Dalším krokem v zásobování rychle rostoucí populace na světě jsou samohybné traktory, přesné zemědělství a senzory internet věcí, které kvantifikují zemědělství novým způsobem.
In Tennessee, majitelé farmy pocházející z poloviny 18. století, mění způsob, jakým pěstují jídlo dramatickým způsobem. Drony, satelitní snímky a přesné zemědělství jsou součástí technologie používané ke zlepšení nákladů, výnosu a dalších klíčových faktorů na 2 500 akrů Crafton Farms v Portlandu v TN.
Technologie mění svět a zemědělství dohání. Zavedení všeho od automatizovaného zemědělského vybavení po širokou škálu senzorů internetu věcí (IoT), které měří vlhkost půdy a drony, které sledují plodiny, změnilo podnikání v zemědělství. Někteří odborníci dokonce nazývají toto hnutí „ Zemědělství 4.0 “ - termín používaný na summitu světové vlády.
Digitální farma je účinnější a udržitelnější než její protějšky z minulosti. Na inteligentní digitální farmě se plodiny pravděpodobně pěstují pomocí přesného zemědělství, traktory by mohly být řízeny samy, sklizeň by mohla být určena digitálním zobrazením polí a farmář obvykle pracuje s agronomem, aby poskytl technologické know-how.
Mezi místa vedoucí revoluci patří:
- Na Purdue University v West Lafayette, IN, Agronomické centrum pro výzkum a vzdělávání (ACRE) neustále vyhodnocuje lepší způsoby hospodaření s cílem zvýšit výnosy a zlepšit efektivitu. Senzory shromažďují denně 1,4 petabajtů dat.
- Land O'Lakes vysílá technologické specialisty ze své dceřiné společnosti WinField United, aby ukázala družstevní společnosti, jako je Crafton Farms v Tennessee, lepší způsoby hospodaření.
- Vnitřní farmy jako Plenty v San Franciscu a Jones Food v Evropě chovají ve vertikálních regálech v masivních vnitřních zařízeních, které významně snižují uhlíkovou stopu potřebnou pro pěstování potravin.
Živí 9 miliard lidí
Vzhledem k tomu, že do roku 2050 se předpokládá, že bude planeta osídlena více než 9 miliardami lidí, je nezbytné najít lepší a chytřejší způsoby pěstování potravin.
Patrick Smoker, vedoucí oddělení a vrchní ředitel IT pro vysoké školy zemědělské, informační technologie a veterinární medicíny na Purdue University, řekl: „Naším konečným cílem je skutečně nakrmit svět. Do roku 2050 musíme výrazně zvýšit produktivitu výroby potravin. “
V Purdue to znamená najít řešení, která zvyšují produktivitu zemědělců.
„Stejně jako na mnoha jiných vertikálních trzích hraje technologie velkou roli,“ řekl Smoker. "Tyto technologie, pokud přemýšlíte o tom, zda měříte nějaký pozorovatelný znak rostliny, říkáme tomu fenomiku, jak to děláte? Děláte to se senzory všech typů. Děláte to se vším od ručních zařízení, která měří barva v závodě na UAV [bezpilotní vzdušná vozidla], která přelétají a pořizují snímky LIDAR a hyperspektrální, protože tato spektra barev poskytují informace. “
Role velkých dat v zemědělství
V Purdue, na výzkumné farmě o rozloze 1 408 hektarů, IoT senzory vyhodnocují, co rostliny odhalují podle jejich molekulárních odezev a jak to ovlivňuje růst a barvu.
„Naší úlohou je porozumět tomu, co každý vstup, ať už je to voda, hnojení, typy půdy atd., Ať už je jakýkoli vstup, potřebujeme vědět, jaký má dopad na rostlinu, a to jak z hlediska nutriční hodnoty, protože jsme musím zvýšit nutriční hodnotu stejného množství biomasy, než máme teď, pokud chceme nakrmit svět, “řekl Smoker.
Dodal: „Pokud to všechno dáte dohromady do dvou specifických oblastí, je tu strana farmářského managementu, která využívá technologii, která pomáhá zemědělcům činit informovaná rozhodnutí a manažerská rozhodnutí, pokud jde o produkci vysokých výnosů s nízkým vstupem, až po výzkum, který znamená, že sbíráte, analyzujete, vizualizujete, modelujete a veškerý výpočet, který za tím musí být.
