TARIMDA YENİ TEKNOLOJİLER (Hassas Tarım)

... konulu sunumlar: "TARIMDA YENİ TEKNOLOJİLER (Hassas Tarım)"— Sunum transkripti:

1 TARIMDA YENİ TEKNOLOJİLER (Hassas Tarım)

2 Tarımsal Üretim Tarım, ülkemizde uzun yıllardır bilişim sektörünün ilgi alanı dışında kalmış olmasına karşın, gelişmiş ülkelerde özellikle bilişim teknolojilerinin gelişimiyle insana, bitkiye, hayvana, çevreye duyarlı, üretimde kalite ve verimlilik artışına olanak sağlayan ciddi bir evrim geçirmektedir. Tarımsal üretimde insan gücünden hayvan gücüne ve daha sonra da traktör gücüne geçiş sürecinin devamı olarak değerlendirilen “Hassas Tarım” (Precision Farming) bilişim çağının gelişen teknolojilerinin ekonomik ve çevre ile bütünleşik üretim faaliyetlerinde kullanımını ifade etmektedir.

3 Tarımsal Üretim Üreticiler her ne kadar tarlalarının değişik bölümlerinden; -farklı miktarlarda ürün aldıklarını veya -tarlalarında farklı toprak bünyesine sahip olduklarını bilseler de bu bilgiye göre davranmalarının gerek ekonomik gerekse pratik açıdan pek mümkün olamayacağını da oldukça iyi bilmektedirler. Bu nedenle geleneksel olarak, büyüklüğü ne olursa olsun bir bütün olarak ele alınan tarlada yetiştirilen bitkinin ihtiyaç duyduğu gübre ve ilaç gibi girdilerin de tüm tarlaya homojen (tekdüze) bir şekilde dağıtılması amaçlanmaktadır. Ancak, son yıldır çevrenin ve doğal kaynakların korunmasına yönelik ortaya atılan “sürdürülebilir tarımsal üretim” kavramı, bu girdilerin mümkün olduğunca az ve çok daha dikkatli bir şekilde kullanılması gereği üzerinde durmaktadır. Hassas tarım’ın bu gereklere cevap verebilecek bir yöntem olarak tarımsal üretimde yerini almakta olduğu söylenebilir.

4 Tarımsal Üretim Tarımda Gelişen Teknolojiler ve Yeni Mekanizasyon Düzeyi Tanımları 1990 yıllarının başlarına kadar mekanizasyon teknolojileri temelde üç farklı şekilde sınıflandırmaktaydı. 1-insan gücü ve el aletlerinin kullanımı, 2-hayvan gücü ve hayvanla çekilen bazı aletlerin kullanımı 3-traktör/motor gücü ve uygun makinaların kullanımı. Ancak, tarımsal üretimde kullanılan alet ve makinalar ve bunların güç kaynaklarına göre mekanizasyon teknolojileri gelişen süreç içerisinde 4 aşama geçirmiştir. 1-Çok düşük sermaye yatırımları ile el aletlerinin kullanımı 2-İnsan gücünün, özellikle birincil ve ikincil toprak işleme ve su pompalamada hayvan gücü ile ikamesi 3-Bazı üretim işlemlerinde mekanik güçten yararlanma süreci, 4-Üretim işlemlerinin tümünün tamamen mekanik güç (elektronik hariç) ile gerçekleştirilmesi.

5 Tarımsal Üretim Oysa ki yukarıda sözü edilen mekanizasyon süreçlerinin hiç birisinde ürün ve toprak koşullarında tarla içi değişkenliğin dikkate alınmadığını görüyoruz. Günümüzde ise teknolojik gelişmelerin varlığı bu değişkenliğin; -ölçülebilmesine -analiz edilmesine -değişkenliğe uygun davranılabilmesine olanak vermektedir. Günümüzde özellikle sınırlı toprak kaynaklarına sahip üreticilerin -Daha yüksek verim Daha çok gelir kaygısı Bu değişkenliği dikkate alarak üretim yapmalarına neden olmaktadır. Mikroişlemciler ve diğer elektronik donanımlarda yaşanan gelişmeler ise üreticilerin bu hedeflerine ulaşmalarında kolaylık sağlamaktadır. Bu yeni tarımsal üretim yaklaşımına günümüzde “Hassas Tarım” ve bu yaklaşımın gerisindeki teknolojiye de “Değişken Düzeyli uygulama Teknolojisi” adı verilmektedir.

