Rolnictwo 4.0, czyli AI, automatyka, cyfryzacja i robotyka w służbie ekonomii i środowiska

W dobie gwałtownych przemian polityczno-gospodarczych oraz środowiskowych i związanych z nimi sukcesywnie wdrażanych regulacji prawnych obecne rolnictwo stoi przed szeregiem wyzwań. Z jednej strony rolnicy muszą poradzić sobie z sytuacją ekonomiczną (wzrost cen środków do produkcji, spadek cen skupu płodów rolnych), która niekorzystnie wpływa na opłacalność produkcji rolnej.  Z drugiej zaś strony muszą oni dostosować produkcję rolną do nowych warunków klimatycznych oraz standardów produkcji dotyczących jakości żywności i ochrony środowiska.  

W związku z tym rolnicy potrzebują nowych praktyk rolniczych oraz nowoczesnych technologii. Szereg praktyk oferuje rolnictwo regeneratywne i ekologiczne. Natomiast technologię dostarcza czwarta rewolucja technologiczna (4.0), która zmienia zarówno oblicze przemysłu jak i rolnictwa.  

Rolnictwo 4.0 to szereg rozwiązań z zakresu automatyki, cyfryzacji i robotyki ale również nowa koncepcja myślenia o produkcji rolnej i zarządzania gospodarstwem umożliwiająca zapewnienie opłacalności wytwarzania płodów rolnych i zmniejszenie negatywnego oddziaływania gospodarstw rolnych na środowisko naturalne. 

Czym jest Rolnictwo 4.0 i dlaczego jest tak ważne?

4.0 to symbol czwartej rewolucji technologicznej, która zmienia oblicze przemysłu jak i innych sektorów gospodarki narodowej. 4.0 to również symbol nowoczesnego rolnictwa, w którym zastosowanie znajduje szeroko zakrojona automatyzacja, cyfryzacja i robotyzacja. Technologie czwartej rewolucji technologicznej w rolnictwie stają się konieczne ze względu na konieczność poprawy efektywności produkcji w dobie drożejących środków do produkcji (nawozy, nasiona, pestycydy itp.), niedobór pracowników oraz coraz to bardziej wygórowane standardy produkcji związanych z polityką klimatyczną, ochroną środowiska i dobrostanem zwierząt. 

Rozwiązania Rolnictwa 4.0 pozwalają na bieżąco monitorować warunki pogodowe (prognozować pogodę jak i zdarzenia z nią związane jak np. choroby grzybowe roślin)  wegetację roślin i warunki glebowe. Na podstawie danych pozyskanych z urządzeń i technologii jakie dostarczyła rewolucja 4.0 rolnicy mogą przygotować się do niepożądanych zjawisk pogodowych jak również zastosować odpowiednie działania w momencie ich wystąpienia. 

Koncepcja Rolnictwa 4.0 stanowi wsparcie dla rolnictwa regeneracyjnego i ekologicznego przede wszystkim dostarczając dane na potrzeby uprawy, nawożenia czy ochrony roślin. Dzięki rozwiązaniom 4.0 rolnicy mogą również oceniać efekty wdrożonych praktyk rolniczych. 

Dane Eurostatu z 2023 r. wskazują, że nasycenie polskiego rolnictwa zaawansowanymi technologiami jest relatywnie niskie na tle Europy Zachodniej. Z narzędzi rolnictwa precyzyjnego korzysta niespełna 22,2% gospodarstw, z oprogramowania do zarządzania stadem 10,7%, z programów do zarządzania gospodarstwem 4,6%, a z robotów zaledwie 0,9%. Średnia liczba wykorzystywanych narzędzi IT (1,0–1,5) jest jedną z najniższych w UE.

Rolnictwo 4.0 jako sposób na połączenie ekonomii z efektywnością środowiskową.

Oszczędność paliwa, nawozów, pestycydów, wody i czasu, większa kontrola nad gospodarstwem przy jednoczesnej ochronie gleb oraz cieków i zbiorników wody możliwa jest dzięki technologiom jakie dostarczyła rewolucja 3.0 (rolnictwo precyzyjne) i 4.0. Wynika to przede wszystkim z tego że szereg rozwiązań 3.0 i 4.0 umożliwia zbieranie danych o charakterze przestrzennym (np. mapy plonów) jak i danych pozyskiwanych bezpośrednio dotyczących pogody, warunków glebowych, mikroklimatu w budynkach inwentarskich, pracy parku maszynowego itp. W połączeniu z doświadczeniem rolnika możliwe jest uzyskanie oszczędności w wielu obszarach gospodarstwa.Jazda automatyczna z wykorzystaniem technologii satelitarnej i sygnału GNSS przekłada się na mniej przejazdów, mniejsze zużycie paliwa i oszczędność czasu. Mniej przejazdów to zarazem niższe koszty pracy i mniej strat.

Telemetria oferuje możliwość optymalizacji pracy parku maszynowego a w połączeniu ze zdalną diagnostyką również ograniczanie czy też i unikanie poważnych awarii. To również przekłada się na redukcję kosztów paliwa i obsługi technicznej sprzętu rolniczego. 

Precyzyjne dawkowanie nawozów na podstawie aplikacyjnych map nawożenia z wykorzystaniem technik satelitarnych przekłada się na mniejsze zużycie nawozów a tym samym straty nawozów co też ma znaczenie środowiskowe. Mniej przejazdów to mniejsza powierzchnia obszaru o zbyt dużym czy nadmiernym ugnieceniu gleby a tym samym lepsza retencja wody.

