Digitalne in trajnostne rešitve v prilagajanju



kmetijstva na podnebne spremembe





DiAgTech4Climate – Soočanje s





podnebnimi spremembami v kmetijstvu





ob podpori digitalnih tehnologij





Slovenj Gradec, 10. maj 2025





1





Naslov:



Digitalne in trajnostne rešitve v prilagajanju kmetijstva na podnebne spremembe

Urednik: Alenka Berložnik (Zavod SLOKVA, so. p.)

Avtorji: Alenka Berložnik, dr. Jurij Rakun, dr. Peter Lepej, mag. Benjamin Založnik,

Erik Rihter, mag., Vesna Klančnik

Fotografi je: Alenka Berložnik, dr. Jurij Rakun, dr. Peter Lepej, mag. Benjamin Založnik, Vesna Klančnik

Recenzija: Alenka Berložnik, dr. Jurij Rakun, dr. Peter Lepej, mag. Benjamin Založnike, Vesna Klančnik

Grafi čno oblikovanje in prelom: Zavod Slokva, so.p.

Oblikovanje ovitka: Zavod Slokva, so.p.

Vrsta publikacije: elektronska izdaja

Založnik: Zavod SLOKVA, so. p.

Izdajatelj: Zavod SLOKVA, so. p.

Kraj in datum izida: Slovenj Gradec, maj 2025

Dostopno na: https://slokva.si/projekti/program-razvoja-podezelja-2014-2020-do-2022/soocanje-s-pod-nebnimi-spremembami-v-kmetijstvu-ob-podpori-digitalnih-tehnologij/

Financer projekta: Program razvoja podeželja 2014-2020 (80 % od tega Evropski kmetijski sklad za razvoj podeželja, 20 % Republika Slovenija), lastna sredstva partnerjev

Naslov projekta: Soočanje s podnebnimi spremembami v kmetijstvu ob podpori digitalnih tehnologij (DiAgTech4Climate)

Številka ukrepa: 16.5

Številka odločbe: 33133-19/2021/6

Cena: brezplačno



Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v

Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani

COBISS.SI-ID 239020291

ISBN 978-961-97021-5-4 (PDF)





VSEBINA


1. UVOD ...............................................................................................................................................................................................................4 1.1 Namen priročnika ...................................................................................................................................................................................4 1.2 Kratek opis projekta EIP in ciljev .....................................................................................................................................................4 2. ZAŠČITA PRIDELKOV PRED POZEBO ...........................................................................................................................................5 2.1 Izhodišča - ocena zahtev po energiji .............................................................................................................................................6 2.2 Grelni kabli ..................................................................................................................................................................................................7 2.3 Infrardeča (IR) svetila ............................................................................................................................................................................9 2.4 Ventilatorski sistem .............................................................................................................................................................................11 3. PAMETNO KMETIJSTVO IN DIGITALNA PODPORA ........................................................................................................19 3.1 Uporaba digitalnih dvojčkov .........................................................................................................................................................19 3.2 Uporaba aplikacije AGRIO ..............................................................................................................................................................20 3.2.2 Kako dodati novo kmetijsko parcelo .....................................................................................................................................22 3.2.3 Napoved vremena in napoved vegetacije rastlin ............................................................................................................22 3.2.4 Kako vnesti ukrepe na kmetijski parceli ...............................................................................................................................24 3.2.5 Uporaba satelitskih posnetkov .................................................................................................................................................24 3.2.6 Kako pregledovati kmetijsko površino .................................................................................................................................26 4. TRAJNOSTNA OSKRBA Z ENERGIJO ..........................................................................................................................................28 4.1 Darwinova hibridna vetrna turbina ...........................................................................................................................................28 4.2 Gravitacijska baterija ..........................................................................................................................................................................29 5. SKLEPNA PRIPOROČILA ....................................................................................................................................................................32 5.1 Izzivi in omejitve pri zaščiti pred spomladansko pozebo ...............................................................................................32 5.2 Katero rešitev izbrati? .........................................................................................................................................................................33 5.3 Koraki za uvedbo v prakso ..............................................................................................................................................................33

