Precíziós növénytermesztés - I. Rész

ELÕZMÉNYEK

A szántóföldi növénytermesztés kezdetektõl alkalmazkodott a környezeti feltételekhez, elõször, hosszú ideig ösztönösen (termesztésbe vont növények kiválasztása), késõbb tudatosan. A termesztés célja sem változott: a lakosság ellátása élelmiszerrel, állati takarmánnyal és egyéb célra alkalmas növényekkel.

Bolygónkon a jelenlegi felszíni borítás (szárazföld 1/3 – tengerek, óceánok 2/3) kialakulása óta nem változott a megmunkálásra, mûvelésre alkalmas terület aránya, ami nem több mint a szárazföld 11%-a, a felszín kb. 4%. Ebbõl a rendelkezésre álló területbõl, a lakosság növekedésének függvényében vontak mûvelésbe egyre nagyobb részt.

Európában az 1200-as évek közepétõl állnak rendelkezésre termésadatok, elsõsorban a jelenlegi Angol Királyság területérõl. A feljegyzések szerint a XIX. század elejéig nem nõttek a termésátlagok számottevõen, búzából az elvetett mag 3–4,5-szörösét takarították be. A lakosság ellátásához szükséges termésmennyiséget az újabb és újabb területek mûvelésbe vonásával tudták kellõ szinten tartani. Ez a lehetõség a 1800-as évek közepére kimerült, ekkor történt az elsõ jelentõs, tudatos termesztés-technikai lépés, elsõsorban a termesztési mód megváltoztatásával (vetésváltás), majd ásványi és szerves anyag visszapótlással. Ezeket a módszereket már korábban is alkalmazták, de elterjedésük ekkor vált széles körûvé. Az egyik elsõ szántóföldi növénytermesztési kísérletet is ebben az idõben állították be az angliai Rothemstedben (szerencsére a kísérlet napjainkig fennmaradt).

A mezõgazdaság kemizálása és az új, nagy teljesítményû fajták nemesítése abban az idõben nyert teret, amikor bolygónk lakossága a 3,5 milliárdot közelítette. Napjainkban, amikor a lélekszám már a 7 milliárdot is meghaladta, s ebbõl óvatos becslések szerint is legalább 1 milliárd nem jut elégséges táplálékhoz, ismét jelentõs innovációra van szükség a mezõgazdaság területén. Ennek egyik eszköze, bizonyítottan, a precíziós GPS és GIS alkalmazásokat magas szinten alkalmazni tudó helyspecifikus gazdálkodási módszer lehet.

ALAPOK

Az új technológiák az 1800-as évek közepétõl kezdõdõen rohamos mértékben terjedtek el, kihasználva a mezõgazdaság alkalmazott kutatási jellegét, a más tudományterületek eredményeinek gyors adaptálásával. Kezdetben a biológia (növénynemesítés), majd a kémia (mûtrágyázás és növényvédelem) és a gépészet (munkagépek) újításai épültek be a gyakorlatba. A XX. század végére, a XXI. század elejére már jelentõsen lerövidült az idõszak, ami alatt a különbözõ tudományterületek alapkutatási eredményei megjelentek a gazdálkodóknál.

Különösen igaz ez a növénynemesítési, az agrokémiai és a növényvédelmi kutatásokra.

A múlt század hatvanas éveitõl már lehetõség nyílt modern fajták termesztésére, a kemikáliákat pedig korszerû, nagy kapacitású vegyi üzemek állították elõ. Hazánkban a hetvenes évek közepén az addig is kiválóan mûködõ és szervezett növényvédelmi hálózatot kibõvítették az agrokémiával, létrejött a MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ, valamint megyei intézményei. A hálózat megalakulása látványos változásokat és felgyorsult szakmai munkát eredményezett. Beindultak a kötelezõ talajvizsgálatok, a tervek szerint hároméves ciklusonként újra mintázásra került volna az összes 6 hektárnál nagyobb szántóföldi tábla. Talaj-mintavételezési térképek készültek 1:10.000 méretarányban, talajvizsgálati laborok épültek 14 paraméter mérésére, szaktanácsadási módszerkönyvet dolgoztak ki a szakemberek. A precíziós növénytáplálás elsõ hazai eseményeként is értékelhetjük ezt az idõszakot, hiszen a táblánként kialakított 12 ha-os mintavételi területek akár külön is kezelhetõvé válhattak. Hasonlóan jó alapokat jelentett az országos gyomfelvételezés eredményeinek kiértékelése (Balázs-Ujvárosi gyomfelvételezési módszer), valamint a mezõgazdasági gépgyártás területén elért fejlesztések alkalmazása is. Nagy elõrelépés volt és indikálta a precíziós gondolkodást a kombájnokra szerelt hozammérõ megjelenése. Az igaz, hogy a kezdetekben ez csak alkalmazási háttér nélküli információ volt, de a vágóasztal-szélesség és a megtett út összefüggésében mégis hasznos eredményt adott.

