1
HWodKa precisielandbouw van de kaart
- bottom-up van cm-precies naar variabel akkermanagement -
VISIE DOCUMENT september 2009
De eerste vraag is: welke factoren bepalen het patroon in de gewasontwikkeling?!
2
1. Vooraf De geschiedenis heeft ons geleerd, dat gps een plaats kreeg in de landbouwtechniek omdat de praktijk verwachtte geld te verdienen met concrete mogelijkheden voor automatisering van bewerkingen en niet dankzij de vage beloften van precisielandbouw (in de zin van plaatsspecifiek perceelmanagement)! Met de introductie van de cm-precieze versie van gps (RTK gps) loopt Nederland wereldwijd voorop. Dit is niet in de laatste plaats te danken aan de jonge ondernemers van SBG-Innovatie en het project Wieringermeer Precies.
Ook de volgende stap, naar plaatsspecifiek perceelmanagement, zal bepaald worden door het rendement dat de akkerbouwer denkt te behalen met zijn investeringen. Gelukkig speelt het rendement op de investering in gps daarbij tegenwoordig een kleinere rol. Wanneer plaatsspecifiek perceelmanagement rendement oplevert ontstaat vanzelf een koopkrachtige vraag naar nieuwe kennis en apparatuur. Dit is een gezonde basis voor verdere ontwikkelingen. De visie van HWodKa over de eerste stappen naar precisielandbouw is hierop gebaseerd
2. Inleiding HWodKa houdt zich al enige tijd bezig met het stimuleren van de ontwikkeling en toepassing van nieuwe technologieën zoals gis en gps t.b.v. landbouw en landschap. De kennis en kennissen die HWodKa daarbij verzameld heeft zijn goed bruikbaar voor het ontwerp van een plan voor precisielandbouw. In dit epistel wordt beschreven hoe de ervaringen met het project Akkerbouw in Groen en Blauw1 op een logische manier uitgebreid kunnen worden tot een nieuw concept voor precisielandbouw in de betekenis van plaatsspecifiek perceelmanagement.
Het doel van precisielandbouw volgens HWodKa is het verbeteren van het bedrijfseconomisch rendement, het sparen van het milieu en het besparen van energie door een betere benutting van inputs voor een gegeven teelt op een gegeven perceel door plaatsspecifiek perceelmanagement. Daarnaast vormt transparantie t.b.v. tracking & tracing een motief.
Volgens HWodKa gaat het cm-nauwkeurig ruimtelijk plannen en uitvoeren van bewerkingen t.b.v. bodem en gewas aan plaatspecifiek perceelmanagement vooraf. Pas wanneer men in staat is om nauwkeurig te plannen wat men doet, en te doen wat men plant is het zinvol om van perceelschaal naar sub-perceelschaal te detailleren. Digitale kaarten en plaatsbepaling met RTK gps staan bij HWodKa centraal.
1
Een project in het kader van het Uitvoeringsprogramma Nationaal Landschap Hoeksche Waard (Commissie Hoeksche Waard, 2008).
3
3. Beginnen aan de basis: de basiskaart brutoperceel De basiskaart is een kaart waarop nauwkeurig en betrouwbaar de grenzen van een perceel staan afgebeeld. De meest gedetailleerde kaarten, de Top 10-vectorkaarten van de Topografische Dienst Kadaster, zijn ongeschikt voor dit doel! De percelen moeten daarom opnieuw ingemeten worden. Het cm-nauwkeurig inmeten van de perceelgrens kan uitgevoerd worden m.b.v. een quad waarop een gangbaar RTK trekkerbesturingssysteem is opgebouwd. Een op die manier ingemeten perceel wordt brutoperceel genoemd. Het inmeten t.b.v. brutoperceel was één van de onderwerpen in fase 1 van het project Akkerbouw in Groen en Blauw.
Het cm-nauwkeurig inmeten van akkerbouwpercelen met RTK gps. Onder de gps antenne zit een rode wijzer die langs de perceelgrens geleid wordt.
Brutoperceel vormt niet alleen de basis voor geo-akkerplan, maar is ook interessante geoinformatie voor bijvoorbeeld registratiedoeleinden (BRP, LNV-DR). Brutoperceel kan worden gevisualiseerd m.b.v. Google Earth. De cm-nauwkeurige basiskaart van brutoperceel is de eerste bouwsteen van precisielandbouw volgens HWodKa.
