Rolnictwo precyzyjne to system rolnictwa w którym poszczególne obszary – „strefy produkcyjne” – pola uprawnego traktowane są z różnym nakładem środków produkcji: dawki nawozów i środków ochrony roślin, wielkość dawki polewowej przy nawadnianiu, gęstość siewu czy sadzenia. Taki sposób stosowania środków produkcji ma zapewnić lepsze dostosowanie ich dawki do aktualnych potrzeb roślin i zasobności gleby w składniki pokarmowe na danym obszarze pola, a zatem zwiększyć efektywność ich wykorzystania i ograniczyć negatywny wpływ na środowisko. W książce znajdą się studia przypadków – odniesienia opisanej wiedzy do faktycznych zastosowań w praktyce rolniczej. Przedstawione będą narzędzia stosowane w rolnictwie precyzyjnym: - zautomatyzowane pobieranie próbek gleby z rejestracją współrzędnych geograﬁcznych, - stosowanie zmiennej dawki środków produkcji - prowadzenie równoległe ciągników i maszyn, - automatyczne dostosowanie szerokości roboczej maszyn do areału pola, gdzie już wcześniej wysiano nawóz, czy zastosowano oprysk pestycydem, - mapowanie plonu, - mapowanie jakości plonu, - kontrola pracy maszyn, ciągników - gromadzenie, przetwarzanie i analiza danych polowych, zebranych w trakcie ww. prac polowych, w systemach informacji przestrzennej.

Słowo wstępne 13 Wprowadzenie 17 Rozdział 1 Zmienność pól jako podstawa zastosowania rolnictwa precyzyjnego w produkcji roślinnej Michał Stępień, Rafał Pudełko 21 1.1. Wstęp 21 1.2. Zmienność pól uprawnych - źródła/przyczyny 22 1.2.1. Zmienność gleb (i budowy geologicznej) 23 1.2.1.1. Uziarnienie gleby 23 1.2.1.2. Inne właściwości gleby 29 1.2.1.3. Warunki geologiczne 35 1.2.2. Ukształtowanie terenu 35 1.2.3. Sąsiedztwo pola 39 1.2.4. Stosunki wodno-powietrzne na polu 41 1.2.5. Historia użytkowania i nawożenia 44 1.3. Ilościowe ujęcie zmienności pola (geostatystyka) 48 1.3.1. Wprowadzenie 48 1.3.2. Wstępna ocena stacjonarności zmienności przestrzennej 51 1.3.3. Rozpoznanie zmienności lokalnej 53 1.3.4. Ocena trendów w rozkładzie zmienności przestrzennej 55 1.3.5. Podsumowanie 57 1.4. Konsekwencje zmienności glebowej na jednym polu dla rolnictwa precyzyjnego 58 Rozdział 2 Globalne systemy pozycjonowania Dariusz Gozdowski 59 Rozdział 3 Gromadzenie i organizacja danych przestrzennych w rolnictwie precyzyjnym Dariusz Gozdowski 65 3.1. Dane wektorowe i rastrowe 65 3.2. Formaty plików w systemach informacji geograficznej (GIS) 69 3.2.1. Formaty plików wektorowych 69 3.2.2. Formaty plików rastrowych 73 3.3. Układy współrzędnych w GIS 74 3.4. Metody transferu danych 76 3.5. Struktura danych w oprogramowaniu GIS i w komputerze 77 Rozdział 4 Źródła danych spoza gospodarstwa rolnego Michał Stępień, Dariusz Gozdowski, Rafał Pudełko 79 4.1. Rodzaje/treść/zawartość i źródła danych 79 4.2. Archiwalne źródła danych 81 4.2.1. Mapy topograficzne 82 4.2.2. Mapy ewidencyjne 83 4.2.3. Mapy bonitacyjne 84 4.2.3.1. Typ gleby 84 4.2.3.2. Rodzaj gleby 86 4.2.3.3 Gatunek gleby 88 4.2.3.4. Inne elementy treści map bonitacyjnych 88 4.2.3.5. Możliwości pozyskania i potencjalna przydatność map bonitacyjnych dla rolnictwa precyzyjnego 89 4.2.4. Mapy glebowo-rolnicze 89 4.2.4.1 Kompleksy przydatności rolniczej 89 4.2.4.2. Typ i podtyp gleby 90 4.2.4.3. Uziarnienie gleby oznaczone na mapach glebowo-rolniczych 94 4.2.4.4. Możliwości pozyskania i przydatność map glebowo-rolniczych 94 4.2.5. Inne mapy 95 4.2.5.1. Mapy geologiczne 95 4.2.5.2. Mapy hydrograficzne 