ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ Χρήστος Γ. Καρυδάς, Υποψ. Δρ., Μεσογειακό Αγρονομικό Ινστιτούτο Χανίων Νικόλαος Γ. Συλλαίος, Καθηγητής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Η Γεωργία Ακριβείας είναι μία νέα μέθοδος γεωργικής διαχείρισης, η οποία έρχεται να αντιμετωπίσει την αγνοημένη έως πρόσφατα παραλλακτικότητα του αγροτεμαχίου, με στόχο να μειώσει τόσο το κόστος παραγωγής, όσο και τις επιπτώσεις των εισροών στο περιβάλλον. Στην εργασία αυτή επιχειρείται να φωτιστεί η μέθοδος ολοκληρωμένα (τόσο επιστημολογικά όσο και πρακτικά) και να εκτιμηθεί η σημερινή κατάσταση και οι προοπτικές της. Η τεχνική της Γεωργίας Ακριβείας βασίζεται στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών, τη Γεωργική Μηχανική, τις Μετρήσεις στο Πεδίο, τα Συστήματα Εντοπισμού Θέσης και την Τηλεπισκόπηση. Στο διεθνή ακαδημαϊκό χώρο έχουν ήδη δημιουργηθεί εργαστήρια, τμήματα και κέντρα Γεωργίας Ακριβείας, ενώ στο τεχνικο-οικονομικό οικοδόμημα έχουν αναπτυχθεί νέες σχέσεις και συνεργασίες γύρω από τις ανάγκες του νέου γεωργικού κλάδου. Στην Ελλάδα έχει αρχίσει η ενασχόληση τόσο σε ερευνητικό επίπεδο (Α.Π.Θ. Μ.Α.Ι.Χ.), όσο και σε επίπεδο εφαρμογής. Λέξεις-κλειδιά: Παραλλακτικότητα, Γ.Σ.Π., Γεωργία Ακριβείας 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Νέες ανάγκες - νέες δυνατότητες Η ολοκλήρωση των αγορών και η αύξηση του ανταγωνισμού στη γεωργία τα τελευταία χρόνια, έχουν οδηγήσει στην ανάγκη για δραστική μείωση του κόστους στη γεωργική παραγωγή, ενώ τα οξυμένα προβλήματα του περιβάλλοντος έχουν κάνει επιτακτική τη μεγαλύτερη δυνατή μείωση των επιβλαβών εισροών στον αγρό. Παράλληλα, η Πληροφορική έχει δημιουργήσει δύο νέα δυναμικά εργαλεία, τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών και τα Έμπειρα Συστήματα, η Διαστημική Επιστήμη έκανε πραγματικότητα τα Παγκόσμια Συστήματα Εντοπισμού Θέσης και τη δορυφορική Τηλεπισκόπηση, ενώ η Γεωργική Μηχανική επεξεργάζεται Αισθητήρες μέτρησης εδαφοκαλλιεργητικών παραμέτρων και Αυτόνομες γεωργικές μηχανές. 1.2 Μία νέα αντίληψη για τη γεωργία Ο συνδυασμός των παραπάνω εξελίξεων οδήγησε στη διαμόρφωση μίας νέας αντίληψης για τον τρόπο εφαρμογής της γεωργίας, στη Γεωργία Ακριβείας. Ενώ η παραδοσιακή γεωργική διαχείριση αντιμετωπίζει τα αγροτεμάχια ως ομοιόμορφα (βασιζόμενη σε μέσους όρους) και αγνοεί την εγγενή ή επίκτητη ως προς το χώρο και το χρόνο παραλλακτικότητά τους (variability), στην καρδιά της Γεωργίας Ακριβείας βρίκεται η διαχείριση αυτής ακριβώς της παραλλακτικότητας [1] (Εικόνα 1.2.1).
Διακρίνονται τρεις μορφές παραλλακτικότητας: η χωρική, η χρονική και η προβλεπτική. Η χωρική παραλλακτικότητα γίνεται αντιληπτή ως μεταβολή των χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων των καλλιεργειών και του εδάφους, με την αλλαγή θέσης μέσα στο αγροτεμάχιο. Η χρονική παραλλακτικότητα γίνεται αντιληπτή ως μεταβολή τους με το χρόνο. Η προβλεπτική παραλλακτικότητα γίνεται αντιληπτή ως μεταβολή στο χώρο, της διαφοράς μεταξύ προβλεπόμενων και πραγματικών τιμών αποδόσεων. Η Γεωργία Ακριβείας παρέχει το πλαίσιο μέσα στο οποίο οι διαχειριστές των καλλιεργειών μπορούν με μεγάλη ακρίβεια να κατανοήσουν και στη συνέχεια να ελέγξουν αυτά που συμβαίνουν μέσα στο αγροτεμάχιο [1]. 1.3 Ορισμός Γεωργία Ακριβείας (Precision Agriculture) ονομάζεται η μέθοδος γεωργικής πρακτικής, που χρησιμοποιεί πληροφορία με σαφήνεια προσδιορισμένη ως προς το χώρο ή και το χρόνο, προκειμένου να μεγιστοποιήσει την αποδοτικότητα των εισροών, ή και να ελαχιστοποιήσει τις βλαβερές τους συνέπειες [2]. Στη διεθνή βιβλιογραφία έχουν προταθεί πολλοί όροι για την περιγραφή Εικόνα 1.2.1: Η παραλλακτικότητα, όπως διακρίνεται σε δορυφορική εικόνα της, με πιο συνηθισμένους τους εξής: Precision Agriculture, Precision Farming, Variable Rate Technology, Variable Rate Management, Prescription Farming, Site-specific Crop Management, Farming by Soil, Grid Soil Sampling Agriculture, Grid Farming, Farming by the Inch, Farming by the Foot, GPS Agriculture, Space Αge Αgriculture, κ.