Basiskaart met brutoperceel, gevisualiseerd met Google Earth
4
4. Kaartlaag 1: geo-akkerplan Binnen de grenzen van brutoperceel kunnen de werkgangen voor de verschillende bewerkingen voor gewas en bodem gepland worden. Een digitale kaart waarop de werkgangen voor een bepaalde bewerking, met een optimale benutting van de ruimte, gepland zijn wordt geoakkerplan genoemd. In geo-akkerplan kan het volledige oppervlak van brutoperceel benut zijn voor de teelt van een akkerbouwgewas. Ook is het mogelijk dat een deel van het oppervlak benut wordt het leveren van groenblauwe diensten. Hiermee wordt geanticipeerd op de maatschappelijke functie van de akkerbouw. In die situatie wordt brutoperceel verdeeld in een cultuurakker en een natuurakker. De cultuurakker omvat verder een rompakker met parallelle werkgangen en vaak 2 kopakkers langs de kopse kanten. M.b.v. RTK-trekkerbesturing kunnen de akkerplannen cm-nauwkeurig2 uitgevoerd worden. De ontwikkeling van het ruimtelijke optimaliseringsprogramma GAOS© 3voor het ontwerp van geo-akkerplan voor een gegeven perceel met een gegeven gewas en een gegeven bewerking is een onderwerp van het project Akkerbouw in Groen en Blauw, fase 1 en 2. De toepassing van geo-akkerplan is de eerste stap naar een beter benutting van inputs (euro’s, milieu, energie). Dit is de tweede bouwsteen van precisielandbouw volgens HWodKa.
Akkerplan voor kunstmeststrooien (perceel zonder kopakkers); akkernatuur langs alle randen: cm-nauwkeurig plannen wat je doet en cm-nauwkeurig doen wat je plant. Dat is cm-precisie akkerbouw! 2 3
Gangbare kunstmeststrooiers en veldspuiten vormen hierop nog uitzonderingen. Geo-akker-optimalisatie-software
5
Geo-akkerplan gaat impliciet uit van een homogene bodem en een uniform gewas, zoals nu te doen gebruikelijk bij het plannen van bewerkingen. Bij de volgende stap wordt wel rekening gehouden met ruimtelijke variatie.
5. Kaartlaag 2: variabel akkerplan. Variabel akkerplan is de tweede stap naar een betere benutting van de inputs en volgt logisch op geo-akkerplan. De bodem van akkerbouwpercelen is meestal niet homogeen. De benutting van de inputs varieert daarom van plaats tot plaats. Iedere akkerbouwer is zich hiervan bewust. Er zijn veel oorzaken voor ruimtelijke variatie in benutting van inputs, waaronder bodemtextuur en –structuur (bouwvoor en ondergrond) en de hoogte van het maaiveld. Deze factoren kunnen worden gevisualiseerd in de vorm van bijvoorbeeld bodemkaarten en hoogtekaarten. De gevolgen van ruimtelijke variatie voor de gewasontwikkeling kunnen gevisualiseerd worden m.b.v. bijvoorbeeld opbrengstkaarten (oogstmachines) en biomassakaarten (remote sensing).
De akkerbouwer kan twee dingen doen met ruimtelijke variatie: -
proberen de oorzaken weg te nemen, bijvoorbeeld door het opheffen van storende lagen;
-
inspelen op de variatie, precisielandbouw in de vorm van variabel akkerplan heeft hier betrekking op.
Theoretisch gezien ligt het voor de hand dat de akkerbouwer eerst de belangrijkste oorzaken van variatie weg probeert te nemen. In de praktijk zullen het wegnemen van oorzaken van variatie en het inspelen op variatie hand in hand gaan.
Plaatsspecifiek perceelmanagement kan 1) realtime gebeuren (aan de hand van een signaal van een sensor, bijvoorbeeld de bekende N-sensor) of 2) aan de hand van voorgeprogrammeerde gegevens op een digitale kaart, zoals bij akkerplan. Voor het gemak spreken we hier van sensorgestuurde en kaartgestuurde precisielandbouw. Beide vormen zullen zich samen verder ontwikkelen. Voor een deel berusten ze op dezelfde technieken. Precisielandbouw volgens HWodKa richt zich op plaatsspecifiek management aan de hand van voorgeprogrammeerde perceel kaarten, dus kaartgestuurde precisielandbouw. Eén reden hiervoor is dat deze techniek makkelijker tot vooruitgang leidt.
De techniek vormt geen grote hindernis bij de toepassing van precisielandbouw. Omdat fabrikanten wereldwijd perspectieven zien in plaatsspecifiek perceelmanagement worden prototypen ontwikkeld voor het plaatsspecifiek toedienen van inputs. Deze technieken worden op experimentele en pilotschaal toegepast. De ontwikkeling van ISObus, een protocol voor digitale communicatie tussen trekker en werktuig, is een belangrijker katalysator voor deze innovaties.
6
Nederland (wetenschap en bedrijfsleven) speelt geen rol van betekenis bij de ontwikkeling van deze technieken.
De benodigde agronomische kennis om van perceel- naar plaatsspecifiek management te gaan wordt algemeen wel als hindernis beschouwd. Volgens de huidige stand van zaken moet en kan de akkerbouwer zelf als beste de beschikbare informatie4 integreren tot een variabel akkerplan. Daarbij ondersteund door agronomisten en gebruikmakend van informatie van verschillende bronnen.
