Σύστημα υψηλής ακριβείας για τη λίπανση σιτηρών

Η αποτελεσματικότητα χρήσης των λιπασμάτων σε παγκόσμια κλίμακα δεν ξεπερνά το 33% στα δημητριακά, που σημαίνει ότι το 67% των ποσοτήτων που εφαρμόζονται στις καλλιέργειες σήμερα αποτελούν οικονομικές απώλειες και ρύπανση του περιβάλλοντος (επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου).

Οι κύριες αιτίες αυτών των φτωχών επιδόσεων είναι  (α) η έλλειψη συγχρονισμού της λίπανσης και της πρόσληψης του αζώτου από τα φυτά και  (β) η ενιαία εφαρμογή λιπάσματος σε αγροτεμάχια μέσα στα οποία υπάρχουν διαφοροποιήσεις στη γονιμότητα του εδάφους και στην ανάπτυξη των φυτών.

Επομένως, η χρήση των λιπασμάτων αναμένεται να βελτιωθεί δραστικά στο μέλλον, εφόσον η ενιαία εφαρμογή αντικατασταθεί με σημειακή λίπανση και όταν αυτή εφαρμόζεται σε ένα χρονικό σημείο που να συγχρονίζεται με τις θρεπτικές ανάγκες της καλλιέργειας.

Η σημασία αυτού του εγχειρήματος μπορεί να κατανοηθεί καλύτερα σε οικονομικά μεγέθη, αφού αντιστοιχεί σε εξοικονόμηση 235 δισ. δολαρίων στην παγκόσμια οικονομία για κάθε ποσοστιαία μονάδα βελτίωσης της αποτελεσματικότητας χρήσης, με την προϋπόθεση ότι δεν θα υπάρχουν απώλειες στην απόδοση της καλλιέργειας.

Η εφαρμογή λιπασμάτων με μεταβλητή παροχή αντιμετωπίζει το πρόβλημα της διακύμανσης της γονιμότητας του εδάφους μέσα σε έναν αγρό και κατ’ αυτόν τον τρόπο είναι ένα εργαλείο για αποτελεσματική σημειακή διαχείριση. Μέχρι πρόσφατα, όμως, η διαθέσιμη τεχνολογία δεν μπορούσε να ανταποκριθεί στη μεγάλη ακρίβεια διάγνωσης και επέμβασης που απαιτείται για τον σκοπό αυτό. Η ερευνητική μας ομάδα, η οποία αποτελείται από Ελληνες και ξένους ειδικούς και της οποίας ηγείται ο υπογράφων (υπεύθυνος του Εργαστηρίου Εδαφικής Οικολογίας και Βιοτεχνολογίας) του Μουσείου Γουλανδρή Φυσικής Ιστορίας, ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο σύστημα μεταβλητής παροχής λιπάσματος, το οποίο αποτελείται από αισθητήρες χλωροφύλλης που επικοινωνούν με ένα λιπασματο-διανομέα υδραυλικής πίεσης μέσω ηλεκτρονικών συσκευών με υψηλή ταχύτητα απόκρισης.

Τεχνολογία αιχμής

Οι αισθητήρες χλωροφύλλης αποτελούν τεχνολογία αιχμής, καθώς μπορούν να διαγνώσουν την ποσότητα του αζώτου σε καλλιέργειες που διαφέρουν στη δομή του φυλλώματος, στις ιδιότητες του εδάφους και στις καιρικές συνθήκες. Οι πληροφορίες μεταφράζονται σε ανάγκες λίπανσης μέσω λογαρίθμων που έχουν αναπτυχθεί έπειτα από σχετική έρευνα την τελευταία δεκαετία.