ά. Οι διαφορετικοί αυτοί όροι δίνουν έμφαση και βαρύτητα σε διαφορετικές πτυχές της ίδιας πάντοτε έννοιας. 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ 2.1 Τεχνολογίες 2.1.1 Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών ονομάζεται ένα δυναμικό σύνολο εργαλείων για τη συλλογή, αποθήκευση, επανάκτηση, μετασχηματισμό και απόδοση χωρικών δεδομένων του περιβάλλοντος, για την ικανοποίηση ενός συνόλου εξειδικευμένων απαιτήσεων (Burrough, 1986) [3]. Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Γ.Σ.Π. (Geographical Information Systems G.I.S.) διαχειρίζονται και συνδυάζουν εισερχόμενες πληροφορίες, δίνοντας αποτελέσματα σε μορφή χαρτών και πινάκων. Οι χάρτες, που ονομάζονται θεματικοί χάρτες (thematic maps), δείχνουν την κατανομή στο χώρο οποιουδήποτε παράγοντα για τον οποίο υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία (π.χ. υψομέτρου, απόδοσης, θρεπτικών στοιχείων, εδαφικής υγρασίας, κ.λπ.) και είναι προϊόντα διαδικασιών ολοκλήρωσης ενός περιορισμένου αριθμού γνωστών τιμών. 2.1.2 Παγκόσμια Συστήματα Εντοπισμού Θέσης Τα Παγκόσμια Συστήματα Εντοπισμού Θέσης (Global Positioning Systems G.P.S.) είναι συστήματα, που καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό και την καταγραφή της θέσης οποιουδήποτε σημείου επάνω στην επιφάνεια της υδρογείου. Αποτελούνται από ειδικούς δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη γη, οι οποίοι στέλνουν διαρκώς ραδιοσήματα στην επιφάνειά της. Τα σήματα αυτά λαμβάνονται από ειδικά όργανα, τους ραδιολήπτες (radio-receivers), τα οποία υπολογίζουν το γεωγραφικό στίγμα και το υψόμετρο της θέσης τους, καθώς και το χρόνο.
2.1.3 Συστήματα Μεταβλητών Εφαρμογών Τα Συστήματα Μεταβλητών Εφαρμογών (Variable Rate Application Technology V.R.A. ή V.R.T.) είναι συστήματα γεωργικής μηχανικής, που μεταβάλουν την ποσότητα εφαρμογής των εισροών (σπόρων, λιπασμάτων, νερού, φαρμάκων, κ.λπ.) ή και αλλάζουν το εφαρμοζόμενο είδος (π.χ. την ποικιλία του σπόρου, ή το είδος του λιπάσματος) την ίδια στιγμή που εφαρμόζουν τις εισροές αυτές, αναλόγως με το σημείο του αγροτεμαχίου στο οποίο βρίσκονται. 2.1.4 Συστήματα Παρακολούθησης Αποδόσεων Τα Συστήματα Παρακολούθησης Αποδόσεων (Yield Monitoring Systems) είναι συστήματα που μετρούν και καταγράφουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών κατά τη συγκομιδή. Τα υλικά μετρούνται, είτε ποσοτικά, είτε ποιοτικά (π.χ. ποσότητα συγκομιζόμενων κόκκων ενός σιτηρού, είτε περιεχόμενη υγρασία στους κόκκους, αντίστοιχα) και για τις μετρήσεις αυτές έχουν επινοηθεί διάφορα συστήματα, όπως του ποτενσιόμετρου, το ραδιομετρικό, το σύστημα φόρτισης κελιού, το ογκομετρικό, κ.ά. Οι μετρήσεις καταγράφονται σε πίνακες μαζί με τις τιμές των αντίστοιχων χωρικών συντεταγμένων, που λαμβάνονται την ίδια στιγμή από G.P.S., ώστε με αυτόν τον τρόπο οι στοιχειώδεις αποδόσεις συνδέονται με τη θέση. Μέσω των Γ.Σ.Π., οι παραπάνω πίνακες μετατρέπονται σε χάρτες αποδόσεων (yield maps) (Εικόνα 2.1.4.1). 2.1.5 Τηλεπισκόπηση Τηλεπισκόπηση είναι η επιστήμη της απόκτησης και ανάλυσης πληροφοριών για το περιβάλλον, από ανιχνευτές που δε βρίσκονται σε φυσική επαφή μαζί του (Εθνικό Κέντρο Τηλεπισκόπησης της Αγγλίας N.R.S.C.) [4]. Η αρχή στην οποία βασίζεται η Τηλεπισκόπηση είναι η Εικόνα 2.1.4.1: Χάρτης απoδόσεων (yield map) καταγραφή τμημάτων της ανακλώμενης ηλιακής, ή της τεχνητής ακτινοβολίας ραντάρ από την επιφάνεια της γης. Στους μηχανισμούς καταγραφής (ανιχνευτές) περιλαμβάνονται οι απεικονιστές, οι οποίοι φέρονται από τους δορυφόρους ή αεροσκάφη σε μεγάλα ύψη, οι ψηφιακές και αναλογικές φωτογραφικές μηχανές και κάμερες για αεροπορική και επίγεια χρήση και τα φασματόμετρα ή ραδιόμετρα, κυρίως για επίγεια χρήση. 2.1.6 Μετρήσεις στο Πεδίο Οι Μετρήσεις στο Πεδίο είναι μετρήσεις των χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων των καλλιεργειών ή του εδάφους με δειγματοληψία και γίνονται, είτε με αναλύσεις στο Εργαστήριο, είτε με Αισθητήρες. Οι αναλύσεις στο Εργαστήριο γίνονται σε δύο βήματα (λήψη δειγμάτων - ανάλυση), ενώ οι Αισθητήρες είναι όργανα αυτόματης δειγματοληψίας και ταχείας μέτρησης (επί τόπου, σε ένα μόνο βήμα). 