Precizinę žemdirbystę skatina poreikis mažinti gamybos kaštus, tausoti biologinius išteklius siekiant Europos žaliojo kurso tikslų. Tačiau modernėjimo tempai didele dalimi priklausys nuo to, ar šalyje turėsime pakankamai specialistų, turinčių žinių ir kompetencijų kurti, diegti ir valdyti sumaniosios inžinerijos sprendimus. Pastaruoju metu žemės ūkio inžinerijos progresas yra stulbinantis ir plačiajai visuomenei, apie jį pravartu sužinoti daugiau, rašoma pranešime.
Technologinė agrosektoriaus evoliucija
Inžinerija per santykinai trumpą žmonijos raidos etapą žemės ūkį pakeitė iš esmės: jei XVIII a. vienai tonai kviečių derliaus nupjauti ir iškulti reikėjo 30 žmogaus darbo dienų, tai dabartinis modernus kombainas šį kviečių kiekį nupjauna ir iškulia per 3-5 minutes, o siekiant rekordų – ir dar greičiau.
Žmogaus ir darbinių gyvūnų jėga bei paprastais įrankiais vystomą žemės ūkį į naują raidos etapą prieš daugiau nei šimtmetį perkėlė vidaus degimo variklių pritaikymas žemės ūkio mašinoms. Iki tol sunkiausius ūkio darbus dirbusių arklių bei mulų skaičius su pasaulyje gaminamų traktorių skaičiumi susilygino apie 1954 m.
Nauju dideliu žingsniu žemės ūkio pažangai tapo kompiuterių išradimas, programavimas, technologinių procesų automatizavimas. Taip atėjome iki ketvirtosios, dabartinės pakopos su precizinėmis technologijomis, robotais, dronais, mobiliosiomis programėlėmis, nuotolinio valdymo, nuotoliniu serviso galimybėmis, daiktų internetu, didžiųjų duomenų debesimis, dirbtiniu intelektu.
Šiuo metu mokslui ir verslui keliama nauja užduotis – siekti, kad visos šios technologijos būtų draugiškos aplinkai ir funkcionuotų naudodamos ne iškastinius, bet atsinaujinančius energijos išteklius.
Žemės ūkyje sėkmingai taikomos labai įvairios išmaniosios technologijos. Vienos jų jau tapusios įprastais įrankiais, kitos – dar tik skinasi kelią. JAV Nebraskos ir Linkolno universitete atlikti tyrimai atskleidė, kad populiariausi yra dirvožemio mėginių tyrimai (jie parodo, kiek ir kokių maisto medžiagų ir reikalingų elementų dirvožemis yra sukaupęs ir kiek jų reikės dar papildyti), derliaus žemėlapiai, apibūdinantys atskirų lauko vietų potencialą išauginti derlių, derliaus stebėjimas, leidžiantis prognozuoti būsimą augalų derlių ir pagal tai parinkti bei naudoti reikalingas medžiagas ir jų kiekius, automatinis vairavimas, kintamos sėklų, trąšų, chemikalų normos technologija, palydovinės, dronų, bepiločių lėktuvų nuotraukos, GPS valdymo sistemos. Kol kas dar ne tiek plačiai praktikoje taikomi (nors technologija sėkmingai sukurta) pasėlių priežiūros planų žemėlapiai ir chlorofilo jutikliai, nustatantys pasėlių sveikatos būklę. Ne itin plačiai taikomi ir dronai, tačiau Tarptautinė nepilotuojamų transporto priemonių sistemų asociacija prognozuoja, kad ateityje būtent žemės ūkis užims apie 80 proc. visos pasaulio komercinės dronų rinkos.
Dominuojantis veiksnys, dėl kurių traktoriai keičiami dronais, robotais – darbo jėgos taupymas ir siekis tausoti aplinką, nes vienas darbuotojas nuotoliniu būdu gali valdyti kelis ar net keliolika robotų, energiją gaunančių iš atsinaujinančių išteklių.
