Rolnictwo 4.0 – czwarta rewolucja technologiczna w rolnictwie 

4.0 to symbol czwartej rewolucji technologicznej, która ma miejsce nie tylko w branży przemysłowej, ale również i w rolnictwie. Pojęcie Przemysł 4.0 jak i Rolnictwo 4.0 oznacza nowe technologie, ale też inne sposoby zarządzania zarówno procesami produkcyjnymi jak i biznesowymi, odpowiadające nowym realiom. Rolnictwo wchodzące w czwarty etap rozwoju technologicznego korzysta z rozwiązań technicznych i technologii stosowanych w przemyśle. Rozwiązania te są niezbędne, by gospodarstwa rolne mogły sprostać wyzwaniom, jakie kreuje przed nimi nowa rzeczywistość.  

Czym jest Rolnictwo 4.0 i jak je rozumieć? O tym poniżej. 

Wyzwania rolnictwa XXI wieku

Rolnictwo, podobnie jak przemysł, chcąc efektywnie funkcjonować w czasach dynamicznych przemian politycznych, gospodarczych i społecznych, jak również zmian klimatycznych musi sprostać wielu wyzwaniom. Wraz ze wzrostem liczebności ludności rośnie popyt na żywność, która będzie musiała być produkowana przy ograniczonych zasobach ziemi (zmniejszająca się powierzchnia gruntów rolnych w wyniku urbanizacji oraz zmian klimatycznych), niedoborze pracowników oraz w warunkach bardziej restrykcyjnych standardów dotyczących jakości produktów spożywczych, przy jednoczesnym spełnieniu wymagań dotyczących ochrony środowiska naturalnego. 

Rolnicy znajdują się więc pod presją, jak nigdy dotąd. Muszą zwiększyć produkcję przy jednoczesnym zmniejszeniu negatywnego wpływu na środowisko naturalne, dostarczać na rynek produkty żywnościowe o coraz wyższej jakości oraz produkować żywność tak, aby było to dla nich opłacalne. W dobie niekorzystnych zmian klimatycznych (długotrwałe okresy niedoboru opadów, gwałtowne ulewy, coraz częstszy brak okrywy śnieżnej w okresie zimy, wiosenne przymrozki itp.), rosnących cenach środków do produkcji (drożejące nawozy mineralne, pestycydy, paliwo, energia itp.) i regulacjach prawnych nakazujących określone standardy produkcji – osiągnięcie wspomnianych celów okazuje się dość trudne. 

Produkcję rolniczą wyróżnia swego rodzaju specyfika jeśli chodzi o realizacje procesów produkcyjnych. Mianowicie w dużej mierze rolnictwo to produkcja pod tzw. „chmurką”, uzależniona od warunków pogodowych z nieregularnie występującymi cyklami produkcyjnymi, jak i zdarzeniami, które nie w pełni można przewidzieć (naloty szkodników, pojawienie się chorób grzybowych itp.). Ponadto, część tzw. etapów produkcyjnych (inaczej mówiąc – zabiegów agrotechnicznych) musi być wykonana w bardzo krótkim czasie, gdyż w przeciwnym razie rolnicy muszą liczyć się ze spadkiem plonów lub/i pogorszeniem ich jakości.  To wymaga, aby użyty w produkcji rolniczej sprzęt był w pełnej gotowości do pracy. Zdarzające się w najbardziej nieodpowiednich momentach awarie ciągników i maszyn mogą pociągać za sobą czasochłonne naprawy, które często opóźniają wykonanie w terminie zabiegów agrotechnicznych. Stąd też i potrzeba wyższej niezawodności sprzętu rolniczego, jak również rozwiązań technicznych pozwalających ją utrzymać na odpowiednim poziomie. 

Istotnym wyzwaniem dla rolnictwa są założenia Europejskiego Zielonego Ładu dotyczące stosowania pestycydów, nawozów sztucznych i antybiotyków. Mianowicie zużycie pestycydów i zagrożeń z nimi związanych musi być do 2030 r. zmniejszone o 50%, zaś nawozów mineralnych i antybiotyków o 20%. Ponadto, Unia Europejska sukcesywnie zmniejsza liczbę substancji czynnych stosowanych w pestycydach, co ogranicza rolnikom pole manewru w walce z chwastami, chorobami i szkodnikami i zmusza ich do poszukiwania innych sposobów do zwalczania agrofagów. 

