Rolnictwo 4.0 kojarzy się często z drogimi dronami, autonomicznymi maszynami i zaawansowaną robotyką, czyli technologiami, które wydają się poza zasięgiem małych gospodarstw. Czy faktycznie małoobszarowe gospodarstwa rolne pozbawione są osiągnięć czwartej rewolucji technologicznej? Oczywiście że nie – one również mogą sobie pozwolić na zastosowanie niektórych jej rozwiązań.

Cyfrowa transformacja rolnictwa w dobie zmian polityczno-gospodarczo-społecznych i zmian klimatycznych jest koniecznym trendem umożliwiającym dostosowanie się gospodarstw rolnych do nowej rzeczywistości. Automatyzacja, robotyzacja i cyfryzacja wpisujące się w koncepcję Rolnictwo 4.0 stają się niezbędne, by gospodarstwa rolne mogły dostosować uprawę roślin i chów zwierząt zarówno do zmian klimatycznych, jak i do standardów produkcji określonych regulacjami prawnymi, a jednocześnie zachować opłacalność produkcji.

Cyfrowa transformacja rolnictwa jako szansa dla małych gospodarstw

Jak wynika z danych FAO, małoobszarowe gospodarstwa rolne na świecie mają znaczny udział w strukturze agrarnej. Co istotne – gospodarstwa, których powierzchnia nie przekracza 2 ha, stanowią około 84% wszystkich gospodarstw na świecie, a zajmując raptem 12% gruntów rolnych, odpowiadają za 30–34% globalnej produkcji żywności. W krajach Azji i Afryki Subsaharyjskiej udział ten dochodzi nawet do 80%. Podobnie jest w Brazylii, gdzie małoobszarowe gospodarstwa rolne stanowią blisko 80% wszystkich farm i odpowiadają za około 80% dostaw żywności. W związku z tym rola małoobszarowych gospodarstw rolnych jest bardzo istotna w aspekcie bezpieczeństwa żywnościowego. W Europie nabrało ono szczególnego znaczenia w czasie pandemii COVID-19 i wojny na Ukrainie.

Małoobszarowe gospodarstwa oferują szereg korzyści dla lokalnej społeczności. Jedną z głównych jest ich zdolność do dostarczania lokalnej społeczności świeżej i bezpiecznej żywności. Ponieważ gospodarstwa te często znajdują się w pobliżu zamieszkania konsumentów, produkty można zbierać w szczytowym momencie dojrzałości i szybko dostarczać, co zapewnia maksymalną świeżość i smak.

Kolejne benefity to wspieranie lokalnej gospodarki, promowanie zrównoważonego rozwoju środowiska, kultury wiejskiej, czy też wspieranie zaangażowania i edukacji społeczności lokalnej.

Gospodarstwa małe charakteryzują się niską produktywnością i wysokimi nakładami pracy. Nie są odporne na zmieniające się czynniki rynkowe i klimatyczne. Stąd też i w tych gospodarstwach potrzebne są odpowiednie narzędzia do zbierania danych i wspierania rolników w podejmowaniu decyzji. Zastosowanie elementów Rolnictwa 4.0 w małych gospodarstwach może być realnym rozwiązaniem wspomnianych problemów. Z jakich rozwiązań mogą skorzystać drobni rolnicy? O tym piszemy poniżej.

Internet Rzeczy dla małych gospodarstw

Internet Rzeczy tzw. IoT (od skrótu angielskiego Internet of Things) to wielki ekosystem łączący ze sobą za pomocą Internetu ogromną ilość urządzeń, w tym różnego rodzaju sensorów z aplikacjami zainstalowanymi w komputerach, smartfonach czy w chmurach obliczeniowych. Główną rolą IoT jest pozyskiwanie różnego rodzaju danych z rozproszonych przestrzennie urządzeń pomiarowych i przekazywanie ich do systemów informatycznych, w których podlegają one sortowaniu, analizie i przetwarzaniu na informacje niezbędne do podejmowania decyzji produkcyjnych, jak i biznesowych. Dane te są pozyskiwane na bieżąco (w tzw. czasie rzeczywistym), dzięki czemu użytkownik dysponuje aktualnymi informacjami dotyczącymi tego, co dzieje się np. w jego fabryce lub gospodarstwie rolnym.