6 Tarımsal Üretim Bilişim ve Haberleşme Teknolojilerinde meydana gelen gelişmeler ile bağlantılı olarak tarımsal mekanizasyonun gelişim sürecinde tanımlanmış bulunan bu dört 4 aşamaya aşağıda verilen iki aşamayı da eklemek gerekmektedir.

7 Tarımsal Üretim 5-Bilişim Sistemlerinin ve Teknolojilerinin tarımsal üretimde başlangıç düzeyinde kullanılması ile aşağıda belirtilen olanaklar kolaylık sağlamaktadır. a-Tarım işletmelerinin kişisel bilgisayar varlığı b-Bu bilgisayarlar aracılığı ile; -kayıt kontrolü -kayıt tutma -geçmiş kayıtlara erişme -kayıtlar arasında neden-sonuç analizlerinin yapılması c-Traktörlere yerleştirilen elektronik donanımlar aracılığı ile - ilerleme hızı -kuyruk mili devri -toplam mesafe -yakıt tüketimi -iş başarısının tespiti ve izlenmesi d-Bitki koruma makinaları üzerinde yer alan kontrol ve veri depolama olanakları

8 Tarımsal Üretim 6-İleri düzeyde Bilişim Teknolojilerinin kullanıldığı Hassas Tarım. Bu aşamada önceki düzeyde tanımlanan bulut tahmin (BT) unsurlarının tümü uygulamada kullanılmakta ancak bunlara ek olarak işlemlerin konumsal verilerle ilişkilendirilmesi sayesinde; Toprak haritalaması Verim haritalaması Tarımsal veri yolları (agricultural bus systems) ile donatılmış traktörler, GPS esaslı ölçüm sistemleri, Değişken düzeyli uygulama teknolojileri yer almaktadır. Verim artışı, girdi kullanımının azaltılması, maliyet azaltımı ve çevreye duyarlılık bu düzeyde mekanizasyon uygulamalarının temel odak noktalarıdır.

9 Tarımsal Üretimin Gelişimi
Bireysel Gereksinimlerin Karşılanması Toplumsal Gereksinimlerin Karşılanması Beslenme Kaygıları (Artan Nüfus) ve Üretim, Çeşitlilik ve Kalite Artışı Ekonomik Kaygılar ve Verimlilik Artışı Çevresel Kaygılar ve SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

10 Geleneksel Tarım Geleneksel Tarımın Temel Karakteristikleri
Geleneksel tarımda kullanılan; -tohumluk -damızlık -su -gübre -kimyasal ilaç gibi girdilerin büyüklüğü ne olursa olsun arazinin tümü esas alınarak ortalamalardan (ortalama gübre isteği, ortalama ilaç normu, ortalama su isteği, ortalama ekim normu) hareket edilerek tekdüze uygulanmakta ve bunlar için klasik mekanizasyon araçları kullanılmaktadır.

11 Geleneksel Tarımın Karakteristik Özellikleri
Tüm Arazide Toprak Özelliklerinde Tekdüzelik İklimsel Koşulların Değişmezliği Tüm Tohum ve Bitkilerden Aynı Düzeyde Verim Hastalık ve Zararlıların Tekdüze Yayılımı Arazinin Her Yerinde Aynı Su ve Gübre Gereksinimi Ürünlerin Aynı Anda Olgunlaşacağı Varsayımı Hayvansal Üretimde Besleme ve Yetiştiricilikte Tekdüzelik

