Pojęcia rolnictwo regeneratywne czy też rolnictwo węglowe coraz częściej pojawiają się w przestrzeni publicznej a to między innymi z tego powodu, że ten system produkcji żywności jest wpisany w koncepcję Europejskiego Zielonego Ładu. Zarazem i zmiany klimatyczne, które w znacznym stopniu dotykają rolnictwo stają się przyczyną tego że rolnicy potrzebują sposobów, praktyk rolniczych i technologii jak również rozwiązań technicznych dzięki którym mogą efektywnie produkować. Rolnictwo regeneratywne i związane z nim technologie oraz rozwiązania techniczne oferują takie możliwości.

 

 

Czym jest Rolnictwo regeneratywne?

Rolnictwo regeneratywne, zwane również rolnictwem węglowym, to krótko mówiąc system produkcji żywności obejmujący zasady i praktyki poprawiające żyzność gleby, zwiększające bioróżnorodność, umożliwiające poprawę stanu wód i odbudowę ekosystemów. Krótko mówiąc ten rodzaj produkcji rolnej, który ma na celu zmniejszyć negatywny wpływ rolnictwa na środowisko łącząc tradycyjne założenia z nowoczesnymi technologiami. Rolnictwo regeneratywne ma również na celu redukcję zużycia pestycydów i nawozów.

Zasady i praktyki rolnictwa regeneratywnego mają również umożliwić uzyskanie przez gospodarstwa rentowności produkcji i konkurencyjności na rynku.

 

 

Zasady rolnictwa regeneratywnego

Wdrażanie praktyk rolnictwa regeneratywnego musi opierać się na przestrzeganiu kilku zasad. Jedną z nich indywidualny charakter gospodarstwa pod względem położenia geograficznego, struktury gleb, ukształtowania terenu, warunków mikroklimatycznych, dostępności środków finansowych czy nawet wiedzy i umiejętności gospodarzy. W związku z tym zachodzi konieczność opracowania indywidualnego planu wdrażania praktyk i technologii rolnictwa regeneratywnego. Mając opracowany plan zmiany produkcji na system regeneratywny można wdrażać kolejne praktyki.

• Jedną z nich jest minimalizacja oddziaływania na glebę. Zasada ta jest o tyle ważna że gleba jest najcenniejszym zasobem w gospodarstwie. Podejście to ma na celu utrzymanie struktury gleby, redukcję erozji zarówno wodnej ograniczając spływy powierzchniowe, jak i wietrznej zapobiegając wywiewaniu materii z pola. Do praktyk mających na celu ochronę gleby zalicza się brak orki, uprawy okrywowe, uprawy płodozmianowe jak i zmniejszone wykorzystanie środków chemicznych. Do innych praktyk zalicza się zmniejszanie ugniatania gleby i ograniczenie nadmiernego wypasu.
• Kolejna z zasad to różnorodność biologiczna czyli zwiększanie w gospodarstwie  zarówno liczby gatunków roślin jak i zwierząt. Różnorodność biologiczna poprawia funkcjonowanie ekosystemu, ponieważ różne gatunki pełnią nieco inne role. Biologiczną różnorodność ekosystemu tworzą rośliny okrywowe, bardziej zróżnicowany płodozmian i rośliny wieloletnie.
• Ważną zasadą jest ochrona powierzchni gleby przed skutkami obfitych deszczy, deptaniem i uszkodzeniami spowodowanymi mrozem. Ponadto ważna jest też ochrona gleby przed działaniem promieni słonecznych, które mogą powodować erozję.
• Szczególne znaczenie w tej zasadzie mają rośliny okrywowe, które pełnią funkcję osłony przed wiatrem i ograniczają erozję wierzchniej warstwy gleby. Rośliny okrywowe poprawiają strukturę gleby, co skutkuje bardziej zróżnicowaną siecią porów, skuteczną infiltracją i wymianą gazową.
• Zasada tzw. utrzymania żywych korzeni czyli inaczej mówiąc utrzymanie roślinności na polu w możliwie jak najdłuższym czasie. Jest to o tyle ważne że kiedy w glebie nie ma żywych korzeni, w dalszym ciągu metabolizuje się materia organiczna, uwalniając węgiel w postaci CO2, który następnie przedostaje się do atmosfery. Utrzymanie żywych korzeni jest zatem ważne dla utrzymania sekwestracji węgla w glebie. Stąd znaczenie poplonów i roślin okrywowych.
• Nie bez znaczenia w rolnictwie regeneratywnym jest również produkcja zwierzęca. Rola zwierząt w tym systemie produkcji rolnej jest nieoceniona przede wszystkim w zakresie obiegu składników pokarmowych. Dzięki zwierzętom składniki pokarmowe nie są wynoszone z pola gdyż po przejściu ich przez organizm zwierzęcia wracają one na pole w postaci odchodów. Dzięki produkcji zwierzęcej gospodarstwo uzyskuje mniejsze wydatki na nawozy, zwiększa żyzność i aktywność mikrobiologiczną gleby. Oczywiście ważny w tym zakresie jest dobór ras zwierząt do warunków gospodarstwa, zachowanie odpowiedniej obsady zwierząt do wielkości gospodarstwa jak również zapewnienie odpowiednich pod względem wielkości i komfortu stanowisk dla zwierząt.