Internet Rzeczy (IoT) znalazł szerokie zastosowanie w różnych sektorach gospodarki narodowej, przede wszystkim w sektorze przemysłowym. Za pomocą Internetu Rzeczy – do którego podłączone są różnego rodzaju czujniki pomiarowe, moduły komunikacyjne i oprogramowanie – możliwe jest monitorowanie przebiegu każdego etapu produkcji w zakresie parametrów pracy, i stanu technicznego maszyn i urządzeń, realizacji planów produkcyjnych, zużycia energii i środków do produkcji oraz kosztów wytwarzania.

Internet Rzeczy (IoT) w rolnictwie oznacza wykorzystanie połączonych urządzeń, czujników i analityki danych do monitorowania i automatyzacji procesów produkcji rolnej. Czujniki glebowe, stacje pogodowe, systemy monitorowania zwierząt czy zautomatyzowane maszyny zbierają dane o warunkach środowiskowych, stanie upraw i pracy maszyn, a następnie przesyłają je do platform chmurowych i aplikacji mobilnych. Dzięki temu rolnicy otrzymują aktualne informacje, które pozwalają optymalizować zużycie wody, nawozów i środków ochrony roślin, poprawiać jakość plonów i dbać o dobrostan zwierząt.

Technologie te umożliwiają m.in. precyzyjne nawadnianie, automatyczne zarządzanie klimatem w szklarniach, monitorowanie zdrowia zwierząt, analizę zdjęć z dronów oraz śledzenie produktów w całym łańcuchu dostaw. IoT zwiększa produktywność gospodarstw, poprawia zarządzanie zasobami i wspiera zrównoważone praktyki rolnicze, jednocześnie ułatwiając podejmowanie decyzji w oparciu o dane i ograniczając koszty pracy dzięki automatyzacji.

Z pewnością bardzo przydatnym rozwiązaniem Internetu Rzeczy, dedykowanym dla gospodarstw małoobszarowych, są stacje pogodowe. Urządzenia te są dostępne również w skromniejszych wersjach wyposażenia i bardziej przystępnych cenach. Dostarczają one rolnikom informacji m.in. o temperaturze i wilgotności powietrza oraz sile wiatru, co jest przydatne podczas podejmowania decyzji np. o wykonaniu zabiegu ochrony chemicznej.

W małoobszarowych gospodarstwach rolnych zastosowanie znaleźć mogą czujniki umieszczane w glebie, służące m in. do pomiaru temperatury i wilgotności gleby. Są one szczególnie przydatne w kontroli systemu nawadniania pól uprawnych, plantacji, grządek warzywnych itp. Postęp w dziedzinie czujników powoduje, że stają one tańsze i bardziej dostępniejsze również i dla mniejszych rolników.

Korzystanie z chmur obliczeniowych, do których poprzez Internet trafiają dane z czujników, jest dostępne również dla rolników – właścicieli małych gospodarstw – zarówno w aspekcie technicznym, jak i finansowym.

Teledetekcja satelitarna dla rolnictwa

Kolejnym narzędziem z zakresu zarówno rolnictwa precyzyjnego, jak i rolnictwa 4.0 jest monitorowanie upraw za pomocą technologii satelitarnej. Teledetekcja w rolnictwie wykorzystuje satelity wyposażone w specjalistyczne czujniki do wychwytywania promieniowania elektromagnetycznego odbitego od upraw i gleby. Czujniki te wykrywają długości fal niewidoczne dla ludzkiego oka, dostarczając kluczowych danych, na podstawie których można wygenerować informacje o zdrowiu roślin, poziomie ich stresu i wzorcach wzrostu. Zaawansowane algorytmy przekształcają surowe dane satelitarne w praktyczne informacje rolnicze, umożliwiając rolnikom podejmowanie racjonalnych decyzji dotyczących nawadniania, nawożenia i zwalczania szkodników.

Dzięki teledetekcji satelitarnej rolnik dysponuje informacją, w którym miejscu pola pojawił się problem. Analizując dane historyczne, może stwierdzić, czy problem rozwija się, czy zanika. Zdjęcia satelitarne umożliwiają identyfikację stref pola o różnej produktywności. Z tych obszarów rolnicy mogą pobrać próby glebowe do analizy chemicznej.