„Mluvíme o velkých datech, propojených se vším, stejně jako náš spotřebitelský trh. Naše chladničky, naše žárovky atd. Jsou dnes všechny propojeny a to samé platí pro zemědělské nářadí a dokonce i samotné rostliny budou jednoho dne nějakým způsobem propojit, pokud jde o vestavěné senzory nebo vyprávět jejich příběh pomocí snímků nebo jakéhokoli jiného z tisíce různých fenomických pozorování. To je vše, co se snažíme udělat, a technologie v tom hraje mnoho rolí, "kuřák řekl.
Jednou z prvních věcí, které musel Purdue udělat, bylo nainstalovat připojení Wi-Fi na 1 408 akrů polí, aby bylo možné shromažďovat data. Takže Purdue spolupracoval s Arubou, společností Hewlett Packard Enterprise, aby porozuměl výzvám a zjistil, jak navrhnout řešení v tomto měřítku.
Bylo však nutné mít k dispozici Wi-Fi pro vozidla se senzory, jako je například PhenoRover od společnosti ACRE. "Pracujeme na tom, že je autonomní, ale právě teď je to vozidlo s posádkou a shromažďujete všechna ta data, a pokud chceme poslat tento reálný čas pro výpočet zdrojů, jako příklad, musíte mít připojení, aby to bylo možné "Kuřák vysvětlil."
"A tak si představte, že stroj běží přes řádky a přijímá všechna ta data a potom je někam tlačí, výpočet se děje automaticky, vytváří nás datový proud a prochází všemi jeho algoritmy, jeho transformací dat a na konci výzkumným pracovníkem má na ně připravená vizualizovaná data nebo modelová data ... takže jde skutečně o aktuálnost sběru dat a celý tok transportu, překladu a spotřeby dat, “řekl Smoker.
Jak jsou satelitní snímky a drony použity na farmě
Crafton Farms používá tuto satelitní technologii ke zlepšení efektivnosti nákladů.
Austin Crafton je ten, kdo v čele s farmou svého otce používá satelitní snímky. Řekl, že jeho rodina obhospodařuje stejná pole od poloviny 18. století, ale dělali to podobným způsobem jako jejich předci, dokud nebyla přidána nová technologie.
Způsob, jakým se rodina Craftonů rozhodla přidat technologii, byl docela tradiční - Austin prosil svého otce, aby vyzkoušel něco nového. Nyní, když sousedé farmáři vidí technologii zlepšující zisky pro Craftony, uvažují o tom také, řekl Austin.
Andrew Laney, vedoucí technologického vedoucího pro WinField a Land O'Lakes, uvedl, že typ reakce je v zemědělství běžný. Zemědělství je tradičním odvětvím a zemědělci jsou nenáviděni změnit způsob, jakým řídí své plodiny, ale jakmile uvidí souseda dělat něco, co funguje, je mnohem pravděpodobnější, že přijmou stejnou techniku.
V Crafton Farms, Austin, který provozuje farmu se svým otcem, Johnny Crafton, se ráno posadí s šálkem kávy a podívá se na jeho iPad, aby zkontroloval satelitní snímky, aby viděl, která pole si v ten den potřebují pozornost; na snímcích jsou zvýrazněny oblasti s poškozením. S více než 40 poli by nebylo možné každý den projít každou řadu každého pole, ale určením, která pole by mohla mít problémy, jej Crafton může zúžit na hrstku k návštěvě.
"Takže, pokud se na to díváte ze satelitního obrazu, máte uprostřed tohoto pole červenou skvrnu a vy se můžete sledovat a ujistit se, že jste na tom konkrétním místě v poli. Pak , agronomie přebírá, “řekla Laney.
V minulosti musely farmy posílat skauty, aby se podívali na každé pole, které stále neukazovalo, co se děje uprostřed obrovského pole.
Jakmile je zjištěn problém, zemědělec může určit, zda se má pokusit opravit škodu, která by mohla být způsobena příliš velkým deštěm, nebo předpokládat, že oblast je ztráta a přestat na ni utrácet peníze. Protože hnojivo je drahé, je lepší vyhnout se utrácení peněz na poli, které nebude produkovat zdravou plodinu.
