Η γεωργία ακριβείας είναι ένα κυκλικό σύστημα διαχείρισης αγροκτημάτων το οποίο αποτελείται από διάφορα τμήματα τα οποία είναι αλληλένδετα μεταξύ τους και περιλαμβάνουν τη συγκέντρωση και ανάλυση δεδομένων, την εξαγωγή και χρήση των αποτελεσμάτων, καθώς και έναν μηχανισμό ελέγχου.

Ο κύκλος αυτός συνεχίζεται και τα επόμενα έτη. Κάθε χρόνο τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μία βάση και χρησιμοποιούνται ως αρχεία για μελλοντικές αποφάσεις του παραγωγού. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα της γεωργίας ακριβείας περιλαμβάνει τα εξής στάδια:

1. Συλλογή δεδομένων (παρατηρήσεις, αναλύσεις εδάφους, παραγωγή, τηλεπισκόπηση).

2. Επεξεργασία δεδομένων (γεωπόνος και χρήση κατάλληλων λογισμικών).

3. Εφαρμογή στο χωράφι (χρήση μεθόδου μεταβλητών δόσεων εισροών).

4. Αξιολόγηση αποτελεσμάτων.

Μερικά από τα δεδομένα που συλλέγονται και επεξεργάζονται είναι η χαρτογράφηση της παραγωγής, η χαρτογράφηση της ποιότητας, η δειγματοληψία εδάφους και η ανάλυση του για την εύρεση των εδαφικών χαρακτηριστικών (φυσικές και χημικές ιδιότητες, τοπογραφία), η κατάσταση της καλλιέργειας (π.χ. αύξηση, μέγεθος κόμης, ασθένειες, εχθροί, ζιζάνια), η δημιουργία χαρτών οι οποίοι απεικονίζουν τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά του οπωρώνα, καθώς επίσης και η εφαρμογή μεταβλητών δόσεων των διαφόρων εισροών. Επιπλέον, συγκεντρώνονται και μετεωρολογικά δεδομένα για κάθε αγροτεμάχιο σε επίπεδο συγκεκριμένης θέσης. Ολα τα δεδομένα πρέπει να γεωεντοπιστούν χρησιμοποιώντας τεχνολογία GPS και να εισαχθούν σε μια βάση GIS.

Χαρτογράφηση παραγωγής

Οπως έχει διαπιστωθεί και σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε μηλεώνες στη χώρα μας, η παραλλακτικότητα διαφόρων παραμέτρων (π.χ. παραγωγή, έδαφος), ακόμη σε μικρού μεγέθους οπωρώνες, συνήθως είναι μεγάλη και επηρεάζει σημαντικά την τελική απόδοση τους. Συνεπώς, η εφαρμογή της γεωργίας ακριβείας μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο και προσοδοφόρο εργαλείο για τον δενδροπαραγωγό.

Τα συστήματα χαρτογράφησης της παραγωγής δημιουργήθηκαν με σκοπό να παρουσιάζουν την παραλλακτικότητα της παραγωγής ενός αγρού σε κάθε σημείο του. Αυτό επιτυγχάνεται με την ταυτόχρονη καταγραφή της παραγωγής και της γεωγραφικής θέσης της συγκομιδής. Στη συνέχεια, οι χάρτες παραγωγής μπορούν να συνδυαστούν με εδαφολογικούς και τοπογραφικούς χάρτες, καθώς και με μετεωρολογικά δεδομένα, και να εντοπιστεί η αιτία της παραλλακτικότητας και να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα για την εξομάλυνση της.

Σε πειραματικό μηλεώνα, η χαρτογράφηση της παραγωγής διαπιστώθηκε ότι μπορεί να γίνει με απλό τρόπο χρησιμοποιώντας μια συσκευή GPS, μια ζυγαριά και ένα λογισμικό δημιουργίας χαρτών (υπάρχουν διαθέσιμα στο διαδίκτυο). Κάθε φορά που θα γεμίζει μια συσκευασία αγρού, θα ζυγίζεται και θα καταγράφονται οι συντεταγμένες του σημείου. Στο τέλος, οι συντεταγμένες με την αντίστοιχη παραγωγή θα πρέπει να εισαχθούν σε κάποιο κατάλληλο λογισμικό και να παραχθεί ο χάρτης παραγωγής.

