Precisionsjordbruk handlar om effektivare resursutnyttjande och insatser som anpassas till de lokala förhållandena på odlingsfälten. Genom modern teknik kan man på geografisk precisionsnivå samla in och koordinatsätta detaljinformation om miljöfaktorer och näringsstatus. Informationen gör det möjligt för jordbrukarna att rikta sina åtgärder, vilket sparar resurser och minskar näringsläckaget. Det gör precisionsjordbruket till en viktig del av det framtida jordbruk som måste mätta en växande världsbefolkning på ett hållbart sätt. I förlängningen öppnas också möjligheter för större automatisering av jordbruksarbetet.

Världens jordbruk använder nära 200 miljoner ton årligen av konstgödsel, där grundämnet fosfor är en viktig beståndsdel. Fosfor är i sig mycket vanligt förekommande i jordskorpan, men utvinningen, som den ser ut i dag, sker primärt genom brytning i fosfatgruvor. Det gör att jordbruket i nuläget är beroende av tillgången på fosfatmalm, en ändlig resurs. Många bedömare menar att brytvärda fosfatreserver i framtiden kommer att bli en bristvara och en begränsande faktor för jordbruket. Samtidigt måste livsmedelsproduktionen öka i framtiden, genom större avkastning från existerande arealer.

Världens jordbruk använder 200 miljoner ton konstgödsel per år, men det görs på den ändliga resursen fosfatmalm.

Världens jordbruk använder 200 miljoner ton konstgödsel per år, men det görs på den ändliga resursen fosfatmalm.

Att hushålla med konstgödseln och använda den där den gör störst nytta är alltså väsentligt – i synnerhet eftersom den i praktiken ofta överanvänds och orsakar övergödning av vattendrag och hav. På samma sätt är det förstås önskvärt att inte feldosera insekticider, ogräsbekämpningsmedel – och inte minst vatten, en naturresurs som på många håll är en akut bristvara.

Anpassning till mikroförhållanden

Problemet är att ett och samma odlingsområde kan rymma vitt skiftande förhållanden. Det gäller i synnerhet för moderna jordbruk, som ofta består av stora arealer. Traditionellt har man behandlat hela odlingsområden på samma sätt: när det exempelvis är dags att tillföra näring gödslas ofta hela fältet likformigt, utan att ta hänsyn till de lokala variationer och mikroförhållanden som kan förekomma.

Precisionsjordbruk är en samlingsbeteckning för ett flertal olika tekniker och metoder – men den gemensamma nämnaren stavas anpassning: insatserna anpassas till behoven vid en viss tid på en viss plats, identifierade med så hög upplösning som möjligt. Gödning, tillförsel av bekämpningsmedel, bevattning och andra åtgärder riktas dit de behövs, istället för att spridas ut jämnt över ett helt odlingsområde. Fördelar som bättre och större skördar, mindre näringsläckage och effektivare resursanvändning blir följden.

Geografiska informationssystem

Genom att samla in data och dokumentera skillnader på grödor, jordkvalitet och andra förhållanden över tid och inom fälten får man den information som behövs för att detaljanpassa åtgärderna. Datainsamlingen kan exempelvis komma från flygfoto, satellitbilder eller sensorer. Uppmätta data kopplas ihop med geografisk plats i ett geografiskt informationssystem, GIS; där kan informationen sedan hanteras, analyseras och åskådliggöras, till exempel som olika skikt på en karta.

Somliga sensorer kan placeras under markytan på regelbundna avstånd från varandra; de bildar då ett fast installerat nätverk, som mäter kontinuerligt och trådlöst rapporterar in fysikaliska och kemiska data till en central dator. Andra typer av sensorer kan monteras på jordbruksmaskiner och samlar in data om grödorna de passerar. Man kan till exempel identifiera en grödas näringsbehov genom att låta sensorer observera färgen på plantorna, och utifrån det reglera näringstillförseln för just den platsen. Andra sensorer kan mäta förekomst av svampangrepp, eller kontrollera grödornas tillväxttakt. Sensorer i jorden kan mäta storheter som fuktighet, temperatur och ljusinflöde.

Kontinuerligt tagna flyg- och satellitbilder av växande grödor kan också ge mycket information. Fjärrsensorer mäter utstrålat och reflekterat ljus inom olika våglängdsområden, och ger en uppfattning om hur grödor och jordar mår och utvecklas; genom spektralanalys kan man mäta variabler som fuktighet, yttemperatur, fotosyntesaktivitet – och till och med förekomsten av skadedjur. Resultatet blir både ett underlag för att styra var resurser gör mest nytta, och för att till exempel göra skördeprognoser. Kombinerat med hyperlokala väderleksprognoser blir modellerna än mer precisa.

Liknande analyser kan även göras på storskaligt sätt, av kontinentala eller rentav globala förhållanden. Ett exempel är HarvestChoice-initiativet, som samlar in data om odlingsförhållanden i Afrika och tillgängliggör informationen i kartmaterial som ett strategiskt hjälpmedel för det lokala jordbruket.

Svärmar av smarta jordbruksmaskiner

Smartare traktorer, skörde- och såmaskiner är redan etablerade på många håll, i form av jordbruksmaskiner utrustade med GPS-positionering och sensorteknik, som använder geografiska informationssystem som beslutsunderlag för att anpassa åtgärderna kontinuerligt när de rör sig över fälten. Jämfört med traditionella maskiner har de redan blivit allt mer självständiga och automatiserade i sitt arbete – och man kan se det som att robottekniken håller på att vinna insteg inom det mekaniserade jordbruket. I framtiden kan den utvecklingen ta ännu ett stort steg, när varje stor, förarstyrd maskin ersätts av ett antal små autonoma robotar som släpps ut svärmvis på fälten för att tillsammans utföra olika punktarbeten där det behövs. De är kanske soldrivna, små nog att röra sig mellan planteringsraderna, var för sig billiga och enkla – men samverkande, genom att kommunicera både sinsemellan och med det geografiska informationssystemet.

Prospero, en prototyp till en sådan robot, klarar redan av plantering. Visionen är att den och dess efterföljare på sikt skall behärska alla steg i odlingsprocessen. En direkt fördel med att ersätta tunga maskiner med lättviktsrobotar vore minskad jordkompression och mindre markskador. Därmed skulle också behovet av markbearbetning som plöjning och harvning minska, vilket i sin tur skulle minska erosion och förbättra jordkvaliteten genom att maskar och mikrober kunde lämnas ostörda.

Större precision i jordbrukets användning av insatsvaror gynnar både miljö, jordbrukare och konsumenter; det minskar kostnaderna för jordbrukarna, ökar avkastningen och optimerar utnyttjandet av resurser. Det finns många lovande metoder som är under utveckling, från det mycket storskaliga perspektivet ned till den enskilda plantan, och framtidens hållbara jordbruk kommer – oavsett hur det ser ut i övrigt – med säkerhet att bygga på den nya teknikens möjlighet till ökad precision och skräddarsydda åtgärder.

Läs mer om precisionsjordbruk i artikeln ”Satellitstyrda jordbruksmaskiner ger miljövinster”.

Bild: sensorgenererade flygbilder av fält i Arizona som visar växtlighetens täthet, jordfuktighet och fotosyntesaktivitet (NASA)

Bild: sensorgenererade flygbilder av fält i Arizona som visar växtlighetens täthet, jordfuktighet och fotosyntesaktivitet (NASA)

Artikeln publicerades i december 2013.