Älymaatalous on monelle sanana tuntematon, vaikka se on itse asiassa jo nyt suomalaisen maatalouden arkipäivää. Älymaataloudella tarkoitetaan sitä, että erilaista dataa, digitaalisia järjestelmiä ja työkaluja hyödynnetään maatilan johtamisessa. Tilan töiden suorittamiseksi dataa kerätään, käsitellään, varastoidaan ja hyödynnetään sopivassa muodossa.

Nykyään jokainen digitaalinen laite tuottaa valtavat määrät dataa, tiivistää tutkija Reetta Palva Työtehoseurasta. Dataa kerätään esimerkiksi maaperästä, kasveista, koneista ja eläimistä.

– Ennen tiedonkeruu vaati aina jollain lailla ihmisen toimintaa, kuten käsin kirjaamista tai vaa’an käyttöä, Palva sanoo.

Monista asioista, joita nyt pystytään mittaamaan, ei ollut ennen ylipäätään mahdollista saada tietoa. Nykyään esimerkiksi konenäkö tulkitsee 3D-kuvista lehmän painon kehittymistä.

Itä-Suomen yliopiston professori Aku Seppänen kantaa sääasemaa, jota tarvitaan peltotomografiassa esimerkiksi tuulennopeusmittauksiin.

Mitä hyötyä älymaataloudesta on?

Mitä käytännön hyötyä data voi tarjota, jos sitä jalostaa? Lyhyesti sanottuna datasta jalostettavan tiedon avulla tuotantopanoksia ja toimenpiteitä voidaan kohdistaa entistä tarkemmin.

Otetaan esimerkiksi typpilannoitukseen tarvetta mittaava laite, joka voidaan asentaa traktorin katolle, josta se mittaa kasvien heijastamaa valoa ja laskee tarvittavan typen määrän. Tällainen täsmäviljely on osa älymaataloutta, ja sillä on tarkoitus saavuttaa monenlaista hyötyjä. Ensinnäkin lannoitetta eli käytännössä myös rahaa säästyy, toiseksi sadon laatu paranee. Kolmanneksi liikalannoituksen välttäminen säästää ympäristöä tarpeettomalta ravinnekuormitukselta.

Älyratkaisuilla on mahdollista myös keventää viljelijän työtä. Tästä esimerkkinä ovat traktorien automaattiset ohjausjärjestelmät.

– Traktori ajaa sille annetun reitin suoraan ja tarkasti, jolloin viljelijän ei tarvitse keskittyä ohjaamiseen. Työn jälki siis paranee, Palva kertoo.

Hän huomauttaa, että koska maatalouden kustannuskriisi on ajanut viljelijät kiristämään kukkaronnyörejään, osa näkee älymaatalouteen investoinnin myös maksavan itsensä takaisin lähitulevaisuudessa.

– Viljelijät ovat sanoneet, että lannoitetta on sensorin avulla jäänyt yli siitä määrästä, mitä he olivat laskeneet tarvitsevansa, Palva kertoo.

Itä-Suomen yliopiston väitöskirjatutkija Elias Vänskä suuntaa yhtä peltotomografialaitteistoon kuuluvista peileistä kohti mittauksia suorittavaa laser-lähdettä.

Ilmastonmuutoksen taltuttaminen vaatii dataa

Älymaatalouden kehittäminen ei ole vain yhden tai muutaman tahon harteilla, vaan monitieteistä tutkimusta tehdään ympäri maata.

Yksi esimerkki älymaatalouteen liittyvästä tutkimusprojektista on Itä-Suomen yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen yhteinen, parhaillaan käynnissä oleva Tomografiaa pellolla -hanke. Tarkoituksena on kehittää uusi, aiempia luotettavampi ja monipuolisempi menetelmä kasvihuonekaasutaseen määrittämiseksi, kertoo professori Aku Seppänen Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitokselta.

Käytännössä kasvihuonekaasutaseen määrittämisen avulla saadaan selville esimerkiksi kasvuston hiilensidontakyky ja tätä kautta viljelyn hiilijalanjälki. Suomi pyrkii hiilineutraaliksi vuoteen 2035 mennessä, mutta jotta tavoitteeseen päästään tehokkaimmin mahdollisin keinoin, tarvitaan dataa.

Kasvihuonekaasutaseen määrittämiseksi on aiemmin kehitetty useita menetelmiä, joista kaikilla on etunsa mutta myös puutteensa.

