Nemzetközi elismerés a mosonmagyaróvári kar Szántóföldi Monitoring Laboratóriumának

Az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete (FAO) tavaly év végén hirdette meg a „Digitális kiválóság a mezőgazdaságban” elnevezésű felhívását. A kezdeményezés lehetővé teszi a digitális mezőgazdaság területén bevált jó gyakorlatok összegyűjtését, ezzel együtt pedig hozzájárul a fenntartható fejlődési célok eléréséhez. A Széchenyi István Egyetem Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kara oktatója, dr. Nyéki Anikó a pályamunkáját beválogatták a jó gyakorlatok közé, amit kategóriájában (Mezőgazdasági innovációs rendszerek és fenntartható gazdálkodás – szántóföldi növénytermesztés) és mint egyetemet egyedüliként ismertek el Magyarországról. Ez hatalmas elismerés a kar számára is, hiszen az elért eredmény visszaigazolása a precíziós gazdálkodás-agrárdigitalizáció területén végzett kutatások nemzetközi helytállóságáról. Dr. Nyéki Anikót a felhívásra benyújtott pályázatának részleteiről kérdeztük.

– Ismertetné a projekt célját?

– A Széchenyi István Egyetem mosonmagyaróvári Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Karán – a Biológiai Rendszerek és Élelmiszeripari Műszaki Tanszék gondozásában – 2020. április óta két kísérleti táblán működik a laboratórium. Elsődleges célja a helyspecifikus, precíziós növénytermesztési igényekre alapozva egy dolgok internete (Internet of Things: IoT) adatgyűjtési technológia kiépítése. A technológia lehetővé teszi a szántóföldi automata adatgyűjtést és a valós idejű adatok – távoli – nyomonkövetését. A rendszer célja, hogy reprezentatív talajtípusokra, heterogén szántóföldi körülményeknél kihelyezett intelligens szenzorokkal úgynevezett „big data” adatbázis felvételét tegye lehetővé. Ez képezi az alapját az agrárdigitalizációnak és a döntéstámogatás forradalmi megújulásának, mely a mesterséges intelligencia (a gépi tanulási) módszerekkel történő adatfeldolgozást, prediktálást és egyéb elemzéseket foglal magában.

– Mesélne a kísérlet menetéről? Milyen szenzorokat, rendszereket alkalmaztak a tesztelés során?

– Összetételét tekintve különböző gyártóktól származó szenzorokat tartalmaz, melyek két kísérleti táblán, összesen hét pozícionált helyen vannak telepítve. A laboratórium kialakításának elsődleges célja, hogy a precíziós gazdálkodásban gyűjtött eddigi adatbázisoknál részletesebb és nagyságrenddel nagyobb felvételezésekre irányuljon az adatgyűjtés. A szenzorszettek elhelyezésénél a talaj fizikai féleségének heterogenitását vettük alapul, mert az eddigi kutatási eredmények is azt igazolták, hogy a talaj szemcseméretének összetétele, rétegzettsége, ezáltal a vízgazdálkodása az egyik leginkább befolyásoló faktor a kultúrnövények fejlődésére, az elérhető hozamra. A szántóföldi táblák mellett egy azonos értékek mérésére alkalmas csoport a közvetlen erdősávban is üzemel a természetes ökológiai állapot nyomonkövetése céljából. A szántóföldi mérések, adatok, felvételezése, gyűjtése talajra (talajnedvesség és hőmérséklet, elektromos vezetőképesség a talaj felső 6,5 cm-es rétegében, valamint 20, 40, 60 és 80 cm-es mélységben) történik minden mérési egységnél. Növényi levélnedvesség szenzorok három mérési állomáson helyezkednek el: a két szántóföldi táblán és az erdősávban. Ezek jelentősége a növényvédelmi előrejelzéseknél elengedhetetlen. Ezen túl lehetőségünk van a szárvastagság fejlődésének nyomon követésére szárátmérő-szenzorral. Mikroklíma-változás megfigyelésére alkalmas kombinált hőmérséklet- és relatívpáratartalom-érzékelő, légnyomás-érzékelő, szélirány- és –sebességmérő, billenőkanalas csapadékmennyiség-mérő, valamint a napsugárzás erősségének mérésére globálsugárzás-mérő áll a rendelkezésre. Környezetvédelmi, fenntarthatósági szempontból viszont kiemelt fontosságú, hogy a talaj-növény-légkör állapotának klasszikus változóival történő detektálásán túl a talajvíz és a talaj gázképződését is figyelemmel kísérjük. A talajvíz pH-, nitrit- és nitrát-tartalmát egy helyen, természetes kútba helyezett szenzorokkal detektáljuk. A talaj gázképződésének szenzorálása ammónia- és szén-dioxid-tartalom-mérésre alkalmas eszközökkel történik a talajfelszín felett.

– Hogy történik az adatok feldolgozása? A begyűjtött eredmények adaptálhatók lesznek a gyakorlatban?

– Az eszközök adatközlése a LoRaWAN távközlési rádiókommunikációs hálózaton alapszik. A hálózat a lefedettség, az adattovábbítási távolság, az alacsony energiaigény, illetve az sűrű adatközlési lehetősége miatt kiváló lehetőség a szántóföldi növénytermesztésben is. A szerverháttér megteremtése után a „szántóföldi laboratórium” több mint 100 típusú adatot közvetít 10-15 perces időintervallumokban, szenzortípustól függően. Az adatok megjelenítése és lekérdezése egy webes felületen történik, mely lehetőséget nyújt a szántóföldi érzékelők által mért paraméterek valós idejű, de távoli nyomonkövetésére, ezáltal a növénytermesztési technológiák optimálisabb tervezhetőségére és beavatkozásokra. Kutatásainkban a mesterséges intelligencia módszereivel még több, új és a gyakorlat számára hasznos információkat, eredményeket tárunk fel.

– Tervezik a projekt folytatását?

– A projekt folytatólagos, sőt tanszékünk szeretné bővíteni a szenzorinfrastruktúrát, az ezzel kapcsolatos tudományos tevékenységet is, hiszen a gyakorlat oldaláról is egyre nagyobb az igény az ilyen irányú fejlesztésekre.

Köszönetnyilvánítás: A beruházást támogattatta a „Felsőoktatási és Ipari Együttműködési Központ a Széchenyi István Egyetemen” GINOP-2.3.4-15-2016-00003 projekt, a kutatásokhoz a „Tématerületi Kiválósági Program – 2019 (TUDFO/51757/2019-ITM)” biztosít lehetőséget.