Kroz projekt VODIME predviđen je pametni sustav alat kao podrška u odlučivanju kod proizvodnje hrane i drugih aktivnosti vezanih za važne gospodarske grane kao što je to turizam.
Pametni sustavi koristi koriste inovativne tehnologije, kao što su senzori, automatizacija i umjetna inteligencija, kako bi optimizirali i pojednostavili procese u proizvodnji hrane ili pomogli kod raznih aktivnosti u turizmu (održavanje bazena u turističkim objektima, navodnjavanje travnjaka, preporuke za turističke aktivnosti i drugo.
Što se tiče poljoprivrede, integracijom ovih tehnologija pametni sustavi za proizvodnju hrane mogu povećati učinkovitost, smanjiti otpad te poboljšati kvalitetu i količinu proizvedene hrane.
Jedna od ključnih prednosti pametnih sustava za proizvodnju hrane je njihova sposobnost praćenja i analize okolišnih uvjeta, kao što su temperatura, vlažnost i vlažnost tla što se ovim projektom postiže. Svi podaci koji pristižu o vlažnosti zraka i temperaturi na dvije lokacije, zatim o vlažnosti tla su podrška u donošenju odluka kada saditi, gnojiti i žeti usjeve, što dovodi do većih prinosa i bolje kvalitete proizvoda. praćenjem uvjeta okoliša, Pametni sustavi mogu pomoći u smanjenju potrošnje vode i energije, što dovodi do uštede troškova i smanjenog utjecaja na okoliš.
U perspektivi, sustavi navodnjavanja koji su automatizirani i upravljani prema podacima koji su dostupni na stranicama projekta VODIME, mogu transformirati poljoprivrednu industriju, čineći proizvodnju hrane učinkovitijom, održivijom i otpornijom, a sam sustav se u budućnosti može nadograđivati. U kombinaciji sa hiperspektralnim monitoringom usjeva, kao i automatiziranim preciznim navodnjavanjem, sustav se može unaprijediti te biti sposoban za precizne sjetve i precizno apliciranje umjetnih gnojiva, potrebnih herbicida i pesticida. Korištenjem senzora i automatizacije, ove tehnike mogu poboljšati točnost i učinkovitost sadnje i održavanja usjeva, smanjujući količinu potrebnih intervencija herbicidima i pesticidima te povećavajući prinose. Praćenje rasta i zdravlja biljaka u stvarnom vremenu može omogućiti rano otkrivanje štetnika i liječenje i bolesti.
U Imotskom polju među višegodišnjim nasadima najzastupljenija je vinova loza koja se prema podacima “Savjetodavne službe” (SS, 2014.) prostire na 1000 ha, s oko 5 milijuna trsova. Najzastupljenija sorta je Kujundžuša koja zauzima 63% ukupne površine vinove loze odnosno postojećeg sortimenta.
Voćarska proizvodnja na imotskom području je zastupljena kroz voćnjake koji se prostiru na površini od 34,5 ha, a najzastupljeniji su nasadi jabuka s oko 16.000 stabala, zatim šljive, trešnje i višnje maraske. Proizvodnja povrća odvija se na oko 273,9 ha (SS, 2014). Među povrtlarskim kulturama najviše se uzgaja krumpir na površini od oko 157 ha. Osim krumpira, značajno zastupljene kulture su i lubenice, paprika, kupus i rajčica. Na jednom značajnom dijelu polja organizirana je, i odvija se, ratarska proizvodnja. Od ratarskih kultura u proizvodnji najčešće se može naći pšenica, ječam, kukuruz i zob. Poljoprivredna proizvodnja planirana je na 3.165 ha, što je 72% ukupne površine Imotskog polja, dok na preostalim površinama nije predviđena poljoprivreda, već prometna i kanalska mreža, infrastrukturni objekti, šume i vodotoci.
Za navodnjavanje se kroz planove predviđa 1.925 ha, što čini 51% poljoprivrednih površina, odnosno 44% Imotskog polja, prema planiranim kulturama iz tablice 1.
Tablica 1. Sadašnja i planirana poljoprivredna proizvodnja na području Imotskog polja u uvjetima navodnjavanja
U tablici 3 prikazani su sadašnji i budući prinosi poljoprivrednih kultura u uvjetima navodnjavanja u Imotsko- Grudskom polju. Prikupljeni podaci o sadašnjim prinosima poljoprivrednih kultura rezultat su anketiranja poljoprivrednika (n=258) s predmetnog područja.
Implementacijom suvremenog sustava navodnjavanja povećavaju se prinosi poljoprivrednih kultura po jedinici površine (t/ha). Tablica 4 daje prema dostupnoj literaturi procjene povećanja prinosa.