"Pokud víme, že pole nebude odpovídat výrobním nákladům, můžeme se trochu utáhnout o výdaje a přizpůsobit je tomu, o čem si myslíme, že to pole vydělá," řekla Laney.
Porovnání současných polí s předchozími roky umožňuje i přesnější analýzu dat.
Dronové se hodí, když farmáři potřebují vidět celé pole, aniž by šli dál.
"Například, pokud je jedno z těchto polí 200 akrů a procházení kukuřicí s vysokým nebo vysokým hrudníkem je těžké a v tom ročním období je to opravdu horké, to je místo, kde vám dron začne dělat mnohem efektivnější," Řekla Laney. "Pokud víte, že toto pole má problém, a víte, že je v zadní části pole a vy opravdu nechcete chodit na jeho zadní stranu, můžete vzít dron, letět tam a získat snímek o tom, co se děje, a podívej se na to opravdu blízko. Jestli je to něco, co můžeš ze snímku říci, nemusíš tam chodit.
Přínos přesného zemědělství
Pro přesné zemědělství se používá technologie, jako je modelování plodin. WinField začal nabízet plodinový model v roce 2018, který používá dálkové snímání. Farmář jednoduše připojí informace, jako je typ půdy, kolik hnojiva bylo použito a jaký den byl vysazen. Software modeluje plodinu a poskytuje farmáři informace o tom, kdy očekávat, že se plodina nachází v určité fázi růstu, a jaký bude očekávaný výnos, řekla Laney.
Tento typ technologie může snížit náklady o 15 až 20 $ na akr, což je významné, když zemědělec, například Craftons, pracuje s tisíci akrů.
I když je to snadná matematika, je stále těžké přimět některé zemědělce, aby přijali nové technologie. "Musíte jim technologii přenést a vy jim ji ukážete a mnohokrát dostanete zpětný chod, protože se liší od způsobu, jakým to vždy dělali," řekla Laney.
„Jednou z technologií, které nyní většina zemědělců používá, která byla před 15–20 lety druhem cizího druhu, byl odběr vzorků z mřížky. Odběr vzorků z půdy na mřížce místo toho, aby šli ven a odebrali jeden vzorek pole sto akrů, a to, co představuje hnojivo měli byste si to dát. Nyní si vezmou GPS a položí na pole mřížku a vytáhnou z jednotlivých bodů. Takže budete mít zhruba 30 až 40 vzorků na sto akrovém poli, " vysvětlil.
Nyní farmáři připojí tyto informace k softwaru, který jim poskytne informace o tom, kolik hnojiva je potřeba pro konkrétní pole, řekl.
IoT senzory v terénu
Senzory IoT v Purdue se používají ke sběru výše zmíněných velkých dat k vytvoření lepších rostlin.
"V terénu používáme mnoho senzorů. Budeme zaznamenávat typické věci, které meteorologická stanice na letišti může zaznamenat, jako je teplota vzduchu, rychlost větru, srážky, ale také zaznamenáváme množství sluneční energie, kterou přijímám od slunce, protože slunce je motorem fotosyntézy, “řekl Jim Beaty, vrchní ředitel Purdue Agronomy Center. "Vyjdeme ven a zaznamenáme fotosyntetickou aktivitu jednotlivých rostlin. Chceme vytvořit rostliny, které jsou velmi efektivní při zachycování této sluneční energie a při přeměně na vlastnosti, o které nás zajímá."
Výzkum zlepšování rostlinné výroby a více v Purdue
Na Purdue University má Agronomické centrum pro výzkum a vzdělávání farma pro testování, která slouží jako venkovní laboratorní a výzkumné zařízení. Tým vědců studuje genetiku a genomiku, pěstování rostlin a environmentální výzkum.
Podle Beatyho přidání technologie v posledních několika letech zrychlilo produkční zemědělství.
„Jsme jaksi na vstupu do nové fáze, kde mnoho technologií přechází do genetiky rostlin. Co můžeme udělat pro genetické zlepšení plodin? A abychom toho dosáhli, využíváme také spoustu dalších technologií jako GPS k zaznamenávání výnosů v polích nebo tam, kde provádíme ošetření [ke zlepšení úrody]. A na výzkumné stránce používáme tuto technologii, abychom nám pomohli identifikovat rostliny, které mají hodnotu pro pěstitele rostlin, takže dokáže rychleji rozvíjet užitečné vlastnosti rostlin, “vysvětlila Beaty.