2.2 Στάδια εφαρμογής 2.2.1 Συλλογή πληροφορίας Η συλλογή πληροφορίας είναι διαδικασία χρονοβόρα και απαιτεί εξαρχής σωστό σχεδιασμό και σημαντική επένδυση, τόσο από την άποψη του οικονομικού κόστους όσο και του χρόνου. Η σχέση κόστους μεταξύ δεδομένων / λογισμικού / εξοπλισμού στις μεγάλες εφαρμογές μπορεί να φτάσει ακόμη και την αναλογία 100 / 10 / 1. Αυτό δείχνει και τη σημασία που έχουν τα δεδομένα και μάλιστα τα ακριβή, ενημερωμένα, ολοκληρωμένα και σωστά καταχωρημένα, είτε πρόκειται για
χωρικά, είτε για μη χωρικά δεδομένα [3]. Η πυκνότητα δειγματοληψίας και η χωρική ανάλυση είναι, γενικά, ανάλογες με το οικονομικό κόστος και το χρόνο επένδυσης. Το βασικότερο είδος πληροφορίας, όσον αφορά τη Γεωργία Ακριβείας, είναι οι χωρικές συντεταγμένες (Εικόνα 2.2.1.1). Είναι η πληροφορία που πρέπει να συνοδεύει τις περισσότερες από τις άλλες μορφές πληροφορίας (χαρτογράφηση αποδόσεων, εφαρμογή εισροών, κ.λπ.), προκειμένου αυτές να αποκτούν γεωγραφικά χαρακτηριστικά. Μόνη εξαίρεση αποτελεί η πληροφορία που προέρχεται από τους Αισθητήρες, αφού τροφοδοτεί απευθείας τα Συστήματα Μεταβλητών Εφαρμογών με τη βοήθεια τυποποιημένων αλγορίθμων. Η απαιτούμενη ακρίβεια των χωρικών συντεταγμένων στη Γεωργία Ακριβείας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, μεταξύ των οποίων σημαντικότεροι είναι το μέγεθος του αγροτεμαχίου, ο βαθμός παραλλακτικότητας ή ομοιομορφίας του, ο τύπος της καλλιέργειας (μεγάλες Εικόνα 2.2.1.1: Διαχείριση αγροτεμαχίου με διάκριση ως προς το χώρο καλλιέργειες, δενδροκομία, λαχανοκομία, κ.λπ.) και τα λογιστικά δεδομένα ή κάποια σχετική μελέτη σκοπιμότητας (αν δηλαδή η επιλογή μεγάλης ακρίβειας ανταποδίδει το κόστος της). Το Environmental Remote Sensing Center, University of Wisconsin Madison (2000) θεωρεί ικανοποιητική για τις γεωργικές εφαρμογές μία χωρική ακρίβεια μεταξύ 2 και 5 μέτρων. Η πρώτη χρονικά πληροφορία που λαμβάνεται είναι οι αποδόσεις των προηγουμένων ετών. Η παραλλακτικότητα των αποδόσεων αυτών, καθώς και η σοβαρότητά της, αποτυπώνονται στους χάρτες αποδόσεων, οι οποίοι όμως δεν μπορούν να προσδιορίσουν τα αίτια αυτής της παραλλακτικότητας [1]. Για τη διάγνωση των αιτίων της παραλλακτικότητας και περαιτέρω διερεύνηση χρησιμοποιούνται η Τηλεπισκόπηση και οι Μετρήσεις Πεδίου. Από το 1986 ο Young είχε τονίσει την παράλληλη εξέλιξη της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών [3]. Σήμερα η Τηλεπισκόπηση μπορεί να καταγράψει την παραλλακτικότητα με πολύ μεγάλη ακρίβεια και σαφήνεια, αφού: α) η χωρική ακρίβεια της καταγραφής φτάνει μέχρι και το ένα τετραγωνικό μέτρο, β) η φασματική απεικόνιση της βλάστησης, των εδαφών, ή άλλων υλικών είναι ιδιαίτερα λεπτομερής και γ) η καταγραφή της ίδιας περιοχής μπορεί να γίνεται μέχρι και κάθε 2 ημέρες. Έτσι, ο γεωργός δύναται να ανιχνεύει εγκαίρως τις πιθανότητες για απώλειες φυτών, αλλά και να εκτιμά τις αιτίες κοιτάζοντας από κοντά τα σημεία που του υποδεικνύουν τα φασματικά δεδομένα [5]. Σύμφωνα με το Environmental Remote Sensing Center, University of Wisconsin Madison (2000), οι ελάχιστες προϋποθέσεις, που πρέπει να πληρούν τα τηλεπισκοπικά δεδομένα για χρήση στη Γεωργία Ακριβείας, είναι: Λήψη στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Χωρική ανάλυση 10 μέτρα (δηλαδή 100 τετραγωνικά μέτρα). Χρονική ανάλυση (συχνότητα καταγραφής της ίδιας περιοχής) περίπου 3 ημέρες. Το κύριο χαρακτηριστικό των Αισθητήρων είναι άμεση μέτρηση και καταγραφή (μέθοδος πραγματικού χρόνου), σε αντίθεση με τη Χαρτογράφηση Αποδόσεων, την Τηλεπισκόπηση και τις αναλύσεις στο Εργαστήριο, οι οποίες απαιτούν χρόνο ή ερμηνεία ή και τα δύο μέχρι την αξιοποίηση της πληροφορίας τους. Π.χ. ένας αισθητήρας υγρασίας των κόκκων των σιτηρών μπορεί να βοηθήσει άμεσα στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του θερισμού και τις απαιτήσεις αποθήκευσης ή ξήρανσης [6].
