Tarkkuusmaatalous

Tarkkuusviljely on sateenvarjotermi nykyaikaisten datavetoisten teknologioiden käytölle viljelykasvien viljelyssä. Perinteisiin tekniikoihin verrattuna täsmäviljelyllä on monia etuja. Tarkkuusteknologioiden täytäntöönpanolla voi olla merkitystä paikallisten maaperätyyppien ymmärtämisessä, maaperän laadun parantamisessa, realististen viljelyvalintojen tekemisessä, kastelun ajoituksen istutus- ja sadonkorjuuhetkien hallinnassa, tautien suunnittelussa ja soveltamisessa, tuholaisten ja rikkakasvien hallinnassa, ravinteiden levittämisessä, seurannassa ja satoennusteissa. Tarkkuusmaatalous antaa paremman käsityksen tietyn maatalousmaan alueellisista tarpeista, mikä voidaan yhdistää erittäin tarkkoihin päätöksenteon tukivälineisiin ja varhaisvaroitusjärjestelmiin. Näiden työkalujen soveltaminen ehkäisee tuhlaavia toimia ja tarjoaa tietoa oikea-aikaiseen hallintaan. Kun täsmäviljely optimoi veden, kemikaalien ja energian käytön, se vähentää alan alttiutta ilmastonmuutokselle, erityisesti kun otetaan huomioon kuivuus, äärimmäiset sääilmiöt sekä ilmastoon liittyvät tuholaiset ja taudit. Päätökset siitä, kuinka paljon lannoitetta, milloin suihkuttaa, milloin vettä (ja kuinka paljon) voidaan tehdä käyttämällä alan laitteisiin liitettyjä päätöksenteon tukijärjestelmiä. Näin viljelijät voivat hallita tärkeitä prosesseja etänä, mikä säästää aikaa, energiaa ja resursseja. Tämä ei ainoastaan paranna tuottoa, vaan voi myös antaa ennusteita, mikä johtaa asianmukaisiin ja oikea-aikaisiin toimiin. Tämä mahdollistaa suuremman joustavuuden koko sadon mukauttamisessa äärimmäisiin sääilmiöihin, koska ennusteet ja muut dataan perustuvat ympäristötekijät voidaan muotoilla ja päivittää reaaliajassa. 

Täsmäviljelyssä käytettävät teknologiat kehittyvät jatkuvasti. Esineiden internetiä, massadata-analyysiä, tekoälyä ja koneoppimista voitaisiin käyttää, optimoida ja yhdistää tietoon perustuvien johtamispäätösten tekemiseksi. Lisäksi korkean resoluution satelliittikuvien (spatiaaliset, spektriset ja ajalliset) saatavuuden lisääminen on edistänyt kaukokartoituksen käyttöä myös maataloudessa. 

Täsmäviljelytekniikat edellyttävät ohjelmistojen ja laitteistojen integrointia kolmella eri tilatasolla: 

• Maaperä: tässä tapauksessa fyysiset toimet suoritetaan paikallisesti maatalouskoneilla, kastelulaitteilla tai aktiivisilla tai passiivisilla havaitsemislaitteilla. GPS-paikannusjärjestelmää (Global Positioning System)  käytetään maanpäällisten laitteiden kanssa keräämään reaaliaikaista sijaintitietoa, joka mahdollistaa kastelujärjestelmän, peltojen ja ympäröivän maiseman kartat. Se voi myös auttaa paikallistamaan ongelma-alueita (tulvista tuholaisten puhkeamiseen). GPS voi myös ohjata traktoria tai tarjota erityisiä siemen- tai lannoitelevityskarttoja, jotka on integroitu asianmukaisiin laitteisiin. 
• antenni: Miehittämättömiä ilma-aluksia (drooneja) tai jo kasteluun, ruiskutukseen tai kylvämiseen käytettäviä pölynimureja voidaan käyttää satoa heijastavien ominaisuuksien seurantaan tai havaitsemiseen yhdistämällä kamera monispektrisiin, hyperspektrisiin tai lämpöantureihin. Viljelykasvien heijastavat ominaisuudet osoittavat hyvin yleisiä viljelyongelmia, kuten rikkakasvien tiheys, tautien esiintyvyys, ravinteiden puute jne. 
• Satelliitti: Kuten edellä, satelliitit voivat seurata suurempia maisematason kuvioita. Seuranta on yleensä laajemmassa spatiaalisessa mittakaavassa / pienemmällä resoluutiolla kuin ilma-aluksissa, jotka voivat tarkkailla maapallon ominaisuuksia ja alueellisia säämalleja kasvillisuusindeksien ennustamiseksi ja havaitsemiseksi. Satelliittien tiedot voidaan hankkia avoimista lähteistä ja palveluista, kuten Copernicus-maanseurantapalvelusta. 