Znaczne zasoby zdjęć satelitarnych są dostępnie bezpłatnie i wymagają jedynie obróbki. Obecnie na świecie działają serwisy, które zajmują się pozyskiwaniem zdjęć satelitarnych dla danych obszarów i ich obróbką oraz wyznaczaniem wskaźników wegetacji. Rolnik takie dane uzyskuje po zarejestrowaniu się w takim serwisie. W pewnych zakresach takie dane mogą być dostępne bezpłatnie. Pozyskanie części danych może być usługą płatną, jednakże cenowo dostępną i dla małych gospodarstw. Takie serwisy działają również w Polsce.

Programy do zarządzania gospodarstwem

Sercem rozwiązań 4.0 zarówno dla przemysłu, jak i rolnictwa są systemy zarządzania gospodarstwem rolnym FMS (Farm Management System), które integrują dane i narzędzia do optymalizacji produkcji rolnej. Umożliwiają one monitorowanie i analizę procesów, zarządzanie zasobami, finansami i pracą maszyn, a także tworzenie map aplikacyjnych w ramach rolnictwa precyzyjnego. 

Dla małych gospodarstw dostępnych jest wiele programów i aplikacji mobilnych wspierających zarządzanie produkcją rolną. Umożliwiają one gromadzenie danych pochodzących z różnych źródeł – jak stacje pogodowe czy czujniki polowe. W takich programach można planować i rejestrować zabiegi, uzupełniając je o dodatkowe informacje, np. uzasadnienie użycia konkretnego środka ochrony roślin. Większość z nich wyposażona jest również w moduły ekonomiczne, które pozwalają obliczyć koszty produkcji dla poszczególnych pól i upraw, a także ocenić opłacalność całej produkcji. Dzięki temu rolnik ma stały dostęp do aktualnych i rzeczywistych kosztów prowadzenia gospodarstwa.

Programy FMS mogą zawierać narzędzia do dokumentacji zabiegów agrotechnicznych i innych działań (np. elektroniczna rejestracja zabiegów ochrony roślin) potwierdzających spełnianie wymogów prawnych wynikających z regulacji unijnych i krajowych.

Z pewnością w programach FMS będą dostępne moduły umożliwiające obliczanie i raportowanie śladu węglowego, który w najbliższej przyszłości może być obligatoryjny dla większości.

Dostępne są także programy umożliwiające rozliczanie pracowników sezonowych, zwłaszcza zatrudnionych przy zbiorach owoców czy warzyw. W takich przypadkach niezwykle praktyczne okazują się smartfony i tablety, ponieważ wiele z tych systemów ma wersje mobilne, które pozwalają zarówno na podgląd danych, jak i ich szybkie wprowadzanie w terenie.

Zakres funkcji programów do zarządzania gospodarstwem różni się w zależności od producenta – mogą być one mniej lub bardziej rozbudowane o dodatkowe moduły. Rozwiązania te są polecane również i małym, i średnim gospodarstwom. Część programów oferuje moduły bezpłatne, np. służące do planowania i rejestrowania prac, a wiele z nich cenowo jest przystępnych również dla mniejszych gospodarstw.

Smartfony i tablety w rolnictwie

Smartfony i tablety stały się jednym z kluczowych narzędzi w rolnictwie 4.0. Pełnią one funkcję mobilnego interfejsu do obsługi programów zarządzania gospodarstwem, umożliwiając rolnikowi dostęp do danych i podejmowanie decyzji zarówno w terenie, jak i poza gospodarstwem.

Wraz z rozwojem rynku mobilnego rośnie liczba aplikacji tworzonych z myślą o rolnikach. Oferują one szeroki zakres funkcji – począwszy od serwisów pogodowych, przez narzędzia wspierające dobór pestycydów i nawozów, po moduły umożliwiające rozpoznawanie chwastów, chorób czy szkodników.

Dostępne są również aplikacje służące do pomiaru areału pól i działek ewidencyjnych oraz takie, które wspierają planowanie i dokumentowanie zabiegów agrotechnicznych.

Niektóre rozwiązania mobilne ułatwiają także pobieranie próbek gleby z wykorzystaniem nawigacji GPS.  Dzięki nim rolnik może precyzyjnie wyznaczyć miejsca ich poboru, co po analizie w stacji chemiczno-rolniczej pozwala opracować odpowiedni plan nawożenia dla danego pola.