Επίσης, έχουν γίνει προσπάθειες για πρόβλεψη του μεγέθους της παραγωγής ακόμη και σε πολύ πρώιμο στάδιο (ανθοφορία). Η πληροφορία αυτή δίνει το πλεονέκτημα στον παραγωγό να κάνει καλύτερη διαχείριση των εισροών (π.χ. λίπανση), με μεταβλητές δόσεις σε συγκεκριμένες θέσεις του οπωρώνα, ώστε να αυξήσουν την παραγωγή και άρα το κέρδος τους.

Ως τώρα υπάρχουν δύο τρόποι εκτίμησης της παραγωγής οι οποίοι χρησιμοποιούν σύγχρονες συσκευές καταγραφής βίντεο ή φωτογραφιών. Στον έναν τρόπο, οι ψηφιακές κάμερες είναι συνδεδεμένες με έναν υπολογιστή. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται διαχωρίζει τα μήλα από τα υπόλοιπα μέρη του δένδρου και τα καταμετρά. Ο άλλος τρόπος στηρίζεται σε καταμέτρηση των ανθέων στο στάδιο της πλήρους ανθοφορίας, καθώς έχει διαπιστωθεί ότι υπάρχει συσχέτιση μεταξύ των παραλλακτικοτήτων αριθμού ανθέων και τελικής παραγωγής.

Χαρτογράφηση ποιότητας

Στις περισσότερες καλλιέργειες το μέγεθος της παραγωγής είναι το ένα κομμάτι της απόδοσης του οπωρώνα, ενώ η ποιότητα των καρπών είναι το δεύτερο εξίσου σημαντικό κομμάτι, καθώς εξασφαλίζει καλύτερη τιμή πώλησης. δεδομένου του υψηλού κόστους συγκομιδής των φρούτων, σε αρκετές περιπτώσεις μικρότερες αποδόσεις με καλύτερη όμως ποιότητα καρπών μπορεί να είναι πιο προσοδοφόρες για τον παραγωγό.

Η ποιότητα περιλαμβάνει εξωτερικά χαρακτηριστικά (μέγεθος, χρώμα, σχήμα, επιφάνεια, υφή και μάζα) και εσωτερικά χαρακτηριστικά (σάκχαρα, οξύτητα, συνεκτικότητα σάρκας, ασθένειες) του καρπού. Σε πειραματικό ελληνικό μηλεώνα, όπου μετρήθηκαν η χωρική παραλλακτικότητα της παραγωγής, των εδαφικών ιδιοτήτων και της ποιότητα των καρπών, διαπιστώθηκε ότι η παραλλακτικότητα υπήρχε ακόμη και σε μικρούς οπωρώνες. Επίσης, η ποιότητα των μήλων συσχετίστηκε αρνητικά με την απόδοση, δηλαδή στις θέσεις του οπωρώνα όπου σημειώθηκε μεγαλύτερο φορτίο παραγωγής, η ποιότητα ήταν υποβαθμισμένη.

Χαρτογράφηση εδαφικων ιδιοτήτων

Το έδαφος είναι το μέσο στο οποίο αναπτύσσονται τα φυτά και επηρεάζει άμεσα αρκετές παραμέτρους της καλλιέργειας, όπως είναι η απόδοση και η ποιότητα. Η κατανόηση της παραλλακτικότητας των εδαφικών ιδιοτήτων του οπωρώνα είναι απαραίτητη καθώς επηρεάζει άμεσα την παραλλακτικότητα της παραγωγής και συνεπώς συμβάλλει στην καλύτερη διαχείριση της καλλιέργειας (π.χ. λίπανση).

Για τη δημιουργία των εδαφικών χαρτών απαιτούνται δειγματοληψίες και αναλύσεις εδάφους, όπως είναι η υφή, η περιεκτικότητα σε θρεπτικά στοιχεία, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, το pH, η οργανική ουσία κ.ά.

