ELŐZMÉNYEK

A szántóföldi növénytermesztés kezdetektől alkalmazkodott a környezeti feltételekhez, először, hosszú ideig ösztönösen (termesztésbe vont növények kiválasztása), később 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%. Ebből a rendelkezésre álló területből, a lakosság növekedésének függvényében vontak mûvelésbe egyre nagyobb részt.

Európában az 1200-as évek közepétől állnak rendelkezésre termésadatok, elsősorban a jelenlegi Angol Királyság területéről. A feljegyzések szerint a XIX. század elejéig nem nőttek a termésátlagok számottevően, búzából az elvetett mag 3–4,5-szörösét takarították be. A lakosság ellátásához szükséges termésmennyiséget az újabb és újabb területek mûvelésbe vonásával tudták kellő szinten tartani. Ez a lehetőség a 1800-as évek közepére kimerült, ekkor történt az első jelentős, tudatos termesztés-technikai lépés, elsősorban 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 első szántóföldi növénytermesztési kísérletet is ebben az időben állították be az angliai Rothemstedben (szerencsére a kísérlet napjainkig fennmaradt).

A mezőgazdaság kemizálása és az új, nagy teljesítményû fajták nemesítése abban az időben nyert teret, amikor bolygónk lakossága a 3,5 milliárdot közelítette. Napjainkban, amikor a lélekszám már a 7 milliárdot is meghaladta, s ebből óvatos becslések szerint is legalább 1 milliárd nem jut elégséges táplálékhoz, ismét jelentős innovációra van szükség a mezőgazdaság 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 közepétől kezdődően rohamos mértékben terjedtek el, kihasználva a mezőgazdaság 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 jelentősen lerövidült az időszak, ami alatt a különböző tudományterületek alapkutatási eredményei megjelentek a gazdálkodóknál.

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

A múlt század hatvanas éveitől már lehetőség nyílt modern fajták termesztésére, a kemikáliákat pedig korszerû, nagy kapacitású vegyi üzemek állították elő. Hazánkban a hetvenes évek közepén az addig is kiválóan mûködő és szervezett növényvédelmi hálózatot kibővítették az agrokémiával, létrejött a MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ, valamint megyei intézményei. A hálózat megalakulása látványos változásokat és felgyorsult szakmai munkát eredményezett. Beindultak a kötelező 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 első hazai eseményeként is értékelhetjük ezt az időszakot, hiszen a táblánként kialakított 12 ha-os mintavételi területek akár külön is kezelhetővé válhattak. Hasonlóan jó alapokat jelentett az országos gyomfelvételezés eredményeinek kiértékelése (Balázs-Ujvárosi gyomfelvételezési módszer), valamint a mezőgazdasági gépgyártás területén elért fejlesztések alkalmazása is. Nagy előrelépés volt és indikálta a precíziós gondolkodást a kombájnokra szerelt hozammérő 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 fejlődő 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 nyerhető a talaj vízellátottságáról, dokumentálhatók a belvizes foltok, és egyéb a termés mennyiségét befolyásoló tényezők. A vegetáció alatti változásokról is információk nyerhetők, a növényápolás oldaláról a különböző gyomborítottság, a kártevők és kórokozók fellépte követhető nyomon.

Ilyen előzmények után jutottunk el a precíziós mezőgazdaság lehetőségéhez is. A gyakorlati bevezetését megelőzően 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 lehetőség abban segített, hogy mindezt az előrelépést helyspecifikusan, beazonosíthatóan és visszakereshetően tudják végrehajtani.

Az eddig elmondottakból is kiderül, hogy ennek a technikának az alkalmazásával a gazdálkodó célja a termőhelyi viszonyokhoz történő, lehető 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, eltérő környezeti feltételek mellett.

PRECÍZIÓS NÖVÉNYTERMESZTÉS

A mai értelembe vett precíziós, helyspecifikus mezőgazdaságról a helymeghatározó rendszereknek a polgári felhasználók számára történő elérhetőségétől kezdődően beszélhetünk. A precíziós gazdálkodás területén bekövetkezett fejlesztések – mint sok más egyéb technikai előrelépés esetében is – a katonai kutatások területéről származnak. Általában az első nagyobb – hadi körülmények közötti, háborús – alkalmazást követően elkezdődhet 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 fejlődésnek, nem csak technikai, hanem – ami a szántóföldi alkalmazáskor különösen fontos – pontosságban is. A technika alkalmazása lehetőséget nyújt – mezőgazdasági gép, a táblán mozgó eszközök, emberek – helyzetének meghatározásán túl arra is, hogy különböző érzékelőkkel (akár szemmel is) gyûjtött adatok helyét rögzítsük, majd a szükséges alkalmazások kidolgozását, beavatkozások meghatározását követően, pontosan az adott helyen avatkozzunk be. Az adatgyûjtés akár folyamatos is lehet (pl. hozamadatok), feldolgozása pedig egy időben, vagy utólag is történhet. A nagy előrelépést a mûholdas alkalmazás jelentette, bár azt megelőzően is lehetőség volt földi mérésekre (háromszögelési módszer). A háromszögelési módszer használatakor, nagy idő- és költségráfordítás mellett, megközelítőleg 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 elérhetősége, megléte esetén (mûholdjel) két információbázissal kell rendelkeznie:



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



- hozamtérkép (lehetőleg több évre visszamenően), mely az agronómiai helyzetét mutatja az adott területnek.

