Jak będzie wyglądało rolnictwo przyszłości?
Z tego artykułu dowiesz się:
-
Jak historyczne rewolucje ukształtowały dzisiejsze rolnictwo przemysłowe.
-
Dlaczego przejście na rolnictwo 3.0 i precyzyjne dawkowanie nawozów jest niezbędne dla ekosystemu.
-
W jaki sposób nowoczesne roboty rolnicze autonomicznie dbają o zasobność gleby i bezpieczeństwo na polu.
-
Jakie emisje gazów cieplarnianych generuje sektor agro i jak można je ograniczać.
-
Czy autonomiczne maszyny i sztuczna inteligencja w przyszłości całkowicie zastąpią pracę rolnika.
Jak będzie wyglądało rolnictwo przyszłości i jakie technologie je zmienią?
Rolnictwo, które przez tysiąclecia opierało się na tradycyjnych metodach, znajduje się obecnie w punkcie zwrotnym. Dynamiczny rozwój technologii cyfrowych, robotyki oraz rosnąca presja klimatyczna sprawiają, że sposób, w jaki produkujemy żywność, musi ewoluować. Zrozumienie nadchodzących zmian jest kluczowe nie tylko dla producentów żywności, ale i dla całego społeczeństwa stojącego przed wyzwaniem wyżywienia rosnącej populacji globu.
Jaka będzie ta przyszłość?
Czy roboty zastąpią rolników? Czy będziemy zużywać mniej nawozów? Czy uda się wyżywić rosnącą populację świata? Te pytania warto sobie zadać, obserwując szybko zmieniające się rolnictwo. Dzięki rolnictwu przeszliśmy na osiadły tryb życia i mogliśmy rozwijać cywilizację w kształcie, jaki znamy. Przez stulecia większość populacji świata zajmowała się właśnie nim. Polska też długo była państwem rolniczym. Po I wojnie światowej z uprawy ziemi żyło ponad 70 proc. Polaków. Jeszcze w połowie lat 90. XX wieku 22 proc. pracowników zatrudnionych było w rolnictwie. Dziś to już niecałe 10 proc. Jak to się dzieje, że mimo takich spadków zatrudnienia wciąż produkujemy dużo żywności? Polska jest wszak jednym z większych jej eksporterów na świecie – w 2018 roku była na 13. miejscu (i na 7. miejscu w Unii Europejskiej). Na naszych oczach w rolnictwie odbywa się rewolucja. I nie jest to bynajmniej pierwsza taka zmiana.
Jak zmieniło się rolnictwo na przestrzeni wieków?
Przyjmuje się, że uprawą roli ludzie zaczęli się zajmować ok. 10 tys. lat p.n.e. Rewolucje nadeszły znacznie później, na przełomie XIX i XX wieku. Nie znaczy jednak, że przez 12 tysięcy lat rolnictwo się w ogóle nie zmieniało – nigdy jednak w takiej skali i z takimi konsekwencjami.
Pierwsza (rolnictwo 1.0) rozpoczęła się pod koniec XIX wieku i wiązała się z wprowadzeniem maszyn napędzanych najpierw silnikami parowymi, a w kolejnych latach spalinowymi i elektrycznymi. Odciążyły one w pracy ludzi i zwierzęta, przyspieszyły i zmechanizowały ją.
Druga została nazwana zieloną, a jej początek to lata 50. XX wieku. Wiązała się z pojawieniem się na rynku stosunkowo tanich nawozów i pestycydów, nowych odmian roślin, a także specjalistycznych maszyn. Rolnictwo 2.0 to więc większa produktywność i wydajność, ale też początek problemów, które kojarzymy dziś z rolnictwem przemysłowym – zatruwanie środowiska, utratę bioróżnorodności.
Trzecia rewolucja wiązała się z szukaniem umiaru. Jak dawkować nawozy, by pomóc, ale i nie zaszkodzić? Hasłem rolnictwa 3.0 jest precyzja. Ulepszanie gatunków roślin uprawnych, by były bardziej odporne na szkodniki i choroby. Modyfikacja maszyn, by bardziej dokładnie prowadzić zabiegi agrotechniczne. I w końcu wykorzystanie sygnału GPS, który pozwolił na tworzenie np. map plonów. Rozwój technologiczny jednak przyspieszał, więc teraz jesteśmy świadkami czwartej rewolucji.