Purdueova zkušební farma je jedinečná lokalita, protože, jak říká Beaty, „tato konkrétní farma byla vybrána proto, že je situována právě tam, kde se velký prales z tvrdého dřeva, který se táhl odtud až k Atlantskému oceánu, setkal s Velkou Prairií. Velká Prairie je vysoká travnatá ekologie odtud celou cestu přes Nebrasku až do Saskatchewanu v Kanadě a kolem Ozarků do Texasu. Na tomto místě se tedy sešly dvě zcela odlišné ekologie, a proto jsou naše půdy na jedné straně farmy oproti druhé velmi odlišné. ať už byly vyvinuty pod listovým vrhem lesa, nebo byly vyvinuty pod rouškou prérie. "
Beaty řekla: „Používáme technologii ke zlepšení efektivity zemědělství, přesnosti a bezpečnosti dodávek potravin, které vycházejí. Nyní máme záznamové nástroje a výsadbu řízeného řízení. Můžeme zaznamenat, kde rostliny pěstujeme, kam vkládáme o pesticidech. Dokážeme ukázat, kde bychom neměli pesticidy ukládat pomocí našich záznamových zařízení. Tuto technologii můžeme použít k vytvoření lepšího záznamu pro naši zemědělskou produkci, a opravdu doufáme, že pro spotřebitele, kteří chtějí vědět, kde jejich jídlo pochází z toho, že můžeme vytvořit lepší cestu k tomu, kde vaše jídlo přišlo z celé cesty zpět na pole. “
Jak drony vedou k chytřejšímu hospodaření
„Jako agronom mám zájem o rostliny, které pro mě mohou mít největší hodnotu,“ řekla Beaty. „Pokud mám ve svém šlechtitelském programu v terénu 10 000 rostlin, mohl bych si tam každý den nebo jednou týdně nechat venku dělat poznámky, ale pokud použiji nástroje, které mi pomohou zjistit, jak rostliny rostou a přežívají a jak zdravé jsou, mohu k tomu použít záznamové zařízení. ““
„Nezajímá mě, jak toto zařízení prochází polem. Jinými slovy, student může mít selfie stick s nahrávacím zařízením na konci selfie stick, procházet každou jednotlivou rostlinu, nebo bychom mohli mít zařízení létající přes pole, jako je dron nebo bezpilotní vzdušné vozidlo. Mohli bychom mít záznamová zařízení na kolovém zařízení, které jde nahoru a přes plodiny. Mohli bychom mít nástroje na Cessně nebo satelitu. Můžeme shromažďovat data mnoha způsoby „Spolupracujeme s inženýry v Purdue, abychom nám pomohli určit nejefektivnější a nejlepší způsob, jak můžeme sbírat naše data,“ vysvětlil.
Zvýšené výnosy plodin a snižující se náklady jsou pro zemědělce klíčové k nákupu technologií
Způsob, jak přimět zemědělce, aby kupovali tuto technologii, je zajistit, aby stála za to jejich čas, a zvýšení výnosů plodin a snížení nákladů jsou klíčovými způsoby, jak získat jejich pozornost.
Beaty řekla: „Vždy musíte mít výnos, ale mnoho vlastností, které můžeme hledat, může být rysy s přidanou hodnotou. Můžeme být schopni zlepšit hladinu vitamínu v rostlině, o kterou se společnost zajímá.“ Pracoval jsem na úpravě škrobu v jednotlivých rostlinách kukuřice tak, že možná, když tam bylo zpracování, vytvořilo pro procesor lepší produkt. Vždy se snažíme vytvářet hodnotu. "
Kuřák souhlasil a řekl: „Musíme ukázat hodnotu. Přestože každý daný zemědělec může být odolný vůči změnám, protože má známou praxi, která vede ke známému výsledku, návrh na snížení hodnoty snižuje náklady na vstupy, zvyšuje jejich výstupy, snižuje práce nebo zvýšení hodnoty jejich produktu. “
Beaty řekla: „Skvělá věc, o univerzitním systému v Americe, je to, že se snažíme používat nezaujatý výzkum, vědu, abychom mohli tuto technologii zdokonalit a dokázat, že je produktivnější a bezpečnější. Společnost bude vždy muset odpovídat na tyto otázky: Je to bezpečné "Je to morální? Má hodnotu?"