Η γεωργία ακριβείας (ΓΑ) είναι μια στρατηγική διαχείρισης που χρησιμοποιεί τεχνολογίες και εργαλεία αιχμής για τη συλλογή, επεξεργασία και ανάλυση πληροφοριών..
Με στόχο τη βελτίωση της αξιολόγησης των γεωργικών εκμεταλλεύσεων και την παροχή βελτιστοποιημένων εφαρμογών γεωργικών εισροών, η γεωργία ακριβείας λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες των καλλιεργειών και του εδάφους για τη βελτίωση της παραγωγικότητας.
Η διαχείριση των θρεπτικών συστατικών ακριβείας, για παράδειγμα, μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη γεωργική παραγωγή. Παρόλα αυτά, η υιοθέτηση της ΓΑ παραμένει μια σημαντική πρόκληση και χρειάζεται ανάπτυξη συστημάτων υποστήριξης αποφάσεων με χρήση ηλεκτρονικών αισθητήρων (GPS, GIS, VRT κ.λπ.) για την υλοποίησή της. Οι τεχνολογίες ΓA έχουν σκοπό να βοηθήσουν τους αγρότες να κάνουν πιο αποτελεσματική χρήση των εισροών των καλλιεργειών ακολουθώντας τα λεγόμενα 5 Σ της ΓA. Τα 5 Σ του ΓA περιλαμβάνουν: την εφαρμογή της Σωστής είσοδος, στη Σωστή ποσότητα, στο Σωστό μέρος, τη Σωστή ώρα και με τον Σωστό τρόπο.
Σωστή είσοδος
Η βελτιστοποίηση της χρήσης των γεωργικών εισροών δεν σημαίνει πάντα την ελαχιστοποίησή τους. Ο στόχος είναι να αυξηθεί η ικανότητα και η αποτελεσματικότητα του αγροτικού συστήματος για τη μεγιστοποίηση της παραγωγής και του κέρδους, βελτιώνοντας παράλληλα την περιβαλλοντική ποιότητα και τη βιωσιμότητα. Σύμφωνα με τον Νόμο του Ελάχιστου (νόμος του Liebig, 1873), «αν ένας αυξητικός παράγοντας/θρεπτικό στοιχείο είναι ανεπαρκής, η ανάπτυξη των φυτών είναι περιορισμένη, ακόμα κι αν όλοι οι άλλοι ζωτικοί παράγοντες είναι επαρκείς». Είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι περιοριστικοί παράγοντες και να αντιμετωπιστούν για τη βελτίωση της ανάπτυξης των φυτών. Για παράδειγμα, εάν ο ανεπαρκής παράγοντας είναι το άζωτο (Σχήμα 1), μετά την προσθήκη αζώτου σε επαρκές επίπεδο, θα υπάρχει ένας άλλος παράγοντας εκτός από το άζωτο που περιορίζει την απόδοση.
Σχήμα 1. Η σωστή εφαρμογή εισαγωγής βάσει του Νόμου του Ελάχιστου μπορεί να βελτιώσει τη συνολική απόδοση και την αποδοτικότητα χρήσης εισροών.
Σωστή ποσότητα
Διάγραμμα που δείχνει τους βέλτιστους ρυθμούς άρδευσης για πέντε διαφορετικές περιοχές ενός χωραφιού, συμπεριλαμβανομένης μιας επικαλυπτόμενης περιοχής, μιας αμμώδους περιοχής, ενός δρόμου, κοντά σε μια λίμνη και μιας περιοχής με διαφορετικούς τύπους εδάφους.
Ο εντοπισμός των παραλλαγών του πεδίου και ο καθορισμός της σωστής ποσότητας εισροών απαιτείται για τη βελτιστοποίηση των γεωργικών πρακτικών που χρησιμοποιούν εφαρμογές εισροών μεταβλητού ρυθμού αντί για ομοιόμορφες εφαρμογές για τη βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης εισροών. Για παράδειγμα, ένα σύστημα άρδευσης μεταβλητού ρυθμού (VRI) μπορεί να αποτρέψει το υπερβολικό πότισμα προσαρμόζοντας τον ρυθμό του νερού που εφαρμόζεται με βάση τον συνταγογραφούμενο χάρτη που δείχνει χαρακτηριστικά που συναντώνται σε ένα χωράφι για να καλύψει τις απαιτήσεις ενός συγκεκριμένου τμήματος του τοπίου (Σχήμα 2). Ως αποτέλεσμα, όταν το σύστημα περνά πάνω από μια λίμνη ή μια περιοχή με βαλτώδεις περιοχές, οι ψεκαστήρες θα απενεργοποιούνται ή σε περιοχές όπου υπάρχει υψηλή διήθηση ή αμμώδη εδάφη, η ταχύτητα του καταιονιστή θα ρυθμίζεται σε χαμηλότερο ρυθμό, ενώ το νερό θα προστίθεται με υψηλότερο ρυθμό και σε περιοχές με υψηλή περιεκτικότητα σε άργιλο, οι ρυθμοί εισαγωγής θρεπτικών συστατικών θα αυξάνονται. Η επιλογή του σωστού ποσοστού εφαρμογής θρεπτικών συστατικών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πιθανή προσδοκία απόδοσης. Ένας ρεαλιστικός μέσος όρος απόδοσης διαχείρισης βάσει ζώνης (πέντε έως επτά χρόνια συν 5 έως 7 τοις εκατό) ως στόχος απόδοσης θα βοηθήσει στη βελτιστοποίηση των εφαρμογών θρεπτικών συστατικών. Επιπλέον, η ανάλυση εδάφους και οι δοκιμές φυτικών ιστών για εφαρμογές εντός της εποχής και η αξιολόγηση της κατάστασης Ν του αγρού θα βελτιώσουν την αποδοτικότητα χρήσης αζώτου.