Η τελική πληροφορία για την ποσότητα λίπανσης που πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε σημείο του αγρού δίνεται ως εντολή στα εν κινήσει μηχανικά μέρη σε πραγματικό χρόνο. Όταν το ρομποτικό σύστημα τοποθετείται πάνω σε τρακτέρ που κινείται με 4 χιλιόμετρα ανά ώρα, μπορεί να μεταβάλει την ποσότητα λιπάσματος με ακρίβεια ενός μέτρου ανάλογα με τις σημειακές ανάγκες της καλλιέργειας. Η καινοτομία είναι παγκοσμίου εμβέλειας, διότι αφορά ένα ολοκληρωμένο σύστημα με μεγάλη ακρίβεια λίπανσης. Το σύστημα μπορεί να ενσωματωθεί σε κάθε είδους και παλαιότητας τρακτέρ και ανεξαρτήτως συνθηκών φυσικού φωτισμού, προσφέροντας εκτίμηση των απαιτήσεων σε άζωτο που δεν βασίζεται σε εδαφολογικές αναλύσεις ή αναλύσεις φυτικών ιστών, αλλά στη αντίδραση το ίδιου του φυτού στην προσπίπτουσα ακτινοβολία. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της νέας μεθόδου λίπανσης είναι ότι η συμπεριφορά του φυτού στην απορρόφηση/ανάκλαση της ακτινοβολίας που δέχεται από τους αισθητήρες ενσωματώνει όλους του εδαφικούς και κλιματολογικούς παράγοντες που επηρεάζουν την τελική του απόδοση, προσφέροντας τη δυνατότητα βελτιστοποίησης της ισορροπίας μεταξύ της απόδοσης, του οικονομικού κέρδους και της περιβαλλοντικής προστασίας.

Η πρώτη επιτυχημένη δοκιμή στη Νέα Λεύκη Λάρισας το 2016 μείωσε την ποσότητα κοκκώδους λιπάσματος κατά 38% σε σύγκριση με εκείνη του παραγωγού χωρίς απώλειες στην απόδοση της καλλιέργειας χειμερινών σιτηρών. Η δοκιμή έγινε σε επαναλαμβανόμενες σειρές φύτευσης μήκους 200 μέτρων σε πραγματικές συνθήκες αγρού. Με αυτόν τον τρόπο, το πρότυπο ρομποτικό σύστημα όχι μόνο συνέβαλε σημαντικά στη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος, αλλά απέφερε και καθαρό κέρδος στον παραγωγό που με τις σημερινές τιμές της αγοράς εκτιμάται να είναι της τάξεως των 10 ευρώ/στρέμμα. Η μελέτη υποβλήθηκε προς δημοσίευση στο διεθνές περιοδικό «Precision Agriculture». Οι δοκιμές συνεχίζονται το 2017 σε άλλες σημαντικές καλλιέργειες της Ελλάδος, όπως το καλαμπόκι και το βαμβάκι. Εξετάζεται επίσης η ευελιξία του συστήματος να λειτουργήσει με δορυφορικές εικόνες, οι οποίες δύναται να αντικαταστήσουν τους αισθητήρες χλωροφύλλης.

Η ερευνητική ομάδα

Η εφαρμοσμένη έρευνα χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα FATIMA του Horizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ενωσης. Την ερευνητική ομάδα του έργου απαρτίζουν επιστήμονες από το Μουσείο Γουλανδρή Φυσικής Ιστορίας (υπεύθυνος δρ Σ. Σταματιάδης), την Υπηρεσία Γεωργικής Ερευνας των ΗΠΑ (υπεύθυνος δρ James Schepers), το Ινστιτούτο Βιομηχανικών και Κτηνοτροφικών Φυτών του ΕΛΓΟ Δήμητρα (υπεύθυνος δρ Χρίστος Τσαντήλας και Λευτέρης Ευαγγέλου), τη RedCoast International (υπεύθυνος δρ Μιχάλης και Αντώνης Γλαμπεδάκης), το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών (υπεύθυνος δρ Νίκος Δέρκας) και τη Sigma Geotechnologie (υπεύθυνος δρ Νίκος Σπυρόπουλος).