Yleensä viljelijä tai maanomistaja osallistuu suoraan uusien tarkkuusteknologioiden käyttöönottoon minkä tahansa osakkuusyrityksen tai teknologiayrityksen kanssa. Tarkkuusmaatalous riippuu myös kolmansien osapuolten tietoaineistojen tai satelliitti-tai säätietovirtojen saatavuudesta ja saavutettavuudesta. Sen vuoksi tarvitaan viljelijöiden, maatilojen neuvontapalvelujen (jotka tarjoavat viljelijöille tietoa ja taitoja), tutkijoiden ja poliittisten päättäjien välistä yhteistyötä. Usein tämän vaihtoehdon toteuttaminen voi edellyttää yhteyttä alueelliseen tai kansalliseen valtiolliseen ohjelmaan tai yhdistykseen, joka tarjoaa maanpeitetietoja ja -resursseja. Paikalliset ratkaisut voidaan toteuttaa myös ilman ulkoista panosta, mutta ne voivat olla kalliimpia tai edellyttää sisäistä asiantuntemusta. 

Tarkkuusviljelyteknologia tarjoaa integroidut välineet parempaan päätöksentekoon maataloudessa. Vaikka viljelijät yleensä pyrkivät ottamaan käyttöön täsmätekniikoita, jotka vähentävät kustannuksia, täsmäviljelyllä on monia etuja, jotka voivat edistää tämän vaihtoehdon menestystä. Tarkka maatalous voi auttaa tekemään tietoon perustuvia päätöksiä istutuksesta, hallinnoinnista ja sadonkorjuusta, auttaa hallitsemaan paikallista lannoitusta ja kastelumääriä. Oikeilla työkaluilla tarkkuustekniikat voivat ohjata koneita, paikantaa ja hallita tuholaisia, sairauksia tai kuivuutta ja suojella maaperää huuhtoutumiselta tai kuivumiselta. Aloitteet, joilla lisätään viljelijöiden tietoisuutta näistä hyödyistä sekä tietämystä erilaisista tekniikoista ja taidoista, voivat edistää tämän vaihtoehdon tosiasiallista täytäntöönpanoa. 

Monista eduista ja käytettävissä olevien tarkkuusvälineiden laajasta valikoimasta huolimatta täsmäviljelyn toteutusaste on edelleen hyvin alhainen. Alhaiselle hyväksymisasteelle on löydetty joitakin selityksiä, kuten korkeat investointi- ja oppimiskustannukset, lisätyö, kustannus-hyötysuhde, epäilyt teknologioiden uskottavuudesta, viljelijän käsitys hyödyllisyydestä, helppokäyttöisyys, viljelijän ikä ja koulutustaso sekä resurssien saatavuus. Viljelijöiden suurin ongelma/rajoite on se, miten kaikkia kerättyjä tietoja tulkitaan ja miten niiden suhteen toimitaan. EU:n rahoittaman Demeter-hankkeen (H2020) tulokset osoittivat, että tietosuoja voi olla merkittävä huolenaihe viljelijöille, jotka ovat huolissaan siitä, että kolmannet osapuolet saisivat omistusoikeuden yksityisiin tietoihinsa. Merkittävimmiksi esteiksi ilmoitettiin resurssien puute ja korkeat täytäntöönpanokustannukset. Pienet toimijat voidaan jättää tämän vaihtoehdon ulkopuolelle ilman resursseja tai asianmukaista tietämystä, mikä voi vaikuttaa oikeudenmukaiseen häiriönsietokykyyn. 

Täsmäviljelyinfrastruktuurin ja -palvelujen hankintakustannukset voivat olla korkeat, mikä johtuu investoinneista, joita tarvitaan tämän teknologian käyttöön yksilö- tai tilatasolla, sekä kyseiseen palveluun liittyvästä maksusta. Aikaa ja rahaa tarvitaan koulutukseen ja tietämyksen tarjoamiseen, kalliisiin tai pitkälle erikoistuneisiin koneisiin tai teknologioihin tai erityiseen ulkoistettuun palveluntarjoajaan. Nykyisessä tilanteessa olevat pienviljelijät, joilla ei ole yhteisiä standardeja, eivät useinkaan pysty korjaamaan tai mukauttamaan laitteita, mikä pakottaa heidät riskeeraamaan viivästyksiä ja kustannuksia, kun he palaavat valmistajille asianmukaista teknistä tukea varten. Kustannukset liittyvät järjestelmän käyttöönottoon (esim. laitteistot ja ohjelmistot, koulutus, lisensointi) ja toimintaan (korjaus, ylläpito). On olemassa useita tunnettuja eurooppalaisia kannustimia, kuten täsmäviljely, joilla voidaan tukea yhteisen maatalouspolitiikan täytäntöönpanoa. 

Kustannusesimerkkejä (maatila-europe) ovat muun muassa seuraavat: 

• Sääasemat vaativat 400-2 000 euron investoinnin. 
• Päätöksenteon tukivälineet voivat olla maksuttomia. Niiden, joissa määrätään viljelykasvien antureista ja satelliittikuvista saatavien tuotantopanosten määristä, kustannukset ovat enintään 20 euroa hehtaarilta vuodessa. 