Tablica 2. Prikaz sadašnjih prinosa po različitim kulturama i projekcije prinosa u uvjetima navodnjavanja
Arhitektura pametnog sustava kroz projekt VODIME može se opisati sljedećim dijagramom.
Slika 1. Arhitektura pametnog sustava za poljoprivredu
Projekt VODIME u funkcioniranju pametnog sustava se oslanja na proces odlučivanja krajnjeg korisnika na osnovu prikupljenih podataka jer razina automatizacije ne postoji kroz infrastrukturna ulaganja kako bi se puni potencijal i prednosti pametnog sustava realizirali. Podaci dostupni svima u poljoprivredi i turizmu mogu pomoći u važnim odlukama vezanim za njihove aktivnosti.
Podrška kod navodnjavanja na osnovu prikupljenih podataka može se koristiti besplatnim računalnim alatom CROPWAT razvijenim od strane Organizacije za hranu i poljoprivredu (FAO) Ujedinjenih naroda. Glavni cilj FAO organizacije koordinirati međunarodne napore usmjerene na postizanje sigurnosti opskrbe hranom na globalnoj razini, a besplatno razvijeni alati se mogu koristiti kao podrška pri navodnjavanju i proizvodnji hrane:
https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/cropwat/en/
CROPWAT je besplatni digitalni alat za podršku odlučivanju kod proizvodnje hrane.
Slika 2. CROPWAT Podrška pri odlučivanju kod proizvodnje hrane
CROPWAT 8.0 za Windows (dostupan na poveznici) je računalni program za izračun potreba usjeva za vodom i zahtjeva za navodnjavanjem na temelju podataka o tlu, klimi i usjevima. Osim toga, program omogućuje razvoj rasporeda navodnjavanja za različite uvjete upravljanja i izračun sheme opskrbe vodom za različite obrasce usjeva. CROPWAT 8.0 također se može koristiti za procjenu poljoprivrednih praksi navodnjavanja i za procjenu učinka usjeva u uvjetima kišnice i navodnjavanja.
Potrebe navodnjavanja različitih voćarski i povrtlarskih kultura mogu se izraziti u mm potrebne vode po metru kvadratnom.
Plan navodnjavanja za područje Splitsko Dalmatinske županije se može naći na sljedećoj poveznici:
Potrebe povrćarskih kultura za vodom kreću u prosječnim klimatskim uvjetima izmeñu 160 mm kod uzgoja kupusa, pa do 450 mm u uzgoju paprike. Te se vrijednosti meñutim znatno povećavaju tijekom sušnih godina (280-515 mm).
Tablica 1: Potrebe povrćarskih kultura za navodnjavanjem na području Splitsko-dalmatinske županije u prosječnim, sušnim i vlažnim klimatskim uvjetima
Potrebe voćarskih kultura za navodnjavanjem na području Splitsko- dalmatinske županije u prosječnim, sušnim i vlažnim klimatskim uvjetima
Kada navodnjavati i koliko vode primijeniti u proizvodnji voća i povrća ovisi o različitim čimbenicima, uključujući fazu rasta usjeva, vremenske uvjete, vrstu tla i dubinu korijena. Međutim, s podacima o vlažnosti tla, vlažnosti i temperaturi, poljoprivrednici mogu donositi informiranije odluke o tome kada i koliko navodnjavati.
Senzori vlage u tlu mogu pružaju podatke u stvarnom vremenu o sadržaju vlage u tlu, omogućujući poljoprivrednicima da odrede kada je biljkama potrebna voda. Na primjeru senzora instaliranih kroz projekt VODIME koji nude podatke o vlažnosti tla, zraka, temperaturi i evapotranspiraciji:
- Visoka vlažnost zraka može usporiti gubitak vode iz biljaka kroz transpiraciju, smanjujući tako potrebu za navodnjavanjem.
- Visoke temperature i niska vlažnost mogu povećati gubitak vode i zahtijevaju češće navodnjavanje.
- U odnosu na kapacitet tla i njegovu vlažnost za različite kulture se planira navodnjavanje.
Kako bi optimizirali navodnjavanje, potrebno je koristiti dostupne alate, kao što je to CROPWAT programa.
Osnovni elemenati navodnjavanja i odvodnje koji se preko CROPWAT alata mogu odrediti su: maksimalni kapacitet za vodu (MKV), poljski vodni kapacitet (PVK) , lentokapilarna vlažnost (LKV) i točka venuća (TV). Na osnovu vodnih konstanti određuje se obrok navodnjavanja te trenutak početka navodnjavanja.