Od dawien dawna rolnicy poszukują udoskonalonych metod umożliwiających zwiększenie wielkości i efektywności produkcji, jak i pozwalających na ograniczanie negatywnego wpływu rolnictwa na środowisko.  Ważnym działaniem okazuje się troska o gleby, które w dużym stopniu zostały zdegradowane w wyniku intensywnej produkcji rolnej, a które mają bardzo istotny wpływ na wielkość plonów i ich jakość. 

Efektem prac badawczych instytucji naukowych i doświadczeń samych rolników jest szereg nowych technologii produkcji żywności i praktyk rolniczych, które pozwalają w mniejszym stopniu eksploatować glebę a jednocześnie uzyskiwać plony na zadowalającym poziomie. Technologie i praktyki te nie tylko poprawiają stan gleby, ale również w znacznym stopniu przyczyniają się do redukcji gazów cieplarnianych. Niemniej, praktyki te, jak i technologie nie są w pełni wystarczające by zapewnić realizację celów, jakie stawia rolnictwu Europejski Zielony Ład. Rolnictwo, aby uzyskać wzrost produkcji w systemie zrównoważonym, potrzebuje odpowiednich narzędzi niezbędnych do monitorowania procesów produkcyjnych oraz optymalizacji zużycia środków do produkcji, a tym samym kosztów wytwarzania. Takie rozwiązania techniczne znalazły już zastosowanie w przemyśle wpisując się w koncepcję Przemysłu 4.0. Jak się okazuje się okazuje, mogą być one również wdrażane do sektora rolnego. Stąd też koncepcje Przemysł 4.0 i Rolnictwo 4.0 są bardzo do siebie zbliżone. Można też powiedzieć, że podobne wynalazki rozpoczęły poszczególne etapy technologicznego rozwoju przemysłu i rolnictwa. Jednakże niektórzy specjaliści rewolucje 2.0 i 3.0 w rolnictwie datują innymi wydarzeniami. 

Cztery rewolucje technologiczne w rolnictwie 

Przełomowym wydarzeniem zarówno w przemyśle, jak i w rolnictwie było wynalezienie i wdrożenie maszyny parowej, która zastąpiła pracę ludzi i zwierząt. Parowe maszyny wykorzystano jako źródło napędowe dla takich maszyn jak młocarnie, sieczkarnie, urządzenia w młynach, tartakach, gorzelniach i cukrowniach, czy nawet jako napęd pługa. Silniki parowe zastosowano w konstrukcjach pierwszych ciągników rolniczych, które ciągnęły za sobą narzędzia rolnicze. Można więc powiedzieć, że silnik parowy zapoczątkował etap tzw. Rolnictwo 1.0. Jednakże w opinii niektórych specjalistów do pierwszej rewolucji technologicznej zalicza się także wdrożenie pojazdów z silnikiem spalinowym (pierwsze ciągniki rolnicze) i maszyn z napędem zasilanym elektrycznie.  

Druga rewolucja przemysłowa (Przemysł 2.0) zaczęła się w XIX wieku wraz z wynalezieniem elektryczności i linii montażowej. Elektryczność odegrała także istotne znaczenie również i w rolnictwie. Jednakże, jako początek Rolnictwa 2.0 traktuje się wprowadzenie w połowie XX w. nawozów sztucznych i pestycydów oraz zdobyczy biotechnologii. Zastosowanie w rolnictwie nawozów, pestycydów i nowych odmian roślin przyczyniło się do znacznego wzrostu plonów. 