Το κύριο χαρακτηριστικό των αναλύσεων στο Εργαστήριο είναι η μεγάλη αξιοπιστία τους (που τις καθιστά κατάλληλες για υπερπήδηση αμφιβολιών και επιβεβαίωση), αλλά και το υψηλό κόστος τους (που καθιστά απαγορευτική την πυκνή και συχνή δειγματοληψία). 2.2.2 Διαχείριση πληροφορίας Για τη διαχείριση της πληροφορίας στη Γεωργία Ακριβείας, δηλαδή την ανάλυση και επεξεργασία της πληροφορίας, χρησιμοποιούνται τα Γ.Σ.Π. και ακολουθούνται τα εξής στάδια [2]: Εισαγωγή δεδομένων (χάρτες, αεροφωτογραφίες, δορυφορικές εικόνες, μετρήσεις στο πεδίο, ψηφιακά αρχεία, κ.ά.). Αποθήκευση και επιλεκτική επανάκτηση δεδομένων μέσω λογικών ερωτημάτων, καθώς και γρήγορη και ασφαλής ενημέρωση και διόρθωσή τους. Διαχείριση, ανάλυση και μοντελοποίηση δεδομένων. Στη φάση αυτή, για την ανάδειξη των αιτίων της παραλλακτικότητας, χρησιμοποιούνται στατιστικές τεχνικές για τη συσχέτιση με αυτήν σταθερών (τύπος εδάφους, ρέματα, ψηλά δένδρα, κ.ά.) και μεταβλητών (σπορά, ψεκασμοί, λιπάνσεις, κ.ά.) παραγόντων. Συνήθως διαφορετικοί παράγοντες είναι σημαντικοί για διαφορετικά σημεία του αγροτεμαχίου [1]. Απόδοση αποτελεσμάτων, συσχετίσεων, αναλύσεων και άλλων διαδικασιών, με τη μορφή χαρτών, πινάκων, γραφημάτων και άλλων μορφών (Εικόνα 2.2.2.1). 2.2.3 Αποφάσεις Ως αντίληψη, η Γεωργία Ακριβείας, δεν ταυτίζεται με κάποια συγκεκριμένη διαχειριστική τακτική. Απλώς, επιτρέπει στο διαχειριστή (παραγωγό, γεωπόνο, σύμβουλο, εταιρεία, ή έμπειρο σύστημα) την καλύτερη κατανόηση και το μεγαλύτερο δυνατό έλεγχο των χειρισμών στο αγροτεμάχιο. Καθώς η Γεωργία Ακριβείας αναπτύσσεται σε ολοκληρωμένο σύστημα, οι διάφορες διαχειριστικές στρατηγικές καθίσταται δυνατό να περιγραφούν (ακόμη και να ενσωματωθούν σε ειδικό λογισμικό), ώστε να δώσουν σταθερές και συνεπείς πρακτικές, κυρίως όσον αφορά τις επιδράσεις τους στο περιβάλλον. Τρεις είναι, σε γενικές γραμμές, οι κύριες στρατηγικές που μπορούν να εφαρμοστούν [1]: Εικόνα 2.2.2.1: Συνδυασμός πανχρωματικής δορυφορικής εικόνας με χάρτη Στρατηγική Α. Προστασία της παραγωγής Μεγάλες ποσότητες εισροών Κανένα ενδιαφέρον για το περιβάλλον. Μοναδική θέληση του γεωργού είναι να βελτιώσει και να προστατεύσει την παραγωγή. Τα περιβαλλοντικά κριτήρια σκόπιμα δε λαμβάνονται υπόψη και χρησιμοποιούνται υψηλές ποσότητες εισροών. Οι μεταβλητές ως προς το χώρο ποσότητες εισροών είναι οι βέλτιστες οικονομικά και, ταυτοχρόνως, ικανές να διατηρήσουν χαμηλά ή και μηδενικά τα επίπεδα των ζιζανίων. Στρατηγική Β. Μειωμένες εισροές Βέλτιστη είσπραξη Μέτριο ενδιαφέρον για το περιβάλλον. Γίνεται αποδεκτό μεγαλύτερο επίπεδο κινδύνου για απώλεια παραγωγής και οι εισροές περιορίζονται στα οικονομικά βέλτιστα επίπεδα, σύμφωνα με το βαθμό του κινδύνου που έχει αναληφθεί. Τα περιβαλλοντικά κριτήρια λαμβάνονται υπόψη, αλλά όχι με σαφήνεια και οι ποσότητες των εισροών είναι τέτοιες, που κρατούν τους εχθρούς και τις ασθένειες σε μέτρια επίπεδα. Η λίπανση εφαρμόζεται στις οικονομικά βέλτιστες τιμές. Στρατηγική Γ. Μειωμένες εισροές Υψηλό ενδιαφέρον για το περιβάλλον. Η προστασία του περιβάλλοντος προέχει, είτε λόγω κατανόησης της σημασίας του (οικολογική συνείδηση), είτε
λόγω οικονομικών κινήτρων (οικονομική υποστήριξη, επιδοτήσεις, αγρο-τουρισμός, κ.λπ.). Οι εφαρμοζόμενες ποσότητες των εισροών είναι τέτοιες, που κρατούν μέτρια τα επίπεδα εχθρών και ασθενειών. Οι εισροές εφαρμόζονται σε τιμές χαμηλότερες από τις βέλτιστες οικονομικά, όμως αρκετά υψηλές, ώστε να αποφευχθούν σημαντικές απώλειες παραγωγής. 2.2.4 Εφαρμογή Το τελευταίο στάδιο με το οποίο ολοκληρώνεται ένας κύκλος Γεωργίας Ακριβείας είναι η εφαρμογή των αποφάσεων, με τα Συστήματα Μεταβλητών Εφαρμογών των εισροών στο αγροτεμάχιο. Αυτό μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: είτε με την ανάγνωση θεματικών χαρτών (εφαρμογή βασισμένη σε χάρτη - map based application) (Εικόνα 2.2.4.1), είτε με την λήψη απευθείας εντολών από Αισθητήρες (π.