ZHODNOCENÍ PŘÍNOSU NĚKTERÝCH TECHNOLOGIÍ VARIABILNÍ APLIKACE HNOJIV

P. MILATA

Leading Farmers CZ, a.s., Klánovická 485/43, 198 00 Praha 14, Česká republika


ABSTRAKT

Technologie přesného zemědělství umožňují plošně variabilní management aplikace vstupů do rostlinné výroby (hnojiv, pesticidů, osiv, závlahy) a zpracování půdy. Komerčně (provozně) jsou zatím nejvíce rozšířeny různé způsoby variabilní aplikace rostlinných živin, většinou ve formě průmyslových hnojiv. Jako základ pro určení variabilních dávek hnojiv se užívá hlavně tří principů: půdních vlastností (obsah minerálních živin, pH, organické hmoty, druhy a typy půd aj.), výnosových map a remote sensingu - skenování zbarvení porostu. V literatuře je k dispozici velmi málo údajů o návratnosti investic vložených do výše uvedených technologií.

Tento příspěvek hodnotí výsledky používání zařízení pro variabilní aplikaci dusíku - Hydro N Sensor a srovnává je s dostupnými údaji o možném přínosu jiných technologií variabilního hnojení. Při variabilní aplikaci N podle Hydro N Sensoru došlo ke zvýšení výnosu u ozimých obilovin proti uniformní aplikaci stejné dávky N v přesných polních pokusech v Evropě (112 stanovišť v průběhu 3 let) o 189 kg/ha (2,41 %), z toho v Německu 2001 (25 stanovišť) o 270 kg/ha (3,4 %), v ČR 1999 o 196 kg/ha (3,52 %). IRR investice do toho zařízení na velkém zemědělském podniku v ČR se pohybuje okolo 100 %.


ÚVOD

Precision farming (precision agriculture, precision ag, site specific farming, site specific crop management …), česky (doslovný překlad) přesné zemědělství vzniká od 90. let 20. století v souvislosti s možností přesně zaznamenávat polohu pracovního stroje či vzorkovaného místa na pozemku technologií satelitní navigace GPS. Vztahuje se všeobecně k rostlinné výrobě, ačkoli v živočišné výrobě se principy přesného zemědělství uplatňují možná výrazněji (individualizace péče o jednotlivá zvířata) a začaly dříve. Z četných definicí přesného zemědělství můžeme například uvést následující: „Systém řízení pro zemědělský podnik, založený na informacích a technologiích, který identifikuje, analyzuje a řídí variabilitu v rámci jednotlivých pozemků k dosažení optimální profitability, udržitelného rozvoje a ochrany půdních zdrojů.“

Přesné zemědělství je tedy v nejobecnější formě možno charakterizovat jako systém založený na účinném využití dat popisujících půdu, pozemek, porost, případně další prvky prostředí a jejich interakce s cílem podpořit a optimalizovat rozhodovací procesy při produkci finálního výrobku.
Principy přesného zemědělství nejsou zatím uplatnitelné ve stejné míře dostupnosti, spolehlivosti a přínosnosti u jednotlivých pěstebních operacích.

Z hlediska informačně technologického se přesné zemědělství opírá o neustále se rozvíjející metody sběru a zpracování dat.
Způsoby získávání dat můžeme rozdělit na:
- pozemní
- vzorkování půdy, případně porostu
- výnosové monitory
- smart scouting („chytré vyhledávání“)
- remote sensing („vzdálené snímaní“)
- contact sensing („dotykové snímání“)
- letecké
- družicové
- on-line
- off-line
Nejrozšířenější metodou je patrně zatím stále vzorkování (mapy půdní zásoby P, K, Mg, atd., použití N Testeru, resp. některých dalších tradičních analytických postupů). Metoda vzorkování však má svá praktická i nákladová omezení, míra její vypovídací schopnosti ve vazbě na variabilitu pozemku i výnosu je diskutabilní. Velmi intenzivně se v současnosti prosazují metody monitorování výnosů a také remote sensing. Smart scouting a contact sensing jsou zatím spíše v počátcích svého vývoje a komerčního uplatnění.


DISKUSE

Kategorizace technologií přesného zemědělství podle oblasti použití:
- agrotechnika - zpracování půdy
- setí a sázení plodin
- výživa a hnojení plodin včetně diagnostiky
- ochrana rostlin
- závlahy
- sklizeň plodin

Výživa a hnojení plodin včetně diagnostiky je společně s monitorováním výnosů nejrozšířenější oblastí provozního využití přesného zemědělství a to hlavně díky variabilnímu hnojení P, K, Mg a vápnění podle plošně lokalizovaných půdních vzorků. Druhou hlavní podskupinou je variabilní aplikace dusíku, a to podle půdních vlastností (mapy půdních druhů, mapy obsahu humusu, dotykový sensor pro elektromagnetickou rezonanci), nebo podle vlastností nadzemní biomasy, které se zjišťují metodou remote sensing. Dále se prosazuje variabilní aplikace P, K, Mg podle odběru živin předplodinou, který se kvantifikuje z výnosové mapy, připravuje se variabilní vápnění podle dotykových pH sensorů.

