Nový digitální nástroj, který umožňuje zemědělcům rozhodovat se o udržitelném zemědělství

Mezinárodní tým výzkumníků z Německa, Francie a České republiky vyvinul „nástroj na podporu digitálního rozhodování“, který umožňuje přechod k diverzifikovanějším a udržitelnějším zemědělským systémům.

Výzkum, který provedla Dr. Ioana Muratiado z Leibnizova centra pro výzkum zemědělské krajiny, je publikován v Environmental Science and Environmental Technologypředstavuje Digitální zemědělský znalostní a informační systém (DAKIS) jako rámec pro integraci dat zaměřený na propojení vědy a strategického rozhodování s provozem a řízením farmy.

Změna zaměření v zemědělském sektoru

Priority pro zemědělský sektor a širší ekonomiku se v průběhu času dramaticky změnily. V minulosti bylo zaměření odvětví především na poskytování zemědělských produktů a služeb. Nyní se stále více zaměřuje na zohlednění environmentálních aspektů, jako jsou ekosystémové služby, biologická rozmanitost, využívání půdy a změna klimatu. Obnovené politické ambice na úrovni EU, jako jsou cíle nové společné zemědělské politiky, a také na globální úrovni prostřednictvím Cílů udržitelného rozvoje (Cíl 2: „Skoncovat s hladem, dosáhnout potravinové bezpečnosti, zlepšit výživu a podporovat udržitelné zemědělství“) dále odrážet tento posun.

Snaha o transformaci zemědělských systémů, aby se staly multifunkčnějšími, diverzifikovanějšími a tudíž udržitelnějšími, je příkladem této „změny paradigmatu“. Zemědělství New Age se zaměřuje na mnoho výhod vyplývajících z optimálních zemědělských rozhodnutí a jeho cílem je využít funkce biologické rozmanitosti v různých prostorových měřítcích. Samozřejmě je také třeba najít rovnováhu s dalšími faktory napříč sociálními, ekonomickými a politickými dimenzemi, které převažují nad rozhodováním o využívání půdy a hospodaření. I když to teoreticky zní slibně, uvedení takových inkluzivních a pečujících zemědělských systémů do praxe je koncepčně i technicky velkým úkolem.

Digitalizace v zemědělství má velký potenciál k řešení této výzvy, ale přetrvávají mezery, pokud jde o vývoj a nasazení rámců, technologií a nástrojů, které integrují velké soubory dat, extrahují kritickou analýzu z dat, zapojují občanskou vědu a převádějí všechny tyto informace do proveditelných informací. možnosti řízení plodin.“

Vyvinuto společností DAKIS

V reakci na identifikované výzvy vyvinuli autoři této studie DAKIS jako koncepční rámec a také jako technologicky vyspělý nástroj. Studie popisuje DAKIS jako rámec pro integraci dat „založený na znalostech“ a „orientovaný na systémy“, který zahrnuje digitální technologie na podporu vysoce komplexního a inovativního rozhodování. “

DAKIS byl vyvinut na základě třístupňového přístupu k „iterativní a participativní“ koprodukci znalostí prostřednictvím rozsáhlých konzultací se zúčastněnými stranami, přezkumu vědecké literatury a komerčních informací o 643 digitálních nástrojích a hlubšího kritického zkoumání 42 nástroje vybrané pro úplnost z hlediska funkčnosti a pro reprezentaci nejnovějších technologických technologií. Souhrnně tento proces definoval cíl, časoprostorový rozsah, funkčnost a požadavky na uživatelské rozhraní DAKIS.

Primární funkce DAKIS jsou identifikovány jako (1) monitorování produkce, biodiverzity a ekosystémových služeb, (2) poskytování podpory rozhodování pro provoz farmy a (3) podpora komunikace a spolupráce. Tyto koncepční znalosti byly vloženy do konstrukce nástroje DAKIS prostřednictvím přístupu „design thinking“, který vytváří technickou strukturu, definující různé konstrukční komponenty a rozhraní.

Pro čtenáře je jasné, že DAKIS se vypořádal s obrovským úkolem shromáždit obrovské množství informací shromážděných z dálkového průzkumu Země, monitorování in situ, mapových datových sad GIS, výstupů modelování vícerozměrných ekonomických a environmentálních dopadů a informací odvozených z participativního hodnocení dopadů napříč systémy. Diverzifikovaná kultivace a časoprostorová měřítka.