A rohamosan fejlõdõ információs technika, az adatatok tárolásának és megjelenítésének megoldása látványossá is tette ezeket a beavatkozásokat. Légi fotókon kirajzolódnak a talaj heterogenitásából adódó különbségek, a talaj színének változása (pl. az erózió, a szervesanyag-tartalom területi eloszlásának függvényében), információ nyerhetõ a talaj vízellátottságáról, dokumentálhatók a belvizes foltok, és egyéb a termés mennyiségét befolyásoló tényezõk. A vegetáció alatti változásokról is információk nyerhetõk, a növényápolás oldaláról a különbözõ gyomborítottság, a kártevõk és kórokozók fellépte követhetõ nyomon.

Ilyen elõzmények után jutottunk el a precíziós mezõgazdaság lehetõségéhez is. A gyakorlati bevezetését megelõzõen már sok olyan technikai, gépészeti, agrárkemizálási és növénynemesítési kutatás eredménye segítette a gazdálkodókat, melyek révén pontosabbá, szakszerûbbé vált az alkalmazás a növénytermesztés minden szegmensében. A precíziós lehetõség abban segített, hogy mindezt az elõrelépést helyspecifikusan, beazonosíthatóan és visszakereshetõen tudják végrehajtani.

Az eddig elmondottakból is kiderül, hogy ennek a technikának az alkalmazásával a gazdálkodó célja a termõhelyi viszonyokhoz történõ, lehetõ legpontosabb adaptáció. A komolyan, hivatásszerûen gazdálkodók oldaláról is nagy mennyiségben álltak rendelkezésre részletes információk. A jó gazda ismeri a területét, tudja hol és milyen probléma léphet fel egy-egy termesztési ciklusban, eltérõ környezeti feltételek mellett.

PRECÍZIÓS NÖVÉNYTERMESZTÉS

A mai értelembe vett precíziós, helyspecifikus mezõgazdaságról a helymeghatározó rendszereknek a polgári felhasználók számára történõ elérhetõségétõl kezdõdõen beszélhetünk. A precíziós gazdálkodás területén bekövetkezett fejlesztések – mint sok más egyéb technikai elõrelépés esetében is – a katonai kutatások területérõl származnak. Általában az elsõ nagyobb – hadi körülmények közötti, háborús – alkalmazást követõen elkezdõdhet polgári célú bevezetésük is, így történt ez a GPS és GIS alkalmazások esetében is. Az áttörés az 1990-es évek elején történt, majd hihetetlen gyorsasággal indult fejlõdésnek, nem csak technikai, hanem – ami a szántóföldi alkalmazáskor különösen fontos – pontosságban is. A technika alkalmazása lehetõséget nyújt – mezõgazdasági gép, a táblán mozgó eszközök, emberek – helyzetének meghatározásán túl arra is, hogy különbözõ érzékelõkkel (akár szemmel is) gyûjtött adatok helyét rögzítsük, majd a szükséges alkalmazások kidolgozását, beavatkozások meghatározását követõen, pontosan az adott helyen avatkozzunk be. Az adatgyûjtés akár folyamatos is lehet (pl. hozamadatok), feldolgozása pedig egy idõben, vagy utólag is történhet. A nagy elõrelépést a mûholdas alkalmazás jelentette, bár azt megelõzõen is lehetõség volt földi mérésekre (háromszögelési módszer). A háromszögelési módszer használatakor, nagy idõ- és költségráfordítás mellett, megközelítõleg 15 cm-es pontosságot lehetett elérni. A mai korszerû technikával, a bolygónk körül kiépített mûholdas rendszerhez kapcsolódva olcsóbban és 2,5 cm-es pontossággal lehet számolni. (Napjainkban van olyan integrátor az országban, aki biztosítani tudja az egész mûvelt területre a szükséges pontosságú jelet, emellett sok kisebb-nagyobb vállalkozás foglalkozik hasonló szolgáltatással.)