 

 

Technologie uprawy nastawione na ochronę gleby

W celu utrzymania struktury gleby jak i jej wilgotności oraz zapobieganiu erozji w koncepcji rolnictwa regeneracyjnego preferowana jest uprawa bezorkowa. Wyróżnia się w niej uprawę uproszczoną oraz konserwującą. Pierwszy system polega na zmniejszeniu intensywności obróbki ziemi poprzez zmniejszenie głębokości uprawy lub też pominięcie niektórych zabiegów. Tradycyjna orka zostaje zastąpiona głęboszowaniem jak również kultywatorowaniem lub talerzowaniem.

W uprawie konserwującej wykorzystuje się mulczowanie czyli siew roślin w wymieszane z glebą lub pozostawione na zimę poplony. Niekiedy siew w mulcz może być poprzedzony zabiegiem uprawowym, który ma za zadanie wymieszać resztki roślinne z glebą.

W tychże systemach uprawy zastosowanie znajdują agregaty ścierniskowe składające się z kultywatorów z łapami sztywnymi lub sprężystymi, które współpracują z talerzami wyrównującymi i wałem strunowym. Mają one szczególne zastosowanie w uprawie ścierniska po zbiorze zbóż, rzepaku i kukurydzy.  Głównym celem tych agregatów jest wymieszanie resztek pożniwnych z wierzchnią warstwą gleby.

Bardzo powszechnym rozwiązaniem są kultywatory ciężkie z łapami rozmieszczonymi na 2-4 belkach, z talerzami wyrównującymi i wałem prętowym. Innym rozwiązaniem są brony talerzowe zintegrowane z wałem prętowym.

 

 

Innym rodzajem obróbki gleby wpisującym się zarówno w system uprawy bezorkowej jak i konserwującej jest uprawa pasowa. Polega ona wyłącznie na spulchnianiu wąskich pasów, w które wysiewane są nasiona. Międzyrzędzia pozostają nie uprawione. Technologia ta pozwala również zastosować zlokalizowane nawożenie. W tej technologii wysiewany jest rzepak, buraki, kukurydza, słonecznik oraz zboża.

W skład budowy agregatu do uprawy pasowej wchodzi krój talerzowy, który nacina glebę w linii pracy zęba uprawowego, gwiazdy rozgarniające resztki roślinne z uprawianego rzędu, otoczony po obu stronach talerzami ząb spulchniający, który może pracować do 35 cm głębokości oraz wałek wyrównujący i zagęszczający spulchnioną glebę. Często wraz z zębem spulchniającym zintegrowany jest przewód dostarczający nawóz mineralny.

