Moderné poľnohospodárstvo čelí mnohým výzvam od klimatických zmien, úbytku úrodnej pôdy, znižovania biodiverzity a stále sa zmenšujúcim zásobám živín a vody. Nemalou výzvou je však aj náš klesajúci záujem a povedomie o práci v poľnohospodárstve či na vlastnej záhradke. Súčasne si však čoraz viac ľudí, od bežných domácností po farmárov, uvedomuje význam čerstvých, kvalitných a lokálnych potravín. Práve v tomto bode prichádza do hry nová generácia riešení, ktoré môžu zásadne zmeniť spôsob, akým k pestovaniu pristupujeme. Jedným z nich sú aj autonómne pestovateľské jednotky riadené umelou inteligenciou, ktoré spájajú šetrné ekologické princípy, technologickú precíznosť a prístupnosť aj pre užívateľov s minimom záhradkárskych či farmárskych zručností. Hoci sa to môže zdať ako sci-fi, v praxi už ide o realitu postupne dostupnú nielen technologickým nadšencom, ale aj bežným domácnostiam, firmám či komunitám. Výsledkom môže byť chutná, čerstvá a zdravá zelenina, či bylinky pestované u vás doma v kuchyni či na terase, bez pesticídov a s minimom práce.
Projekt autoCULTIs, ktorý realizuje Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre v spolupráci s firmou Aquastow, sa zameriava na vytvorenie čisto autonómneho kultivačného systému riadeného umelou inteligenciou. Jeho cieľom je pestovať zdravé plodiny s minimom ľudských vstupov, maximálnou efektivitou a s dôrazom na udržateľnosť a šírenie povedomia o dôležitosti poznania čo i len základných princípov vzťahu rastliny a jej prostredia.
Vývoj pestovateľských systémov
Vývoj pestovateľských systémov reaguje na narastajúcu potrebu moderných, ekologických a efektívnych riešení v pestovaní plodín. Sú navrhnuté tak, aby si človek – či už farmár, zamestnanec firmy, učiteľ v škole alebo bežný spotrebiteľ – mohol dopestovať čerstvú zeleninu prakticky bez námahy. Používateľ len vloží semená, doplní vodu a živiny a zapojí jednotku do elektrickej siete. Od tej chvíle sa o všetko stará autonómna technológia.
Zložitosť schovaná za jednoduchosťou
Zariadenie funguje na princípe hydroponického pestovania, teda bez použitia pôdy, kde rastliny prijímajú všetky potrebné živiny priamo z výživného vodného roztoku. Tento roztok preteká cez špeciálne substráty, ktoré slúžia ako opora pre korene rastlín – najčastejšie sa používajú materiály, ako minerálna vlna či kokosové vlákna. Sú neutrálne, neobsahujú živiny a umožňujú optimálne prevzdušnenie koreňového systému spolu s rovnomerným zásobovaním vodou a živinami.
Tento spôsob pestovania prináša výrazné ekologické a praktické výhody – vďaka obehovému systému najmä šetrí až 90 % vody v porovnaní s tradičným pestovaním v pôde. Okrem toho úplne eliminuje potrebu používania pesticídov a herbicídov, čím zvyšuje bezpečnosť a kvalitu pestovaných plodín bez chemických zvyškov. Rastliny sú navyše usporiadané vertikálne, čo umožňuje efektívne využitie priestoru, čo je obzvlášť cenné v mestských podmienkach alebo interiéroch s obmedzenou plochou.
Všetky podmienky rastu sú automaticky monitorované pomocou senzorov: teplota, vlhkosť, pH, EC výživového roztoku, hladina CO2, intenzita svetla či fotosyntetická aktivita listov. Systém zhromažďuje a vyhodnocuje tieto dáta a na ich základe optimalizuje podmienky pre danú plodinu či odrodu a rastovú fázu, v ktorej sa práve nachádza.
AI algoritmy sa učia z každého cyklu: ak napríklad zistia, že bazalka v danej rastovej fáze nevyžaduje toľko dusíka, jeho dávkovanie sa automaticky upraví. Súčasťou je aj kamerové rozpoznávanie rastového štádia a farebných zmien listov na identifikáciu chorôb alebo nedostatkov živín. Výsledkom je maximalizácia výnosu a zníženie rizika zlyhania aj u úplných začiatočníkov.