1. UVOD

1.1 Namen priročnika

Priročnik je namenjen kmetovalcem, svetovalcem in drugim uporabnikom, ki želijo v svojo kmetijsko prak-so vključiti nove, tehnološko podprte pristope za prilagajanje na podnebne spremembe in zmanjšanje tve-ganj, povezanih z ekstremnimi vremenskimi pojavi. V njem so zbrane dobre prakse, inovativne tehnološke rešitve in izkušnje iz pilotnih preizkusov, izvedenih v okviru projekta DiAgTech4Climate. Vse predstavljene rešitve so bile testirane v realnem kmetijskem okolju in so zasnovane tako, da so uporabne, dostopne in prilagodljive tudi za manjše in srednje velike kmetije.



Cilj priročnika je bralcu omogočiti:

• boljše razumevanje možnosti, ki jih ponujajo sodobne tehnologije v kmetijstvu, • praktične napotke za uvedbo posamezne rešitve v prakso, • podporo pri odločanju glede izbire ukrepov za zmanjšanje vpliva podnebnih tveganj.



1.2 Kratek opis projekta EIP in ciljev

Projekt DiAgTech4Climate – Soočanje s podnebnimi spremembami v kmetijstvu ob podpori digitalnih tehnologij je bil izveden v okviru ukrepa EIP (Evropsko partnerstvo za inovacije), s ciljem razviti, testirati in v prakso prenesti inovativne pristope za blaženje in prilagajanje na podnebne spremembe v kmetijstvu. Projekt je povezal raziskovalne, svetovalne in kmetijske partnerje, ki so s sodelovanjem razvili rešitve, pri-merne za slovenske razmere.



Glavni cilji projekta so bili:

• razviti praktične, energetsko učinkovite in cenovno dostopne ukrepe za zaščito kmetijskih

pridelkov pred pozebo,

• spodbuditi uporabo digitalnih tehnologij in orodij za podporo odločanju in optimizacijo

pridelave,

• preizkusiti možnosti za trajnostno pridobivanje in shranjevanje energije na kmetiji, • prispevati k večji odpornosti kmetij na podnebna tveganja in bolj trajnostnemu upravljan-

ju virov.



4





2. ZAŠČITA PRIDELKOV PRED POZEBO



Spomladanska pozeba predstavlja eno največjih groženj za številne kmetijske kulture, zlasti v zmerno to-plem podnebnem pasu, kjer se zgodnje vegetativne faze pogosto ujemajo z občasnimi vrnitvami hladnega vremena. Že ena sama noč z negativnimi temperaturami lahko povzroči obsežno škodo ali popolno izgu-bo pridelka, s čimer ogrozi celoletno delo pridelovalcev.

Trajne rastline, kot so sadna drevesa, vinska trta ter številni grmičasti nasadi (npr. ameriške borovnice in ribez), so v obdobju cvetenja, oplodnje in zgodnjega razvoja plodov še posebej občutljive. Zaradi svoje občutljivosti v ključnih fenofazah ti pridelki ne prenesejo niti kratkotrajnega padca temperatur pod ničlo. Podnebne spremembe, ki jih beležimo v zadnjih desetletjih, bistveno vplivajo na pogostost, intenzivnost in časovni razpored vremenskih ekstremov. Na eni strani so zime postale milejše, kar pospešuje fenološki razvoj rastlin in pomika začetek vegetacije v zgodnejše spomladanske mesece. Po drugi strani pa se ohran-jajo (ali celo krepijo) epizode nenadnih temperaturnih preobratov, med katere spadajo tudi pozebe. Po podatkih Agencije RS za okolje (ARSO) se je število dni s spomladansko pozebo v nekaterih regijah Slove-nije povečalo, hkrati pa se obdobje tveganja za pozebo začne vse prej in traja dlje. To pomeni, da postaja zaščita pridelkov pred spomladansko pozebo nujen, sistematičen del kmetijskega načrtovanja. Gre za več kot le odzivanje na kratkoročne vremenske napovedi, gre za dolgoročno prila-gajanje novi podnebni realnosti. Trajnostno in učinkovito spopadanje s tem izzivom zahteva integracijo sodobnih tehnologij, energetsko premišljenih rešitev in okoljsko odgovornih pristopov.