Wat de moderne akkerbouwer nodig heeft zijn eenvoudige tools (software programma’s) om zijn kennis om te zetten in een plan voor uitvoering: variabel akkerplan. Hierna wordt duidelijk gemaakt op welke manier dat kan.
HWodKa: plaats- of plotspecifiek perceelmanagement Bij plaatsspecifiek perceelmanagement volgens HWodKa worden de plaatspecifieke instellingen van trekker (bijvoorbeeld snelheid) en werktuig (bijvoorbeeld pootafstand) via akkerplan ingevoerd. Elke werkgang op akkerplan wordt daartoe over de lengte onderverdeeld in plots (Engels voor afgebakend stukje grond). De breedte van een plot wordt bepaald door de werkbreedte van het werktuig (of een sectie daarvan) en volgt uit geo-akkerplan. De lengte van een plot hangt samen met de mate van variatie. De akkerbouwer stelt deze lengtemaat zelf in. De default instelling van een werktuigparameter in een plot is gelijk aan de waarde in de 0situatie, d.w.z. bij gangbaar perceelspecifiek management. Vervolgens gaat de akkerbouwer per plot ‘plussen’ en ‘minnen’ op basis van hierna nog te bespreken kennis, ervaring en informatie. Variabel akkerplan, voor een gegeven perceel en een gegeven bewerking, wordt vervolgens aan de RTK-boordcomputer van de trekkerwerktuigcombinatie overgedragen, vgl. geo-akkerplan.
Variabele akkerplannen kunnen dienen voor de volgende bewerkingen: - basisbemesting; - organische bemesting; - overbemesting; - sommige (m.n. curatieve) bespuitingen; - grondbewerkingen (intensiteit en diepte); - poten en zaaien (dichtheid); - mechanische onkruidbestrijding
4
Nuttige informatie is beschikbaar of makkelijk te krijgen in de vorm van: bodemkaarten en -
analyses; topografische kaarten; hoogtekaarten; luchtfoto’s; historische opbrengstgegevens;
7
een plot
Variabel akkerplan: strooikaart met drie niveaus. Plussen en minnen op een digitale kaart. Geavanceerder hoeft het eerst niet te zijn!
De akkerbouwer zal het aantal applicatieniveaus beperken van 0 (=gangbaar) tot maximaal 4. Iedere plot krijgt dan een applicatieniveau 1, 2, 3 of 4 toegewezen. Daarmee verdeelt hij de oppervlakte in maximaal 4 al of niet aaneengesloten deeloppervlakken. Zeker aan het begin van zijn nieuwe leercurve ‘plotspecifiek perceelmanagement’ is het zinvol om het aantal niveaus (per bewerking) te beperken, bijvoorbeeld één niveau voor de kopakkers en hooguit 2 niveaus voor de rompakker.
Voor de evaluatie heeft de akkerbouwer betrouwbare opbrengstgegevens nodig. Daarbij gaat het niet om gedetailleerde informatie per m2, maar om totalen per deeloppervlak met de verschillende applicatieniveaus. Meestal zal de akkerbouwer geen meerjarige informatie hebben van plaatsspecifieke opbrengsten. Hij zal daarom de som van de opbrengsten/deeloppervlak vergelijken met historische perceelinformatie. Er zijn verschillende manieren om de opbrengst te meten/schatten, remote sensing is daar één van. Het verzamelen en bewerken van locale opbrengstgegevens t.b.v. betrouwbare uitspraken over opbrengsten per deeloppervlak is een interessante opgave. Veel akkerbouwers twijfelen nog aan de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid van opbrengstgegevens door remote sensing.
8
De vraag naar betrouwbare informatie zal automatisch leiden tot het aanbod ervan. Op dit zeer kennisintensieve terrein speelt Nederland wel een belangrijke rol.
relevante betrouwbare geo-info over perceel
GAOS© geo-akkerplan
Variabel akkerplan
betrouwbare opbrengst gegevens
De opbrengst is maar één van veel aspecten die de akkerbouwer betrekt bij zijn evaluatie. Zijn vakmanschap in combinatie met de betrouwbaarheid van relevante informatie bepaalt de steilheid van zijn leercurve; het rendement van plotspecifiek perceelmanagement is vooral afhankelijk van de variatie binnen een perceel. Het staat niet op voorhand vast dat plaatsspecifiek perceelmanagement profijtelijk is. Wel staat vast dat perceelspecifiek perceelmanagement de akkerbouwer op een hoger kennisniveau brengt. Deze nieuwe kennis kan hij op veel verschillende manieren te gelde maken, zoals op bedrijfseconomisch gebied, milieu, energie en tracking & tracing.
Het ontwikkelen van eenvoudige tools voor het maken en evalueren van variabel akkerplan, in combinatie met het beschikbaar maken/stellen van betrouwbare geoinformatie over bodem en gewas kunnen volgens HWodKa interessante stappen zijn voor de opstap naar de leercurve ‘plotspecifiek perceelmanagement’.
