crește randamentul vacilor la 20.000 litri pe viață, crescând în același timp speranța de viață a vacilor. Randamentul mai mare și durata de viață mai lungă ar putea reduce emisiile de metan din agricultură cu 30%.

Monitorizarea calității furajelor

Calitatea furajelor este dificil de măsurat, dar prin utilizarea unui bolus de pH în rumenul vacilor santinelă, pH-ul poate fi urmărit cu precizie și reglarea furajului, după caz. Alți senzori sunt acum folosiți pentru a furniza alerte privind nașterea și fertilitatea.

Un termometru vaginal monitorizează temperatura, iminența nașterii și spargerea apelor și comunică fermierului prin SMS. De asemenea, un senzor pla cedat pe gulerul unui animal înregistrează parametrii pentru a detecta semnele de estru și disponibilitatea pentru fertilizare. Un mesaj SMS permite fermierului să planifice inseminarea.

Utilizarea tehnologiei GNSS a permis etichetarea vacilor pentru a furniza informații de urmărire legate de comportamentul animalelor. Monitorizarea comportamentului este relevantă pentru detectarea fertilității sau bolii vacilor.

De asemenea, este important pentru furnizarea de informații despre densitatea utilizării pășunilor și pentru gestionarea câmpurilor în conformitate cu informațiile înregistrate anterior. Dezvoltarea tehnologiei de etichetare este în dezvoltare rapidă pentru a crește precizia și a reduce consumul de energie.

Un exemplu este proiectul E-Track (www.etrack-project.eu) care s-a dovedit a oferi informații adecvate pentru monitorizarea și gestionarea la distanță a animalelor.

Împrejmuirea virtuală folosește locația bazată pe GNSS a unui animal în combinație cu un stimul sonor sau electric pentru a limita animalele într-o zonă geografică predefinită fără garduri fixe. Alte exemple de sisteme de urmărire utilizate la creșterea animalelor sunt legate de transportul animalelor.

În conformitate cu Regulamentul (CE) nr. 1/2005 al Consiliului privind protecția animalelor în timpul transportului și al operațiunilor conexe, este necesar ca orice vehicul rutier care efectuează călătorii lungi transportând animale să fie echipat cu un sistem de urmărire prin satelit. Ofițerii de aplicare a legii folosesc acest lucru ca instrument pentru evaluarea conformității cu cerințele regulamentului.