Popularne w uprawie bezorkowej, konserwującej i pasowej są agregaty uprawowo-siewne, które umożliwiają wykonanie podczas jednego przejazdu uprawy gleby, aplikacji nawozów mineralnych oraz siewu nasion.

Nowoczesne agregaty uprawowo-siewne wyposażone są w elektryczny napęd zespołów wysiewających nasiona i nawozy oraz w elektroniczne sterowanie tymi zespołami oraz innymi funkcjami. Dzięki temu wpisują się one w koncepcję Rolnictwa Precyzyjnego.

 

 

Rolnictwo Precyzyjne w koncepcji rolnictwa regeneratywnego

W jaki sposób rozwiązania Rolnictwa Precyzyjnego mogą sprzyjać wdrażaniu praktyk rolnictwa regeneratywnego? Po pierwsze warto zaznaczyć że w koncepcji Rolnictwa Precyzyjnego pole nie jest traktowane jako jednorodna struktura składająca się z wielu stref o różnej produktywności. Rozwiązania Rolnictwa Precyzyjnego umożliwiają ustalenie pozycji agregatu maszynowego na polu za pomocą nawigacji satelitarnej a zarazem pozwalają na tworzenie map przestrzennych zawierających dane dotyczące pola. Są to mapy plonów pozyskiwane z kombajnów zbożowych jak i innych maszyn dokonujących zbioru, mapy przewodności elektromagnetycznej gleby czy też mapy wskazujące zasobność gleby w składniki pokarmowe, zawartość próchnicy i inne  wartości dotyczące właściwości gleby. Mapy takie pozwalają zidentyfikować strefy pola o zróżnicowanym potencjale produkcyjnym, który wynikać może z właściwości gleby, ukształtowania terenu, stanu melioracji czy też być efektem błędów w agrotechnice.

Dzięki mapom plonu rolnik uzyskuje informacje o zróżnicowaniach w plonowaniu na danym polu. Analizując dane historyczne rolnik ma podgląd jak to zróżnicowanie ulega zmianie. Uzupełnieniem map plonów mogą być również mapy współczynników wegetacji roślin pozyskiwane z satelitów lub dronów.

Mapy plonów są przednówkiem do analiz umożliwiających określenie przyczyn zróżnicowania plonów. Na bazie stref z map plonów i map przewodności elektromagnetycznej gleby wyznacza się miejsca poboru prób glebowych. W dalszej kolejności powstają przestrzenne mapy zasobności gleby w składniki pokarmowe, mikroelementy oraz próchnicę.

Taki zasób danych pozwala z jednej strony zweryfikować poprawność wdrożonych praktyk rolniczych. Dzięki takim analizom możliwa jest ocena zmian właściwości gleby jak np. zawartość próchnicy.

Z drugiej zaś strony na bazie tychże informacji powstają przestrzenne mapy aplikacyjne wskazujące wysokość dawek nawozów mineralnych  i organicznych jakie mają być stosowane w przypadku danych roślin w poszczególnych strefach pola. Takie mapy wgrywane są do pamięci terminali sterujących pracą rozsiewaczy czy rozrzutników obornika.

Oczywiście maszyny te muszą być dostosowane do technologii aplikowania zmiennych dawek wykorzystującej nawigację satelitarną.

 

 

Aplikowanie zmiennych dawek nawozów z wykorzystaniem technik satelitarnych według wcześniej przygotowanych map aplikacyjnych umożliwia redukcję zużycia nawozów, co przekłada się na korzyści ekonomiczne jak i środowiskowe. 

Redukcja zużycia nawozów mineralnych i dopasowanie poziomu nawożenia do potrzeb roślin jak najbardziej wpisuje się w koncepcję rolnictwa regeneratywnego.