Για τη δειγματοληψία των εδαφών υπάρχουν τρεις μέθοδοι. Η πρώτη γίνεται εντελώς τυχαία, αλλά λόγω του μικρού αριθμού των δειγμάτων δε δίνει ακριβή εικόνα της παραλλακτικότητας των εδαφικών ιδιοτήτων. Συνήθως, χρησιμοποιείται η δεύτερη μέθοδος (εντοπισμένη) με την οποία γίνεται δειγματοληψία εδάφους με βάση τον τύπο ή άλλο χαρακτηριστικό. Συγκεκριμένα, τα δείγματα λαμβάνονται με βάση εδαφολογικούς χάρτες ή διάφορες ζώνες διαχείρισης, οι οποίες προέρχονται από μετρήσεις διαφόρων εδαφικών παραμέτρων (π.χ. ηλεκτρική αγωγιμότητα) ή άλλων παραμέτρων (π.χ. παραγωγή). Από την κάθε περιοχή με τα όμοια χαρακτηριστικά συλλέγονται αρκετά δείγματα και τα οποία αναμιγνύονται μεταξύ τους. Η μέθοδος αυτή δίνει μια καλή εικόνα της παραλλακτικότητας ενώ ο αριθμός των δειγμάτων είναι οικονομικά ανεκτός. Στον τρίτο τρόπο η δειγματοληψία του εδάφους γίνεται με τη μορφή πλέγματος. Ο οπωρώνας διαιρείται σε μικρά κουτάκια (κελιά). Ενα ή περισσότερα δείγματα εδάφους λαμβάνονται για κάθε κελί χωριστά. Ο τρόπος αυτός δίνει την ακριβέστερη εικόνα της παραλλακτικότητας των εδαφικών ιδιοτήτων αλλά λόγω του μεγαλύτερου αριθμού δειγμάτων έχει υψηλότερο κόστος.

Χαρτογράφηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας εδάφους

Η φαινομενική ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους εξαρτάται από τη συγκέντρωση των αλάτων, την υγρασία και την υφή του εδάφους. Υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα σημαίνει πολύ βαρύ έδαφος το οποίο δε στραγγίζει εύκολα, ενώ χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα σημαίνει ότι το έδαφος είναι αμμώδες. Συνεπώς, χαρτογράφηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας πριν την εγκατάσταση του οπωρώνα είναι χρήσιμη για το σχεδιασμό ενός αρδευτικού συστήματος μεταβλητής δόσης νερού και έτσι επιτυγχάνεται εξοικονόμηση σε ενέργεια και αύξηση της παραγωγικότητας.

Υπάρχουν δύο μέθοδοι για τη χαρτογράφηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με επαφή και με αισθητήρες ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Στους οπωρώνες, συνήθως χρησιμοποιείται ο δεύτερος τρόπος, καθώς για τον πρώτο χρησιμοποιείται αρκετά βαρύς και ακριβός εξοπλισμός (απαιτείται χρήση γεωργικού ελκυστήρα).

Τηλεπισκόπηση

Η τηλεπισκόπηση είναι η επιστήμη η οποία αναλύει και επεξεργάζεται δορυφορικά και επίγεια χωρικά δεδομένα με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών και κατάλληλων λογισμικών. Βασίζεται στην καταγραφή της ενέργειας η οποία ανακλάται ή εκπέμπεται από ένα αντικείμενο (δεν υπάρχει φυσική επαφή μεταξύ καταγραφέα και αντικειμένου).

Μερικά από τα χαρακτηριστικά μιας επιφάνειας που μπορούν να μετρηθούν με την τηλεπισκόπηση είναι:

• Η χωρική θέση ενός αντικειμένου

• Το υψόμετρο

• Το χρώμα

• Η φασματική συμπεριφορά της χλωροφύλλης

• Η βιομάζα

• Το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης

• Το ποσοστό υγρασίας του εδάφους

• Η θερμοκρασία

• Το μέγεθος και το σχήμα διαφόρων στοιχείων.

Η χρήση της τηλεπισκόπησης στη γεωργία ακριβείας είναι χρήσιμη, καθώς συλλέγεται μεγάλος αριθμός δεδομένων, όλο το χρόνο, με σχετικά χαμηλό κόστος και πολλές φορές από περιοχές δύσκολες για επίγειες μετρήσεις. Οι μετρήσεις της ανάκλασης των φυτών γίνονται με δορυφόρους, αεροπλάνα και επίγεια όργανα. Ωστόσο, η καταγραφή των δεδομένων επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες (π.χ. σκόνη) και η επεξεργασία τους απαιτεί γνώσεις χειρισμού ειδικού εξοπλισμού.