χ. αισθητήρες εδαφικής υγρασίας), που φέρονται στο ίδιο όχημα με τα παρελκόμενα εφαρμογών (εφαρμογή βασισμένη σε αισθητήρα - sensor based application). Έως σήμερα χρησιμοποιείται περισσότερο η βασισμένη σε χάρτη μέθοδος, εξαιτίας της μικρής ακόμη διάδοσης των Αισθητήρων. Ωστόσο, το κόστος της εδαφικής ανάλυσης ανά δείγμα είναι υψηλό και συνεπώς περιορίζει το πλήθος των διαθέσιμων δειγμάτων. Οι χάρτες πλεονεκτούν για μεταβλητές που είναι σταθερές στα χρονικά πλαίσια μίας καλλιεργητικής περιόδου, όπως η οργανική ουσία, η μηχανική σύσταση, κ.ά. Με τη μέθοδο του Αισθητήρα, όμως, παύει να υπάρχει η ανάγκη για χρήση G.P.S. και για επεξεργασία δεδομένων, αφού δεν απαιτείται η χρήση χαρτών [7]. 3. ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ 3.1 Ιστορικά στοιχεία Στο παρελθόν, το μικρό μέγεθος των αγροτεμαχίων και ο περιορισμός τους από φυσικά όρια επέτρεπαν στους γεωργούς να παίρνουν υπόψη τους τη χωρική και χρονική παραλλακτικότητα, Εικόνα 2.2.4.1: Χάρτης εφαρμογής αζωτούχου λίπανσης μεταβάλλοντας εμπειρικά τη μεταχείριση τους από σημείο σε σημείο και από εποχή σε εποχή. Ωστόσο, με τη μεγέθυνση των αγροτεμαχίων, την εντατική παραγωγή και την εκμηχάνιση το τελευταίο μισό του 20ού αιώνα, δεν ήταν δυνατό να ληφθεί υπόψη η εντός του αγροτεμαχίου παραλλακτικότητα, χωρίς την ανάπτυξη της τεχνολογίας των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Οι πρώτες αναφορές σχετικά με την ανάγκη για διαχείριση της παραλλακτικότητας στο αγροτεμάχιο έγιναν ήδη από την αρχή του 20ού αιώνα από τους Eden & Maskell (1928) και Linsley & Bauer (1929), ενώ κατά τη δεκαετία του 1980, οι Johnson et al. (1983) προχώρησαν στην περιγραφή μιας αυτόματης γεωργικής μηχανής ακριβείας. Η πρώτη πραγματική εφαρμογή, όμως, ήταν η κατασκευή συστήματος μίξης και διανομής λιπασμάτων σε κίνηση, που κατασκευάσθηκε από την εταιρεία Soil Teq στις Η.Π.Α. (Fairchild, 1988) και το οποίο χρησιμοποιούσε πληροφορία από αεροφωτογραφία και εδαφικές αναλύσεις με βάση πλέγμα συντεταγμένων, για να παράγει ένα χάρτη εφαρμογής λιπασμάτων. Ο εντοπισμός της θέσης μέσα στο αγροτεμάχιο γίνονταν με στατικό υπολογισμό [8]. Το 1992 στις Η.Π.Α., επετράπη η λειτουργία ιδιωτικών συστημάτων διαστημικής Τηλεπισκόπησης, ενώ το 1993 πραγματοποιήθηκε στη Μιννεζότα η πρώτη διεθνής συνάντηση με θέμα τη Γεωργία Ακριβείας ( First Workshop on Soil-specific Crop Management ). Το 1994, επίσης στις Η.Π.Α.,
επετράπη η ελεύθερη χρήση από τους πολίτες δορυφορικών δεδομένων με χωρική ανάλυση ενός μέτρου, ενώ η πρώτη ευρωπαϊκή συνάντηση για τη Γεωργία Ακριβείας πραγματοποιήθηκε στη Μ. Βρετανία, το 1997. Τον Ιούλιο του 2000 πραγματοποιήθηκε στη Μιννεζότα το 5 ο Διεθνές Συνέδριο Γεωργίας Ακριβείας, ενώ τον Ιούνιο του 2001 στη Γαλλία το 3 ο ευρωπαϊκό. 3.2 Η υφιστάμενη κατάσταση Σήμερα η Γεωργία Ακριβείας είναι μια πραγματικότητα (Εικόνα 3.2.1). Έως το 1998, το 15% περίπου των γεωργών είχαν χρησιμοποιήσει τεχνικές Γεωργίας Ακριβείας στη Μ. Βρετανία και όπως δήλωσαν οι ίδιοι, σε σχετική έρευνα του ίδιου έτους, οι προσδοκίες τους σε γενικές γραμμές επαληθεύτηκαν [9]. Στις Η.Π.Α. η Γεωργία Ακριβείας εφαρμόζεται κυρίως εκεί όπου υπάρχουν προβλήματα λειψυδρίας (μεσοδυτικές και δυτικές πολιτείες), ανωμαλίες ως προς διάφορα χαρακτηριστικά των εδαφών, ή έντονες ελλείψεις θρεπτικών στοιχείων, λόγω εξαντλητικής εκμετάλλευσης. Υπάρχουν πολλές εταιρείες σε αυτόν τον τομέα, όπως π.