Σχήμα 2. Ο σωστός ρυθμός άρδευσης με βάση τις ανάγκες μπορεί και θα βελτιώσει την αποδοτικότητα χρήσης του νερού.
Σωστή ώρα
Διάγραμμα που δείχνει τον βέλτιστο χρόνο εφαρμογής του λιπάσματος σε σχέση με τα πρότυπα βροχόπτωσης σε δύο πεδία για την αποφυγή έκπλυσης αζώτου μετά την εφαρμογή.
Πολλοί παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του σταδίου ανάπτυξης του φυτού, των κλιματικών συνθηκών, της πρόσληψης θρεπτικών συστατικών της καλλιέργειας και της υλικοτεχνικής υποστήριξης της λειτουργίας του αγρού, μπορεί να επηρεάσουν τον σωστό χρόνο εφαρμογής. Ο σωστός χρόνος εφαρμογής θα βελτιώσει την απόδοση της καλλιέργειας και θα μειώσει το επίπεδο περιβαλλοντικού κινδύνου που σχετίζεται με τις γεωργικές πρακτικές. Για παράδειγμα, η πρόσληψη αζώτου από τις καλλιέργειες ποικίλλει ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης με την πάροδο του χρόνου (Σχήμα 3). Το άζωτο (N) στο καλαμπόκι συνιστάται όταν η ζήτηση των καλλιεργειών είναι υψηλή (δηλαδή αντί να εφαρμόζεται το συνολικό Ν αμέσως). Αυτό θα μειώσει τις απώλειες N μέσω της έκπλυσης και της απορροής. Η χωριστή εφαρμογή του Ν μπορεί επίσης να βοηθήσει στη μείωση των απωλειών που σχετίζονται με τις βροχοπτώσεις και στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας χρήσης θρεπτικών συστατικών. Ως εκ τούτου, συνιστάται η στόχευση του Ν σε εφαρμογές όταν η ζήτηση καλαμποκιού για Ν είναι υψηλή για να βελτιωθεί η απόδοση της επένδυσης σε λίπασμα.
Σχήμα 3. Ο σωστός χρόνος εφαρμογής εισροών μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της καλλιέργειας και να μειώσει το επίπεδο περιβαλλοντικού κινδύνου που σχετίζεται με την έκπλυση αζώτου.
Σωστό μέρος
Δύο πεδία με διαφορετικές μεθόδους εφαρμογής αζώτου. Η πρώτη εφαρμογή είναι ανάμεσα στις σειρές των καλλιεργειών. Το δεύτερο δείχνει μια εφαρμογή y-drop κοντά στη σειρά των καλλιεργειών με αποτέλεσμα τη βέλτιστη εφαρμογή.