• Tarkkuusruiskut voivat vaihdella 3 000 eurosta 40 000 euroon. 
• Koneohjaus (MG) ja valvottu liikenneviljely (CTF) tarkkuuden lisäämiseksi koelaudan sisäisellä asteikolla:  kustannukset vaihtelevat noin 1 300 eurosta 50 000 euroon  
• Rikkaruohorobotit maksavat 25 000-80 000 euroa. 
• Pivot-kastelujärjestelmien virtaussäätimet ovat edullisimpia alkaen 1 300 eurosta, ja pivot-kastelunhallintajärjestelmät voivat maksaa jopa 35 000 euroa. Tippukastelu maksaa noin 40 euroa/ha. 
• Riippumatta työkalusta ja sen kustannuksista koulutus on välttämätöntä, ja se voi vaihdella 420 eurosta 1 400 euroon. 

Koneistojen ja teknologioiden ylläpidosta aiheutuvat lisäkustannukset on otettava huomioon, vaikka niitä ei ole erikseen ilmoitettu. 

Tarkkuusteknologioiden käyttö vähentää ympäristön pilaantumista ja lisää polttoainetehokkuutta, mikä pienentää hiilijalanjälkeä (synergia lieventävien näkökohtien kanssa). Esimerkkeinä voidaan mainita nitraatin huuhtoutumisen vähentäminen viljelyjärjestelmissä, pohjaveden saastumisen vähentäminen ruiskutusjärjestelmien uuttamisen avulla ja eroosion vähentäminen tarkan maanmuokkauksen yhteydessä. Viljelijöille koituvat hyödyt ovat säästökustannukset (koneet, tuotantopanokset) sekä maatalouden tuottavuus ja tulot. Myös siementen ja tuotteiden haaskauksen odotetaan vähenevän. Ympäristöhyötyjä ovat rehevöitymisen väheneminen (ravinteiden vähäisemmän käytön vuoksi) ja saastuminen (torjunta-aineiden vähäisemmän käytön vuoksi). 

Lisäksi täsmäviljely mahdollistaa veden ja energian säästämisen. Esimerkiksi veden säästämisen arvokkaissa hedelmä- ja vihanneskasveissa täsmäkastelumenetelmillä havaittiin säästävän noin 30 euroa hehtaarilta vuodessa (Balafotis et al., 2017). Suurimmat mahdollisuudet ovat odotettavissa kuivuudelle alttiilla alueilla, kuten Välimeren alueella. 

Euroopan komissio mainitsee täsmäviljelyn keinona saavuttaa Euroopan vihreän kehityksen ohjelman ja Pellolta pöytään-strategian tavoitteet. EU:n yhteisen maatalouspolitiikan (YMP) täytäntöönpanoon sisältyy uusia ekojärjestelmiä, jotka tarjoavat merkittävän rahoitusvirran kestävien käytäntöjen, kuten täsmäviljelyn, edistämiseksi. Näistä ohjelmista myönnettävää rahoitusta käytetään myös sen varmistamiseen, että kaikilla pienillä tiloilla on käytettävissään nopea laajakaistainternetyhteys , jota tarvitaan viljelylohkojen tunnistusjärjestelmän tietokoneistetun paikkatietojärjestelmän (GIS) tekniikoissa ja täsmällisempien maataloustekniikoiden käyttöönotossa. Lisäksi täsmäviljely voisi tehostaa maatalouden toimintasuunnitelman täytäntöönpanoa keräämällä georeferoituja tietoja maaperän ominaisuuksista, säähän liittyvistä indekseistä ja viljelykasvien tilasta viljelylohkojen  tasolla.

Useimpien teknologioiden käyttöönottoon tarvitaan vuosi, mutta joskus koulutus ja kumppanuudet teknologien tarjoajien tai palvelujen välillä voivat kestää kauemmin. Toteutusaika riippuu käytettävissä olevasta tekniikasta ja budjetista. Jotkin teknologiavaihtoehdot edellyttävät enemmän koulutusta tai rahoitusta kuin toiset, mutta kaikki edellyttävät tiettyä koulutusta tai käynnistysvaihetta ennen kuin niistä tulee täysin toimintakykyisiä. Perusteellisella tutkimisella, koulutuksella ja valmistelulla voidaan merkittävästi lyhentää toteutusaikaa ja tehdä yhteistyötä kokeneiden käyttäjien kanssa. 

Tämä vaihtoehto sisältää laajan valikoiman mahdollisia tekniikoita, joilla on erilaiset käyttöiät. Tarkkuusviljelyvälineet ovat niin monipuolisia, että tämä riippuu käytetyn laitteiston / ohjelmiston tyypistä. Oikein toteutettuna ohjelmistoa voidaan mukauttaa reaaliajassa ja se on merkityksellinen niin kauan kuin tiedonkeruuseen tarvittava laitteisto on toiminnassa. Tässä tapauksessa käyttöikä riippuu lähes kokonaan toteutuksessa käytetyn laitteiston kestävyydestä.