Autonominės mašinos su dirbtiniu intelektu po dešimtmečio bus kasdienybė
Pasaulyje lyderiaujantieji žemės ūkio mašinų gamintojai į naujų bei tvarių skaitmeninių technologijų kūrimą pastaruoju metu investuoja milžiniškas lėšas.
Tokios gamybos milžinės kaip „John Deere“, „Case“, „Kubota“ bei kitos jau pristatė koncepcinius autonominius traktorius vikšrine važiuokle. O štai japonų įmonė „Kubota“ netgi yra sukūrusi vadinamąjį „Svajonių traktorių“ „X traktor“. Šis projektinis modelis reprezentuoja įsivaizduojamą ateities ūkininkavimo modelį, kai žemės ūkio operacijos atliekamos visiškai autonomiškai, remiantis įvairiais duomenimis, tokiais kaip oro sąlygos, pasėlių augimo tempas ir kai dirbtinis intelektas parenka ir atlieka visas reikalingas operacijas palankiausiu laiku. Elektros energija varomo „Svajonių traktoriaus“ vikšrinės važiuoklės geba prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų keisdamos savo formą – padidindamos arba sumažindamos traktoriaus aukštį. Tikimasi, kad per dešimtmetį automatizuotos žemės ūkio mašinos ir robotai taps neatsiejama kiekvieno modernaus ūkio dalimi.
Prognozuojama, kad per ateinančius 10 metų pasaulinė technologines operacijas atliekančių žemės ir miškų ūkio mašinų rinka augs vidutiniškai 6 proc. kasmet. Skaitmeninės žemės ūkio inžinerijos įrenginių rinka augs sparčiau – beveik po 10 proc. kiekvienais metais. Autonominių traktorių ir robotų rinka augs sparčiausiai – iki 20 proc. kasmet.
Jau sugriovė senąsias vadovėlines tiesas
Dar visiškai neseniai planuojant žemės ūkio darbus nebuvo kreipiama dėmesio į konkretaus ploto dirvožemio savybes, reljefą, įvairius kitokius veiksnius – visais atvejais buvo privalu laikytis vienodų nustatytų normatyvų. Pavyzdžiui, ariant dirvą buvo leistinas ne didesnis kaip 2 cm nuokrypis, sėjant sėjamoji medžiaga privalėjo būti įterpta vienodu gyliu, su leistina 0,5-1 cm paklaida. Ir būdavo problema, kaip techniką „priversti“ tokias užduotis atlikti. Šiuolaikinėje precizinėje žemdirbystėje senų vadovėlinių postulatų visiškai atsisakoma – sėjama, purškiama ir tręšiama kintamomis normomis. Įsigalioja taisyklė, kad reikia dirbti tiek, kiek reikia. Precizinė žemdirbystė daugelyje mokslinių šaltinių apibrėžiama kaip keleto T kompleksinis rinkinys. Tai – tinkamos medžiagos (sėklos, trąšos, augalų apsaugos priemonės), tinkami kiekiai, t. y. į kiekvieną plotelį šių medžiagų įterpiama kintama norma, įvertinant konkrečią situaciją, tinkama mašina, tiksli vieta (plotas ir gylis), tinkamas laikas ir tinkama kaina.
Akivaizdu, kad visuose šiuose tiksliosios žemdirbystės dėmenyse koreliuoja inžinerijos, agronomijos bei įvairių kitų sričių mokslai.
Lietuvos žemės ūkis šiuo metu turi išskirtines galimybes remtis mokslo tyrimų, atliktų VDU ŽŪA ir kitose mokslo įstaigose, rezultatais bei tarptautinėmis inovacijomis.
