Tarkkuusviljelys (precision agriculture) on maatalouden hallintamenetelmä, joka hyödyntää anturitietoa, data-analyysia ja muuttuvan annoksen levitystä maatalouden panosten (vesi, lannoitteet, torjunta-aineet, siemenet) optimointiin pellon paikallisen vaihtelun perusteella. Perusidea on yksinkertainen mutta vallankumouksellinen verrattuna perinteiseen maatalouteen: sen sijaan että 10 hehtaarin peltoa käsiteltäisiin yhtenäisenä kokonaisuutena (sama määrä lannoitetta neliömetrillä), jokaista pellon aluetta käsitellään eri tavalla sen ominaispiirteiden perusteella (maalaji, kosteus, kasvillisuuden tiheys, paikalliset tuholaistartunnat).

Tarkkuusviljelyn pääteknologiat

Maa- ja peltoanturat: langattomat anturityöverkot, jotka mittaavat reaaliajassa maan kosteutta eri syvyyksillä, lämpötilaa, pH-arvoa ja sähkönjohtokykyä (korreloituu maalajiin ja ravinneisiin). Tiedot lähetetään pilveen ja integroidaan kastelun ja lannoituksen suunnitteluun. Multispektraalinen satelliittikuvaus: satelliitit kuten Sentinel-2 (ilmainen, Euroopan avaruusjärjestö) ja Planet Labs tuottavat kuvia, jotka sisältävät näkymättömiä spektraalisia kaistoja (NIR, Red Edge, SWIR), joista lasketaan kasvillisuusindeksit kuten NDVI (Normalized Difference Vegetation Index: osoittaa kasvillisuuden terveyttä ja tiheyttä), NDRE (vesistress) ja NDMI (lehtien vesipitoisuus). Nämä indeksit kartoittavat tarkasti pellon alueet, joissa kasvit ovat stressissa tai hyvässä kunnossa. Maatalouslennokkit: multispektraalisia ja termisia kameroita varustetuilla UAV-lennokeilla (lennokkeilla) tuotetaan erittäin korkearesoluutioisia karttoja (2–5 cm pikseliä kohti) kasvillisuudesta. Ne mahdollistavat sienisairauksien, tuholaisten, vesistressin ja ravinnevajeista aiheutuvien ongelmien varhaisen tunnistamisen viikkoja ennen kuin ne näkyvät paljaalla silmällä. GPS-varusteilla varustetut maataloustraktorit muuttuvan annoksen levityksellä: traktorit senttimetrin tarkkuuden GPS-ohjauksella, muuttuvan annoksen levittimet ja ruiskut (VRA: Variable Rate Application), jotka automaattisesti säätävät lannoitteen tai torjunta-aineen annoksen metrin välein kenttädatan analyysin tuottamien reseptikartojen mukaan.

Tarkkuusviljelyn dokumentoidut hyödyt

Maataloustutkimus on dokumentoinut tarkkuusviljelyn hyödyt verrattuna perinteiseen yhtenäiseen lähestymistapaan. Lannoitteet: keskimäärin 20–30 % vähemmän typpeä samalla tai paremmalla sadolla (meta-analyysi Basso et al., 2016). Torjunta-aineet: 15–25 % vähemmän kasvinsuojeluhoitoja kohdistetun levityksen ansiosta vain tartunnan saaneilla alueilla (paikallinen ruiskutus) yhtenäisen pellon käsittelyn sijaan. Vesi: 30–50 % vähemmän kastteluveden kulutusta anturiohjatulla tarkkuusvajaakastelulla maan kosteusanturien perusteella. Sadot: keskimäärin 5–15 % suuremmat sadot optimoidun ravinteiden ja vesistressin hallinnan ansiosta. Päästöt: typen vähentäminen tarkkuusviljelyssä vähentää dityppioksidin (N2O, voimakas kasvihuonekaasu, jonka lämpenemispotentiaali on 265 kertaa suurempi kuin CO2) päästöjä: yksi tarkkuusviljelyn merkittävimmistä panoksista ilmastonmuutoksen hillitsemiseen.

Tarkkuusviljelys Suomessa: nykyinen tilanne

Tarkkuusviljelyn omaksuminen Suomessa kasvaa, mutta on edelleen rajoittuneempaa kuin USA:ssa, Alankomaissa ja Saksassa. Nykyinen kuva: kehittynyt mekanisaatio (senttimetrin tarkkuuden GPS traktorissa) on läsnä 15–20 % ammattimaisten maatalousyritysten joukossa, joilla on yli 50 hehtaarin pellot. Maatalouslennokkeita käyttävät laajasti erikoistuneet urakoitsijat: pienet tilat vuokraavat ne sen sijaan että ostaisivat ne. Ilmaisen satelliittidatan (Sentinel-2) käyttö on saavutettavissa alustojen kuten Copernicus, Agricolus ja xFarm (suomalaiset tarkkuusviljelyn alustat) kautta. Pääeste tarkkuusviljelyn omaksumiselle Suomessa on pellon pirstoutuminen: keskimääräisellä suomalaisella maatalousyrityksellä on alle 8 hehtaaria (verrattuna 17 ha EU:n keskiarvoon, 170 ha USA:n keskiarvoon). Näin pienillä pelloilla tarkkuusviljelyn teknologioiden kustannukset hehtaaria kohti on vaikea kattaa. Maatalousyhteisöt ja kuivatusyhtiöt kehittävät jaettuja palveluita (lennokkeita, maaanalyysia, dataalustoja), jotka mahdollistavat jopa pienten tilojen pääsyn teknologioihin jaetuilla kustannuksilla.

