Mokslas ir IT

2019.04.23 20:26

Nuo traktorius valdančių akėčių iki genetinės modifikacijos: net ir 10 milijardų burnų turės maisto

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.04.23 20:26

Dar praėjusiame amžiuje kiekvienas ūkininkas vidutiniškai užaugindavo tiek maisto, kad būtų pamaitinti 26 žmonės, tačiau dėl išaugusios paklausos šiandien ūkininkui tenka išmaitinti beveik 160 žmonių visame pasaulyje. Kokios inovacijos didina žemės ūkio našumą ir padeda numalšinti milijardų žmonių alkį?

Teigiama, kad iki 2050 metų žmonių padaugės iki 9,8 milijardo, o tam, kad būtų pamaitintos visos šios papildomos burnos, maisto gamybos mastai turės išaugti maždaug 70 procentų.

Iki 2050-ųjų metų žemės ūkio technologijų modernizacija kiekvienam ūkininkui leis išmaitinti 265 žmones. Nuo substratų tobulinimo iki naujų pasėlių auginimo būdų, garantuojančių optimalias auginimo sąlygas uždarose patalpose, – ūkininkavimo veidą keičia įvairios inovacijos.

Vytauto Didžiojo universiteto (VDU) Žemės ūkio akademijos Žemės ūkio inžinerijos fakulteto dėstytojas Dainius Šišlavas LRT.lt teigė, kad norint patenkinti didėjančius maisto poreikius, neišvengiamai teks automatizuoti procesus ir eliminuoti žmogaus klaidos galimybę.

Dirbtinis intelektas ūkiuose

„Didesnės pridėtinės vertės kūrimas iš esmės nėra atsiejamas nuo tikslesnio proceso valdymo. Procesus turime valdyti efektyviau. Be to, svarbi ir operatoriaus atsakomybė. Kuo procesai tikslesni, tuo operatoriaus atsakomybė darosi didesnė. Procesų automatizavimas leidžia išvengti žmogiškųjų klaidų. Sprendimus turėsime patikėti dirbtiniam intelektui“, – sakė specialistas.

Pasak jo, mašinos, dirbtinis intelektas klaidų nedaro: „Jeigu algoritmai teisingi, sistema nesuklys. Gyvas žmogus, kai jam tenka kontroliuoti daugybę operacijų, padaro ir neteisingų sprendimų, kurie gali kainuoti labai daug.“

Dainiaus Šišlavo teigimu, visų išmaniųjų technologijų pagrindinis naudotojas yra nuomos kompanijos, bendrovės, siūlančios paslaugas žemės ūkio naudmenų turėtojams. Tokios kompanijos disponuoja itin dideliais kiekiais informacijos.

„Šiandien agregatas jau gali valdyti traukos mašiną (traktorių), o tai yra didelė inovacija. Operatorius, presuodamas ritinius, gali tiesiog pasirinkti norimą darbo strategiją. Pagal ją įrenginys kontroliuos ir traktorių“, – aiškino jis.

Paklaustas, ar mums pavyks pagaminti pakankamai maisto visiems, specialistas tikino, kad tuo neabejoja. Lietuvos mokslininkai daug dirba su šviesa, tiria jos įtaką organizmams, kenkėjams, be to, kuriami optiniai jutikliai, kurie atpažįsta ligas, piktžoles.

Tiesa, pašnekovo nuomone, daug klausimų kelia ir išorinis prietaisų valdymas per atstumą. Duomenų perdavimo grandinės turi būti apsaugotos, gamintojai kuria įvairius protokolus, kad duomenys nebūtų prieinami trečiosioms šalims. Dar daugiau – svarbi naujų mašinų integracija į sistemą.

„Įprastai ūkyje procesus kontroliuoja didelis mašinų parkas. Svarbu, kaip mašinos integruojamos, ar jos toje sistemoje galės išnaudoti savo galimybes. Vieno gamintojo pažangią mašiną sunku integruoti į kito gamintojo sukurtą sistemą. Nors tik 10 proc. sausumos yra palanki žemės ūkio veiklai, bet sparčiai vystosi bioinžinerijos technologijos, tobulinamos augalų apsaugos priemonės. Šie pasiekimai vienas kitą papildo, o tai leis mums susidoroti su gyventojų skaičiaus augimu“, – dėstė Dainius Šišlavas.