Jaki jest realny wpływ branży rolniczej na zmiany klimatu?
Branża rolnicza odpowiada w skali świata za około 9 proc. emisji gazów cieplarnianych. Pochodzą one głównie z nawożonej gleby, z której ulatnia się m.in. podtlenek azotu, ale także z fermentacji jelitowej bydła (metan) oraz z niewłaściwej gospodarki odpadami zwierzęcymi, czyli nieprawidłowego przechowywania nawozów naturalnych.
Współczesne wyzwania polegają na tym, jak zwiększyć produkcję, aby wyżywić świat, jednocześnie drastycznie ograniczając ten negatywny ślad środowiskowy. Odpowiedzią na te dylematy stają się technologie określane mianem „Smart Farming”.
W jaki sposób inteligentne maszyny i roboty dbają o środowisko?
Nowoczesne maszyny rolnicze projektowane są tak, by dbały o środowisko. Robot w trakcie pracy tworzy mapę potrzeb nawozowych i zasobności gleby w składniki mineralne, dzięki czemu może dostosować dawkę nawozu do konkretnej rośliny. Takie rozwiązanie nie tylko optymalizuje koszty, ale przede wszystkim chroni wody gruntowe przed przenawożeniem.
Ważnym aspektem jest również bezpieczeństwo. Nowoczesny robot rozpoznaje przeszkody w swoim otoczeniu. Gdy np. na polu pojawi się zwierzę lub człowiek, maszyna wydaje sygnał świetlny i dźwiękowy, zatrzymując się lub zmieniając tor jazdy, co minimalizuje ryzyko wypadków.
Na czym polega praca z nieludzką precyzją w rolnictwie 4.0?
Oczywiście, rolnik nie powinien tego robić ręcznie, „na oko”. Potrzebuje odpowiednich urządzeń, które będą działać z nieludzką precyzją. Np. stosując wysiew punktowy, który „umożliwia aplikację nasionka dokładnie w tym miejscu, w którym chcemy – mówił w podcaście „O technologii na głos” Marek Szychta, główny specjalista ds. konstrukcji maszyn rolniczych i leśnych z Łukasiewicz – PIT. – Dzięki temu możliwe jest takie zaplanowanie wysiewu, że odległość ziarenka od ziarenka jest w odpowiedniej proporcji nie tylko, jeśli chodzi o rząd wysiewanych roślin, ale też – rząd do rzędu”.
Na polach coraz częściej spotykamy roboty. Dzielimy je na dwa rodzaje. – Są roboty, które powstają poprzez uzbrojenie standardowego ciągnika rolniczego w osprzęt – precyzyjny GPS, sterowanie, napęd umożliwiający automatyczne poruszanie się tego pojazdu po polu – tłumaczy Marek Szychta. – Ten ciągnik jest agregowany z precyzyjnym narzędziem, stanowi pewnego rodzaju robota, który jest w stanie sam poruszać się po polu, a operator siedzący w kabinie tylko go kontroluje czy planuje trasę. Druga część to są roboty samojezdne, które nie posiadają kabiny, nie posiadają więc operatora. Człowiek komunikuje się z tym robotem zdalnie – planuje jego trasę, a robot już automatycznie czy autonomicznie jest w stanie poruszać się po polu.
Jako przykład pierwszego typu urządzeń może służyć automatyczny pielnik, który stworzyli naukowcy z Łukasiewicz – PIT we współpracy z firmą Expom. Można go stosować we wszystkich zielonych uprawach rzędowych, np. rzepaku, kukurydzy czy burakach cukrowych. Wyposażony jest on w kamerę, która jest umieszczona w środku wybranej sekcji pielącej. Rejestrowany przez nią obraz trafia do komputera maszyny, w którym specjalny algorytm wykrywa rzędy roślin i przekazuje informacje do sterownika. Ten z kolei kontroluje położenie maszyny. Z kolei w kabinie ciągnika umieszczony jest wyświetlacz, tak więc jadący nim rolnik może na bieżąco kontrolować proces pielenia. Panel jest wyposażony w najważniejsze i niezbędne funkcje – reszta odbywa się automatycznie.
Do drugiej grupy możemy zaliczyć Polskiego Robota. Został on stworzony przez konsorcjum, w skład którego weszły dwa instytuty Sieci Badawczej Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny i Instytut Lotnictwa oraz firma Unia. Robot jest kompleksowym narzędziem do uprawy kukurydzy. Sieje, pieli, prowadzi opryski i dozuje środki ochrony roślin oraz nawozy. Wykorzystuje najnowsze rozwiązania technologiczne, m.in. oparte o sztuczną inteligencję i sieć sensorów, które pomagają mu zbierać dane z otoczenia (m.in. zasobność i wilgotność gleby, kondycja roślin, ich potrzeby nawozowe, temperatura i wilgotność otoczenia). Wszystko robi automatycznie (choć ma możliwość zdalnego sterowania), trzeba mu jedynie wgrać plan pracy oraz mapę pola. Umie rozpoznać, co jest kukurydzą, a co chwastem (dzięki kamerom i wyuczonym algorytmom sztucznej inteligencji). Chwasty zresztą sprawnie usuwa, z rzędów kukurydzy, jak i z przestrzeni pomiędzy nimi. Potrafi również sam ocenić stopień zachwaszczenia. W trakcie pracy tworzy mapę potrzeb nawozowych i zasobności gleby w składniki mineralne, dlatego może dostosować dawkę nawozu do danej rośliny. Robot rozpoznaje też przeszkody. Gdy np. gdy na polu pojawi się zwierzę lub człowiek, wydaje sygnał świetlny i dźwiękowy. Gdy to nie skutkuje – zatrzymuje się i wysyła informację do swojego operatora. (Chcesz się dowiedzieć więcej o robocie? Posłuchaj podcastu „O technologii na głos” z Jackiem Wojciechowskim z Łukasiewicz – PIT, zarządzającym zespołem konstruktorów urządzenia).
Precyzyjnie pieli, jest łatwy w obsłudze i sam wykrywa rzędy roślin
Automatyczny pielnik stworzony przez naukowców z Łukasiewicz – Poznańskiego Instytutu Technologicznego we współpracy z firmą Expom niebawem ma wejść na rynek.
Urządzenie może być zastosowane we wszystkich zielonych uprawach rzędowych, np. rzepaku, kukurydzy czy burakach cukrowych. Może obsłużyć do dwunastu rzędów jednocześnie.
O technologii na głos – odc. 90
💡Oto robot, który wykona wszystkie prace za rolnika: posieje, usunie chwasty i poda nawozy oraz środki ochrony roślin. Inteligentny, precyzyjny i pracowity. 💡 Jak się konstruuje takiego robota? Jak długo trzeba uczyć algorytmy AI rozpoznawania roślin? Posłuchajcie rozmowy z Jackiem Wojciechowskim z Łukasiewicz – PIT, w której odsłania kulisy pracy nad robotem
Czy w przyszłości roboty całkowicie zastąpią rolników?
Z perspektywy technologicznej i społecznej pojawia się pytanie o przyszłość zawodu rolnika. Czy za 10 lub 20 lat na polach zobaczymy jeszcze pracujących ludzi? Czy zaniknie tradycyjna wiedza rolnicza – ta wyniesiona ze szkół, książek i wieloletniego doświadczenia przy uprawie roli?
Czy roboty całkowicie zastąpią ludzi na roli? Trudno jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie. Choć automatyzacja postępuje, rola człowieka ewoluuje w stronę zarządcy systemów i analityka danych. Nowoczesne rolnictwo wymaga coraz wyższych kompetencji technicznych. Przyszłość to synergia między biologiczną wiedzą o roślinach a precyzją, którą dają algorytmy i maszyny autonomiczne.
Innowacje dla nowoczesnego rolnictwa w Łukasiewicz – PIT
Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny aktywnie wspiera rozwój sektora agro poprzez projektowanie maszyn i systemów rolnictwa precyzyjnego. Nasze rozwiązania pomagają łączyć wysoką wydajność produkcji z wymogami ochrony środowiska. Zapraszamy do odwiedzenia portalu Rolnictwo Przyszłości, gdzie publikujemy najnowsze analizy i trendy dotyczące automatyzacji w rolnictwie.