Professori Seppäsen johtamassa hankkeessa kehitetyllä, uudella laser-mittauksiin pohjautuvalla tomografia-menetelmällä pyritäänkin pääsemään kiinni kasvihuonekaasutaseen sisäisiin vaihteluihin peltoalalla, ja tällä tavoin saamaan selville kustannustehokkaimmat keinot tuotannosta syntyvien päästöjen vähentämiseksi. Ilman tarkkoja mittauksia on mahdotonta tietää, millainen vaikutus on esimerkiksi kasvilajivalikoimalla, lannoituksella tai ojituksella.

Kuvassa monitorointimenetelmässä käytetty laserlähde. Laserlähde kääntyilee ja skannaa peltoa jatkuvasti, kohdistaen säteen yhteen peiliin kerrallaan. Peilistä takaisin heijastuva säde havaitaan ja sen ominaisuudet mitataan.

Uudessa kasvihuonekaasutaseen monitorointimenetelmässä pellolle sijoitetaan laserlähde ja erikoissuunniteltuja peilejä. Laserlähde kääntyilee ja skannaa peltoa jatkuvasti, kohdistaen säteen yhteen peiliin kerrallaan. Peilistä takaisin heijastuva säde havaitaan ja sen ominaisuudet mitataan. Mittaukset kertovat, kuinka paljon laserlähteen ja kunkin peilin välillä on kasvihuonekaasua eli hiilidioksidia tai metaania kyseisellä ajanhetkellä. Tällä mittausmenetelmällä pystytään tutkimaan jopa sadan hehtaarin alaa kerrallaan. Saadut tulokset ovat tarkkoja ajan ja paikan suhteen.

Matemaattisen mallinnuksen ja laskennallisen fysiikan avulla tästä datasta on mahdollista muodostaa karttakuvia, jotka kertovat, kuinka paljon pellon eri osista joko siirtyy kasvihuonekaasua ilmakehään tai kuinka paljon kasvit yhteyttäessään poistavat sitä ilmakehästä. Kaksivuotisen tutkimushankkeen ensimmäiset mittaukset tehtiin alkukesästä 2022.

– Tulevaisuudessa uudella monitorointimenetelmällä on mahdollista selvittää, miten esimerkiksi tietynlainen lannoittaminen tai salaojituksen säätäminen vaikuttaa kasvuhuonekaasutaseeseen, hän jatkaa.

Luonnonvarakeskuksen (Luken) johtava tutkija Perttu Virkajärvi lisää, että uuden menetelmän hyöty valuu viljelijöille erilaisina suosituksina esimerkiksi käytettävien lannoitteiden määristä, kasvilajeista ja nurmen uusimismenetelmistä. Käytännön ratkaisuja etsivä tutkimus on jo herättänyt kiinnostusta esimerkiksi elintarvikeyrityksissä.

– Yrityksiä tietenkin kiinnostaa tuotteidensa hiilijalanjälki.

Älymaatalous auttaa säästämään

Toistaiseksi älymaatalouden ratkaisujen käyttöönottoon liittyy muutamia pullonkauloja, Palva kertoo. Yksi liittyy tarvittavien teknologisten ratkaisujen hintaan. Suomessa maatalouden konekanta on peltopuolella suhteellisen vanhaa, sillä maatalouden kannattavuus on ollut heikkoa. Kuitenkin älymaatalouden ratkaisuja saadaan rakennettua vanhempiinkin koneisiin. Joitain mittauksia tai teknologioita voi hankkia myös ostopalveluiden muodossa.

Suurimpana haasteena pidetään sitä, että järjestelmät eivät keskustele keskenään, dataa kerätään monella laitteella, kukin tallentuu omaan systeemiinsä, eikä dataa pysty analysoimaan samalla alustalla.

Eräs kynnys liittyy uudenlaiseen osaamiseen, jota datan hyödyntämisessä tarvitaan. Pelkkä kartta on kuitenkin vain kuva, ellei sitä osaa tulkita ja ellei osaa hyödyntää siitä saatua tietoa.

Virkajärvi muistuttaa, että pitää myös muistaa, että vaikka dataa kerättäisiin kuinka paljon, aivan kaikkea ei sen avulla kuitenkaan voida optimoida. Datan täydellinen hyödyntäminen nimittäin vaatisi, että ihminen oppisi hallitsemaan säätä.

– Luonto on jatkossakin tärkein asia, joka säätelee sadon määrää.

Lue myös:

Sähkökartoituksella maatilan paloriski kuriin‍

Taloustaidot vähentävät viljelijän stressiä –valmennus toi varmuutta omaan tekemiseen‍