Osnovni elementi kod navodnjavanja koje se mogu odrediti većim dijelom prateći mjerenja trenutačne vlažnosti tla su:
- Maksimalni vodni kapacitet (MKV) predstavlja stanje tla gdje su sve pore tla ispunjene vodom.
- Kapilarni ili retencijski vodni kapacitet (RVK)predstavlja količinu vode koje tlo sadrži nakon 24 sata pošto je prethodno bilo maksimalno zasićeno vodom.
- Točka venuća (TV) predstavlja onu količinu vode u tlu pri kojoj biljke ne mogu obavljati svoje funkcije i dolazi do venuća. Za svaku kulturu i svojstva tla može biti određena.
- Lentokapilarna vlažnost (LKV) dijeli slobodnu vodu od vezane vode u tlu. Veličina LKV otprilike iznosi 2 Hy i drži se u tlu snagom od 6,25 bara. Ova vlažnost ima praktičnu namjenu u navodnjavanju i predstavlja „tehnički minimum vlažnosti“ pri kojoj treba vršiti zalijevanje
- Sadržaj vode koji ostaje u tlu 24 do 48 sati nakon obilnih kiša, navodnjavanja ili plavljenja naziva se poljski vodni kapacitet (PVK). Naziv „poljski“ uveden je zbog toga jer se vodni kapacitet određuje u uvjetima u polju. U melioracijskoj praksi se smatra da je poljski vodni kapacitet gornja granica optimalne vlažnosti tla
Kvartarni aluvij od kojeg je sačinjeno Imotsko polje podržava većinu kultura u voćarstvu i povrtlarstvu. Kretanje osnovnih elemenata navodnjavanja u ovisnosti o tlu i dostupnoj vlazi, može se prikazati grafički (Slika 2):
Slika 3. Poljski vodni kapacitet u ovisnosti o vrsti tla i vlažnosti tla
Neke općenite smjernice za navodnjavanje različitih kultura u ovisnosti o vrsti tla i Poljskom vodnom kapacitetu (PVK) prikazane su u nastavku.
Pješčano tlo:
- Jagoda: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 50-60% PVK-a.
- Breskva: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 60-70% PVK-a.
- Citrusi: Navodnjavati kada vlažnost tla padne na 70-80% PVK-a.
Ilovača:
- Jabuka: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 60-70% PVK-a.
- Grožđe: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 70-80% PVK-a.
- Trešnja: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 50-60% PVK-a.
Glineno tlo:
- Kruška: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 70-80% PVK-a.
- Šljiva: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 50-60% PVK-a.
- Borovnica: Navodnjavanje kada vlažnost tla padne na 60-70% PVK-a.
Važno je napomenuti da su ovo općenite smjernice i da se mogu razlikovati ovisno o specifičnim uvjetima svakog voćnjaka, vinograda ili povrtlarske kulture. Poljoprivrednici uz pomoć alata CROPWAT mogu uzeti u obzir druge čimbenike, kao što su evapotranspiracija i prognoza oborina, kada razvijaju raspored navodnjavanja.
Podaci prikupljeni uspostavljenim monitoring sustavom su dobra pomoć i prvi korak u unaprjeđenju sveobuhvatnog automatiziranog pametnog sustava koji izravno veže senzore s procesom odlučivanja i aktivnostima sustava
Pametni sustavi koji se koriste kao alat kod klimatskih promjena u navodnjavanju koriste podatke i tehnologije u stvarnom vremenu za optimizaciju korištenja vode i poboljšanje prinosa usjeva. Oni su učinkoviti u borbi protiv smanjenja dostupnosti vode uslijed klimatskih promjena te povećanju učinkovitosti korištenja vode i smanjenju utjecaja na okoliš.
Korištenje senzora vlažnosti tla, vremenskih prognoza i modela te drugih naprednih tehnologija omogućuje unaprjeđenje postupka navodnjavanja i povećanje njegove učinkovitosti. Pametni sustavi navodnjavanja posebno su učinkoviti u proizvodnji voća, gdje je upravljanje vodom ključno za rast i razvoj visokokvalitetnog voća. Praćenjem razine vlažnosti tla, vlažnosti i temperature, moguće je optimizirati raspored navodnjavanja i osigurati optimalne obroke navodnjavanja u pravo vrijeme. Monitoring sustav uspostavljen u sklopu projekta VODIME je osnovni integralni dio Pametnog sustava i kao takav se u budućnosti treba nadograđivati kako bi se postiglo maksimiziranje koristi pri učinkovitoj proizvodnji hrane i drugim važnim gospodarskim granama za Imotski.
Web stranica na kojoj su dostupni podatci prikupljeni putem telemetrijskog sustava za praćenje klimatsko-meteoroloških i klimatskih parametara na širom području Imotske krajine :