12 Geleneksel Tarım Geleneksel Tarımda- Bitkisel Üretim;
1-Kullanılan arazinin ve toprağın bitki besin elementleri 2-Toprak nemi 3-Topraktaki mineraller 4-Toprağın fiziksel özellikler (hacim ağırlığı, porozite, sıkışma, vb) 5-Arazi topoğrafyası bakımlarından homojen özellikler gösterdiği, 6-İklimsel koşulların yıllar itibariyle pek değişmediği, 7-Ekimi veya dikimi yapılan bütün tohum ve bitkilerden aynı düzeyde verim elde edileceği, 8-Hastalık ve zararlıların tüm araziye homojen bir şekilde yayıldığı ve aynı düzeyde etki ettiği, 9-Bitkilerin arazinin her birim-karesinde aynı su ve gübre gereksinimlerine sahip olduğu, 10-Ürünlerin aynı dönemde olgunlaştığı dikkate alınır.

13 Hayvansal Üretim Bitkisel üretime benzer şekilde hayvansal üretimde de; 1- Bütün hayvanların (büyükbaş, küçükbaş ve kanatlılarda) ortalama eşit verime sahip oldukları, 2-Su ve yem gereksinimlerinin aynı olduğu, 3-Barınma ihtiyaçları ve koşulları arasında farklılık olmadığı varsayılır. Bu varsayıma dayanarak; -yem, - su, -ısı, -iklimlendirme, -havalandırma ve benzeri besleme ve yetiştiricilik kararları verilir. Gerek bitkiler ve gerekse hayvanların gereksinimlerinin farklılığı dikkate alınmadan 20. yüzyılın sonlarına kadar heterojen olan bu koşullara uygun teknolojilerin yokluğu, yetersizliği veya teknik ve ekonomik anlamda olanaksızlığı tekdüze uygulamaları zorunlu hale getirmiştir.

14 HASSAS TARIM NEDİR? Hassas Tarım - Tanımı
Son yıllarda tartışmalara konu olan açlık ve aşırı nüfus artışının yanında, üzerinde çok durulan ekosistemdeki bozulmalar ve doğal kaynakların tüketilmesi endişelerinin yanında “sürdürülebilirlik” ve “sürdürülebilir büyüme” küresel bir farkındalığın ve çekincenin oluşmasını sağlamıştır. “Sürdürebilirlik” herhangi bir gelişmenin sosyolojik, ekonomik ve çevresel etkilerinin bütünsel düşünülmesidir. Sürdürülebilir tarımın gereklerini yerine getirebilmek amacıyla, son yıllarda özellikle tarım dışı alanlarda (sanayi, ulaştırma, haberleşme, tıp v.b.) görülen bazı teknolojik gelişmelerden tarımsal üretimde de yararlanılması düşünülmüştür. Bu teknolojiler; 1-Kişisel bilgisayarlarda işletim hızı ve performans artışı ve ayrıca boyutsal gelişim, 2-Uydular ile Küresel Konum (Koordinat) Belirleme Sistemlerinin (GPS-Global Positioning System) gelişimi, 3-Uydu ve hava fotoğrafları yardımıyla Uzaktan Algılama ve Coğrafik Bilgi Sistemlerinin (CBS-GIS) gelişimi, 4-Otokontrol ve robot teknolojilerinin gelişimi, Yapay Zeka, Uzman Sistemler ve Patern Algılama Çalışmalarındaki gelişmeler, 5-Uydu haberleşme sistemlerinin gelişimi.

15 HASSAS TARIM NEDİR? Bilindiği üzere günümüzde tarımda hedeflere ulaşmak 3 anahtar unsur gereklidir. Bunlar; 1-Bilgi 2-Teknoloji 3-Yönetim Hassas tarım bu 3 unsura dayanmaktadır. • Endüstri devrimi, mekanizasyonu ve sentetik gübreleri ortaya çıkarmıştır. Günümüz teknolojik çağı, genetik mühendisliğini ve şimdide bilgi çağı ile hassas tarımı ortaya çıkarmıştır. • Hassas tarım çevre ye en az etki ile sürdürülebilir üretimi, verim ve karlılığı arttırmak için entegre edilmiş bilgi ve üretime dayalı bir tarım sistemidir. Kaynakları ve dışarıdan uygulanan girdilerin kullanımını araziye özgü olarak yapılır.

