精準耕種

未來農業的高科技幫手

精準耕種

數位農業是透過精確的應用來增加農田的安全性規劃、效率及產能。市場正在迅速發展:嶄新的農業科技模式很快就可將重大優勢提供給作物、農友,甚至消費者。

擁有一生獻身科學者的魅力與堅定專注力,Jörn Selbeck博士操控著一台會發出聲響、裝有六個螺旋槳、稱為「空拍機」的三臂迷你無人機離開地面飛向空中。Selbeck是德國波茨坦萊布尼茲農業工程與生物經濟研究所(ATB)的研究工程師,他正看著這個四公斤重的空拍機飛越該研究所的27公頃實驗農田。沒多久,空拍機已經上升到五十公尺的高度,將陽光充足的玉米田、小麥田、冬季油菜田、高粱田,以及蘋果樹和櫻桃樹田的照片傳回來。

Selbeck在地面上,透過手持的螢幕現場觀看這個全景。他留下深刻印象。「這種空拍機對農業的未來助益甚大。」Selbeck解釋道。「直升機可從空中取得精確的農田影像,幫助農民發現雜草。這樣農民可以更精確地使用作物保護措施,只將其用於已經出現雜草的地方。」

這種方法稱為精準農業,可提供全新程度的經濟效益,Selbeck解釋道。「農夫可減少使用作物保護措施而省錢,而且可以及早發現雜草,這樣最終可以提高產量。」

在空中飛行的眼睛

裝載著用紅綠藍呈現畫面的標準鏡頭和配有熱成像技術的特殊用途高解析度攝影機感應器,這台空拍機可以精準地記錄對農業研究至關重要的各種資料。對ATB的研究團隊來說,有效的運用空拍機可提供多方面的競爭優勢,既有效率,使用上也能享有前所未有的方便。

「空拍機的高解析度攝影機可幫助我們製作農田的地圖。接著,我們就可以在栽種期提供即時的預估,計算哪些作物和樹木需要水、肥料或作物保護措施,讓作物健康茁壯,同時節省資源,也因而保護環境。」與同樣能製作高解析度照片的衛星或飛機相比,農夫可以迅速啟動空拍機,Selbeck說:「使用空拍機可在特定田地或特定時間收集特定資料,具有機動性和方便性。」

數位農業市場每年正以 12%的平均速度成長
資料來源:Accenture

美國佛羅里達州的柑橘果農已經在佛羅里達州使用無人空拍機來監測橘子與葡萄柚的狀況。在大西洋的彼岸,德國有些農夫更進一步利用空拍機來防治歐洲玉米螟病(Ostrinia nubilalis),在遭受感染的作物上方精準播撒像赤眼蜂屬的卵這樣的有益生物作為作物保護措施。

不久的將來,全球的農夫都可以利用這樣非常精準的幫手。但是,Selbeck建議農夫可考慮雇用外部空拍機服務供應商。「空拍機的價位從500歐元到高達80,000歐元。長期來看價格會愈來愈便宜,但是依據農場的規模大小而有所不同,這對農夫來說可能是一筆很大的投資。農夫還要考慮到花時間熟悉操控空拍機所需要的技術。雇用服務供應商可以為他們節省時間與金錢。

支援農夫

儘管空拍機有這些優勢,但Selbeck還是強調,農夫的角色仍然至關重要:「數位農業與精準農業將支援農夫,絕對不會取代農夫。若沒有他們代代相傳的專業知識與經驗,未來的農業絕對不可能存在。儘管如此,若農夫做決策時可獲得符合目前需要的幫助,將是很重要的支援。」

由於數位農業的優勢日漸顯著,拜耳也在推動這項運用。「數位農業給予農夫強大的助力。」拜耳數位農業主管Tobias Menne解釋道。「我們致力於以前所未有的精準、效率與方便性,協助他們做出農事方面的決策。」

Menne認為數位農業技術是當今農夫的大好機會:「預測模型和資料讓為田地所做出的農事決策,比擁有傳統經驗與當地知識的農夫更為明智。數位農業並不能取代辛苦的工作和代代相傳的知識。數位農業只是要降低做出不明智農事決策的風險,讓農夫從耕種到收成都能做出最佳決定。」

