Precisionsjordbrukstekniker för att driva småbrukare

Det utbredda införandet av precisionsjordbruk kan tillskrivas flera viktiga tekniker: mobiltelefoner, drönare, satelliter och sensorer på plats. Även om inte alla är helt nya, gör det faktum att de blir alltmer prisvärda och lättillgängliga dem mer relevanta för jordbrukare överallt.

Trots den allmänt optimistiska synen måste många hinder övervinnas innan småbrukare kan implementera dessa lösningar. Konceptet "De fem A:na för teknikåtkomst", som består av "tillgänglighet", "överkomliga priser", "medvetenhet", "förmåga" och "handlingsfrihet", är ett användbart ramverk för att analysera dessa många svårigheter.

I många delar av världen kan tillgången på precisionsjordbruksteknik vara kraftigt begränsad av skäl som brist på den digitala infrastruktur som krävs för att stödja sådana lösningar (till exempel ström eller internet).

Även om de är tillgängliga, kanske många jordbrukare inte har de ekonomiska möjligheterna att köpa dem. Till exempel kanske jordbrukare inte har råd med en smartphone med internetanslutning, en viktig förutsättning för många precisionsjordbrukstekniker.

Även när hållbara lösningar är tillgängliga och kostnadseffektiva kan jordbrukare vara omedvetna om dem. Det är också fallet med flera andra tekniska tjänster som tillhandahålls av både offentliga och kommersiella organisationer. Det finns också en möjlighet att jordbrukare saknar den läs- och skrivkunnighet och de tekniska färdigheter som krävs för att använda lösningarna.

I en undersökning genomförd av GSMA uppgav respondenter från låg- och medelinkomstländer som var bekanta med mobilt internet att detta var det främsta hindret för dem att använda internet.

Slutligen kanske jordbrukare som tillhör underförsörjda grupper, såsom kvinnliga jordbrukare, saknar "inflytande" på grund av de många sociokulturella hinder som står i deras väg och hindrar dem från att få tillgång till tekniska lösningar.

För att övervinna dessa hinder krävs insatser på operativ och policynivå. Dessa innebär att skapa lösningar med användaren i åtanke, utveckla affärs- och tjänsteleveransmodeller som är kreativa och inkluderande, och stifta lagstiftning som gör det möjligt att omvandla sektorn digitalt.

Hindrenas mångfacetterade natur belyser behovet av ökat samarbete mellan många intressenter, inklusive statliga och kommersiella sektorer, civilsamhället och den akademiska världen, för att påskynda användningen av digital teknik bland småbrukare.

Relevanta precisionsjordbrukstekniker

I det här avsnittet presenterar vi en översikt över de viktigaste och mest relevanta precisionsjordbruksteknikerna för att främja den växande användningen av dessa tekniker.

1. Användning av mobiltelefoner 

Den växande mobil- och internetanvändningen har banat väg för utvecklingen av en mängd olika mobiltelefonbaserade tjänster för jordbruksindustrin.

Dessa tjänster kallas även för “m-Agri-tjänster”. De omfattar att säkerställa att jordbrukare har tillgång till insatsvaror, lån, försäkringar och marknadsplatser där de kan sälja sina produkter.

Mobiltelefoner gör det möjligt för jordbrukare och jordbrukspersonal att kommunicera i båda riktningarna, tillhandahålla övervakningsmöjligheter i realtid och underlätta digitalisering och enkel insamling av fältdata.

Smarttelefoner utrustade med GPS kan underlätta insamling av exakta positionsdata och möjliggöra distribution av individualiserad information till jordbrukare. Mobila enheter är ett mycket lättillgängligt medium för att sprida information och insikter med hjälp av andra precisionsjordbrukstekniker som satelliter, sensorer på plats och obemannade luftfarkoster (UAV).

Kanske erbjuder en telefon med bara de mest grundläggande funktionerna och ingen "smart" funktionalitet olika möjligheter för lantbrukare att låsa upp individuell information.

Detta gör det möjligt för jordbrukare som inte har ekonomiska medel att köpa en smartphone eller som bor på platser med minimal eller ingen internetuppkoppling att dra nytta av precisionsjordbruksteknik.

De mobiltelefonbaserade jordbruksrådgivningstjänster som för närvarande hjälper otaliga jordbrukare över hela världen är det vanligaste alternativet. Dessa tjänster kallas även för "digitala anknytningar".“

De kan övervinna många av de nackdelar som jordbruksrådgivare har, såsom brist på antalet, begränsad bevisad effektivitet och misstro bland jordbrukare mot de råd som AEW:erna ger.

Rådgivningstjänster är en kostnadseffektiv strategi för att förbättra jordbruksresultat, även om effekterna av rådgivningstjänster i sig är små.