Tikslusis ūkininkavimas

Tai inovatyvi žemdirbystės praktika, kuria siekiama technologijomis padidinti produkcijos gamybos efektyvumą. Naudojamai kosminiai palydovai ir pasėlių būklę stebintys jutikliai, sudaromi derlingumo ir tręšimo žemėlapiai, leidžiantys trąšas ir vandenį naudoti tik ten, kur reikia ir tik tiek, kiek reikia.

Tikslusis  ūkininkavimas siejamas su GPS sistemomis aprūpintų traktorių atsiradimu. Tokio tipo technologijos leidžia traktoriams patiems pasiekti tam tikras dirbamo lauko koordinates ir leidžia ūkininkams dirbti prasto matomumo sąlygomis.

Tikrinant temperatūrą, drėgmę, nustatant maisto medžiagų kiekius, galima sudaryti unikalius žemėlapius, pagal juos ūkininkai gali koreguoti savo veiksmus, pagerinti atsiliekančių plotų derlių. Pavyzdžiui, prasčiau augantiems plotams gali būti padidintas trąšų ar vandens kiekis, o klestinčiose srityse – sumažintas.

Beariminė žemdirbystė

Tai dirvožemį ir jo mikroflorą tausojantis ūkininkavimo būdas, kai žemė paruošiama žemės ūkio kultūroms be arimo, tik minimaliai dirbant viršutinį dirvos sluoksnį.

Toks žemės dirbimo būdas suteikia galimybę mažinti anglies dvideginio išsiskyrimą, lyginant su ariminių technologijų naudojimų, nes dirbant žemę beariminiu būdu sunaudojama mažiau kuro žemės ruošimo technikai, ir išsaugomos dirvožemio viršutinio sluoksnio organinės medžiagos, dėl ko jos neišsiskiria į orą anglies dvideginio pavidalu, o išlieka dirvožemyje, taip
gerindamos jo kokybę ir mažindamos eroziją.

Pavyzdžiui, bendrovės „Auga Group“ atsakaitoje rašoma, kad per 2018 metus įmonei beariminėmis technologijomis dirbamą žemės plotą pavyko padidinti beveik du kartus – šiuo metu beariminis ūkininkavimas taikomas 85% visos dirbamos žemės.

Vertikali žemdirbystė

Viena iš pagrindinių problemų – kaip turint ribotą kiekį dirbamos žemės maistu aprūpinti visus žmones. Sprendimą gali pasiūlyti vertikalūs ūkiai, kuriuose derlius auginamas efektyviai erdvę išnaudojančiose daugiaaukštėse struktūrose.

Renkantis vertikalius, o ne horizontalius ūkius, dirbamo ploto produktyvumą galima padidinti nuo keturių iki šešių kartų.

Hidroponinis auginimas

Hidroponinio auginimo metodai yra unikalūs tuo, jog nereikia dirvožemio. Nenaudojant jokio substrato, augalų šaknys būna tiesiogiai maitinamos mineralinių medžiagų tirpalais. Tai gali būti atliekama šaknis panardinant į reikalingų medžiagų gausų skystį (hidroponika), tačiau moderniausios sistemos leidžia pakabinti šaknis ore ir jas apgaubti vandens bei maistingų medžiagų migla (aeroponika).

Šie abu metodai sumažina dirvožemyje gyvenančių organizmų sukeliamų ligų riziką, be to, teoriškai suteikia galimybę žemdirbiams pasėlius auginti bet kokioje vietoje. Kadangi augalus auginant hidroponiniu būdu jiems nereikia išauginti plataus šaknų tinklo, kad iš dirvožemio pasiimtų mineralų, daugiau energijos gali būti panaudota lapijai ir vaisiams auginti.