Ha egy gazdálkodó helyspecifikus növénytermesztési technológia bevezetésén gondolkodik, a pozicionáláshoz szükséges technikai-informatikai háttér elérhetõsége, megléte esetén (mûholdjel) két információbázissal kell rendelkeznie:



- a termõhelyi viszonyokat megjelenítõ adathalmaz (esetében talajtérkép), ami kellõ felbontású és részletes információt biztosít a domborzatról, a talaj tulajdonságairól (szervesanyag-tartalom, fizikai talajféleség, mûvelési mélység, vízellátottság, tápanyag-tartalom stb.), valamint



- hozamtérkép (lehetõleg több évre visszamenõen), mely az agronómiai helyzetét mutatja az adott területnek.

(A precíziós növénytermesztés jelenlegi szintjének elérését két tényezõ segítette, sorrend nélkül: a hozamtérképezés lehetõsége, a kezdetekben sok helyen Európában egyszerûen ezt vették figyelembe trágyázási tervek készítésénél, valamint az egyre részletesebb talajvizsgálati információk.)

Precíziós növénytermesztésrõl akkor beszélhetünk, amikor olyan gyakorlatot alkalmaz a gazdálkodó, ami a helyspecifikus, pozícionált (adott helyre vonatkozó) információk gyûjtésére, tárolására és kezelésére alkalmas rendszert tud üzemeltetni. Ez azt is jelenti, hogy nem beszélhetünk precíziós gazdálkodásról akkor sem, ha az egyébként pontos mérések nem veszik figyelembe az adott helyen meglévõ eltérõ körülményeket. Ennek a technikának az alkalmazásakor arra is figyelemmel kell lenni, hogy mekkora különbséget fogadunk el valósnak, azaz figyelembe kell venni az ökológiai-biológiai rendszer rugalmasságát, adaptációs készségét, valamint a rendelkezésre álló eszközök, gépek szabályozhatóságát, pontosságát. Ez igazán a szakma, meghatározni és kalibrálni azt, hogy adott feltételek mellett mi az amit különbségnek fogadunk el. A növényvédõ szer, a mûtrágya – akár az öntözõvíz – esetében akár lineáris szórási képhez is juthatunk, szakmailag kell megítélni mit fogadunk el különbségnek, mit tartunk valós és alkalmazható mennyiségnek.

A precíziós technológia alkalmazása nem írja felül azt a tényt, hogy az üzemi gazdálkodás területi alapegysége a tábla, ugyanakkor megkívánja a különbözõ tulajdonságok táblán belüli mintázatát, majd – amennyiben különbségek találhatók a táblán, akkor – az ehhez köthetõ feladat végrehajtását. A táblán belüli különbségek a helyi agroökológiai adottságokhoz, a talaj kultúrállapotához, valamint a termesztett növény állományához köthetõk.

Mit foglal magába ez a tevékenység: talajmûvelést, trágyázást, vetést, növényvédelmet, betakarítást, mi az, amit tartalmaz: háttérinformációk és tudás, szakértelem, térinformatika – távérzékelés – geostatisztika, modellezés, a gépesítés csúcsminõségét (csúcstechnológiát) és információs technológiát.

A szántóföldi növénytermesztés szinte minden szegmense kapcsolódhat precíziós megoldásokhoz, a termõhelyi adottságok függvényében:



- talaj-elõkészítés, talajmûvelés (elõvetemény hatása, a talaj szerkezete és állapota, mûvelhetõsége),



- vízellátás (a talaj aktuális és potenciális vízszolgáltató és tározó képessége, öntözhetõség, öntözõvíz minõsége),



- tápanyagellátás, tápanyag-utánpótlás (a talaj tápanyagkészletének felmérése talajvizsgálattal és mérlegszámítással, tenyészidõben a növényzet aktuális fejlettségének figyelembe vételével),



- vetés (növényfaj, fajta, speciális tõszám- és vetõmagmennyiség helyspecifikus meghatározása, megfelelõ sortáv és vetésmélység biztosítása),



- növényápolás (állomány-kezelés megítélése)



- növényvédelem (gyomok, kórokozók és állati kártevõk elleni integrált védelem),



- betakarítás (érési idõ, érési inhomogenitás figyelembe vétele).

A gondosan elõkészített talaj és jól megválasztott fajta alkalmazásakor felsoroltak közül két meghatározó mûveletrõl bõvebben is érdemes beszélni, ezek a tápanyag-utánpótlás és a növényvédelem.