Digitaaliset alustat tarkkuusviljelyn toteuttamiseen Italiassa

Useat italialaiset ja kansainväliset alustat tarjoavat tarkkuusviljelyn palveluja, jotka ovat saatavilla myös pienille tiloille. xFarm (Sveitsi-Italia): integroitu maatalousyrityksen hallintajärjestelmä, joka sisältää satelliittikuvantamisen, IoT-anturit, digitaaliset kenttämuistiinpanot ja panoskäytön hallinnan. Käyttäjinä yli 100 000 viljelijää Euroopassa. Ilmainen perusversio. Agricolus (italialainen, Perugia): päätöksenteon tukijärjestelmä kasvinsuojeluun. Yhdistää sääennusteet, tautimallinnukset ja satelliittikuvantamisen optimaalisten käsittelyjen ehdottamiseen. Käytössä viininviljelijöillä, oliiviviljelijöillä ja vihannesten tuottajilla. Planet Farming (yhteydessä Planet Labs -satelliitteihin): pääsy korkearesoluutioisiin päivittäisiin satelliittikuviin automaattisella kasvillisuusindeksin analyysillä. Suurille tiloille. Trimble Agriculture / John Deere Operations Center: suuret maatalouskoneistovalmistajat tarjoavat alustoja, jotka integroituvat heidän GPS-traktoreihinsa. John Deere Operations Center on yksi maailman laajimmin käytetyistä järjestelmistä automaattiseen ohjaukseen ja muuttuvaan levitysnopeuteen. Climate FieldView (Bayer): erittäin suosittu tarkkuusviljelyn alusta Yhdysvalloissa, laajenee Eurooppaan. Yhdistää pelto-, sää- ja historiallisia tietoja päätöksenteon tueksi.

Dronet maataloudessa: käytännön sovellukset

Droneilla (UAV, miehittämättömillä ilma-aluksilla) on konkreettisia ja jo kaupallisia sovelluksia italialaisessa maataloudessa. Kartoitus ja diagnoosi: dronet, joissa on multispektraaliset kamerat, lentävät pellolla 60–120 metrin korkeudella ja tuottavat korkearesoluutioiset NDVI-kartat minuuteissa. Maatalousdronen kartoituspalvelut (joita tarjoavat erikoistuneet urakoitsijat) maksavat 30–80 euroa hehtaarilla. Kasvinsuojelukäsittelyt droneilla: ruiskutusdroonet (DJI Agras T30, XAG P100) levittävät torjunta-aineita ja lehtilantanosteita senttimetrin tarkkuudella. Ruiskutuksen väheneminen 30–50 % verrattuna perinteisiin traktoreihin. Rajoitus: pienempi kuormituskapasiteetti (10–30 litraa): sopii paikallisiin käsittelyihin ja maastoon, jota on vaikea saavuttaa maalla liikkuvilla laitteilla (jyrkät viinitarhat, hedelmätarhat). Kylvö ja levitys: dronet voivat levittää siemeniä, rakeita ja rakeista lannoitteita tarkalla kartoituksella. Käytetään harvakseltaan kasvavien alueiden uudelleenkylvöön ja hyödyllisten hyönteisten (tuholaisten vastustajien) levittämiseen luomuviljelyssä. Fenologinen seuranta: säännöllinen kuvaus ajan kuluessa dokumentoi kasvien kasvusyklin, mikä mahdollistaa toimenpiteiden aikataulun optimoinnin (leikkaus, sadonkorjuu).

Yhteydet maataloudessa: LoRaWAN ja 5G pelloille

Anturiverkot pelloilla vaativat yhteyksiä, joita ei aina ole saatavilla Italian maaseutualueilla. Yhteysteknologiat maatalouden IoT:lle: LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): pitkän kantaman tiedonsiirtoverkon (10–15 km) erittäin alhaisella energiankulutuksella. Ihanteellinen maaanturimille, jotka lähettävät pieniä tietomääriä joka tunti. Useat maatalousyhteisöt Pohjois-Italiassa ovat asentaneet LoRaWAN-yhdyskäytäviä alueidensa kattamiseksi. NB-IoT ja LTE-M: 4G-standardit IoT:lle. Käyttää olemassa olevia matkapuhelinverkkoja. Riippuu 4G-verkon saatavuudesta maaseutualueilla (usein rajoitettu). 5G maataloudessa: 5G:n ultralaajakaistaspektri mahdollistaa reaaliaikaisen korkearesoluutioisen videon siirron droneista, videoantureita reaaliaikaiseen sadonvalvontaan ja maatalouskoneiston tarkkaa autonomista ohjausta. Ensimmäiset 5G-maatalouskokeilu (5G for Agriculture) ovat käynnissä Emilia-Romagnassa, Lombardiassa ja Pugliassa PNRR-rahoituksella. Satelliittiyhteys (Starlink, OneWeb): matalalatenssisen satelliittiyhteyden tulo mullistaa yhteydet etäisillä maaseutualueilla. Starlink on jo saatavilla monilla Italian maaseutualueilla noin 50 eurolla kuukaudessa: se avaa maatalouden IoT:n kaikille tiloille, jopa vuoristossa.