16 HASSAS TARIM NEDİR? Belirtilen bilgi, teknoloji ve yönetim unsurlarının tarımsal üretimde kullanılması; -ekonomik ve -ekolojik etkinliğin artırılmasına yönelik olarak yapılan çalışmalar genel olarak “Hassas Tarım” olarak adlandırılmaktadır. Genel anlamda Hassas Tarım; ileri teknolojilerin kullanılması suretiyle, tarlanın bütününe yapılan alışılagelmiş sabit düzeyli uygulama yöntemleri yerine, çok daha küçük kısımlarına ait toprak ve bitki özelliklerinin (toprak nemi, topraktaki bitki besin elementlerinin düzeyi, toprak bünyesi, ürün koşulları, verim, v.b.) belirlenmesi sayesinde değişken düzeyli uygulamayı esas alan (her bir kısma kendi ihtiyacı kadar gübre veya ilaç uygulanması, farklı derinlikte toprak işleme, farklı normlarda ekim, farklı düzeylerde sulama ve drenaj) ve bütün bunların sonucu olarak daha ekonomik ve çevreye duyarlı üretimi hedefleyen bir işletmecilik ve tarımsal üretim yöntemidir.

17 HASSAS TARIM NEDİR? Günümüzde yaşamın her alanında olduğu gibi tarımda da bu yeni teknolojilerin kullanımı kaçınılmaz hale gelmiştir. Nüfus artışı, artan çevre bilinci, birim alanda daha fazla verim, üretim girdilerinin azaltılması, toprak ve su gibi doğal kaynakların sınırlı olması ile tarımda yeni teknolojinin kullanımını ile yeni tarım sistemlerinin uygulamasını zorunlu hale getirmiştir. Bu yeni tarım sistemlerinde alana has girdi materyali değişkenlik gerektirmektedir. İstenilen alana ve istenilen miktarda girdi kullanımını esas alan Hassas Tarım Teknolojileri’dir. Hassas Tarım Teknolojileri, uydu teknolojisi, elektronik ölçüm ve kontrol sistemleri, algılama sistemleri, bilgisayar kullanımının kullanılmasına olanak tanıyan bir uygulama şeklidir. Bu uygulamalarla birim alandaki verim artışı sağlanarak tarımın daha etkin yapılmasını ve çevreyi korumayı amaçlanmaktadır.

18 Neden hassas tarım? Özellikle karlılık sorunu ve çevresel etkinin getirdiği çekinceler tarımla uğraşan kesimi yeni teknolojileri adapte etmeye itmiştir. • Çiftçilerde arazilerindeki değişkenliğin farkındalar ve su soruyu uzun zamandır sormaktadırlar. Arazimin bir kısmı diğer kısmından daha fazla ürün vermekte, bazı kısımlar diğer kısımlardan iki kat fazla ürün vermekte. O halde bu farklılığın nedeni nedir? Neden tüm arazimi tek bir arazi gibi ele alayım? • GPS (küresel konumlama sistemi) ile pozisyon belirleme, kablosuz iletişim ve bilgi teknolojileri çiftçilerin yani tarım kesiminin arazi ile olan ilişkilerini değiştirmektedir. Çiftçiler artık arazilerindeki her bir operasyonu – ekimden, gübrelemeye ve hasattan ilaçlamaya kadar dekarlardan metrelere indirgeyecek şekilde verim ve etkinliği artıracak şekilde yönetebilmektedirler. • Makine kontrol sistemleri, arazi operasyonlarında maliyetleri düşüren uygulamaları zamandan tasarruf sağlayarak gerçekleştiren ekipman otomasyonunu sağlar.

