Food systems based on modern digital methods of management

Иновативни и високо технологични подходи за управление на биологични агроекосистеми. Прецизното земеделие и неговите интелигентни техники стават актуални в края на 20-ти век, с цел оптимизиране на инвестициите и приходите в производството на земеделските култури. То предлага устойчиво решение за преодоляване на препятствията в растежа на културите, променящите се цени на селскостопанските продукти и влиянието върху околната среда. В земеделските екосистеми се проявяват множество променливи: параметрите на почвеното плодородие, растенията, биомасата, нивото на хлорофил и др. Тези променливи са пряко обвързани с производителността и рентабилността на културите. Прецизното земеделие има за цел да идентифицира тези променливи, за да бъде разбран произхода на въздействията и набелязване на действия за съответстващо адаптиране на земеделските практики. Възможностите на съвременната техника да осигурява качествени изображения в различни части на електромагнитния спектър (видимия светлинен спектър, в диапазона на инфрачервения спектър и на СВЧ) позволяват постоянно наблюдение на земеделските площи и оценка на състоянието на посевите в различните фази от развитието им. Изображенията осигуряват данни за оценка на влажността и температурата на почвата, както и за състоянието на водния и хранителния режими на растенията, с което се прогнозира развитието им и очакваните добиви далече преди прибирането на реколтата. Многоспектърните изображения, най-новата от техниките в услуга на прецизното земеделие, предоставят на потребителя интегрална информация за състоянието и развитието на културите. През последното десетилетие на пазара се появиха така наречените малки дронове. Те са оборудвани с вградени сензори, които са интегрирани с автопилота и дистанционното управление. Те са на достъпни цени, с голяма надеждност, достатъчен работен обхват на полета и висока ефективност. Сензорите включват широк диапазон от жироскопично стабилизирани камери, включително такива с висока резолюция, с оптичен зум, както и мултиспектрални камери и термални камери. Получените изображения могат да се организират (сглобяват) в мозайки с реални географски координати, кoито от своя страна да се анализират в GIS среда с привързани към с реални граници площи.
Използването им предизвика кардинални промени в прецизното земеделие. Особено широко се използват мултиспектралните изображения. В оптималните случаи, при комбиниране на преки полеви данни с дистанционни данни (от снимки с дронове и сателити) могат да се създадат алгоритми за разпознаване на ключови състояния и промени в селскостопанските култури, с необходимата точност и мащаб.
През последните години дистанционните методи за обследване на посевите по тяхната спектрално-отразителна способност започват да се прилагат и за целите на биологичното земеделие. Едни от перспективните направления свързани с използването на аерозаснемане (дронове) са: анализ на прецизното плодородие на почвата по спектрални характеристики, състоянието на посевите, локализация и отчитане на повредени и слаби растения, включително и от болести и неприятели, участъци със силно заплевеляване и прогноза на добива.
С помощта на дистанционното наблюдение могат да бъдат разграничени посевите с конвенционално и биологично производство. Площите, които се отглеждат по биологичен начин трябва да бъдат сертифицирани, за да се разграничат от конвенционалните и за да бъде изградено доверие в потребителите на биологични продукти. В ЕС и у нас сертифицирането и текущия контрол са задължителни за биофермерите, които искат да се възползват от финансовата помощ, предвидена по ПРСР. Процедурите по контрол на биологичните полета чрез наблюдения на място и лабораторни изследвания са комплицирани, трудоемки и скъпоструващи. В момента, сертификатите за контрол са базират основно на проверката на текущата документация, счетоводните записи на фермерите и подписваните от тях ежегодно декларации. Много малка част от парцелите са обстойно обследвани. Съвременните дистанционни методи на изследване представляват важен потенциал за осигуряване на ефективни, евтини, бързи и реални наблюдения и контрол на биологичните парцели. Преимущества на дистанционото обследване са висока оперативност и производителност, достоверност на информацията и възможност за използване в трудни условия (след дъжд, сняг и др.).
Има проучвания, които се основават на предположение, че конвенционално и биологично произведени култури имат различни биохимични и физиологични показатели, тъй като подходите в торенето, растителната защита и други методи са много различни. За сега са налице ограничен брой изследвания с помощта на дистанционни наблюдения, които потвърждават това предположение (Denis and Tychon, 2015). Дистанционната оценка на състоянието на посевите се отчита с помощта на вегетативен индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), който зависи от плътността на посева, фазата на развитие и височината на растенията, листната площ, съдържанието на хлорофил и други фактори. У нас досега не са провеждани изследвания, свързани с използване на дистанционни методи за обследване на културите и площите, отглеждани по биологичен начин.