V okviru projekta DiAgTech4Climate smo preizkusili tri tehnološke rešitve, namenjene zaščiti trajnih nasadov pred spomladansko pozebo. Rešitve smo izbrali na podlagi naslednjih ključnih meril:

• primernost za manjše in srednje velike kmetije, ki pogosto razpolagajo z omejenimi viri;

• ekonomska vzdržnost, saj morajo biti tehnologije dostopne in stroškovno upravičene;

• okoljska učinkovitost, z minimalnim vplivom na ekosisteme in naravne vire;

• potencial za digitalizacijo in daljinsko upravljanje, kar omogoča natančnejši nadzor,

avtomatizacijo in hitro odzivanje.



Ta priročnik ponuja celovit pregled nad zaščito pred spomladansko pozebo s poudarkom na ener-

getski učinkovitosti, ki je ključna za trajnostno uporabo zaščitnih tehnologij. Najprej podajamo

oceno energetskih potreb različnih metod zaščite, saj ravno poraba energije pogosto odloča o

izvedljivosti rešitve v praksi. Sledijo poglavja, v katerih podrobno predstavljamo izbrane tehnolo-

gije – njihovo delovanje, prednosti, pomanjkljivosti ter praktične nasvete za namestitev in upora-

bo v različnih pridelovalnih razmerah.



5





2.1 Izhodišča - ocena zahtev po energiji

Cilj tega poglavja je podati približno oceno energije, potrebno za ogrevanje enega drevesa v sadovnjaku za 1 °C in nato ohranjanje temperature nad lediščem v primeru nočne zmrzali (zunanja temperatura -2 °C) v času 6 ur.

Ob tem podajamo naslednje predpostavke:

- Mlado sadno drevo (npr. jablana) visoko do 3 m.

- Povprečna masa drevesa (z vejami in vlago): 45 kg.

- Specifi čna toplota vlažnega lesa: 2500 J/kg·°C.

- Površina krošnje in debla skupaj: ~8 m².

- Toplotna prehodnost (U): 10 W/m²·°C.

- Zunanja temperatura: -2 °C.

- Ciljna temperatura: 0 °C.

- Čas trajanja ogrevanja: 6 ur.



Izračun za ogrevanje povprečnega drevesa za 1 °C

Uporabimo osnovno formulo za toploto:



Q = m × c × ΔT (1)



Q = 45 kg × 2500 J/kg·°C × 1 °C = 112,500 J = 0,031 kWh (2)



Da segrejemo telo z maso 45 kg torej potrebujemo 310 Wh energije.



Model realne porabe energije

V realnosti je poraba energije drugačna, saj se pojavijo tudi izgube. Ob predpostavki, da so te minimalne, večinoma toplote pa rastlina dobi ob izpostavljenosti sevanja in konvekcije, lahko podamo grobo oceno modela toplotnega toka, kot to prikazuje naslednja enačba.



P = U × A × ΔT (3)



P = 10 W/m² °C × 8 m² × 2 °C = 160 W (4)



6





Ob predpostavki, da bi omenjeno toplotno delo morali dovajati 6 ur, je za to potrebno opraviti izračun energije, kot to prikazuje naslednja enačba:



E = P × t = 160 W × 6 h = 960 Wh = 0,96 kWh (5)



V kolikor izziv razširimo na 100 dreves, to pomeni 96 kWh energije na noč, kar je predstavlja že dokaj velik izziv.

Energijo lahko za potrebe ohranjanja toplote pridobimo iz različnih virov, kot to prikazuje naslednja tabela.