Precyzyjny oprysk w połączeniu z miejscową (punktową) aplikacją pestycydu to zarówno oszczędności ekonomiczne (mniejsze zużycie pestycydów) jak środowiskowe (ograniczona ilość chemii w środowisku). 

Stacje pogodowe i czujniki polowe okazują się cennym źródłem danych o warunkach rozwoju roślin. Dzięki informacjom o pogodzie i warunkach panujących w glebie można określić odpowiedni czas na wykonanie zabiegów agrotechnicznych w tym siewu, nawożenia i ochrony chemicznej. Zasiane w odpowiednim czasie rośliny mają lepsze warunki do wzrostu. Zaaplikowane w odpowiednich warunkach nawozy są lepiej wykorzystane przez rośliny. Wykonany w odpowiednich warunkach oprysk jest zdecydowanie skuteczniejszy i bezpieczniejszy dla środowiska. To też przekłada się na oszczędności ekonomiczne. 

Nowoczesne gospodarstwo rodzinne produkuje mądrzej, nie za wszelką cenę co jest istotne w obecnych realiach. Stąd też rozwiązania 3.0 i 4.0 mają na celu dostarczenie danych do podejmowania efektywnych decyzji oraz umożliwienie racjonalnego dozowania nawozów, pestycydów czy wody. Dzięki temu nowoczesne gospodarstwo rodzinne może produkować mądrzej, precyzyjniej i bardziej efektywnie. 

Rolnictwo 4.0 krok po kroku

Nowoczesne gospodarstwo rodzinne jak najbardziej może się wpisywać w koncepcję Rolnictwa 4.0. jednakże warto mieć na uwadze że przejście z etapu 2.0 (na którym znajduje się większość gospodarstw rolnych) przez 3.0 do 4.0 powinno być ewolucją a nie rewolucją. Można zacząć od zakupu nawigacji rolniczej do automatycznego prowadzenia ciągników i maszyn najlepiej z opcją rozbudowy o inne bardziej zaawansowane funkcje jak i zakupu stacji pogodowej. Kolejnym krokiem może być zakup programu do zarządzania gospodarstwem i montowanego na kombajnie systemu do sporządzania map pola. Dalszym krokiem mogą być bardziej zaawansowane systemy. 

Warto też rozważyć wariant tzw. retrofittingu czyli zmodernizowania już istniejących ciągników i maszyn i wyposażenia ich w nowoczesne rozwiązania co może być (aczkolwiek niekoniecznie) rozwiązaniem tańszym niż zakup nowej maszyny czy ciągnika. Jednakże decydując się na retrofitting warto przeanalizować czy dla danego ciągnika czy maszyny będzie on opłacalny. 

Proces cyfrowej transformacji gospodarstwa musi być przemyślany gdyż podobnie jak w przypadku zakupu maszyn można przeinwestować i narazić się na straty finansowe. 

Czy Rolnictwo 4.0 tylko dla dużych gospodarstw? 

W przypadku większości technologii raczej tak. Są one dedykowane dla wielkoobszarowych gospodarstw i niedostępne dla małych gospodarstw ze względu na cenę. Jednakże szereg rozwiązań można zastosować i w mniejszych gospodarstwach. Są to różnego rodzaju programy do zarządzania gospodarstwem i wgrywane na smartfon czy tablet aplikacje rolnicze czy też stacje pogodowe. Małe gospodarstwo może korzystać z Internetu Rzeczy oczywiście w zakresie ograniczonym głównie ceną i kosztami obsługi. 

Ewentualnie gospodarstwo może korzystać z usług firm, które dysponują sprzętem wyposażonym w elementy rolnictwa precyzyjnego i Rolnictwa 4.0. Po zmapowaniu pól w gospodarstwie, które może wykonać firma usługowa można zamówić usługę wykonywaną zabiegi maszynami wyposażonymi w nowoczesne rozwiązania. 

Analiza wskazuje na tzw. cyfryzację dwóch prędkości. Choć podstawowy sprzęt (komputer: 89%, smartfon: 71%) jest powszechny, to zaawansowane technologie zależą od skali. W gospodarstwach powyżej 100 ha ciągniki z nawigacją stosuje 58% rolników, a w mniejszych (30–50 ha) tylko 16%. Podobnie jest z robotami (12% vs 0%).

Bariery i motywacje rolników

Motywacją do cyfryzacji są głównie finanse (60% inwestuje, by zwiększyć plony lub rentowność). Transformację spowalniają bariery kompetencyjne: 10% rolników nie korzysta z internetu, a ponad 20% deklaruje brak wystarczającej wiedzy. Tylko 2% rolników wykazuje proaktywność w nauce, a ponad 2/3 dużych gospodarstw nie korzysta z wymiany wiedzy, np. gospodarstw demonstracyjnych.

Mniej strat i większa efektywność

W nowoczesnym rolnictwie w którym zastosowanie znajdują technologie trzeciej i czwartej rewolucji technologicznej można produkować mądrzej, precyzyjniej i bardziej efektywnie zarówno pod względem ekonomicznym jak i środowiskowym. Odpowiednio dobrane do warunków gospodarstwa technologie dają gospodarstwom szansę budowania przewagi jakościowej i kosztowej w coraz trudniejszych realiach rynku.

Rolnictwo 4.0 nie zastąpi wiedzy i doświadczenia rolnika niemniej bez nowoczesnych rozwiązań technicznych i technologii trudno będzie funkcjonować w obecnych realiach. 

Autor: Jacek Skudlarski