Till exempel visade en undersökning att jordbrukare som ökade mängden kalk de applicerade på sina grödor som svar på SMS-baserade aviseringar hade ett kostnads-nyttoförhållande på upp till tio:1.

2. Användning av satelliter som jordbruksteknik

Spektraldata som samlas in av satelliter kan användas för att bygga spektralindexkartor, som ger en visuell representation av gårdens tillstånd samtidigt som de ger bonden råd om vilka områden på gården som behöver deras uppmärksamhet. ARVI, NBR och NDVI är exempel på spektralindex som används ofta.

• Det normaliserade differensvegetationsindexet, eller NDVI, utvärderar hur grön vegetationen är och kan fungera som ett alternativ för att bedöma grödans hälsa i hela fältet.
• NBR används både för att bedöma brändernas omfattning och för att övervaka pågående bränder.
• ARVI övervakar koncentrationen av partiklar och gör det möjligt för användare att lokalisera områden som påverkas av föroreningar eller till och med aktiviteter som svedjebruk.

Genom mobilappar kan lantbrukare få gårdskartor illustrerar variationer i grödornas hälsa inom gårdarna och gårdsspecifik rådgivningsinformation.

Integrering av satellitdata med flera andra datakällor, såsom väder, sensorer på plats och jordbruksregister (gödselanvändning, planteringsdatum etc.), följt av bearbetning med hjälp av maskininlärningsalgoritmer, kan ge information som är ännu mer exakt för lokala jordbrukare.

Flera nya företag erbjuder precisionsjordbruksteknik. Dessa inkluderar lösningar för användning av gödselmedel samt avkastningsprognoser baserade på satellitbilder.

Satelliter kan också ge geopositioneringsinformation. Satellitbaserade navigationshjälpmedel som GPS hjälper till att samla in georefererade detaljer och identifiera exakta fältpositioner.

Det är nödvändigt för den exakta placeringen av utsäde, herbicider och bekämpningsmedel, såväl som för hanteringen av hållbar vattenanvändning och stöd i övergripande jordbruksmetoder.

Användningen av satelliter och navigationssystem tillsammans hjälper till att karakterisera variationen i gårdarnas jordmån och grödor, vilket möjliggör användning av odlingsmetoder som är både mer intensiva och mer effektiva.

3. Användning av obemannade luftfarkoster (UAV) inom precisionsjordbruk

I kombination med flera andra former av teknik (flera sensorer och variabel hastighetsteknik) används drönare i successiva delar av grödans tillväxtcykel. Det sträcker sig från jordvärdering till plantering av frön eller besprutning av grödor för att bestämma den optimala skördetiden.

De har två huvudsakliga användningsområden: att upptäcka och minska mängden arbete som måste utföras. Drönare utrustade med kameror och andra sensorer gör det möjligt att genomföra flygövervakning i realtid och ger en oöverträffad överblick över gården.

Nyttolaster som kan kopplas till drönare, liknande sprutsystem, kan minska det manuella arbete som krävs för specifika jordbruksuppgifter, som scouting och applicera herbicider, gödningsmedel och insekticider.

4. Användning av sensorer och sakernas internet (IoT) 

Odlare kan basera sina val på data som samlas in av sensorer på plats, vilka övervakar deras fälts och grödors egenskaper med ökad precision.

Precisionsjordbruksteknik som sensorer används i tillämpningar: precisionssådd och besprutning, övervakning av skadedjur och jord, smart bevattning, övervakning av avkastning, övervakning av vädret och övervakning av miljön.

Kommunikation mellan enheter måste styras av en uppsättning regler för att sensorer på plats ska kunna kommunicera med varandra och överföra data. Termen "nätverksprotokoll" hänvisar till denna förutbestämda uppsättning riktlinjer.

Eftersom de olika trådlösa nätverken vanligtvis har varierande räckvidd och kapacitet för dataöverföring, är de bäst lämpade för flera tillämpningar.

Tekniken som kallas Low-Power Wide-Area Networks (LPWAN) blir alltmer populär för användning i jordbruksapplikationer för sakernas internet.

LPWAN är optimalt för situationer där intelligenta enheter kommunicerar över ett betydande avstånd men bara behöver överföra en begränsad mängd data. LPWAN-nätverkstekniker inkluderar till exempel LoRaWAN och NB-IoT.

Förutom att ha ett stort täckningsområde (upp till 20 kilometer) har dessa sensorer också hög energieffektivitet. Som ett resultat kan batterierna som används för att driva sensorerna hålla i så länge som 15 år.

Eftersom det inte är beroende av 4G eller GPS har LoRaWAN blivit mer populärt för användning inom precisionsjordbruksteknik eller -applikationer, vilket ger tillförlitlig dataöverföring utöver geolokalisering. Det indikerar att det är bättre lämpat för användning på mer avlägsna platser med mindre 4G-täckning.