Jak se to projevuje v praxi? Představte si na chvíli sami sebe jako farmáře, jak se díváte na grafické uživatelské rozhraní (GUI) tohoto nástroje, abyste nastavili provozní preference a stanovili cíle využití půdy. Informace, které poskytnete jako koncový uživatel, budou porovnány s komplexními informacemi pro konkrétní lokalitu a oblast, které jsou k dispozici na platformě, pomocí dynamického systému umělé inteligence, který uplatňuje přístup založený na pravidlech k identifikaci optimálních kombinací využití půdy a správy. V konečném důsledku vám (zde jako farmáři) bude předložen soubor scénářů a možností řízení, které jsou optimální pro konkrétní cíle a preference.

Vizí DAKIS je, že bude „usnadňovat/poskytovat doporučení ke zlepšení specifická pro dané místo“, aby umožnila koncovým uživatelům činit zemědělská rozhodnutí s cílem minimalizovat nepříznivé dopady, kompromisy a konflikty.

Ověření konceptu

DAKIS je v současné době testován ve dvou zemědělsky odlišných regionech v Braniborsku a Bavorsku v Německu. Příspěvek představuje „případ užití“ – příklad toho, jak se tento nástroj obvykle používá – k vytvoření nárazníkových oblastí pro brandenburské pastviny. Nárazníky pastvin jsou přírodní prvky, které poskytují rozmanité ekosystémové služby, jako je kontrola eroze, sekvestrace uhlíku, stanoviště opylovačů a další.

Brandenburg use case si klade za cíl určit optimální návrh a aplikaci bylinných roztoků pro udržení zemědělského výnosu a zároveň lepší kontrolu eroze půdy. Výběr byl veden společností DAKIS prostřednictvím analýzy dat z dálkového průzkumu, aby se vytvořila analýza hotspotů eroze, vyhodnotily se víceleté výnosové mapy a stanovilo se hlavní kritérium, že zakládání travních porostů by mělo být upřednostňováno v oblastech s nízkou produktivitou a vysokou kapacitou kontroly eroze. Vestavěná součást systému – důvod RETE – pak vyberte optimální místa, která odpovídají kritériu. Zavedením explicitních prostorových kritérií vyvinutých do řady modelů poptávky pro agroenvironmentální, agroekonomiku a komunitu DAKIS porovnával ekosystémové služby mezi současným využíváním půdy a vytvářením nárazníků, výběrem optimálních typů trávníků a plodin pro každou lokalitu a identifikoval lokality s větší potenciál pro spolupráci s pronajímatelem zájem před konfliktem.

Konečným výstupem na GUI farmáře byl soubor map a kvalitativních informací doporučujících nejvhodnější lokality a optimální možnosti managementu travních porostů. Informace poskytované systémem DAKIS lze také exportovat do externích služeb, jako je Farm Management and Information Systems (FMIS), aby bylo možné zobrazit a implementovat doporučení.

Využití technologie a budoucí kroky

Studie zdůrazňuje obrovský potenciál digitálních nástrojů, s důrazem na DAKIS, k transformaci zemědělství a podpoře udržitelnějších postupů. Vzhledem k tomu, že svět čelí rostoucím ekologickým výzvám, bude používání takové technologie v zemědělství hrát stále důležitější roli při budování odolnějších a udržitelnějších potravinových systémů.

„Hlavní novinkou DAKIS je to, že využívá digitální technologie, které umožňují zohledňovat ekosystémové služby, biologickou rozmanitost a udržitelnost při rozhodování zemědělců a poskytují systém podpory rozhodování, jehož prostřednictvím jsou zemědělci informováni a nasměrováni na malé, adaptované lokality – velkoplošné a vícenásobné zemědělské funkce a různé podél samostatně definovaných cest“, jak jsme jasně viděli na příkladu použití Braniborska.

Autoři píší: „V ideálním světě by poptávku společnosti po poskytování ekosystémových služeb uspokojili farmáři s pomocí DAKIS,“ a poznamenávají, že v praxi by taková řešení vyžadovala agresivní nákup nejen ze strany aktérů na úrovni farmy, ale také průmyslová odvětví a tvůrci. Potenciál, aby byl DAKIS užitečný mimo úrovně dílčích farem – např. pro tvůrce politik při analýze účinnosti zemědělských schémat a odstraňování škodlivých dotací, vyžaduje další zkoumání.

Vzhledem k rychle se vyvíjející povaze tohoto oboru se digitální technologie v zemědělství budou muset stát inovativnějšími, aby udržely krok s rychlostí nových informací. Díky pochopení vývojáři DAKIS skutečně učinili svůj návrh rámce přizpůsobivým a flexibilním, aby v případě potřeby začlenili nová datová připojení. Zatímco studie uvádí, že „vizi multifunkčního a diverzifikovaného zemědělství lze přijmout pouze tehdy, bude-li představovat ekonomicky životaschopnou alternativu k tradičním zemědělským systémům“, je zřejmé, že DAKIS je důležitým krokem správným směrem.