Pilotni EIP projekt: ” Spremljanje sprememb na rastlinah s pomočjo meritev brezpilotnega letalnika ter priprava ukrepov za ciljno tretiranje rastlin”

Evropsko partnerstvo za inovacije (EIP) je del evropske politike za spodbujanje inovativnosti in učinkovitejšega povezovanja med raziskavami in inovativnostjo z namenom hitrejšega pridobivanja uporabnih rešitev. Namen Evropskega partnerstvo za inovacije na področju kmetijske produktivnosti in trajnosti (EIP-AGRI) je spodbujati konkurenčno in trajnostno kmetijstvo in prispevati k zagotavljanju stabilne pridelave hrane, krme in biomaterialov, trajnostnemu upravljanju naravnih virov od katerih sta odvisna tako kmetijstvo kot gozdarstvo in sožitje z okoljem. EIP na področju produktivnosti in trajnosti kmetijstva je opredeljen od 55. do 57. člena Uredbe 1305/2013/EU.

Projekt je del ukrepa M16 – Sodelovanje oz. podukrep M16.2 – Razvoj novih proizvodov, praks, procesov in tehnologij namenjenega razvoju novih oziroma izboljšanih proizvodov, praks, procesov ali tehnologij na področju kmetijstva, živilstva ali gozdarstva, prenosu znanj v prakso in razširjanju rezultatov projekta.

Vodilni partner: Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede (Katedra za biosistemsko inženirstvo)

Vodja projekta:  Jurij Rakun jurij.rakun@um.si

Projektni partnerji:         Kontaktna oseba.      Elektronski naslov
Zavod SLOKVA so. p. Alenka Berložnik alenka.berloznik@gmail.com
AMPS, Peter Lepej, s.p. Peter Lepej peter@vistion.si
Kmetija Klančnik Vesna Klančnik vklancnik@gmail.com

Ostali podporni partnerji: kmetija Andrej Zobec, SLOM d.o.o., kmetija Štefan Špec, kmetija Vid Rajh

Opis projekta:

Spremljanje razvoja in zaznava sprememb rastlin je za pridelovalca izrednega pomena. Za dosego čim kakovostnejšega pridelka je nujno, da rastlinam zagotovi optimalne pogoje in nemudoma ukrepa ob prvih znakih sprememb, ki bi lahko vodile tudi v kritične, stresne situacije, ko je npr. pojav bolezni ali škodljivcev na rastlinah. Ta del pa zahteva svoj čas in energijo, kar ima tako negativen finančni učinek in posledično tudi ekološkega, v smislu prekomerne preventivne zaščite s fito-farmacevtskimi pripravki in večjega okoljskega odtisa, ki je posledica pogostejše uporabe kmetijske mehanizacije, ipd.

V sklopu projekta je zato predlagana rešitev uporabe brezpilotnega letalnika, ki bo periodičo zajemal podatke obdelovalnih površin oz. opazovanih rastlin. Postopek beleženja podatkov bo vključeval pseudo-multispektralni senzorski sistem, ki bo zajemal obogateno video vsebino. Po zajemu podatkov, bodo posamezne meritve senzorskega sistema v post-procesni fazi združene v skupno celoto, ki odseva digitalno različico obdelovalne površine. Na tej bo izveden postopek ugotavljanja vegetacijskega indeksa, za potrebe bolj poglobljene analize pa bo uporabljenih več takšnih digitalnih predstavitev, ki bodo razkrile kaj se je z rastlino dogajalo skozi čas v različnih fenofazah rastlin. Vse to z možnostjo napovedi kritičnih situacij in pravočasnega ukrepanja.

Aktivnosti projekta predvidevajo več faz. Te povzemamo v naslednjih alineah.

– 1. faza: izgradnja pseudo-multispektralnega senzorskega sistema. Ta temelji na uporabi dveh digitalnih kamer z različnima področjema občutljivosti valovnih dolžin. Ključno vlogo pri tem ima sinhronizacija zajema podatkov, da so posnetki časovno usklajeni.

– 2. faza: prilagoditev brezpilotnega letalnika in montaža senzorskega sistema, kjer je potrebno poskrbeti za primerno zaščito, električno napajanje in nenazadnje kmiljenje senzorskega sistema za možnost nadzora.

– 3. faza: zajem vzorčnih podatkov. Za potrebe nadaljnjih korakov so ključni vzorčni podatki, ki jih bo sistem zajel. V tej fazi je predvidena morebitna korekcija optičnih filtrov, sprememba pozicij optičnih senzorjev in podobno.

– 4. faza: uporaba vzorčnih podatkov za sestavo post-procesne faze. Ta poskrbi za združevanje posnetkov dveh kamer v množico obogatenih večdimenzijskih slik. Naslednji korak predstavlja združevanje množice večdimenzijskih slik v en skupni, večji posnetek.

– 5. faza: periodičen zajem posnetkov. V tej fazi bo zajeta množica posnetkov, ki vključuje posnetke različnih rastlin in njihovih fenofaz.

– 6. faza: primerjava rezultatov, s poudarkom na podrobnejši analizi, ki bo razkrila spremembe ene iteracije zajema podatkov do drugege.

– 7. faza: priprava ukrepov za ciljno tretiranje. Na podlagi analize podatkov, zbranih s pomočjo predstavljenega sistema, sledi priprava priporočil za ciljno tretiranje rastlin.