χ. η εταιρεία αεροπορικής Τηλεπισκόπησης RESOURCE21. Τα δεδομένα που συλλέγει χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία χαρτών και σχετικών στατιστικών δεικτών, οι οποίοι φθάνουν στους γεωργούς πελάτες, είτε σε ηλεκτρονική, είτε σε έντυπη μορφή [10]. Εικόνα 3.2.1: Λίπανση ακριβείας σε πραγματικό χρόνο, με τη χρήση αισθητήρα Όμως η μεγάλη πλειοψηφία των γεωργών παραμένει ακόμη μακριά από τη νέα μέθοδο και οι κυριότεροι λόγοι γι αυτό είναι το υψηλό κόστος της επένδυσης και τα μη αποδεδειγμένα οφέλη από αυτήν (έρευνα στη Μ. Βρετανία, 1998, ως άνω). Άλλα προβλήματα που επικαλούνται οι γεωργοί, προκειμένου να μην εφαρμόσουν τη Γεωργία Ακριβείας, φαίνονται στον Πίνακα 3.2.2 [9]. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ (%) Σημαντικό Μικρό Καθόλου Ακριβή χρήση 74 25 1 Επιπλέον εκπαίδευση 48 49 3 Ερμηνεία δεδομένων 43 49 8 Εξάρτηση από τις μηχανές 52 39 9 Ανάγκη για μεγαλύτερο αγρόκτημα 46 34 20 Υποχρέωση για συμβουλευτική πηγή 13 44 43 Πίνακας 3.2.2: Προβλήματα που επικαλούνται οι γεωργοί, προκειμένου να μην εφαρμόσουν τη Γεωργία Ακριβείας Ειδικότερα όσον αφορά το κόστος, το βασικότερο στοιχείο είναι η αγορά του τεχνολογικού εξοπλισμού και η απόκτηση δεδομένων. Ενδεικτικά αναφέρεται (τιμές Νοεμβρίου 2000), ότι τα Γ.Σ.Π., ως ένα σύνολο υπολογιστών, περιφερειακών και λογισμικού (σχεδιογράφος Α0, σαρωτής Α0, εκτυπωτής Α3, ArcView, Arc/Info, κ.λπ.) παρουσιάζουν ένα κόστος αγοράς της τάξης των 18-20.000 ευρώ. Ένας ραδιολήπτης G.P.S. ονομαστικής ακρίβειας 5 μέτρων μπορεί να αποκτηθεί με 500 περίπου ευρώ. Μια πανχρωματική δορυφορική εικόνα SPOT, η οποία καλύπτει έκταση 60x60 χιλιομέτρων, με χωρική ανάλυση 10x10 μέτρα, κοστίζει περίπου 3.500 ευρώ. Τα Συστήματα Μεταβλητών Εφαρμογών παρουσιάζουν μεγάλο εύρος κόστους (από 1.500 έως μερικές χιλιάδες ευρώ).
Έστω και διστακτική, όμως, η εμφάνιση της Γεωργίας Ακριβείας έχει ήδη διαμορφώσει νέες σχέσεις στο τεχνικό-οικονομικό και στο ακαδημαϊκό οικοδόμημα. Το 1995 σχηματίστηκε από τις βιομηχανίες που έχουν στραφεί στην Γεωργία Ακριβείας η Ag Electronics Αssociation (Α.Ε.Α.), με σκοπό να ασχοληθεί με την προοπτική του υπολογιστικού υλικού, του λογισμικού και των πληροφοριακών συστημάτων και εξοπλισμού στα πλαίσια της νέας μεθόδου. Μέλη της Α.Ε.Α. είναι βιομηχανίες, ακαδημαϊκοί, κυβερνητικές επιτροπές, αλλά και απλοί χρήστες. Η Α.Ε.Α. συμμετείχε επίσης ενεργά στην ίδρυση του οργανισμού Inter-Process Communication Standard (I.P.C.), του οποίου σκοπός είναι η διευκόλυνση της δυναμικής εναλλαγής των γεωγραφικών δεδομένων ανάμεσα σε διαφορετικές εκδόσεις λογισμικού [11]. Παράλληλα, ένα πλήθος πανεπιστημίων ανά τον κόσμο (κυρίως στις Η.Π.Α., τον Καναδά, τη Μ. Βρετανία, την Αυστραλία, τη Γαλλία, τη Δανία, την Ιαπωνία, κ.α.) έχουν ήδη ιδρύσει τμήματα ή εργαστήρια ή (συνήθως σε συνεργασία και με άλλους φορείς) Κέντρα Γεωργίας Ακριβείας. Επίσης, σε πολλά ευρωπαϊκά πανεπιστήμια έχουν εμφανιστεί ερευνητικές ομάδες που ασχολούνται συστηματικά με τη Γεωργία Ακριβείας. Τέλος, κυκλοφορούν αρκετά διεθνή και τοπικά περιοδικά αποκλειστικά για Γεωργία Ακριβείας, απευθυνόμενα είτε σε ειδικές ομάδες ενδιαφερομένων (παραγωγούς, γεωπόνους, κατασκευαστές, κ.λπ.), είτε στο σύνολο των εμπλεκομένων σε αυτήν (Εικόνα 3.2.3). Στην Ελλάδα, το Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με Διευθυντή τον Καθηγητή κ. Ν. Συλλαίο, έχει εντάξει τη Γεωργία Ακριβείας στα ερευνητικά του αντικείμενα: α) με την εκπόνηση και παρουσίαση μεταπτυχιακής διατριβής με θέμα την κατασκευή φασματικών μοντέλων φυτομάζας και φυτοκάλυψης καλλιέργειας σίτου, με τη χρήση ψηφιακής κάμερας ερυθρού-υπερύθρου και β) με την Εικόνα 3.2.3: Περιοδικά Γεωργίας Ακριβείας διεθνούς κυκλοφορίας εκπόνηση διδακτορικής εργασίας (σε εξέλιξη), με θέμα τη συσχέτιση φυσικοχημικών ιδιοτήτων του εδάφους με τις φασματικές του ιδιότητες, με χρήση Δορυφορικών εικόνων πολύ υψηλής διακριτικής ικανότητας, Υπερφασματικού ραδιομέτρου σάρωσης και Διαφορικού G.P.S. Γύρω από τα παραπάνω αντικείμενα έχει αναπτυχθεί στενή συνεργασία του Εργαστηρίου με το Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος του Μεσογειακού Αγρονομικού Ινστιτούτου Χανίων. Στα πλαίσια αυτά, τα δύο Ιδρύματα έχουν έρθει σε επαφή και με έλληνες γεωργούς, οι οποίοι χρησιμοποιούν αεροφωτογραφίες (που λαμβάνουν οι ίδιοι με ερασιτεχνικό προς το παρόν τρόπο), προκειμένου να ανιχνεύσουν στοιχεία παραλλακτικότητας εντός των αγροτεμαχίων τους. Αφορμή γι αυτήν την επαφή στάθηκε το 2 ο Ειδικό Συνέδριο της Ελληνικής Εταιρείας Επιχειρησιακών Ερευνών για την εφαρμογή των Πληροφοριακών Συστημάτων στον Αγροτικό Τομέα, που πραγματοποιήθηκε στα Χανιά, τον Οκτώβριο του 2000. 