Toks inovatyvus sprendimas jau buvo pakrikštytas „trečiąją žaliąją revoliucija“. Dėl jo įmanoma šviežią maistą užauginti net neoptimaliomis sąlygomis, pavyzdžiui, aukštuose kalnuose esančiose gyvenvietėse, sausringose dykumose ir tankiai gyvenamuose miestuose. Galimybė auginti maistą pastarosiose vietovėse yra itin svarbi, nes ekspertų skaičiavimais iki 2050 metų didmiesčiuose gyvens net du trečdaliai viso pasaulio gyventojų.

Įprastai vertikaliuose ūkiuose naudojamos hidroponinės sistemos – augalų šaknys panardinamos reikalingų medžiagų tirpale. O štai panaudojus aeroponinį auginimo metodą, augalų šaknys yra pakabinamos ore ir apgaubiamos vandens ir maistinių medžiagų migla. Tai leidžia suvartoti mažiau vandens bei sumažinti daržo svorį (tai svarbu augalus auginant ant pastatų stogų).

Vertikaliuose ūkiuose įprastai naudojami dirbtinės šviesos šaltiniai, kuriais vis dažniau tampa kompaktiškos ir taupios šviesos diodų (LED) lempos. Nors gana didelės sumos elektros sąskaitose kai kuriuos gali atbaidyti nuo vertikalios daržininkystės, tačiau šis metodas ūkininkams leidžia susikurti visiškai kontroliuojamas aplinkas, optimaliai tinkančias pasėliams auginti.

Genetinė modifikacija

Manoma, kad genetinė modifikacija potencialiai galėtų išspręsti bado problemą pasaulyje. Visame Žemės rutulyje pasėlius sunaikinti gali sausros, ligos ir kenkėjai. Skaičiuojama, kad šiuo metu metinis pasėlių derliaus didėjimas siekia apie 2 proc., tačiau tam, kad jis atitiktų augančios populiacijos poreikius ir mitybos standartus, turėtų būti bent jau 3 proc.

Šias kliūtis padėtų įveikti genetiškai modifikuotų pasėlių auginimas. Pastarieji augalai galėtų būti pakeisti taip, kad klestėtų ir gausų derlių megztų net neoptimaliomis sąlygomis.

Paslaptis slypi organizmo genomo redagavime, kuris padidina jo fotosintezės galimybės. Kukurūzai ir cukranendrės yra produktyvūs pasėliai, kadangi šie augalai kliaujasi efektyvesne C4 fotosinteze. Šis atradimas paskatino tyrėjus visame pasaulyje nagrinėti galimybę sukurti C4 ryžius ir C4 kviečius.

Genetinis modifikavimas taip pat gali padidinti pasėlių derlių, o tai reiškia efektyvesnį dirbamos žemės panaudojimą. Be to, genetiškai modifikuotiems pasėliams gali reikti mažiau herbicidų ir kitų pesticidų, nes apsauga nuo kenkėjų gali būti įdiegta tiesiog augalų genuose.

Robotai ir dronai

Žemės ūkio robotai jau kurį laiką atlieka svarbų vaidmenį derliaus nuėmimo etapo metu, o naujesni pasiekimai leido išmėginti tokias technologijas ir naikinant piktžoles, sėjant sėklas ir atliekant dirvožemio analizę. Kai kurie iš šių robotų skirti visai pakeisti žmonių darbą: pavyzdžiui, darbo procesą labai pagreitina vaisius skinti ar pasėlius purkšti užprogramuoti robotai.

Žemės ūkio robotų konstrukcijos ir išvaizda labai priklauso nuo jų tikslo. Pavyzdžiui, pasėlius purškiantis robotas turės purkšti skirtą įtaisą, o gamybos linijos pabaigoje besidarbuojantis robotas bus aprūpintas pakuoti skirtais įtaisais. Svarbią rolę tiksliajame ūkininkavime gali atlikti ir bepiločiai orlaiviai (dronai), padedantys ūkininkams stebėti savo pasėlius. Panaudoję ultragarso sistemas ir lazerius, jie gali sudaryti dirvožemio analizei vertingus trimačius žemėlapius.

Paieškos rezultatai

20180218

Įkelk naujieną

Nuotraukos
Nuotraukos
Kelkite nuotraukas tiesiai iš kompiuterio arba spauskite pridėti nuotrauką/as
Nuorodos į audiovizualinę informaciją
Autorius