Vďaka týmto podmienkam dokážu rastliny rásť v hydroponických systémoch až o 30 až 50 % rýchlejšie než pri pestovaní v klasickej pôde, čo výrazne zvyšuje produktivitu a skracuje čas od výsevu po zber čerstvých plodín. A používateľ dostáva len jednoduché hlásenia typu „doplň živiny“ alebo „úroda je pripravená“.
Vedci testujú, algoritmy sa učia
Projekt autoCULTIs sa v rámci svojich laboratórnych fáz zameriava na rad cieľov: od výberu najvhodnejších druhov a odrôd pre hydroponické podmienky autonómneho pestovateľského systému, cez sledovanie rastových parametrov a senzorické hodnotenie plodín, až po analýzu prítomných živín, vitamínov či antioxidačných látok.
Našou snahou je naučiť systém, ako rozpoznať a reagovať na prípadný výskyt infekcie či škodcov a integráciu postupov biologickej ochrany rastlín v reálnom čase. Paralelne prebieha aj vývoj matematických modelov a dátových štruktúr, ktoré budú v budúcnosti tvoriť mozog riadiaceho systému.
Testovanie kladie taktiež veľký dôraz aj na ekonomickú a environmentálnu udržateľnosť. Naším cieľom je zhodnotiť skutočnú spotrebu vody, energie a živín, ako aj náklady pestovania v porovnaní s klasickými metódami. Prvotné údaje naznačujú, že projekt má potenciál vytvoriť vysoko efektívne riešenie so širokým dosahom pre lokálnu sebestačnosť.
Pre aké plodiny je takýto systém vhodný?
Dnešné autonómne hydroponické systémy sú mimoriadne univerzálne a umožňujú pestovať široké spektrum plodín v závislosti od nastavenia a architektúry daného systému. Medzi najvhodnejšie plodiny patrí najmä listová zelenina, ako rôzne druhy šalátov (hlávkový, rímsky), špenát, rukola, mangold, či pak choi, ktoré sa vďaka kontrolovaným podmienkam vyvíjajú rýchlejšie a s vyšším výnosom ako v pôde. Väčšie systémy sú však vhodné aj na pestovanie plodovej zeleniny, ako sú rajčiny či šalátové uhorky.
Dôležité miesto majú tiež bylinky od tradičnej bazalky a mäty cez listový petržlen, pažítku či koriander, až po oregano, tymián či šalviu. Všetky dokážu prinášať čerstvé lístky po celý rok, a to s potenciálne vysokým obsahom aromatických látok.
Novinku predstavujú microgreens, teda mladé výhonky rastlín v rastovej fáze klíčnych alebo prvých pravých listov, ktoré sa zberajú už 7 – 14 dní po naklíčení a sú mimoriadne bohaté na živiny. Medzi najčastejšie pestované druhy patria reďkovka, hrach, brokolica či rukola a v autonómnych systémoch rastú rýchlo, rovnomerne a s minimálnou námahou.
Potenciál prínosu na mnohých úrovniach
Aj keď je projekt navrhnutý s ohľadom na širokú verejnosť, vďaka jeho všestrannosti prináša praktické využitie aj pre farmárov a menších pestovateľov či pre vedcov a študentov a prepája tak vzdelávanie, prax a digitalizáciu.
autoCULTIs teda nie je len o čerstvej bazalke na kuchynskej linke. Je o budúcnosti a potenciáli, ktorý inteligentné systémy pestovania prinášajú a môže pomôcť riešiť globálne problémy potravinovej bezpečnosti, ekologickej rovnováhy a udržateľného poľnohospodárstva.
Msc. Samuel Adamec, PhD., externý spolupracovník SPU v Nitre (spoluriešiteľ projektu autoCULTIs)
FOTO – riešitelia projektu autoCULTIs
Financované EÚ NextGenerationEU prostredníctvom Plánu obnovy a odolnosti SR v rámci projektu č. 09I05-03-V02-00085.