96 4.2.5.3. Dane pogodowe 97 4.3. Źródła współczesne 99 4.3.1. Numeryczne modele terenu 99 4.3.2. Dane lotnicze i satelitarne 101 4.3.2.1. Zdjęcia lotnicze 101 4.3.2.2 Zdjęcia satelitarne 105 4.4. Geoportale i serwisy mapowe 110 4.5. Podsumowanie 114 Rozdział 5 Zasady przygotowania danych przestrzennych do ich wykorzystania w rolnictwie precyzyjnym Rafał Pudełko 115 5.1. Wprowadzenie 115 5.2. Budowa bazy danych 116 5.3. Proces kodowania informacji przestrzennej 118 5.3.1. Formaty danych 118 5.3.2. Konwersja formatów danych przestrzennych 120 5.3.3. Interpolacja danych przestrzennych 121 5.3.4. Odwzorowanie danych przestrzennych 126 5.4. Dokładność przestrzenna danych 127 5.5. Wizualizacja danych przestrzennych 128 5.5.1. Wizualizacja w środowisku GIS 128 5.5.2. Zasady tworzenia map 136 5.5.3. Jakość wydruku map 136 5.5.4. Dobór palety kolorów map i ich konwersja 138 Rozdział 6 Oprogramowanie dla rolnictwa precyzyjnego Dariusz Gozdowsk 141 6.1. Oprogramowanie GIS dla rolnictwa precyzyjnego 142 6.2. Ogólnoużytkowe oprogramowanie GIS 149 Rozdział 7 Ocena właściwości gleby i rośliny z wykorzystaniem teledetekcji Rafał Pudełko, Eike Stefan Dobers 153 7.1. Wprowadzenie 153 7.2. Zasady teledetekcji 155 7.3. Czujniki i platformy używane w rolnictwie 159 7.4. Interpretacja zdjęć lotniczych i satelitarnych 168 7.5. Przykłady wykorzystania teledetekcji lotniczej w ocenie stanu pola 182 7.6. Interpretacja danych z czujników teledetekcji naziemnej 187 7.7. Podsumowanie 188 Rozdział 8 Ocena właściwości gleby na potrzeby rolnictwa precyzyjnego Michał Stępień, Stanisław Samborski 191 8.1. Wprowadzenie 191 8.2. Mapowanie pól - zbieranie danych w gospodarstwie w dużej rozdzielczości przestrzennej oraz ich interpretacja 191 8.2.1. Wprowadzenie 191 8.2.2. Przewodność elektryczna gleby 192 8.2.2.1. Informacje wstępne 192 8.2.2.2. Czynniki wpływające na wartości EC/ECa gleby na polu i główne zastosowania mapowania 193 8.2.2.3. Sposoby pomiaru 197 8.2.2.4. Urządzenia wykorzystywane do pomiaru EC/ECa na polu 198 8.2.2.5. Wykonanie i ocena wiarygodności pomiaru EC/ECa na polu 201 8.2.2.6. Interpretacja wyników pomiarów EC/ECa na przykładzie uziarnienia 203 8.2.2.7. Wybrane aspekty interpretacji EC/ECa 207 8.2.3. Mapowanie pH gleby 208 8.2.3.4. Informacje wstępne 208 8.2.3.2. Systemy do mapowania pH 208 8.2.3.3. Wiarygodność mapowania pH 210 8.2.3.4. Kalibracja wyników 212 8.2.3.5. Podsumowanie 215 8.2.4. Spektrometria (spektroskopia) i mapowanie zawartości węgla organicznego 216 8.2.4.1. Wprowadzenie 216 8.2.4.2. Czynniki kształtujące odbicie promieniowania w paśmie widzialnym (VIS) i podczerwieni (IR) oraz wykorzystanie spektrometrii w badaniach gleb 217 8.2.4.3. Urządzenia spektralne VIS-NIR do mapowania pól w rolnictwie precyzyjnym 218 8.2.5. Ocena zwięzłości gleby 226 8.2.6. Czujniki mapujące kilka właściwości gleby jednocześnie 227 8.2.7. Podsumowanie 228 8.3. Pośrednie wnioskowanie na temat właściwości gleby 228 8.3.1. Mapy topograficzne 229 8.3.2. Zdjęcia/zobrazowania lotnicze i satelitarne 229 8.3.3. Dane zbierane w gospodarstwie - mapy wskaźników roślinnych i mapy plonów 231 8.4. Pobieranie próbek glebowych do analizy laboratoryjnej 232 8.4.1. Informacje podstawowe 232 8.4.2. Najczęściej stosowane schematy pobierania próbek 234 8.4.3. Pobieranie próbek glebowych w rolnictwie precyzyjnym 237 8.4.3.1. Podział pola na obszary pobierania próbek ogólnych/zbiorczych 237 