Ważnym działaniem w rolnictwie regeneratywnym jest również redukcja zużycia pestycydów. W tym przypadku rozwiązania Rolnictwa Precyzyjnego również okazują się przydatne. Prowadzenie agregatu ciągnik – opryskiwacz z wykorzystaniem nawigacji satelitarnej zapobiega omijakom jak również opryskaniu powierzchni, na którą już naniesiono pestycyd. Ponadto funkcja o nazwie Section Control umożliwiająca wyłączanie/włączanie określonych grup rozpylaczy czy nawet pojedynczych rozpylaczy zapobiega dodatkowo przed nanoszeniem cieczy roboczej na obszary, na których pestycyd nie powinien trafić jak np. cieki wodne, inne uprawy.

 

 

Rolnictwo 4.0 na rzecz rolnictwa regeneratywnego

Krokiem w przód w rozwoju technologicznym rolnictwa za Rolnictwem Precyzyjnym (Rolnictwo 3.0) jest Rolnictwo 4.0. Automatyzacja jak i cyfryzacja charakterystyczne dla czwartej rewolucji technologicznej (4.0) mają również zastosowanie w rolnictwie regeneratywnym. Automatyzacja to m.in. rozwiązania zastosowane w maszynach rolniczych umożliwiające wykonywanie szeregu funkcji jak np. aplikowanie zmiennych dawek nawozów bez ingerencji operatora. Innym przykładem zastosowania rozwiązań z zakresu automatyzacji w rolnictwie jest zautomatyzowany system nawadniania upraw. 

Cyfryzacja w rolnictwie to przede wszystkim pozyskiwanie danych z pola, ich przetwarzanie oraz analiza. W tym celu przydatne okazują się rozwiązania Internetu Rzeczy, technologie chmurowe jak i sztuczna inteligencja.

Internet Rzeczy w rolnictwie to stacje pogodowe oraz czujniki umieszczone w uprawach, na maszynach jak i na zwierzętach. Dzięki nim możliwy jest stały monitoring pogody, warunków panujących w glebie oraz kondycji roślin na potrzeby podejmowania decyzji w zakresie agrotechniki, nawożenia jak i ochrony roślin.

 

Szerzej o rozwiązaniach Rolnictwa 4.0 i ich zastosowaniu w koncepcji rolnictwa regeneratywnego napiszemy w kolejnej publikacji.

Autor: dr inż. Jacek Skudlarski, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

 

Publikacje na podstawie których przygotowano niniejszą publikację.

Deep learning and IoT-based pump systems for precision irrigation https://www.apo-tokyo.org/articles/deep-learning-and-iot-based-pump-systems-for-precision-irrigation/

Maciej Socha. Rolnictwo precyzyjne to też rolnictwo regeneratywne. https://www.farmer.pl/produkcja-roslinna/rolnictwo-precyzyjne-to-tez-rolnictwo-regeneratywne,140565.html?mp=promo  

Maciej Socha. Rolnictwo regeneratywne? Jakie korzyści może przynieść? https://www.farmer.pl/produkcja-roslinna/rolnictwo-regeneratywne-jakie-korzysci-moze-przyniesc,132820.html?mp=promo

Maura Avvalone. Regenerative agriculture: techniques and equipment. https://xfarm.ag/en/blog-posts/agricoltura-rigenerativa-le-tecniche-e-i-mezzi

Rolnictwo Regeneratywne: Zdrowa Gleba = Stabilne Plony http://strefa.agro.pl/rolnictwo-regeneratywne-zdrowa-gleba-stabilne-plony/

The 5 key principles of regenerative agriculture https://www.futurelearn.com/info/courses/the-regenerative-agriculture-revolution/0/steps/318360

The Six Principles of Regenerative Farming: Why are they important? https://agricaptureco2.eu/the-six-principles-of-regenerative-farming-why-are-they-important/