3.3 Τάσεις προοπτικές Ως κλάδος, η Γεωργία Ακριβείας βρίσκεται ακόμη υπό διαμόρφωση, χωρίς κατασταλαγμένη ορολογία και αποσαφηνισμένη τάση. Ως μέθοδος, πληρεί τις προϋποθέσεις που χρειάζονται για να τεθεί στην υπηρεσία της Αειφορικής Γεωργίας (Sustainable Agriculture). Στην αειφορική ανάπτυξη η βασική ανάγκη που εξυπηρετείται είναι οι μη αρνητικές αλλαγές στα αποθέματα του φυσικού πλούτου και η ικανότητα του περιβάλλοντος για απορρόφηση των αποβλήτων (Pearce et al., 1998) [9]. Η Γεωργία Ακριβείας δύναται να εξυπηρετήσει αυτήν την ανάγκη και μάλιστα, σε
σύγκριση με άλλους κλάδους της Αειφορικής Γεωργίας (π.χ. την οργανική γεωργία), φαίνεται να είναι πιο ρεαλιστική. Κι αυτό, διότι είναι δύσκολο να επικρατήσει η θέση ότι φιλική στο περιβάλλον είναι μόνο η γεωργία εκείνη που δε χρησιμοποιεί καθόλου αγροχημικά [12]. Σε αντίθεση με τις Η.Π.Α. και τον Καναδά, όπου τα πρώτα βήματα προς τη νέα μέθοδο έγιναν σε ιδιωτική βάση, αυτό που αρχικά αναμένεται να γίνει στον ευρωπαϊκό χώρο είναι η ανάληψη πρωτοβουλιών από ομάδες γεωργών (συνεταιρισμοί και ομάδες παραγωγών), με ανάθεση διεκπεραίωσης των εργασιών σε εταιρείες παροχής υπηρεσιών. Αν και στα πρώτα στάδια ενδέχεται να υπάρξει δισταγμός των γεωργών να διαθέσουν προς τρίτους τις πληροφορίες που αφορούν τα αγροτεμάχιά τους, στο βαθμό που είναι διατεθειμένοι να υιοθετήσουν τη μέθοδο, οι κλάδοι ή οι τεχνικές όπου σχεδιάζουν να την εφαρμόσουν φαίνονται στον Πίνακα 3.3.1 (έρευνα στη Μ. Βρετανία, 1998, ως άνω) [9]. ΚΛΑΔΟΙ / ΤΕΧΝΙΚΕΣ (%) Ναι Ίσως Όχι Χαρτογράφηση αποδόσεων των σιτηρών 16 34 50 Χαρτογράφηση ριζωματωδών καλλιεργειών 2 16 82 Δειγματοληψία και χαρτογράφηση εδάφους 31 44 25 Μεταβλητή εφαρμογή λιπασμάτων 28 43 28 Μεταβλητές τιμές σποράς 23 37 40 Στοχευμένη υπεδάφεια επεξεργασία 15 38 47 Χαρτογράφηση ζιζανίων 10 40 50 Μεταβλητές εφαρμογές ασβέστου 28 36 36 Δορυφορική Τηλεπισκόπηση 5 25 70 Σύστημα μεταβλητών ψεκασμών 10 35 55 Χαρτογράφηση νηματωδών 5 10 85 Πίνακας 3.3.1: Κλάδοι / τεχνικές όπου οι γεωργοί σχεδιάζουν να εφαρμόσουν τη Γεωργία Ακριβείας Στην Ελλάδα, ένας από τους σημαντικότερους στόχους της αγροτικής πολιτικής για την περίοδο 2000-2006 είναι η αειφορική και ολοκληρωμένη ανάπτυξη της υπαίθρου, με αποκατάσταση της διαταραγμένης κοινωνικής και περιβαλλοντικής ισορροπίας. Στα πλαίσια αυτά, το Υπουργείο Γεωργίας έχει δημοσιεύσει σχετικούς κώδικες βέλτιστης γεωργικής πρακτικής για τη διαχείριση των γεωργικών περιοχών, των βοσκοτόπων, των υδατικών πηγών και της βιοποικιλότητας. Η εφαρμογή αυτών των κωδίκων είναι υποχρεωτική για όλους τους παραγωγούς που βρίσκονται υπό τη νομοθεσία της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Reg. 1259/99), μαζί με την εκτέλεση Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (Μ.Π.Ε.) πριν από κάθε δημόσιο ή ιδιωτικό έργο [13]. Στο μέλλον, η υιοθέτηση των μεθόδων της Γεωργίας Ακριβείας αναμένεται να επιφέρει αλλαγές στη συμπεριφορά και τις απαιτήσεις των γεωργών απέναντι στους γεωπόνους και αντιστρόφως. Σύμφωνα με τις δηλώσεις των ίδιων των γεωργών (έρευνα στη Μ. Βρετανία, 1998, ως άνω), το 80% από αυτούς πιστεύει ότι οι γεωπόνοι θα πρέπει να γίνουν πιο ακριβείς στις συμβουλές τους απέναντι στους γεωργούς και μόνο το 9% θεωρεί ότι θα χρειάζονται πλέον λιγότερο τη βοήθειά τους. Το 10% των γεωργών πιστεύει ότι η δουλειά των γεωπόνων θα γίνει ευκολότερη, ενώ το 11% ότι δε θα αλλάξει τίποτε σημαντικό [9]. Στη διεθνή βιβλιογραφία έχει ήδη εισαχθεί η έννοια γεωργία σε κλίμακα φυτού, όπου η αντιμετώπιση της καλλιέργειας γίνεται σύμφωνα με τις ανάγκες του κάθε φυτού ξεχωριστά (Hague et al., 1997), ενώ συστήματα βασισμένα σε αυτή τη φιλοσοφία επιτυγχάνουν χωρική ανάλυση της