8.4.3.2. Gęstość pobierania próbek 237 8.4.4. Proponowane schematy pobierania próbek 238 8.5. Zautomatyzowane pobieranie próbek glebowych 239 8.6. Wnioski końcowe 241 Rozdział 9 Kontrola sekcji maszyn do stosowania nawozów i oprysków oraz siewu nasion Dariusz Gozdowski 243 9.1. Systemy kontroli sekcji stosowane w opryskiwaczach rolniczych 243 9.2. Systemy kontroli szerokości wysiewu stosowane w rozsiewaczach nawozów 247 9.3. Systemy kontroli sekcji siewników 250 Rozdział 10 Systemy nawigacji ciągników i maszyn rolniczych Dariusz Gozdowski 253 10.1. Systemy satelitarne 253 10.2. Inne systemy automatycznego prowadzenia 261 10.3. Perspektywy rozwoju systemów nawigacji 263 Rozdział 11 Systemy kontroli dawkowania środków produkcji Dariusz Gozdowski 265 11.1. Technologie wykorzystujące mapy zaleceń 266 11.2. Technologie wykorzystujące czujniki 270 11.3. Rozwiązania techniczne w maszynach rolniczych do stosowania zmiennej dawki środków produkcji 270 11.3.1. Dawkowanie nawozów mineralnych 270 11.3.2. Dawkowanie nawozów naturalnych 272 11.3.3. Dawkowanie środków ochrony roślin 272 11.3.4. Stosowanie zmiennej ilości wysiewu nasion 274 Rozdział 12 Mapowanie plonów Stanisław Samborski 275 12.1. Założenia do pomiaru zróżnicowania plonów w obrębie pól 275 12.2. Sposoby szacowania plonów 280 12.3. Kalibracja systemu mapowania plonu 282 12.4. Przetwarzanie danych plonu 285 12.5. Interpretacja map plonów 287 12.6. Wykorzystanie map plonów 289 12.7. Tworzenie map plonów 293 12.8. Mapowanie jakości płodów rolnych 293 Rozdział 13 Podział pól uprawnych na strefy produkcyjne Michał Stępień 297 13.1. Podstawowe informacje dotyczące stref produkcyjnych i map tworzonych w rolnictwie precyzyjnym 297 13.2. Kryteria wydzielania stref produkcyjnych 299 13.2.1. Sąsiedztwo pola 300 13.2.2. Nachylenie i wystawa terenu 301 13.2.3. Uziarnienie warstwy ornej 301 13.2.4. Woda gruntowa 302 13.2.5. Trudność w uprawie 303 13.2.6. Stosunki wodne 304 13.2.6.1. Informacje ogólne 304 13.2.6.2. Skale wrażliwości na zaburzenia stosunków wodnych i kryteria ich ustalania 305 13.2.6.3. Kategorie uwilgotnienia i kryteria ich ustalania dla gruntów ornych 311 13.3. Określanie zasięgu stref produkcyjnych 316 13.4. Przykłady prostego podziału pola na strefy produkcyjne 316 13.5. Podsumowanie 318 Rozdział 14 Stosowanie zmiennej dawki nawozów Michał Stępień 319 14.1. Informacje wstępne 319 14.2. Ukształtowanie terenu jako czynnik warunkujący różnicowanie dawek nawozów na polu uprawnym 320 14.3. Czynniki warunkujące dawki nawozów fosforowych i potasowych oraz ich zróżnicowanie w obrębie pola 321 14.4. Czynniki warunkujące dawki gnojowicy oraz ich zróżnicowanie w obrębie pola 323 14.5. Czynniki warunkujące dawki wapna oraz ich zróżnicowanie w obrębie pola 324 14.6. Czynniki warunkujące dawki obornika i kompostów oraz ich zróżnicowanie w obrębie pola 325 14.7. Podsumowanie 327 Rozdział 15 Stosowanie zmiennej dawki nawozów azotowych Stanisław Samborski 329 15.1. Zasada działania systemów do nawożenia zmienną dawką azotu 336 15.2. Stosowanie zmiennej dawki azotu w uprawie rzepaku ozimego 347 15.3. Wymagania techniczne 348 15.4. Inne sposoby nawożenia zmienną dawką azotu 352 15.4.1. Nawożenie na podstawie analizy gleby na zawartość azotu mineralnego 352 15.4.2. Przygotowanie map stosowania zmiennej dawki azotu na podstawie wyników testu Nmin 353 15.4.3. Nawożenie na podstawie wielkości pobrania azotu z plonem roślin 355 