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

Precíziós növénytermesztésről 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 meglévő eltérő 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 növényvédő szer, a mûtrágya – akár az öntözővíz – 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 különböző tulajdonságok táblán belüli mintázatát, majd – amennyiben különbségek találhatók a táblán, akkor – az ehhez köthető feladat végrehajtását. A táblán belüli különbségek a helyi agroökológiai adottságokhoz, a talaj kultúrállapotához, valamint a termesztett növény állományához köthetők.

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 csúcsminőségét (csúcstechnológiát) és információs technológiát.

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



- talaj-előkészítés, talajmûvelés (elővetemény hatása, a talaj szerkezete és állapota, mûvelhetősége),



- vízellátás (a talaj aktuális és potenciális vízszolgáltató és tározó képessége, öntözhetőség, öntözővíz minősége),



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



- vetés (növényfaj, fajta, speciális tőszám- és vetőmagmennyiség helyspecifikus meghatározása, megfelelő sortáv és vetésmélység biztosítása),



- növényápolás (állomány-kezelés megítélése)



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



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

A gondosan előkészített talaj és jól megválasztott fajta alkalmazásakor felsoroltak közül két meghatározó mûveletről bővebben is érdemes beszélni, ezek a tápanyag-utánpótlás és a növényvédelem.

TÁPANYAG-UTÁNPÓTLÁS

A szerves- és mûtrágyák mennyiségének meghatározása az elérhető szaktanácsadási módszerek alkalmazásával megoldható. A kiszórandó mennyiség, az elérhető választék és a szórás időpontja 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 lehetőség van, hogy az érzékelhető különbségeket pontos vizsgálatokkal jellemezzük. Ezzel nyomon követhető a talaj fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságainak, valamint ezek eredőjeként tápanyagforgalmi sajátosságainak, tápanyag-szolgáltató képességének változása. A pontos alkalmazandó adagok meghatározásában ezek az információk nélkülözhetetlenek, üzemi körülmények között is lehetőség van táblán belül az inhomogén egységek, foltok adatainak tárolására, elemzésére, idősorok kialakítására. A kutatás során további pontosításra is van lehetőség, ennek alapvető 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 kártevők a mezőgazdasági táblákon ritkán fordulnak elő egyöntetûen, homogén módon. A kórokozók és állati kártevők fellépésére, ezáltal elterjedésükre a heterogenitás, a gradiens melletti, vagy foltokból történő terjeszkedés a jellemző, valamint az, hogy a fertőzés intenzív.

A gyomnövények elterjedésére ez kevésbé jellemző, a gyomborítottság nagyobb stabilitást mutat. A gyomszabályozásnál egy olyan kombinált alkalmazás is szóba jöhet, amikor az érzékeléssel egy időben, az azonnali kiértékelést követően megkapja a parancsot a permetezőgép.

A precíziós gazdálkodás megjelenése eddig nem ismert lehetőséggel 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 előnyökkel jár a termelő számára, hanem az üzemen túlmutató környezetvédelmi előnyökkel is a kevesebb és célzottan felhasznált peszticidmennyiség miatt.

KÖZELI ÉS TÁVLATI LEHETŐSÉGEK

Az előzőekből is kitûnik, hogy a precíziós gazdálkodás három lényeges, egymásra épülő és mással nem helyettesíthető tevékenységet fog át: (1) a termesztés körébe tartozó adatok és jelenségek nagy pontosságú, elemenként eltérő mértékû, de folyamatos hely- és időmeghatározását, (2) a gyûjtött és képzett (képződött) adatok térinformatikai feldolgozását, majd elemzését, (3) a meghatározott mûveleteknek az elérhető legmagasabb szinten automatizált terepi végrehajtását.

Megítélésem szerint a precíziós gazdálkodás bevezetésének leggyengébb pontja a megfelelő mennyiségû és minőségû 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 elérhetősége, kezelése, a bekövetkező változások nyomon követése (pl. meteorológiai adatok), valamint a tenyészidőszak alatti információk elérhetősége (fenológiai állapot, fertőzések, gradációk stb.).

Megállapítható, hogy egy technológia alkalmazásának minőségét 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 főtitkár

A cikk szerzője: Dr. Németh Tamás