Με τηλεσκοπικές μεθόδους, μπορεί να εξεταστεί η καλλιέργεια, όπως για παράδειγμα η ευρωστία (ζωηρότητα) της κόμης των δένδρων, το μέγεθος του κορμού, η ύπαρξη ασθενειών και τροφοπενιών, αλλά και το έδαφος του οπωρώνα (π.χ. συσχέτιση του χρώματος του εδάφους με την εδαφική οργανική ουσία και υγρασία).

Χαρτογράφηση της ευρωστίας της κόμης των δένδρων/δείκτης βλάστησης

Η ανακλώμενη ακτινοβολία από τα φυτά συσχετίζεται με την περιεκτικότητα της χλωροφύλλης σε αυτά, ενώ η θερμική ανακλώμενη ακτινοβολία συσχετίζεται με την εξατμισοδιαπνοή των φυτών. Για παράδειγμα, με τη χρήση κατάλληλης θερμικής κάμερας μπορεί να εκτιμηθεί η υδατική κατάσταση του φυτού και να ρυθμιστεί καλύτερη η άρδευση της καλλιέργειας, ενώ με αισθητήρες που μετρούν το φθορισμό της χλωροφύλλης δύναται να εκτιμηθεί η παρουσία του αζώτου στα φυτά και να ρυθμιστεί αναλόγως η αζωτούχος λίπανση.

Για τη μελέτη της ευρωστίας των φυτών δημιουργήθηκαν οι δείκτες βλάστησης οι οποίοι βασίζονται στη δραστηριότητα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Οπως διαπιστώθηκε, μια σημαντική μέτρηση που πρέπει να γίνεται στους μηλεώνες είναι η χαρτογράφηση της ευρωστίας της κόμης των δένδρων, μέσω του δείκτη NDVI, ο οποίος μας δείχνει πόσο πράσινο είναι ένα φυτό. Ο δείκτης αυτός έχει θετική συσχέτιση με τον όγκο της κόμης και σε πειραματικό μηλεώνα βρέθηκε ότι η χαρτογράφηση του το μήνα Ιούνιο μπορεί να ‘δείξει’ στους παραγωγούς τη μελλοντική παραλλακτικότητα της παραγωγής. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι έχει θετική συσχέτιση με την εξατμισοδιαπνοή των φυτών και συνεπώς μπορεί να αποτελέσει οδηγό άρδευσης με βάση τις πραγματικές ανάγκες των δένδρων. Επιπλέον, ο δείκτης NDVI μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως οδηγός για την εφαρμογή της αζωτολίπανσης στον οπωρώνα, αφού παρατηρήθηκε ότι στα δένδρα στα οποία είχε εφαρμοσθεί περισσότερο αζωτούχο λίπασμα, ο δείκτης ήταν πολύ υψηλότερος.

Στο εξωτερικό έχει γίνει επιτυχής χρήση της τεχνολογίας της γεωργίας ακριβείας και στην ανίχνευση εχθρών και ασθενειών σε δένδρα, καθώς και στοχευμένη χρήση φυτοφαρμάκων μόνο σε συγκεκριμένες θέσεις μέσα σε έναν οπωρώνα. Για παράδειγμα, σε δοκιμή που έγινε σε οπωρώνα αχλαδιάς, μπόρεσε να γίνει αναγνώριση των προσβεβλημένων φύλλων από το βακτηριακό κάψιμο πριν προλάβει η ασθένεια να επεκταθεί. Επίσης, σε οπωρώνα ροδακινιάς, χρησιμοποιώντας τη χαρτογράφηση της ευρωστίας της κόμης διαπιστώθηκε η παρουσία ακάρεων και παρακολουθήθηκε η εξέλιξη της προσβολής. Συνεπώς, γίνεται αντιληπτό ότι η χαρτογράφηση του δείκτη NDVI βοηθάει τους παραγωγούς να διαχειριστούν καλύτερα τους οπωρώνες τους.