農地上的群體機器人農業

當傑出的創新技術出現在天上時,創新技術也同樣幫助地面上的農夫,甚至是作物。

機器人原型Prospero有六隻鋁製的小腳,可以在農田上移動、在地上鑽洞並播撒種子進去。最初來自美國愛荷華州的發明家兼工程師David Dorhout打造了這個農用機器人來說明群體機器人農業的概念。「就像是將一部大型自動化的曳引機拆解成比較小的零件,成為一群自動機器人。」Dorhout說道。農夫的動作就像是牧羊人,給他的農用群體機器人下指令。接著,他的機器人就會透過紅外線訊號彼此溝通來完成這些指令。這些未來的農田幫手甚至可以做出精確的規劃決策,以公尺和公分為單位。」

例如,這些機器人可以通知彼此哪裡發現雜草,哪個田地地點需要除草劑。因此,這些機器人只處理這些特定的地點。「這個方法不僅能幫農夫省錢,還可以主動避免雜草抗性的問題。」Dorhout指出道。 在一場農業會議中,機器由大變小的演變對Dorhout來說變得特別明顯:「我遇到一位80歲的先生,他最早用馬耕種。接著後來改用曳引機,後來又改用汽油發動的曳引機。他來參觀這場展覽,因為他想看看Prospero。他對未來的農業很感興趣。

從澳洲昆士蘭來的菜農Matt Hood證實這項預測:「未來很多小型機器將取代過去一個人和一台曳引機所執行的工作。」因此他已經投資高科技機械,將農業中最耗時、勞力最密集的部分自動化,才能長期維持獲利。

儘管也有人對數位農業抱持懷疑態度。Dorhout遇過幾位農夫對他的新科技有所疑慮。「很多人認為我會試著用我發明的機器人來取代農夫。」Dorhout回憶道。「要是有人可以辦到該多好!不論多麼創新,發明永遠無法取代農夫。發明只能讓他們以更有效率的方式運用他們的知識與得來不易的經驗。」

Dorhout提出一個歷史性的對比:「就像是引進曳引機後,農夫與設備的關係從馬夫變成技師與司機一樣,這次會將農夫的角色從司機變成發號施令者,機器人將接替這個角色。」他也指出,農用機器人可以節省大量的時間:「機器人可減輕農夫的勞力工作,讓他們有更多時間注意自己事業的經濟面。」

自家農園裡的拖放農業(Drag-and-drop farming)

農業機器人也可以造福一般民眾。FarmBot就是其中一例,這是個人可在自家農園或屋頂等小區域自行架設的機器人農業系統。

發明FarmBot的人是Rory Aronson,他是在美國加州北部的工程師:「FarmBot可以依據客戶希望的密度與模式精準地播種,再有效率地澆水,根據植物的類型、年齡、土壤狀況與當地天氣精確地灌溉每個植物所需要的水量。」FarmBot還有土壤感應器,可發現農夫的農園長時間以來所發生的變化。附設的攝影機可以偵測雜草,「只要疾病一出現,FarmBot就會將它們埋入土裡。

2018年,全球精準農業的市場預計將達到 37億歐元左右
資料來源:Statista

FarmBot讓客戶可在同一塊土地上同時種植各種不同的蔬菜,例如萵苣、花椰菜與辣椒。為完成這項功能,FarmBot背後的網路介面軟體將發生作用:「目前這套軟體裡載入了33種一般作物,例如馬鈴薯、花椰菜與辣椒。」Aronson說道。「使用者可使用滑鼠將想要的作物拖曳到電腦裡的地圖上。接著,只要點擊同步化按鈕,FarmBot就會開始依照指令種植。」透過對應的應用程式,使用者可以調整作物計畫,並在後院裡看到結果。

FarmBot技術與機器是開放源碼:每個人都可以免費使用這項技術與計畫,甚至加以修改。「全球的人口正在迅速增長,面對人口成長,我們必須生產更多食物。我們透過分享自己的技術,讓大家一起達成這個目標。」Aronson解釋道。

所有高科技的新發明都代表數位農業的動態發展。不久的未來,這些具有競爭力的工具可支援農夫與消費者提供有效率、節省成本及安全的作物生產方式。這些工具也能增加安全地、經濟地、方便地增加食物生產的可能性,並為高科技農業革命打下基礎

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