TÁPANYAG-UTÁNPÓTLÁS

A szerves- és mûtrágyák mennyiségének meghatározása az elérhetõ szaktanácsadási módszerek alkalmazásával megoldható. A kiszórandó mennyiség, az elérhetõ választék és a szórás idõpontja egyaránt szerepet játszik a sikeres termesztésben. (A trágyázás kezdete óta a négy választ váró kérdés nem változott: mit, mikor, hová és mennyit.) Hosszú ideig nem volt más eszköze a gazdálkodónak, mint a mûveletek során gyûjtött információk értékelése. A jelenlegi alkalmazásokkal már arra is lehetõség van, hogy az érzékelhetõ különbségeket pontos vizsgálatokkal jellemezzük. Ezzel nyomon követhetõ a talaj fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságainak, valamint ezek eredõjeként tápanyagforgalmi sajátosságainak, tápanyag-szolgáltató képességének változása. A pontos alkalmazandó adagok meghatározásában ezek az információk nélkülözhetetlenek, üzemi körülmények között is lehetõség van táblán belül az inhomogén egységek, foltok adatainak tárolására, elemzésére, idõsorok kialakítására. A kutatás során további pontosításra is van lehetõség, ennek alapvetõ eszköze a kísérletezés, melyet üzemi körülmények között és kísérleti telepeken beállított tartamkísérletek mûvelésével egyaránt el lehet érni.

NÖVÉNYVÉDELEM

A korábbi kutatások során és üzemi felvételezéseknél is ismerté vált, hogy a gyomok, a kórokozók és az állati kártevõk a mezõgazdasági táblákon ritkán fordulnak elõ egyöntetûen, homogén módon. A kórokozók és állati kártevõk fellépésére, ezáltal elterjedésükre a heterogenitás, a gradiens melletti, vagy foltokból történõ terjeszkedés a jellemzõ, valamint az, hogy a fertõzés intenzív.

A gyomnövények elterjedésére ez kevésbé jellemzõ, a gyomborítottság nagyobb stabilitást mutat. A gyomszabályozásnál egy olyan kombinált alkalmazás is szóba jöhet, amikor az érzékeléssel egy idõben, az azonnali kiértékelést követõen megkapja a parancsot a permetezõgép.

A precíziós gazdálkodás megjelenése eddig nem ismert lehetõséggel gazdagította a védekezést. A károsító szervezetek pontos felderítése, majd az erre kidolgozott védekezési eljárás sok esetben azt is eredményezheti, hogy a mûvelt terület egy részén biztonságosan elhagyható a kezelés. Ez nem csak gazdasági elõnyökkel jár a termelõ számára, hanem az üzemen túlmutató környezetvédelmi elõnyökkel is a kevesebb és célzottan felhasznált peszticidmennyiség miatt.

KÖZELI ÉS TÁVLATI LEHETÕSÉGEK

Az elõzõekbõl is kitûnik, hogy a precíziós gazdálkodás három lényeges, egymásra épülõ és mással nem helyettesíthetõ tevékenységet fog át: (1) a termesztés körébe tartozó adatok és jelenségek nagy pontosságú, elemenként eltérõ mértékû, de folyamatos hely- és idõmeghatározását, (2) a gyûjtött és képzett (képzõdött) adatok térinformatikai feldolgozását, majd elemzését, (3) a meghatározott mûveleteknek az elérhetõ legmagasabb szinten automatizált terepi végrehajtását.

Megítélésem szerint a precíziós gazdálkodás bevezetésének leggyengébb pontja a megfelelõ mennyiségû és minõségû adatháttér biztosítása, a helyi informatikai bázis kialakítása és mûködtetése. A szükséges információk egy része nagy megbízhatósággal áll rendelkezésre (ilyen pl., a talajtani adatok bizonyos köre), ugyanakkor kevés helyen megoldott az aktuális adatok elérhetõsége, kezelése, a bekövetkezõ változások nyomon követése (pl. meteorológiai adatok), valamint a tenyészidõszak alatti információk elérhetõsége (fenológiai állapot, fertõzések, gradációk stb.).

Megállapítható, hogy egy technológia alkalmazásának minõségét a kapcsolódó szolgáltatások megbízhatósága határozza meg. Esetünkben ez azt jelenti, hogy a legpontosabb helymeghatározás sem helyettesítheti a gazda ismeretét és tapasztalatát, az adatgyûjtést (adatarchiválást) és -feldolgozást.

Dr. Németh Tamás

MTA fõtitkár