Ζώνες διαχείρισης

Το τελευταίο στάδιο της εφαρμογής της γεωργίας ακριβείας είναι η εφαρμογή μεταβλητών δόσεων με βάση την ανάλυση των αποτελεσμάτων των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει ο οπωρώνας να χωριστεί σε διάφορες ζώνες, με ομοιογενή χαρακτηριστικά η κάθε μία και στις οποίες μπορούμε να εφαρμόσουμε διαφορετικές δόσεις εισροών. Για τη δημιουργία των ζωνών διαχείρισης υπάρχουν διάφορα λογισμικά λαμβάνονται υπόψη οι τοπογραφικοί και εδαφικοί χάρτες, οι δείκτες βλάστησης, οι χάρτες παραγωγής και αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες.

Εφαρμογή μεταβλητών δόσεων εφαρμογών

Οι εισροές μπορεί να είναι το λίπασμα, το φυτοφάρμακο και το νερό άρδευσης. Γενικά, υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής των εισροών με μεταβλητές δόσεις. Στη μία μέθοδο χρησιμοποιούνται χάρτες εφαρμογής εισροών και στην άλλη αισθητήρες με εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο (real time).

Στην πρώτη μέθοδο χρησιμοποιούνται διάφορα λογισμικά GIS, τα οποία σχεδιάζουν χάρτες εφαρμογής διαφόρων εισροών. Στους χάρτες, ο χρήστης μπορεί να αποτυπώσει την ποσότητα κάθε εισροής, την οποία θέλει να χρησιμοποιήσει σε κάθε σημείο του οπωρώνα ανάλογα με τις ανάγκες των δένδρων. Οι χάρτες μπορούν να διαβαστούν και από συγκεκριμένα συστήματα (κονσόλες) των ελκυστήρων, τα οποία ελέγχουν τα παρελκόμενα του ελκυστήρα που κάνουν την εφαρμογή. Με τη χρήση GPS μπορούν να καθορίσουν τη θέση του ελκυστήρα στον οπωρώνα και να τη συσχετίσουν με τη επιθυμητή δόση της εισροής που πρέπει να χρησιμοποιηθεί σύμφωνα με το χάρτη εφαρμογής. 

Στη δεύτερη μέθοδο, χρησιμοποιούνται δεδομένα από διάφορους αισθητήρες που άμεσα ρυθμίζουν το μηχάνημα εφαρμογής της εισροής. Οι αισθητήρες εφαρμόζονται πάνω στον ελκυστήρα ή παρελκόμενο και κάνουν διάφορες μετρήσεις σχετικά με τα χαρακτηριστικά της καλλιέργειας ή του εδάφους. Η ύπαρξη ενός συστήματος ρύθμισης του μηχανήματος εφαρμογής της εισροής επιτρέπει την καταγραφή και επεξεργασία των δεδομένων, ενώ με τη βοήθεια ενός ελεγκτή μπορεί να ρυθμιστεί το παρελκόμενο να κάνει εφαρμογή της εισροής στην επιθυμητή ποσότητα σε πραγματικό χρόνο.

Σε πείραμα σε ελληνικό μηλεώνα, δοκιμάστηκε η εφαρμογή διαφορετικών ποσοτήτων αζωτούχου λιπάσματος με βάση την καρποφορία της προηγούμενης χρονιάς και τα αποτελέσματα έδειξαν 38% μείωση στην ποσότητα του χορηγούμενου λιπάσματος. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι η εφαρμογή της μεταβλητής λίπανσης επηρέασε θετικά και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του καρπού (συνεκτικότητα σάρκας, διαλυτά στερεά συστατικά κ.ά.). Συνολικά, το κέρδος του παραγωγού αυξήθηκε κατά 21%, τόσο λόγω της μείωσης των εισροών όσο και της βελτίωσης των ποιοτικών χαρακτηριστικών των καρπών. Συνεπώς, η γεωργία ακριβείας μπορεί να αποτελέσει ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τους παραγωγούς μήλων όσον αφορά τη διαχείριση των καλλιεργειών τους, αρκεί να χρησιμοποιηθεί κατάλληλα. 

ΔΡ. ΧΡΥΣΟΒΑΛΑΝΤΟΥ ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΥ, ΔΡ. ΗΛΙΑΣ ΚΑΛΦΑΣ / ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΡΠΟΦΟΡΩΝ ΔΕΝΤΡΩΝ

ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΣΧΟΛΗ