Scan Spectrum - innowacja w polskim rolnictwie

Celem operacji jest wytworzenie ulepszonych innowacji organizacyjnych oraz technologicznych w zakresie badań roślin, oraz przekładania wyników na precyzję wykorzystania nawozów i optymalizację środowiska rozwoju roślin.

• W ramach operacji wytworzona zostanie aparatura pomiarowa, która na podstawie techniki spektrofotometrii zbierze dane o zasobności roślin w azot, wilgotności rośliny oraz wskaźnika stresowego.
• Wytworzone zostanie rozwiązanie pozwalające na automatyczne generowanie map do precyzyjnego nawożenia na podstawie skorygowanego wskaźnika zapotrzebowania roślin na azot.
• Ponadto za pomocą aparatury, możliwe będzie zebranie danych takich jak wilgotność rośliny oraz ilość suchej masy, pozwalających na określenie optymalnego terminu zbioru kukurydzy na kiszonkę.

Potrzeba realizacji operacji jest uzasadniona wynikami badań naukowych w rozumieniu art. 4. Ust. 2 ustawy z dnia 20 lipca 2018 r. Prawo o szkolnictwie wyższym i nauce. Badania naukowe jednoznacznie wskazują potrzebę rozwiązań, które pozwolą na określenie zaopatrzenia roślin w substancje odżywcze, co umożliwia dostosowanie prowadzonych zabiegów agrotechnicznych do bieżącego zapotrzebowania upraw, a w efekcie osiągnięcie optymalnych plonów. W tym zakresie kluczowa jest możliwość określenia zasobności azotu w badanej roślinie, a poza tym określenie ilości wody w roślinie oraz potencjalnego występowania w niej stresów. Wdrożenie urządzeń o określonych możliwościach analitycznych może mieć istotny wpływ na redukcję zanieczyszczeń spowodowanych nieprzyswojonym nadmiarem składników pokarmowych zastosowanych w nawozach. Uzyskane pomiary będą mogły posłużyć do stworzenia map wykorzystywanych do precyzyjnego nawożenia.

Planowana operacja bardzo mocno wpisuje się w założenia Wspólnej Polityki Rolnej w zakresie rozwiązań konkurencyjnych, niskoemisyjnych oraz przyjaznych dla klimatu i odpornych na jego zmianę poprzez skupianiu się na wytworzeniu innowacji związanych z wytworzeniem i usprawnieniem innowacji technologicznych i organizacyjnych skupionych wokół optymalizacji podstawowych zasobów zużywanych w rolnictwie i kształtujących plon – nawozów oraz wody. Optymalizacja zasobów ma wiele pozytywnych skutków, zarówno dla rolnika jak i całej gospodarki – nawozy  są aplikowane tylko w takiej ilości, w jakiej są potrzebne co pozwala zredukować koszty finansowe u rolnika oraz ograniczyć niefinansowe koszty środowiskowe. W wyniku tego można otrzymać tę samą ilość płodów rolnych przy wykorzystaniu mniejszej ilości zasobów do ich produkcji. Optymalne wykorzystanie zasobów wpisuje się w założenia rolnictwa zrównoważonego. 

Ograniczenie zużycia zasobów jest jednym z głównych wyzwań stojących przed europejskimi producentami żywności. Zastosowanie proponowanego rozwiązania, może przyczynić się do efektywniejszego zarządzania zasobami oraz ograniczenia strat wynikających ze stosowania nieodpowiedniej dawki nawozu. Wykorzystanie map sporządzonych na podstawie danych o zasobności roślin w azot i wodę do prowadzonych zabiegów agrotechnicznych i dostosowania optymalnej dawki nawozu może wpłynąć na wzrost jakości osiąganych plonów. Dzięki temu, poza korzyściami dla środowiska naturalnego, może przyczynić się do zwiększenia zysków. Wykorzystanie innowacji przy produkcji kiszonki pozwoli na osiągniecie wyższej produktywności dzięki wyznaczeniu optymalnego terminu zbioru kukurydzy na kiszonkę.

Błędów popełnionych w trakcie produkcji kiszonki nie można później zniwelować, dlatego należy prowadzić odpowiednie działania na każdym etapie produkcji, również podczas zbioru. Tym samym innowacja będąca przedmiotem operacji może przyczynić się do wzrostu rentowności gospodarstw rolnych przy jednoczesnym zmniejszeniu ich negatywnego wpływu na środowisko. Pozwoli to również na harmonijne wykorzystanie zasobów, od których rolnictwo jest zależne.

Działania podejmowane w ramach projektu

Realizacja projektu nastąpi w ciągu 5 etapów. Każdy z członków konsorcjum będzie prowadził szereg działań prowadzących do wytworzenia innowacji na skutek prac badawczo-rozwojowych.

• Do głównych zadań będzie należało wsparcie w zakresie pobierania próbek roślin, a następnie ich analizowania, prowadzenia odpowiedniej agrotechniki oraz wewnętrznej współpracy, oraz zakup niezbędnych urządzeń i maszyn do przeprowadzenia operacji. Konsorcjanci zobowiązują się realizować projekt zgodnie z jego metodologią oraz założeniami.

Główne korzyści z realizacji projektu

Rezultatem operacji ma być wdrożenie ulepszonych innowacji w zakresie technologii, oraz metod organizacji. Główną korzyścią operacji jest możliwość korzystania z map do precyzyjnego nawożenia przez producentów rolnych. Producenci będą mogli zarządzać też procesami związanymi produkcją kukurydzy na kiszonkę w sposób cyfrowy. 