Systémy přesného zemědělství v oblasti výživy a hnojení polních plodin v současnosti komerčně využitelné:
- hnojení P, K, Mg, Ca
- variabilní nebo zónová aplikace hnojiv podle plošně lokalizovaných půdních vzorků (v USA ročně miliony ha)
- variabilní aplikace hnojiv podle odběru živin předplodinou identifikovaného podle výnosových map (nelze použít pro Ca, v Evropě ročně desetitisíce ha, v USA patrně statisíce ha)
- hnojení N
- variabilní aplikace podle Hydro N Sensoru - remote sensing (v Evropě ročně statisíce ha, mimo Evropu téměř ne), navíc produkuje mapy obsahu chlorofylu a biomasy
- variabilní aplikace N podle map půdních druhů nebo podle map obsahu humusu (v USA ročně statisíce ha )
- variabilní aplikace N podle elektromagnetické rezonance - dotykový on-line senzor - praxe stojí na prahu komerčního využití

Ekonomické zhodnocení výše uvedených systémů variabilní aplikace živin je obtížné jednak z důvodu nedostatku podkladů pro výpočty a u některých systémů kvůli předpokládanému vyššímu efektu po více letech používání, než je dosavadní doba jejich použití.

Podklady pro zhodnocení ekonomické efektivity jsou k dispozici u technologie pro variabilní aplikaci dusíku na základě on-line dálkového pozemního snímání zbarvení porostu - Hydro N Sensor. Přínosem této technologie je zvýšení výnosů, zvýšení kvality produkce, snížení poléhání porostů, zvýšení vyrovnanosti výnosů, možnost snížení aplikovaných dávek morforegulátorů atd.

Použití Hydro N Sensoru přináší zvýšení výnosu u ozimých obilovin v porovnání s uniformní aplikací stejného množství N v přesných polních pokusech (112 stanovišť) v Evropě v letech 1999 až 2001 v průměru o 189 kg/ha (2,41%), z toho v Německu 2001 (25 stanovišť) o 270 kg/ha (3,4 %), v ČR 1999 (13 stanovišť) o 196 kg/ha (3,52 %). Při srovnání s hnojením podle běžné farmářské praxe v České republice v roce 2000 a 2001 došlo ke zvýšení výnosu ozimé pšenice o 260 respektive 460 kg/ha. Při započtení vlivu Hydro N Sensoru pouze na zvýšení výnosu ozimých obilovin ve srovnání s nákupní cenou a provozními náklady N Sensoru vychází hodnota IRR (vnitřní výnosové procento) této investice pro farmu s 1000 ha ozimů za 5 let při současných cenách obilovin na 85 až 220 %, což znamená návratnost investice za 0,5 až 1 rok.

Z dalších dostupných údajů o ekonomickém přínosu variabilního hnojení zde použiji např. údaje německé firmy Agri Con, která tvrdí, že při variabilním hnojení P a K na základě výnosových map a půdních vzorků bylo dosaženo v průměru dvou let zvýšení zisku při pěstování obilovin až 12 EUR/ha nebo údaje J. Schmerlera, který uvádí, že při použití variabilního dávkování hnojiv a variabilních výsevků na farmě v SRN (Braniborsko) na výměře 3900 ha v letech 1995 až 1998 bylo při vynaložení nákladů 49 DM/ha dosaženo zvýšení tržeb (popř. snížení nákladů) u pšenice oz. o 60 DM/ha, u jar. ječmene o 52 DM/ha, u zrnové kukuřice o 103 DM/ha, u silážní kukuřice o 31 DM/ha, u slunečnice o 42 DM/ha a u bobu o 39 DM/ha.

Mnohé údaje o přínosech variabilního hnojení, zejména hnojení P a K, které jsou dostupné, jsou údaje firem provozujících tyto technologie a nejsou založeny na přesných pokusech, ale na teoretických konstrukcích, jejichž odborný podklad je nejasný. Často se zde zdůrazňuje nikoli vliv na výnos plodin (neboť je všeobecně známo, že tento vliv je, alespoň v období prvních několika let u hnojení P,K, malý), ale možnost úspory hnojiv. Většina těchto výpočtů, zejména úspory P a K hnojiv na základě variabilního hnojení podle půdních vzorků ve srovnání s hnojením uniformním, je však principiálně nesprávná.