Ytterligare precisionsjordbrukstekniker

Precisionsjordbruk gynnas av tekniska framsteg som t.ex. variabel ränteteknik (VRT), lantbruksrobotar och automation.

Småbrukare verkar dock inte kunna implementera dessa metoder på grund av de höga kostnaderna, bristen på acceptabla affärsmodeller och kravet på vissa nivåer av teknisk expertis.

1. Robotik och jordbruksautomation

Jordbrukare över hela världen vänder sig till robotteknik i en mängd olika former, såsom ogräsrensningsrobotar, autonoma traktorer, grödövervakning robotar och skörderobotar för att minska antalet resor som behövs för gårdsövervakning, minimera skador och förluster av grödor, öka jordbruksavkastningen och sänka sin bränsleförbrukning.

De stigande kostnaderna för precisionsjordbrukstekniker som robotar är det största hindret för utbredd användning i underutvecklade länder.

Till exempel förväntades det år 2017 att robotstyrd jordbruksspaning skulle ha en initial kostnad på över 14 9 000 pund och en årlig driftskostnad på 18 100 pund per hektar. Priset för andra mobila robotar utformade för lättare uppgifter som ogräsrensning och beskärning kan snabbt gå från 15 000 pund till 30 000 pund.

För att göra robotar till ett mer ekonomiskt gångbart val undersöks dock olika affärsmodeller.

Till exempel kan ett företags affärsmodell inkludera ARaaS, vilket hänvisar till “Agricultural Robots-as-a-service”. Genom att kompensera jordbrukare för att använda jordbruksrobotar ger detta koncept småbrukare ett bekvämt och säkert ekonomiskt val.

2. Variabel hastighetsteknik (VRT)

Det finns sällan någon enhetlighet i de faktorer som avgör grödans produktion över ett fält. Dessutom ger en konsekvent tillämpning av insatsvaror inte maximal möjlig produktion eller lönsamhet.

För att maximera insatseffektiviteten och därmed avkastningen och vinsttillväxten för enskilda fält omfattar variabel hastighetsteknik (VRT) anpassning och kraftigt varierande mängder insatsvaror, såsom gödningsmedel, kemikalier och såkapslar, på lämpliga platser över hela fältet. Detta görs för att maximera områdets potential som helhet.

För leveranser är fordon som drönare, traktorer och andra jordbruksrobotar utrustade med utrustning som kan arbeta med varierande hastigheter (t.ex. sprutor och spridare).

Småbrukare kan ofta inte rättfärdiga inköp av sådan utrustning på grund av dess oöverkomligt höga kostnad (uppskattas till mellan 14 150 000 och 14 250 000 pund), samt dess komplexitet för jordbrukare att förstå och genomföra.

GeoPard är ett av de autonoma precisionsjordbruksföretagen som kan hantera all data från en georefererad gård. Vi hjälper företag som är involverade i grödoodling med precisionsjordbrukslösningar samtidigt som vi hjälper dem att effektivisera sin verksamhet.

Även odlare och grödkonsulter kan få precisionsjordbruk tekniker från vårt företag. API, white label-lösningar och widgets är några av de andra tjänster vi erbjuder stora jordbruksföretag. Tack vare detta kan de introducera sina lösningar på bara några få veckor.

Vanliga frågor och svar

1. Vilket av följande är den mest sannolika anledningen till att de flesta småbrukare undviker precisionsjordbruksteknik?

Den troligaste anledningen till att de flesta småbrukare undviker precisionsjordbruksteknik är den höga initiala kostnaden för att anta och implementera dessa tekniker. Småbrukare har ofta begränsade ekonomiska resurser och kan uppfatta precisionsjordbruk som för dyrt och otillgängligt.

Dessutom kan begränsad tillgång till teknisk kunskap, brist på infrastruktur och otillräcklig utbildning och stödtjänster avskräcka småbrukare från att anamma precisionsjordbruksteknik.

2. Hur gynnar användningen av GPS-teknik på detta sätt bonden?

Användningen av GPS-teknik inom precisionsjordbruk gynnar jordbrukare genom att tillhandahålla noggrann fältkartläggning, möjliggöra riktad inmatning, effektivisera jordbruksverksamheten och underlätta datadrivet beslutsfattande.

Noggrann kartläggning av fälten hjälper lantbrukare att förstå variationer inom sina fält och optimerar resursallokeringen. Riktad insatstillförsel minskar avfall och sänker insatskostnaderna. GPS-styrda maskiner förbättrar driftseffektiviteten, vilket sparar tid och arbete. Datainsamling och analys möjliggör välgrundade beslut för förbättrad produktivitet och lönsamhet.