τάξης των 50 mm και, εξοπλισμένα με ακροφύσια ψεκασμού ακριβείας, στοχεύουν κάθε φυτό ξεχωριστά. Οι Dijksterhuis et al. (1998) απέδειξαν ότι είναι δυνατός ακόμη και ο δεκαπλασιασμός αυτής της ακρίβειας, σε πραγματικό χρόνο. Πιθανόν την ερχόμενη δεκαετία να υπάρξει εμπορική υιοθέτηση αυτών των τεχνικών, όχι μόνο σε κλίμακα φυτού αλλά και σε κλίμακα φύλλου, όπου η διαφοροποιημένη μεταχείριση θα εφαρμόζεται από αυτόνομες γεωργικές μηχανές σε διαφορετικά μέρη του ίδιου φυτού [8]. Ανεξάρτητα όμως προς ποια ακριβώς κατεύθυνση και πόσο γρήγορα θα εφαρμοσθεί η Γεωργία Ακριβείας, το βέβαιο είναι ότι οι γεωργοί στο εξής θα πρέπει να προσανατολιστούν στη διαρκή συλλογή δεδομένων, είτε πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για ανάλυση των εφαρμογών των προηγούμενων ετών, είτε για βελτίωση της μελλοντικής διαχείρισης των αγροτεμαχίων τους. Σύμφωνα μάλιστα με μία άποψη (Berry, J.K., 1999), σε μερικά χρόνια κανένας δε θα μπορεί να πουλήσει γεωργική γη χωρίς ακριβείς καταγραφές όλων των εδαφοκαλλιεργητικών παραμέτρων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Blackmore, S. (1994), Precision Farming; an introduction, Outlook on Agriculture Vol. 23, No 4, 275-280. [2] Καρυδάς, Χ.Γ. (2000), Γεωργία Ακριβείας: Περιγραφή της μεθόδου - Φασματικά μοντέλα καλλιέργειας σίτου, Μεταπτυχιακή διατριβή, Α.Π.Θ., 8. [3] Συλλαίος, N.Γ. (1999), Αειφορική Διαχείριση Εδαφικών Πόρων - Εφαρμογές των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη χαρτογράφηση και αξιολόγηση των εδαφών, Α.Π.Θ.-Ε.Π.Ε.Α.Ε.Κ., 136, 143, 143, 142. [4] Συλλαίος, N.Γ. (2000), Τηλεπισκόπηση και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών - τ. Α. Εισαγωγή στην Τηλεπισκόπηση, Γιαχούδη - Γιαπούλη, 12. [5] Johannsen, et al. (1998), Applying Remote Sensing Technology to Precision Farming, in Proceedings of the 4 th International Conference on Precision Agriculture, ASA - CSSA - SSSA, 1413-1420. [6] Srinivasan, A. (2000), Relevance of Precision Farming Technologies to Sustainable Agriculture in Asia and the Pacific, http://www.vtt.co.jp/staff/ancha/thaipaper.html, 3. [7] Morgan, T.M. (1995), Sensors vs. map-based precision farming, Purdue Agricultural and Biological Engineering Dept, http://pasture.ecn.purdue.edu/~mmorgan/pfi/sensors_1.htm, 1-2. [8] Stafford, J.V. (2000), Implementing Precision Agriculture in the 21 st Century, Journal of Agricultural Engineering Research, Vol. 76, No 3, 267-268, 272. [9] Fountas, S. (1998), Market research on the views and perceptions of farmers about the role of crop management within Precision Farming, M.Sc. thesis, Crandield University, 1, 31, 12, 28, 32. [10] Morgan, M. and Ess, D. (1997), Remote Sensing, The precision-farming guide for agriculturists, an overview, 60, 61, 63, 115. [11] Reid, J.F. (2000), The impact of Precision agriculture on US agriculture; an industry and an academic perspective, http://www.age.uiuc.edu, 4-5. [12] Bouma, J. (1998), Precision Agriculture: A unique tool to unify production and Environmental requirements in Agriculture, in Proceedings of the 4 th International Conference on Precision Agriculture, ASA - CSSA - SSSA, 599. [13] Natural Resource Aspects of Sustainable Development in Greece, United Nations Division for Sustainable Development - National info, http://www.un.org/esa/agenda21/natlinfo/countr/ greece/natur.htm#agro, 1-3.