AKILLI TARIM TEKNOLOJİLERİNE GENEL BİR BAKIŞ ENDÜSTRİ 1.0’DAN TARIM 4.0’A TARLA TARIMINDA AKILLI TEKNOLOJİLER (BÖLÜM 2)

Sesli Oku

18’İNCİ YÜZYILIN İKİNCİ YARISINDA BAŞLAYAN İLK SANAYİ DEVRİMİNDEN BUGÜNE 250 YILDAN UZUN SÜRE GEÇTİ. BUHARIN MAKİNELERE GÜÇ VERDİĞİ BU İLK SANAYİ DEVRİMİNDEN BUGÜN MAKİNELERİN BİRBİRLERİYLE HABERLEŞTİĞİ ENDÜSTRİ 4.0 ÇAĞINA ULAŞTIK. PEKİ, AYNI SÜRECİ TARIM MAKİNELERİ ÖLÇEĞİNDE NASIL İZLEYEBİLİRİZ? TARMAKBİR GENEL SEKRETERİ SELAMİ İLERİ, SABANIN YERİNİ ALAN İLK BUHARLI TRAKTÖRLERDEN GÜNÜMÜZ HASSAS TARIM SÜREÇLERİNE ULAŞAN İKİ YÜZYILLIK TARİHİ, MOMENT EXPO OKURLARI İÇİN ANLATIYOR.

Tarla tarımındaki akıllı teknolojiler esas olarak veri toplama, verilerin analizi ve uygulama olarak üç kavramsal bileşenden oluşurken, değişken oranlı uygulamalar için her bileşende bir öncekinin verilerine ihtiyaç duyulur. Veri toplama bileşeninde, öncelikle son hasat dönemi (verim) bilgileri ele alınır. Veri toplamanın diğer unsurları arasında toprak örnekleme, uzaktan algılama, ürün ve tarlanın izlenmesi de yer alır. Değerlendirme fazında, bu bilgiler ve ek veriler dikkate alınarak, uygulamaya yönelik bir kılavuz hazırlanabilir. Uygulama ise toprak işleme, değişken normlu ekim, gübreleme ve ilaçlama ile hasat ve hasat haritası çıkarma işlemlerini kapsar. Yazımın bu ikinci bölümünde, uygulamaya yönelik bu işlemleri ele alacağım.

OTOMATİK DÜMENLEME SİSTEMLERİ

Askeri alanda kullanılan GPS teknolojisinin halkın kullanımına açılmasıyla başlayan “Hassas Tarım” döneminin en önemli ve popüler ürünlerinin başında, otomatik dümenleme sistemleri geliyor. Türkiye’de de envanter istatistiklerine konu olabilecek tek akıllı tarım ekipmanı, otomatik dümenleme sistemleridir. Otomatik dümenleme teknolojisi, traktör ya da kendi yürür tarım makinelerinin daha önceden belirlenen güzergâhta hareket edebilmesini sağlayan sistemlerdir. Bunun için de öncelikle GPS sinyallerine ihtiyaç duyulur. Son derece tecrübeli bir traktör sürücüsünün bile tamamen düz bir hatta bir sürüş gerçekleştirememesi, paralel hatlarda üst üste bindirmelere ve/veya boşluklara ve sonuçta kayda değer bir girdi kaybına sebep oluyor. Örneğin, şekerpancarı üretiminde örtmeler ve boşluklar nedeniyle oluşan toplam girdi kaybının yüzde 13 olduğu biliniyor. Yapılan bazı akademik çalışmalar, otomatik dümenleme ile girdi kullanımında ortalama yüzde 10 tasarruf sağlanabileceğini, otomatik dümenleme ve -yazının devamında bahsedeceğim- otomatik kısım kontrol sistemlerinin birlikte kullanılması halindeyse tasarrufun yüzde 15 ila yüzde 30 seviyelerine ulaşabileceğini gösteriyor. Tabii verilen bu değerler, kesin sonuçları vermenin ötesinde, sistemin kazancını ortaya koyuyor. Materyal ve metot değiştikçe farklı sonuçların alınması da muhtemel. Otomatik dümenlemeyle arazinin şekline ve konturlara göre hareket etme kabiliyeti söz konusudur. Bu haliyle otomatik dümenleme, otomobillerdeki şerit takip sistemine de benzetilebilir. Otomatik dümenlemeyle, sadece toprak işlemede değil ekim, ilaç ya da gübreleme uygulamalarında da üst üste bindirmeler engellenir; ekilmemiş, ilaçlanmamış ya da gübrelenmemiş yer bırakılmaz. Arazi en yüksek ölçekte kullanılır. Yine, otomatik dümenlemeyle gece bile çalışılabilir, neredeyse sıfıra inmiş operatör yorgunluğuyla da sıfır hata riski ve operatör memnuniyeti sağlanır, işçilik maliyeti düşer. Bu kısımda operatör memnuniyetine ayrı bir parantez açılması önemli: Çiftçiliğin zor bir meslek olması nedeniyle tarımsal nüfusun giderek azalması ve kırsal alanda nitelikli eleman çalıştırmanın zorluğu, özellikle Avrupa’da “çalışan memnuniyeti” kavramını ön plana çıkarıyor.