15.5. Korzyści stosowania zmiennej dawki azotu 357 15.6. Inne możliwe zastosowania systemu do wysiewu zmiennej dawki azotu 359 15.7. Ograniczenia stosowania zmiennej dawki azotu 362 Rozdział 16 Stosowanie zmiennej dawki pestycydów Dariusz Gozdowski 363 16.1. Herbicydy 364 16.2. Fungicydy 367 16.3. Insektycydy 368 16.4. Podsumowanie 369 Rozdział 17 Stosowanie zmiennej dawki polewowej Jan Szatyłowicz, Tomasz Gnatowski, Sarah Elliot 371 17.1. Wstęp 371 17.2. Cele nawadniania 372 17.3. Systemy nawadniania 372 17.4. Efektywność nawodnienia 374 17.5. Dawka polewowa 376 17.6. Rurociągi deszczujące 381 17.7. Systemy nawodnień - zmienne dawki polewowe 383 17.8. Zalety nawodnień zmienną dawką polewową 386 Rozdział 18 Stosowanie zmiennej ilości wysiewu nasion Stanisław Samborski 387 18.1. Wstęp 387 18.2. Założenia do stosowania zmiennej ilości wysiewu nasion 387 18.3. Sposoby stosowania zmiennej ilości wysiewu nasion 388 18.4. Inne udogodnienia związane ze stosowaniem zmiennej ilości wysiewu nasion 391 Rozdział 19 Zróżnicowana uprawa roli Michał Stępień 393 19.1. Informacje wstępne 393 19.2. Główne aspekty uprawy i czynniki determinujące jej sposób 394 19.3. Różnicowanie uprawy mechanicznej w obrębie pola 397 19.3.1. Propozycje różnicowania uprawy mechanicznej 400 Rozdział 20 Roboty i systemy autonomiczne w rolnictwie precyzyjnym Dariusz Gozdowski 405 Rozdział 21 Wykorzystanie rolnictwa precyzyjnego w prowadzeniu gospodarstwa Stanisław Samborski, Dariusz Gozdowski 407 21.1. Internet rzeczy w rolnictwie precyzyjnym 414 Rozdział 22 Systemy wspomagania decyzji w rolnictwie Anna Nieróbca, Jerzy Kozyra 415 22.1. Wstęp 415 22.2. Poziomy podejmowania decyzji 415 22.3. Ocena warunków agrometeorologicznych 417 22.4. Wybór odmiany rośliny uprawnej 420 22.5. Wybór środków ochrony roślin, nawozów i środków wspomagających uprawę roślin 421 22.6. Stosowanie nawozów 422 22.6.1. Doradcze programy nawozowe dostępne online 423 22.6.2. Doradcze programy nawozowe na komputery 425 22.7. Ochrona roślin 427 22.7.1. Sygnalizacja pojawu agrofagów 427 22.7.2. Prognozowanie zabiegów ochronny roślin 431 22.7.2.1. Ochrona ziemniaka - NegFry 431 22.7.2.2. Ochrona sadów 433 22.7.2.3. Ochrona zbóż według zasad integrowanej ochrony 434 22.8. Nawadnianie 436 22.8.1. Zrównoważony system nawadniania 436 22.8.2. Systemy wspomagające nawadnianie 436 22.9. Zarządzanie gospodarstwem 439 22.10. Podsumowanie 440 Rozdział 23 Opłacalność i wdrażanie rolnictwa precyzyjnego Stanisław Samborski 441 23.1. Czynniki wpływające na opłacalność rolnictwa precyzyjnego 444 23.2. Potencjalne korzyści ze stosowania zmiennej dawki środków produkcji 446 23.3. Mapa zróżnicowania dochodowości produkcji w obrębie pola 448 23.4. Korzyści niefinansowe - zalety wdrażania rolnictwa precyzyjnego 450 23.5. Podsumowanie 451 Rozdział 24 Studia przypadków gospodarstw wykorzystujących rozwiązania rolnictwa precyzyjnego Stanisław Samborski 453 Rozdział 25 Rolnictwo precyzyjne w małych gospodarstwach Michał Stępień, Dariusz Gozdowski 471 25.1. Wstęp 471 25.2. Niskokosztowe systemy nawigacji ciągników i maszyn rolniczych 472 25.3. Określanie właściwości gleby na polu 473 25.4. Orientacja na polu bez odbiornika GPS oraz wykonywanie prostych mapek 478 25.5. Możliwości różnicowania uprawy i zabiegów na polu 479 Wykaz anglojęzycznych skrótów i wyrażeń Stanisław Samborski, Dariusz Gozdowski 481 Literatura 491 Notki biograficzne 511 Skorowidz 513