Inovacijos reikalaus žinių, darbdaviai – šių žinių turinčiųjų
VDU Žemės ūkio akademijos Inžinerijos fakulteto Žemės ūkio inžinerijos ir saugos katedros mokslininkai, bendradarbiaudami su tarptautiniais partneriais, vietos ūkininkais ir agroverslo įmonėmis itin aktyviai dirba, skatindami modernaus ūkininkavimo procesus mūsų šalyje. Siekiant mažinti energines ir ekonomines išlaidas žemei dirbti ir labiau tausoti aplinką ūkininkams siūlomos supaprastinto žemės dirbimo sistemos naudojant atitinkamą techniką. Tokių sistemų tikslai – tausoti dirvožemį, saugoti jį nuo erozijos, mažinti derlingojo dirvos sluoksnio išplovimą, darbo laiko, degalų sąnaudas ir išauginamos žemės ūkio produkcijos savikainą. Viena tokių populiarinamų sistemų – juostinio žemės dirbimo sistema, pagal kurią dirva įdirbama tik tose vietose, kuriose bus įterpiamos augalų sėklos, kita dirvos dalis lieka nesuardyta. Antra jau nemažą populiarumą įgijusi yra tiesioginės sėjos sistema, kuomet sėjama į visiškai neįdirbtą dirvą, į ražieną.
Kartu su užsienio mokslininkais VDU ŽŪA yra vykdomas aukšto lygio mokslo projektas, kurio tikslas – sukurti moksliniais tyrimais, telemetrinėmis sistemomis ir daugiafunkciniais VIS-NIR spektrometrijos metodais pagrįstą žieminių kviečių precizinės sėjos technologinio proceso valdymo modelį. 2021 m. kartu su Belgijos, Švedijos, Ispanijos ir Graikijos mokslininkais pradėtas naujas tarptautinis ICT-AGRI-FOOD projektas, kurio tikslas – nustatyti skirtingais išmaniaisiais jutikliais gaunamų duomenų sąveikos galimybes aptikti ir prognozuoti fuzariozės ir mikotoksinų paplitimą lauke, kad preciziniais technologiniais procesais, taikant precizinį purškimą ir selektyvų derliaus nuėmimą, būtų sumažintas grūdų užterštumas.
Šiuolaikiniame intensyviame žemės ūkyje viena dažniausiai taikomų technologijų – laukų purškimas įvairiais chemikalais – pesticidais, skystosiomis mineralinėmis trąšomis. Tačiau tokį cheminį „lietutį“ vėjas gali nunešti net 30 metrų į šoną – į tokiu atstumu esančias sodybas, bitynus, vandens telkinius, ekologinių ūkių plotus. Todėl VDU ŽŪA Žemės ūkio inžinerijos ir saugos katedros profesoriaus Dainiaus Steponavičiaus vadovaujama mokslininkų grupė, bendradarbiaudama su vietos verslu ir užsienio partneriais, laboratorijoje įrengtame vėjo tunelyje eksperimentuoja ieškodami sprendimo, kuris ateityje būtų komercializuotas ir leistų sumažinti riziką dėl purškiamų chemikalų patekimo į šalia apdorojamo lauko esančią aplinką.
Viena sparčiausiai į žemės ūkį bei aplinkosaugos sritį besiveržiančių inovacijų – bepiločiai orlaiviai. Jie gali efektyviai bei preciziškai sėti, tręšti, purkšti, diagnozuoti pasėlių ligas, taip pat padėti prižiūrėti miškus, atlikti teritorijų dezinfekciją bei daugybę kitų darbų. VDU ŽŪA Inžinerijos fakulteto mokslininkų komanda šiuo metu atlieka tyrimus ir vertina šių apie 20 kg krovinį pakeliančių pagalbininkų galimybes Lietuvos sąlygomis.
Tad akivaizdu, jog žemės ūkio modernizacijai spartėjant darbo rinkai reikės daug tarpdisciplininių žinių ir kompetencijų įgijusių specialistų, gebančių kurti, diegti ir valdyti inžinerines žemės ūkio inovacijas. Ir tai yra gera žinia fizika, robotika, informacinėmis technologijomis, nuotoliniu mašinų valdymu besidomintiems jaunuoliams. Su žemės ūkio inžinerijos studijomis ir veikla agrosektoriuje savo ateitį susiejusių jaunų žmonių karjeros perspektyvos neabejotinai bus puikios.