ZÁVĚR

Zhodnocením dostupných údajů o technologii pro variabilní aplikaci dusíku Hydro N Sensor metodou IRR (vnitřního výnosového procenta) byl vytvořen závěr, že v podmínkách velkých středoevropských farem s výměrou ozimých obilovin okolo 1000 ha je dosaženo vysokého IRR mezi 85 a 200%, tzn. velmi rychlé návratnosti investice do tohoto zařízení v rozmezí 0,5 až 1 roku. Tento výsledek je poměrně výjimečný, při zkoumání ekonomické návratnosti investice do jiných technologií variabilního hnojení bylo většinou zjištěno, že není k dispozici dostatek údajů umožňujících prokázání jejich ekonomické opodstatněnosti.

Výrobci a výzkum se většinou zatím příliš nezaměřují na ekonomické aspekty technologií přesného zemědělství. Nelze úplně vyloučit vliv toho, že precisní zemědělství je moderní záležitostí a že spíše než jednoznačně definovaný přínos je hnacím motorem jeho rozvoje snaha být na špičce technologického vývoje. Rovněž nelze vyloučit přístup typu : farmy v EU jsou bohaté, proč by si tedy tyto systémy nekoupily. Rozšíření variabilního hnojení P, K v USA je výsledkem velmi propracovaného marketingu dodavatelů a distributorů těchto systémů, průkaznost ekonomického přínosu je jako u všech prvků vstupujících do biologických systémů předmětem diskusí a dohadů. V praxi je proto možno se setkat s přístupy, kde výsledkem je vlastně pouze zmapování variability nějaké vlastnosti. Je pak otázkou, jaký je přínos map, které se nedají využít pro variabilní aplikaci vstupů, evidenci variabilních vstupů, omezení vlivu na prostředí atd.

Obecně lze říci, že kvůli obtížím s determinováním ekonomicky optimálních dávek vstupů, ačkoli máme technologickou schopnost tyto vstupy aplikovat variabilně, dokud nebudou široce prováděny pokusy, které specifikují, jak se ekonomické optimum dávkování vstupů mění s variabilitou pozemků, užitek získávaný z většiny technologií přesného zemědělství bude omezený. O to víc je třeba se při rozhodování o pořízení takové technologie zajímat o její skutečný a prokázaný ekonomický přínos.

Při rozhodování podniku o zaměření se na oblast precisního zemědělství je však nutné vzít v úvahu také obecnější souvislosti včetně očekávaného vývoje ve využívání dat v zemědělské prvovýrobě a její administraci. Již dnes je zřejmé, že příslušné státní orgány v ČR připravují platformu, která se bude založena na systému GIS. Ortofotomapy připravované státními institucemi se mají stát základem tohoto systému, do kterého budou prvovýrobci , resp. jejich dodavatelé, či jiné specializované firmy posléze vkládat a zaznamenávat klíčové údaje o pozemku a porostech. Tyto údaje pak budou tvořit znalostní základnu potřebnou pro optimalizaci rozhodování, budou však také sloužit orgánům a institucím administrujícím zemědělské dotace jako referenční a kontrolní zdroj dat. Z tohoto pohledu je pak zřejmé, že ty podniky prvovýroby i služeb, které se začnou věnovat přesnému zemědělství a tím práci s daty, budou mít před svými konkurenty náskok. Tento náskok bude dán zkušeností s fungováním integrované GIS platformy, možností ovlivňovat a aktivně se účastnit na úpravách a dolaďování této platformy a zejména postupným získáváním příslušných dat o svých porostech a pozemcích ve standardizované formě, v případě podniků služeb pak o svých zákaznících. Přístup k těmto datům, možnost a schopnost využít je při prodeji svých produktů a služeb se tak stane významnou konkurenční výhodou.


POUŽITÉ ZDROJE INFORMACÍ

Bullock, D.S. (1999) The economics of precision farming: A primer for agronomists designing experiments In Precision Agriculture '99: Papers presented on the 2nd European Conference on Precision Farming, J.V. Stafford (ed.), Sheffield (UK), pp. 937-946

Johansen, C. (1996) Precision Agriculture Buyers Guide

Mc Bratney, A.B., Whelan, B.M. (1999) The Null Hypothesis' of precision agriculture In Precision Agriculture '99: Papers presented on the 2nd European Conference on Precision Farming, J.V. Stafford (ed.), Sheffield (UK), pp. 947-957

Milata, P., Fiman, P. (2001) Precisní zemědělství - mýtus nebo realita?, www.leadingfarmers.cz

More, S. H., Wolcott, M.C. (2001) Mapping and interpreting electrical conductivity in production fields, www.agctr.lsu.edu

prezentace firmy (2001) Agri Con GmbH, Im Wiesengrund 4, Jahna, Německo

prezentace firmy (1998 - 2002) Hydro Agri GmbH & Co. KG, Hanninghof 35, Duelmen, Německo

Schmeler, J. (1999) Cost/benefit analysis of introducing site-specificmanagement on a commercial farm In Precision Agriculture '99: Papers presented on the 2nd European Conference on Precision Farming, J.V. Stafford (ed.), Sheffield (UK), pp. 959-967

www.precision.com.au/Press_Releases/Rapt_with_VRT.htm (2001)