19 Neden hassas tarım? Bitki yetiştirme koşullarını iyileştirmek
için değişkenliği yönetme Yüksek ekonomik kazanç Çevreye olumsuz etkiyi azaltma

20 3 şekilde mümkün olabilmeliktedir
Neden hassas tarım? Hassas Tarım 3 şekilde mümkün olabilmeliktedir Değişken oranlı uygulama (VRT) Potansiyeli Toprak ve ürün özellikleri Homojen Düşük Heterojen Yüksek Toprak tip ve tekstürü Organik madde Bitki besin elementleri Tohum yatağı (toprak isleme, sıkışma) Ekim sıklığı ve tohum çeşidi Büyüme durumu (çıkış, gelişme) Nem, sulama Hastalık, yabancı ot

21 Hassas Tarım’ın yararları
Dört ana başlıkta toplanabilir A-Agronomik Bitkinin kültürel uygulamalarında istediği kadarını vermek. B-Teknik Kültürel uygulamaların zamanın da yapılmasıdır. Örneğin; ekim, pestisit uygulama, hasat zamanında yapılması gerek işlemlerdir. Zamanında yapılmayan bu işlemler ürün verimini, kalitesini düşürür. C-Ekonomik İstenilen miktarda girdi kullanımı ile daha yüksek, daha kaliteli ürün elde ederek birim alandaki karlılık artar. D-Çevre koruma Gübre ve pestisit gibi girdilerin gereksinim dikkate alınmadan kullanılması ile toprak ve yer altı sularında kirlilik yaratmaktadır. E-Ürün kalitesi Tarımsal işlemlerin zamanında ve uygun miktar girdi ile yapılması daha kaliteli ürün elde edilir.

22 Hassas Tarım’ın yararları
1-Tohum ve gübre maliyetinin düşürülmesi, 2- Daha etkin toprak işleme (Toprak direnci, toprak tipi ve drenaj uygulamaları) 3-İlaç ve kimyasalların maliyetinin azaltılması 4-Üretim verimliliğini arttırmak 5-Çevre kirliliğini azaltmak 6-Kaliteli ürün verimi sağlamak 7-Yönetim ve yetiştiricilik kararları için sürekli ve daha etkin bir bilgi akışını sağlamak 8-Tarımsal kayıtlar ve veri tabanının oluşmasını sağlamak 9- Enerji tutumluluğu sağlamak 10-Toprak ve yeraltı sularını korumak 11- Arazideki alet makine operasyonlarını kolaylaştırmak, sürücü üzerindeki yükü azaltmak 12-Genetik ve biyo-teknolojik çalışmaların başarıya ulaşmasında son halkayı tamamlamak

23 Hassas Tarımı Oluşturan Etmenler
Bilindiği gibi, son yıllarda, gerek ekonomik ve yasal zorunluluklar ve gerekse çevre kirliliğine karşı kamuoyunda artan duyarlılık, tarımsal üretimdeki girdi kullanımının azaltılması yolunda zorlayıcı birer etmen olmaktadır. Son yıllarda tarımsal üretimde de uydu teknolojisi sayesinde Araç Pozisyonu (Konumu) Belirleme, Coğrafik Bilgi Sistemleri ve araçların otomatik kontrol ve takibinin mümkün olması ile Mekanik Sistemlerin Kontrolünde önemli sayılacak gelişmeler meydana gelmiştir.

24 Hassas Tarımı Oluşturan Etmenler
Hassas Tarım Sistemini oluşturan unsurlar ve etkileşimler

25 Hassas Tarım Teknolojileri
Hassas tarımı oluşturan etmenleri üç temel başlık altında toplanabilir. A-Veri Toplama teknolojileri 1-Küresel Konum Belirleme 2-Ürün verimi görüntüleme 3-Toprak özelliklerini belirleme 4-Ürün ve tarla koşullarını izleme C-Uygulama 1-Otomatik kontrol sistemleri 2-Değişken düzeyli uygulama 3-Otomatik dümenleme B-Veri işleme ve karar verme 1-Haritalama yazılımları 2-Modelleme 3-Ekonomik analiz 4-Coğrafik bilgi sistemi