DEĞİŞKEN ORANLI UYGULAMALAR

Akıllı tarımla gübre ve ilaç gibi kimyasalların kullanımının azaltılarak daha kârlı bir üretim yapılabileceğinden ve çevrenin korunmasına katkı sağlanabileceğinden bahsetmiştim. İşte değişken oranlı uygulamalar, bu katkının sağlanmasında önemli bir akıllı tarım yöntemidir. Tıpkı otomatik dümenleme gibi GPS sinyallerini kullanan bu yöntemde ek olarak bir de uygulama haritalarına ihtiyaç duyulur. Yani tarlanın hangi bölgesine ne kadar ilaç atılacağı bilgisinin önceden sisteme yüklenmesi gereklidir. Güncel hava durumu ve toprak değerleriyle tarlanın önceki sezona ait verim haritası dikkate alınarak hazırlanan ekim, gübreleme ve ilaçlama hatta sulama reçeteleriyle, tarlada ihtiyacı olan bölgeye ihtiyacı kadar uygulama yaparak daha az girdi kullanmak, böylece hem daha kârlı üretim yapmak hem de doğayı daha az kirletmek mümkündür. Harita tabanlı uygulamaların yanı sıra kimi işlemler gerçek zamanlı olarak da yapılabilir. Peki, değişken oranlı uygulamalara niye ihtiyaç duyuluyor? Genel olarak, gübreleme ve ilaçlamada bir kullanım etkinliğinden bahsetmek mümkündür. Örneğin gübrelemede, besin elementi kullanım etkinliği yüzde 20 ila yüzde 40 seviyesindedir. Yani, atılan her bir ton gübrenin ancak 200 ila 400 kilosu bitki tarafından kullanabilir, geri kalan kısmı zayi olur. Bu durum hem toprağın yapısını bozar hem de girdi maliyetini yükseltir. Oysa bu oran, dijital tarımla yüzde 46 ila yüzde 65 seviyesine çekilebilir. Değişken oranlı uygulamalardan sağlanan tasarruf, ürüne, alana, kullanılan materyal ve yönteme göre oldukça değişiklik gösterir. Örneğin, yapılan akademik bir saha denemesinde 250 hektarlık alandaki mısırda, gübrede yüzde 13,13, ilaçta yüzde 55,84, tohumda yüzde 23,35’lik bir tasarruf sağlanmıştır. Değişken oranlı teknolojiler özellikle gübrelemede ve ilaçlamada kullanılırken, gübrelemede harita tabanlı uygulamaların yanı sıra bir de gerçek zamanlı, sensör tabanlı sistemler (algılama yöntemi) vardır. Algılama yönteminde, hareket sırasında bitkinin durumu ölçülür. Bu ölçümlere dayanarak anlık gübre miktarı hesaplanır ve gübre dağıtıcıya iletilir. İlaçlama işlemlerinde de değişken oranlı uygulamalar gerçek zamanlı olarak da yapılabilirken, yöntemler sensörlere ya da görüntü işleme sistemlerine bağlıdır. Gerçek zamanlı teknolojilerde bitkinin ya da yabancı otun durumuna göre ilaç miktarı anlık olarak ayarlanabilir. Değişken oranlı sistemler görece pahalı olup yapılacak ilk yatırımın ekonomik açıdan rasyonel olabilmesi için belirli arazi büyüklüklerine ihtiyaç duyulur. Bu hususta, yatırımdan sağlanan tasarruf ve verimin (kazancın) bu yatırımı ne ölçüde karşıladığı ve yatırımın karşılandığı başa baş noktasının, yani ilk yatırımın kaçıncı yıl sonunda karşılanabildiğinin belirlenmesi gerekir.

TARIM İHA’LARI

Günümüzde kullanım alanı genişleyen bulut bağlantılı drone teknolojisiyle havadan görüntüleme, topraktaki nem oranının tespiti, ürün izleme (zaman serisi animasyonları, verim değerlendirme, hastalıkların teşhisi -spectral analiz) gibi işlemlerin yanı sıra özellikle traktörün giremediği alanların ilaçlanması gibi tarımsal faaliyetler de hız kazanıyor. Engebeli arazilerde ve özellikle çeltik tarımında yararlı olan dronelar, uygun koşullarda kullanılırsa daha az girdi kullanımı ve zamandan tasarruf sağlıyor. İlaçlama tarladan yapılmadığı için sıraya ekilmeyen bitkilerde ezilme ve ürün boylandıkça yaşanan zorlanmanın da önüne geçiliyor. Bununla birlikte droneların, depo hacmi ve kısıtlı şarj süresi gibi dezavantajları da bulunuyor. Dronelar sayesinde ayrıca, erken toprak analizi için haritalar oluşturulabiliyor; böylece ekim, sulama ve azot takviyesi için planlama yapılabiliyor.