Głównymi korzyściami dla końcowych użytkowników są: zmniejszenie kosztów produkcji, zmniejszenie kosztów zarządzania, zmniejszenie kosztów środowiskowych (zużycia nawozów oraz emisji gazów cieplarnianych) oraz zwiększenie swojej pozycji marketingowej. Ogół tych działań przekłada się na zwiększenie poziomu innowacyjności w branży rolnej na terenie Polski oraz zwiększeniu poziomu ochrony środowiska, oraz łagodzenia efektów zmian klimatu.

Streszczenie praktyki

Realizacja operacji będzie zakończona opracowaniem praktycznego rozwiązania cyfrowego, które z powodzeniem będzie mogło zostać zastosowane przez rolnika. Cyfryzacja procesów w rolnictwie niesie potencjał do zwiększenia wydajności gospodarstw rolnych, jednocześnie wpływając na zrównoważony rozwój sektora rolnego zarówno pod kątem ekonomicznym jak i ekologicznym. Ich podstawą są zestawy danych, które podlegają przetworzeniu dla celów wymaganych w gospodarstwie.

Operacja obejmuje stworzenie aparatury pomiarowej pozwalającej na odczytywanie wskaźnika azotu skorygowanego o wskaźnik stresowy rośliny i poziom jej wilgotności. Na podstawie wskaźnika możliwe będzie tworzenie precyzyjnych map, które rolnik będzie mógł wykorzystać przy realizacji precyzyjnych zabiegów agrotechnicznych. Będzie to rozwiązanie cyfrowe, które pozwoli to rolnikowi między innymi na stosowanie optymalnej dawki nawozu. Aparatura będąca przedmiotem operacji umożliwi wyznaczenie optymalnego terminu zbioru kukurydzy na kiszonkę. Ponadto zostanie stworzona aplikacja przeznaczona o zarządzania tym procesem. Opracowane rozwiązanie zostanie udostępnione do użytku w formie rozwiązania oprogramowania cyfrowego. Ze względu na niewielkie koszty dystrybucji rozwiązań cyfrowych, produkt w postaci aplikacji będzie konkurencyjną ofertą na rynku cyfrowych usług rolniczych. Rolnicy są grupą użytkowników, którzy oczekują takich interfejsów, które nie odbiegają od powszechnych rozwiązań, a nowe funkcje prezentują za pomocą prostych w obsłudze i znajomych elementów. Dlatego też, szczególe uwaga poświęcona zostanie dziedzinie user experience (UX). Dzięki wykorzystaniu formy cyfrowej dane będą mobilne, a koszty wdrożenia w gospodarstwie niewielkie. Zastosowanie rozwiązania cyfrowego w postaci map pozwoli korzystającemu z niego rolnikowi na optymalizację zużycia nawozów oraz maksymalizację wielkości plonów przy zachowaniu wysokiej jakości produktów. Stosowanie optymalnej dawki nawozu przełoży się bezpośrednio na wynik ekonomiczny gospodarstw. Metody organoleptyczne stosowane w celu określenia zaopatrzenia roślin w substancje odżywcze są mało precyzyjne, z tego względu rolnicy są zainteresowani rozwiązaniami, których wdrożenie w gospodarstwie przyczyni się do osiągnięcia realnych korzyści. Wskaźnik określany na podstawie informacji wynikających z pomiarów poziomu azotu, skorygowany zostanie między innymi o dane o wilgotność rośliny. W efekcie rolnik dysponować będzie precyzyjnymi danymi dotyczącymi odżywieni roślin w postaci mapy. Dzięki wykorzystaniu rozwiązania cyfrowego wspomagającego proces zarządzania zbiorem kukurydzy na kiszonkę, rolnik będzie mógł osiągnąć większe korzyści z wydajności plonu jak i zawartości białka w  surowcu przeznaczonym na kiszonkę, co wpłynie na rentowność upraw.

Dodatkowe informacje

W wyniku badań zostaną opracowane algorytmy pozwalające na znaczne poprawienie skuteczności rolnictwa precyzyjnego.  Algorytmy służące do tworzenia map nawożenia oraz kontrolowania ilości suchej masy w kukurydzy. Mogą one zostać wykorzystane w szeroko pojętych systemach wspomagających podejmowanie decyzji lub systemach ERP wykorzystywanych w dużych gospodarstwach. Oprócz wartości naukowej algorytmy mogą zostać wykorzystane w wielu prywatnych podmiotach. W obliczu zaostrzającej się polityki nawozowej wpłyną one korzystnie na redukcję użytych nawozów azotowych. Algorytmy te wpłyną również na jakość produkowanych pasz w gospodarstwach, pozwalając na określenie momentu zbioru kukurydzy na podstawie zawartości suchej masy. Zakładane założenia będą miały pozytywny wpływ na zakresy ekonomiczne gospodarstwa, ze względu na ograniczenie kosztów związanych z doborem odpowiedniej ilości nawozów zużywanych w celu nawożenia upraw oraz wspomogą gospodarstwa produkujące kiszonkę z kukurydzy. Zastosowanie to będzie miało na celu wspomaganie użytkownika w podejmowaniu decyzji ustalenia terminu zbioru kukurydzy na podstawie określenia odpowiedniego stosunku suchej masy w roślinie. Algorytmy znajdą swoje zastosowanie u producentów rozsiewaczy do nawozów oraz maszyn rolniczych posiadających terminale. Może to być ważny impuls dla polskich producentów maszyn rolniczych oraz rozwoju rolnictwa precyzyjnego, ponieważ wiele z nich dopiero wkracza w etap oferowania maszyn opartych na systemach rolnictwa precyzyjnego, a zapotrzebowanie na tego typu rozwiązania wzrasta w bardzo szybkim tempie.