26 Hassas Tarımı Oluşturan Etmenler
Hassas tarımda genellikle Coğrafik Bilgi Sistemleri (CBS)’nden yararlanılmaktadır. Coğrafik Bilgi Sistemleri, tarımsal üretimde teknik ve ekonomik kararlar -ürün, -toprak -verime ait bilgileri kullanarak sayısal haritalar oluşturulur. CBS, birbiri ile ilgili değişik bilgi seviyelerinden meydana gelir ve bilgi seviyeleri arasındaki ilişkilerin incelenmesini mümkün kılar. Hassas Tarım uygulamalarında CBS aşağıdaki bilgi seviyelerini içerebilir. Bu bilgilerin bazıları bir defaya mahsus olmak üzere, bazıları ise her yıl veya daha sık sisteme girilir. CBS, sebep‑sonuç ilişkisinin belirlenmesi ve bu bilgileri esas alan kararların oluşturulması için bilgi seviyeleri arasındaki ilişkilerin incelenmesini mümkün kılar.

27 Hassas Tarımın Bitkisel Üretimde Uygulanması
Hassas Tarım teknikleri, toprak işlemeden hasada kadar bitkisel üretimin hemen her döneminde kullanılabilmektedir. -Toprak analizi, -Toprak işleme, -Ekim, -Gübreleme, -İlaçlama, -Ürün koşullarını izleme -Hasat işlemlerinin daha etkin bir şekilde yerine getirilmesinde bu tekniklerden yararlanılabilmektedir.

28 Hassas Tarımda Veri Akışı
Coğrafik Bilgi Sistemi (CBS) Küresel Konum Belirleme Sistemi Gerçek Zamanlı Duyargalardan Kullanıcıdan (operatör veya veri analizi uzmanı) gelen veriler; Kontrol Cihazına ulaşmakta ve burada öngörülen algoritmalar sayesinde uygulama aracı yönlendirilmektedir. Hassas Tarımda Veri Akış Şeması

29 Hassas Tarım Hangi değişkenlikler yönetilir ?
1-Mekansal değişkenlik (arazi üzerinde değişen) -Fiziksel:toprak özellikler, -Kimyasal:besin element, pH, vb., -Biyolojik:hastalık, gelişme, olgunlaşma, vb.. 2-Zamansal değişkenlik (yıldan yıla, yetişme periyodu boyunca) 3-Tahmin edilen

30 Hassas Tarım ÜRÜNDE DEGİŞKENLİK

31 Hassas Tarım TOPRAKDA DEGİŞKENLİK

32 Hassas Tarım Hassas tarımda farklı potansiyeller söz konusudur

33 Hassas Tarımın Aşamaları
1.Küresel Konumlama Sistemi (GPS ve DGPS) Hassas Tarım 2.Verim kayıt ve görüntüleme sistemi 3.Coğrafi bilgi sistemleri ve yazılımlar (GIS) haritalama, değerlendirme) 4.Uzaktan algılama (Remote sensing) 5.Değisken oranlı uygulama (VRT) ve ekipmanları (Variable RateTechnology). Hassas Tarımda Teknoloji Uygulama Döngüsü

34 Kararlar Tarımsal kararlar Karlılık Sürdürebilirlik Çevre

35 HASSAS TARIM UYGULAMALARI, Neler yapabiliriz ?
1) Arazideki ürünün verimini, nemini, yağ ve protein seviyesini haritalayarak yani konumları ile belirlemek 2) Toprak örneklemeleri yaparak elde edilen haritalardan uygun gübre kullanımı, sağlamak, 3) Bitkiden direk algılama yaparak gübre uygulaması yapmak, 4) Tarımsal alanların uygun zamanda ve uygun şekilde ekime hazırlanması, 5) Bitki hastalık ve zararlılarından kaynaklanan zararların tespiti ile uygun ve yeterli miktarda ilaçlamanın yapılması, 6) Suyun etkin kullanımını saglamak, 7) Hasat zamanı ve yıl içerisinde üretilen ürün tahmini ve belirlenmesi, 8) Arazi sınırlarının belirlenmesi, arazi kullanımı ve bitki örtüsü sınıflandırılması. 9. Sıra arası bitkilerde sıra aralarını düzgün oluşturulması.

36 Protein ve yağ analizörü

37 Hassas Tarım