OTONOM ARAÇLAR

Otonom kavramı, traktör tarafından gerçekleştirilen tüm fonksiyonların insan müdahalesi olmadan yapılmasını tanımlıyor. Operatörsüz çalışma işlerin kolaylaşmasını, konforu ve verimliliği arttırırken, örneğin yılda dokuz kez ilaçlama ve beş kez yabancı ot kontrolünün yapıldığı bir portakal bahçesinde işlemlerin otonom olarak yapılması kârlılığı önemli ölçüde etkiliyor. Otonom araçlarda makinenin rotasında çalışması için gerekliliklerin sağlanması, öğretme ve öğrenme/karar verme süreçleriyle sağlanıyor. Otonom bir traktöre, çalışma yerindeki sabit engellerin ve yolların tanıtılması “öğretme”; algılayıcıların konum belirleyicilerle sürekli izleme, değerlendirme ve karar vermesi “öğrenme ve karar verme” süreci olarak tanımlanıyor. Otomatik dümenlemeli bir traktörde belirsizlikler -örneğin, rotada belirecek bir engelde - için operatör müdahalesi gerekirken, otonom bir traktör rota üzerinde (önceden tanımlanmış) bir ağacın çevresinden dolanabilir; rotasında aniden beliren bir engel için -tıpkı otomobillerdeki çarpışma önleme sistemlerinde olduğu gibi- yavaşlayıp durabilir ve merkezle iletişim kurabilir ya da engelin çevresinden yeni bir yol oluşturabilir.

TARIM ROBOTLARI

Son olarak, tarım robotlarından da söz etmeliyim. Tarım robotları açık alanda (ekim, ilaçlama, gübreleme, hasat, yabani ot kontrolü) ve kapalı alanda (hasat, süt sağma, ahır (yemleme, yem itici, ahır temizleme)) çalışabilir. Robotik teknolojiler, otonom ya da kumanda edilen, sensörleri, kontrol sistemi, eyleyicileri ve bedensel yapılarıyla nesneleri tutmak, kavramak, hareket ettirmek, taşımak, üretim yapmak gibi amaçları yerine getirebilen elektronik, mekanik ya da sibernetik yapılardan oluşan yapay sistemlerdir. Robotlar, fiziksel faaliyetleri ya da karar vermeyi içeren görevlerin yürütülmesinde insanın yerini alması düşünülen makinelerdir. Teknolojinin sağladığı imkânlarla otonom olarak da hareket edebilen tarımsal robotlar, tarımsal üretimde verimliliğin ve ürün kalitesinin arttırılması, üretim maliyetlerinin ve zahmetli birçok tarımsal işteki insan iş gücünün azaltılması sayesinde çiftçi refahının arttırılmasını sağlayacak çok önemli bir araçtır. Toprak işlemden zirai ilaçlamaya kadar tarımın birçok evresi için büyük ölçüde makineleşmeye geçilmiş olmakla birlikte, özellikle meyve ve sebze tarımındaki hasat işlemlerinde çok büyük ölçüde insan iş gücüne ihtiyaç duyulmaya da devam ediliyor. Salgın dönemindeki kısıtlamalar nedeniyle tarım işçilerinin, özellikle de mevsimlik işçilerin sahaya ulaşması ve çalışması ise büyük bir sorun başlığı oldu. Seyahat yasakları nedeniyle, özellikle ülke dışından gelen mevsimlik tarım işçilerinin ulaşmakta zorluk çektiği Birleşik Krallık’ta Çevre, Gıda ve Köyişleri Bakanı’nın halktan meyve-sebze toplama işlerine yardımcı olmalarını talep etmesi, bu hususta dikkate değer bir haberdir. Dolayısıyla meyve-sebze toplamak için tarım robotlarına ihtiyaç duyulması, artık tercihin ötesinde bir zorunluluk haline gelecektir. Günümüzde bitkisel ve hayvansal üretimin birçok uygulamasının gerçekleştirilmesi için ekim, dikim, yabani ot temizliği, ilaçlama, gübreleme, meyve toplama, süt sağım, yemleme, yem itici, ahır temizleme, buzağı mama robotları gibi birçok tarım robotu hali hazırda geliştirilmiş durumda. Bununla birlikte, tarım robotlarındaki çiftçi beklentilerini iki başlık altında toplayabiliriz: Kalite ve otonomi. Günümüz robot teknolojisi, yapılan işin kalitesi açısından beklentileri karşılasa da özerk çalışma konusunda -güvenlik gereklilikleri nedeniyle - henüz ilerleme aşamasındadır. Yazı dizisinin üçüncü bölümünde, dijital tarım servislerini, lojistik ve satış sonrası hizmetlerdeki akıllı tarım teknolojilerini ele alacağım.

AKILLI TARIM TEKNOLOJİLERİNE GENEL BİR BAKIŞ ENDÜSTRİ 1.0’DAN TARIM 4.0’A TARLA TARIMINDA AKILLI TEKNOLOJİLER (BÖLÜM 2)

İlişkili yazılar