– 8. faza: priprava spletnega portala za prikaz in obdelavo zajetih podatkov.

– 9. faza: deseminacija rezultatov. Priprava delavnice ciljnim skupinam (sadjarji, vinogradniki…), organizacija predavanj in razširanje rezultatov projekta (strokovne in znanstvene objave) …

Predstavljen sistem za pridelovalca predstavlja pomembno pridobitev. Ker lahko deluje popolnoma avtonomno, ne zahteva dodatnega vložka v smislu porabljenega časa. Obenem sistem vidi več kot vidi pridelovalec s svojimi očmi, pregled pa lahko opravi pogosteje, kot bi ga opravil pridelovalec sam. Rezultat pregledov omogoča poglobljenejšo analizo, ki zajema tudi predikcijo razvoja in predlaga ukrepe za nadaljnje posege pridelovalca.

Pričakovani rezultati projekta:

Povečanje produktivnosti v kmetijstvu

Pričakovan rezultat projekta je pomemben vpliv na prakso na področju kmetijstva, saj bo predstavljala tehnološko rešitev, ki bo praktično uporabna na kmetijah. Povečanje produktivnosti se kaže v smeri prihranka časa pridelovalcev, ki bi ga uporabili za spremljanje razvoja pridelka, kakor tudi iz dela zgodnjega obveščanja o potencialnih žariščih škodljivcev in bolezni, h katerim pripomorejo ugodni okoljski pogoji, in optimalen fitofarmacevtski tretma, ki bo imel v zgodnji fazi manjši negativen učinek na okolje in obenem predstavljal manjši strošek, kot pa če bi pridelovalec odkril kasneje sam.

V okviru izvajanja projekta se bo na kmetijah partnericah izvedel praktični preizkus, kar bo predstavljalo izhodišče za implementacijo rešitev tudi na druge kmetije.  Poleg področja kmetijstva, bodo rezultati pilotnega projekta imeli tudi posreden vpliv na področje živilstva, saj se bo z rezultati projekta izboljšala kakovost kmetijskih (kvalitetnejši, potencialno manj tretiran kmetijski pridelek, kot vhodna kmetijska surovina)  proizvodov uporabljenih v živilstvu.

Zmanjšanje negativnih vplivov kmetijstva na kakovost površinskih in podzemnih voda

Rezultati projekta bodo pomembno prispevali k varovanju naravnih virov, saj se bo z uporabo kontinuiranega monitoringa ter uporabe postopkov računalniškega vida, omogočen dodatni vplogled v razvoj rastlin in s tem potencialno zmanjšana uporaba fitofarmacevtskih sredstev za zaščito rastlin, kar bo pomembno prispevalo k varovanju vode in drugih naravnih virov. Takšna analiza je brez uporabe sodobnih tehnologij nemogoča, saj pridelovalce kljub dobremu poznavanju pridelka in obdelovalnih površin, nima takšnega, celovitega vplogleda v razvoj. Na podlagi zbranih meritev pa se lahko ustrezno korigira predviden tretma rastlin, selektivno in ne vsepvprek.

Z uporabo rešitev projekta se bo tako zmanjšalo število preventivnih in kurativnih ukrepov za zaščitno rastlin na kmetijskih gospodarstvih. Posledično se bo na kmetijskem gospodarstvu zmanjšalo število stojnih ur, ki so potrebne za nadzor in izvajanje ukrepov na kmetijskih rastlinah, kar pa vsekakor pomeni zmanjšanje emisij CO2.

Ohranjanje oziroma izboljšanje proizvodnega potenciala tal

Izboljšanje proizvodnega potenciala tal se kaže v smeri obveznih pravo- oz. pred-časnih tretmajev rastlin, na pogladi dobljenih meritev obogatenega računalniškega vida, kar se kaže v območju IR spektra in ustreza dovoljšnjemu zagotavljnja hranljivih snovi, ter opazovanje razvoja skozi enofaze ene ali več sezon, ki razkriva potencialna zarišča. Oboje tako predstavlja možnost zmanjšanja ciklusov tretiranja s fitofarmacevtskimi pripravki, ki ne izginejo iz okolja, njihov negativni potencial pa se lahko množi in zmanjšuje proizvodni potencial tal.

Povečanje tržne usmerjenosti ter horizontalne in vertikalne povezanosti:

Posredni rezultat uvedbe predlaganega sistema spremljanja sprememb na rastlinah s pomočjo meritev brezpilotnega letalnika ter priprava ukrepov za ciljno tretiranje rastlin ima posreden vpliv na tržnem potencialu, saj bolj kvaliteten pridelek dosega boljšo odkupno ceno in ima večji domet na trgu doma in v tujini (npr. omejitve glede kumulative uporabe fito-farmacevtskih sredstev). Po drugi strani odločna in pravočasna, premišljena dejanja pridelovalca storjena na podlagi analize predstavljenega sistema omogočajo prihranke pri vhodnih surovinah (pogonska goriva, fito-farmacevtska sredstva, gnojila,…), kar še dodatno povečuje konkurenčno prednost, obenem z manjšimi negativnimi posledicami na okolje.

Vaše pobude in vprašanja pošljite na jurij.rakun@um.si

Začetek projekta: Konec projekta:
Januar 2019 Januar 2022