Początek trzeciej rewolucji technologicznej w przemyśle (Przemysł 3.0) datuje się wdrożeniem układów elektronicznych i komputerów. Rozwiązania te umożliwiły automatyzację procesów produkcyjnych. Charakterystycznym dla koncepcji Przemysł 3.0 jest zastosowanie w procesach produkcyjnych robotów wykonujących zaprogramowane czynności bez ludzkiej interwencji. Komputery, układy elektroniczne i automatyka znalazły zastosowanie również w rolnictwie. Rozwiązania te pozwoliły dokonać znacznych zmian technologicznych w konstrukcjach ciągników i maszyn rolniczych, w których pojawiły się komputery pokładowe i elektroniczne sterowanie pracą zespołów roboczych. Pierwsze roboty w rolnictwie to urządzenia do dojenia krów, które bardzo się upowszechniły, również w Polsce. Można by stwierdzić, że komputery, układy elektroniczne i automatyka zapoczątkowały również trzecią rewolucje technologiczną w rolnictwie. Jednakże pewna grupa specjalistów uważa, że początkiem Rolnictwa 3.0 jest zastosowanie w praktyce nawigacji satelitarnej. Stąd też pojawiło się pojęcie Rolnictwa Precyzyjnego (Precision Farming). W tej koncepcji pole, na którym uprawiane są rośliny nie jest traktowane jak dotychczas jako jednolita struktura, lecz jako „zlepek” wielu tzw. stref produkcyjnych, charakteryzujących się różną produktywnością (plonowaniem). Produktywność ta wynikać może m.in. z właściwości fizyko-chemicznych gleby, zasobności gleby w składniki pokarmowe, ukształtowania terenu, stanu infrastruktury melioracji. 

Ustalenie położenia ciągnika, maszyny czy jakiegoś urządzenia pomiarowego za pomocą sygnału satelitarnego pozwoliło na zastosowanie w rolnictwie wielu technologii jak np. automatyczne prowadzenie agregatów maszynowych na polu z dokładnością do nawet 1 – 3 cm, zdalne monitorowanie pracy parku maszynowego w gospodarstwie (tzw. systemy telematyczne czy inaczej mówiąc systemy zarządzania flotą), „geomapowanie” danych, czyli nanoszenie na mapy przestrzenne różnorodnych danych (np. dotyczących plonów roślin w danych częściach pola) oraz aplikowanie zmiennych dawek nawozów, nasion, a po części i pestycydów w danych strefach pola na podstawie specjalnie przygotowanych map przestrzennych (tzw. map aplikacyjnych). W koncepcji Rolnictwa Precyzyjnego (Rolnictwa 3.0) nawozy mineralne, a nawet i organiczne, dawkowane są w ilości odpowiadającej potrzebom roślin w danych strefach pola. Przekłada się to zarówno na efekty ekonomiczne oraz środowiskowe. Rozwiązania techniczne wykorzystujące techniki satelitarne umożliwiają precyzję wykonywania zabiegów agrotechnicznych, w tym oprysków pestycydami, co jest korzystne dla środowiska. 

Koncepcja Rolnictwa 3.0 to również wykorzystywanie komputerów i specjalnego oprogramowania do m.in. planowania i rejestrowania zabiegów agrotechnicznych, sporządzania map aplikacji nawozów, nasion i pestycydów, kalkulacji kosztów produkcji itp.

Rolnictwo Precyzyjne stworzyło podwaliny dla kolejnej rewolucji technologicznej oznaczonej symbolem Rolnictwo 4.0.

Rolnictwo w koncepcji 4.0

Rolnictwo 4.0. to koncepcja zarządzania produkcją w gospodarstwach rolnych, w której zastosowanie znajdują nowe technologie umożliwiające zbieranie odpowiednich danych w celu zwiększenia produkcji i wydajności pracy oraz zmniejszenia nakładów finansowych ponoszonych przez rolników na wytwarzanie żywności. Korzystając z najnowocześniejszych narzędzi i zautomatyzowanych systemów zarządzania, rolnicy mogą monitorować przebieg wegetacji roślin jak i chowu zwierząt oraz ptactwam, jak również w sposób zdalny sterować procesami produkcyjnymi. Podstawowym elementem systemu organizacji produkcji rolniczej w koncepcji 4.0 jest wymiana informacji pomiędzy maszynami, urządzeniami i instalacjami a zintegrowanymi ze sobą systemami informatycznymi. Zaawansowana analiza danych w tychże systemach dostarcza rolnikom potrzebnych informacji na potrzeby zarządzania gospodarstwem rolnym. 

W koncepcji Rolnictwa 4.0 zastosowanie znajdują rozwiązania techniczne i technologiczne z których korzysta Przemysł 4.0. Podobnie jak w przemyśle, rozwiązania te w sektorze rolnym pomagają w redukcji zużycia środków do produkcji, energii oraz zmniejszaniu nakładów finansowych. 

O rozwiązaniach tym napiszę w kolejnej publikacji.