Η κατάλληλη τοποθέτηση των θρεπτικών μπορεί να επηρεάσει την απορρόφησή τους και την αποτελεσματικότητα χρήσης θρεπτικών ουσιών. Η σωστή τοποθέτηση αζώτου, για παράδειγμα, μπορεί να μειώσει την απώλεια Ν και να μειώσει την εξάτμιση, λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή των ριζών του φυτού και την πηγή Ν, τη δυναμική του εδάφους, την κίνηση των θρεπτικών ουσιών και τη διαχείριση της χωρικής μεταβλητότητας μέσα σε ένα χωράφι. Για παράδειγμα, η ενσωμάτωση επιφανειακής εφαρμογής N μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο εξάτμισης του N και να ενισχύσει την αποδοτικότητα χρήσης αζώτου (NUE). Ωστόσο, το άζωτο που εγχέεται από τα μηχανήματα στη μέση των σειρών καλαμποκιού σε ορισμένες συνθήκες υπόκειται σε έκπλυση, ειδικά σε αμμώδη εδάφη. Σε ξηρότερες συνθήκες, η εφαρμογή Ν επιφάνειας Υ-σταγόνας στη βάση του φυτού καλαμποκιού στα V4 έως V6 μπορεί να αυξήσει το NUE (Σχήμα 4). Ωστόσο, ο κίνδυνος πιθανής εξάτμισης μπορεί να μειώσει τη διαθεσιμότητα Ν κατά τη διάρκεια περιορισμένων βροχοπτώσεων και καθημερινών κύκλων διαβροχής και ξήρανσης στην επιφάνεια του εδάφους. Ωστόσο, η εφαρμογή Y-drop N στα τέλη της σεζόν μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του τραυματισμού των φύλλων. Βέλτιστη τοποθέτηση θρεπτικών συστατικών με έμφαση σε στρατηγικές διαχείρισης για τη μείωση της απώλειας και τη βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης θρεπτικών ουσιών, απαιτητικές καινοτόμες μεθόδους, τεχνολογίες αιχμής και εργαλεία λήψης αποφάσεων για να γίνει πιο πρακτικό για τους καλλιεργητές να υιοθετήσουν τις βέλτιστες πρακτικές. Για παράδειγμα, τα επικαλυμμένα λιπάσματα με πολυμερή, τα οποία απελευθερώνουν αργά Ν για χρήση στα φυτά, μπορούν να μειώσουν την απώλεια θρεπτικών συστατικών βελτιώνοντας παράλληλα το NUE και μειώνοντας τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων (Ma et al., 2018; Zhou et al., 2018).
Σχήμα 4. Η σωστή τοποθέτηση αζώτου μπορεί να μειώσει την απώλεια αζώτου και να μειώσει την εξάτμιση.
Σωστός τρόπος
Φωτογραφίες τριών μεθόδων καταπολέμησης ζιζανίων: χρήση καλλιεργειών, χρήση χημικών ζιζανιοκτόνων και χρήση μηχανικών τρόπων.
Ο σωστός τρόπος αναφέρεται στο πώς εκτελούμε τις εφαρμογές ακριβείας. Για παράδειγμα, ο σωστός τρόπος στις πρακτικές διαχείρισης ζιζανίων σημαίνει τη χρήση της καλύτερης μεθόδου ελέγχου των ζιζανίων με βάση παράγοντες, όπως είδη καλλιέργειας, είδη ζιζανίων, χρόνος εμφάνισης ζιζανίων, πυκνότητα ζιζανίων κ.λπ. Ο σωστός τρόπος μερικές φορές δεν σχετίζεται με τη χρήση προηγμένων μηχανημάτων και, για παράδειγμα, εάν ο στόχος είναι ο έλεγχος των ζιζανίων στην πρώιμη περίοδο χωρίς χρήση χημικών, ένα σύστημα κάλυψης ακριβείας θα ήταν μια καλή επιλογή.
Σχήμα 5. Ο σωστός τρόπος πρακτικών διαχείρισης των ζιζανίων ποικίλλει ανάλογα με παράγοντες, όπως είδη καλλιέργειας, είδη ζιζανίων, χρόνος εμφάνισης ζιζανίων, πυκνότητα ζιζανίων κ.λπ.
Aναφορές
Ma, X., Chen, J., Yang, Y., Su, X., Zhang, S., Gao, B., & Li, Y. C. (2018). Siloxane and polyether dual modification improves hydrophobicity and interpenetrating polymer network of bio-polymer for coated fertilizers with enhanced slow release characteristics. Chemical Engineering Journal, 350, 1125-1134.
Su, W., Fan, S., Zhao, J., & Cai, C. (2019). Effects of various fertilization placements on the fate of urea-15N in moso bamboo forests. Forest Ecology and Management, 453, 117632.
Martin, J. H. (1991). Iron, Liebig's law, and the greenhouse. Oceanography, 4(2), 52-55.
Zhou, T., Wang, Y., Huang, S., & Zhao, Y. (2018). Synthesis composite hydrogels from inorganic-organic hybrids based on leftover rice for environment-friendly controlled-release urea fertilizers. Science of the Total Environment, 615, 422-430.
Yang, Y., Tong, Z., Geng, Y., Li, Y., & Zhang, M. (2013). Biobased polymer composites derived from corn stover and feather meals as double-coating materials for controlled-release and water-retention urea fertilizers. Journal of agricultural and food chemistry, 61(34), 8166-8174.
Khosla, R. "Precision agriculture: challenges and opportunities in a flat world." 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, Brisbane, Australia. 2010.
McBratney, A., Whelan, B., Ancev, T., & Bouma, J. (2005). Future directions of precision agriculture. Precision agriculture, 6 (1), 7-23.