Tabela: količina potrebnega energenta za 100 dreves oz za 6 ur



Energent Potrebna Potrebna bruto Preračunana Izkoristek (%) količina energenta energija (kWh) poraba

Elektrika 96 kWh 95 % 101,1 kWh 101 kWh

Propan 7 kg 70 % 137,1 kWh 10,1 kg

Kurilno olje 9,6 litra 75 % 128,0 kWh 12,8 litra

Suh les 24 kg 40 % 240,0 kWh 60,0 kg

Parafi nski svečnik 192 svečnikov 20 % 480,0 kWh 960 svečnikov



Zaključimo lahko, da zaščita dreves pred zmrzaljo zahteva znatno količino energije, še posebej če gre za daljše časovno obdobje in večje število dreves. Izračuni so približni in temeljijo na poenostavljenih fi zikal-nih modelih. Potreba po energiji se z višjim temperaturnim gradientom oz. višjo razliko še dodatno poveča.



2.2 Grelni kabli

Grelni kabli so preprosta in učinkovita rešitev za ciljano ogrevanje rastlin v času pozebe. Namestijo se v vrste med rastlinami ali pod krošnje in s pomočjo električne energije lokalno dvigajo temperaturo zraka in tal v neposredni bližini rastlin.

V okviru projekta smo grelne kable testirali v različnih nasadih, njihova učinkovitost pa je bila potrjena z merjenjem temperature na ogrevanih in neogrevanih površinah. Ugotovili smo, da grelni kabli omogočajo dvig temperature za nekaj stopinj ravno v višini cvetov ali poganjkov, kar zadostuje za preprečitev poškodb zaradi pozebe.



Prednosti:

• nizka začetna investicija v primerjavi z drugimi rešitvami,

• možnost večkratne uporabe,

• enostavna namestitev in vzdrževanje,

• možnost oddaljenega vklopa.



7





Slika 1: Nameščen grelni kabel v nasadu trte.



V okviru projekta smo grelne kable testirali v različnih sadnih in vinskih nasadih. Učinkovitost sistema smo preverjali z merjenjem temperature na različnih razdaljah od grelnega kabla ter s termografskimi posnetki, ki so jasno prikazali področja toplotnega vpliva. Termografski posnetek, zajet s toplotno kamero MOBOTIX, je pokazal enakomerno oddajanje toplote vzdolž celotne dolžine grelnega kabla. Vendar se je ob tem pokazalo, da je ogrevanje prostorsko zelo omejeno. Najvišje temperature so bile izmerjene neposredno na kablu, medtem ko so bile temperatu-re že deset centimetrov stran občutno nižje. V ogrevanih vrstah se je temperatura zmerno dvignila, a učinek grelnega kabla se je z razdaljo hitro zmanjšal. V kontrolnih, neogrevanih vrstah, so temperature večinoma ostajale pod lediščem.

V sadovnjaku jablan, kjer se cvetovi in listna masa nahajajo višje nad tlemi, učinek ni bil zadosten za zaščito celotne rastline. V vinogradu pa so bili rezultati nekoliko bolj spodbudni, saj so brsti nameščeni bližje tlem in posledično bližje grelnemu kablu, kar je omogočilo učinkovitejšo zaščito pred zmrzaljo. Ti rezultati potrjujejo, da grelni kabli nudijo lokalizirano zaščito pred pozebo, ki pa hitro oslabi z oddal-jenostjo od vira toplote. Za učinkovitejše delovanje je priporočljivo gosto polaganje kablov ali njihova namestitev tik ob občutljive dele rastlin, na primer vzdolž vej ali neposredno pod cvetne cone. Zaradi nizke porabe energije in enostavnega sistema pa gre za rešitev, ki ponuja potencial za nadaljnje raziskave in prilagoditve glede na konkretne potrebe v posameznih nasadih.



8





Slika 2: Graf opazovanih temperatur za območje ob grelnem kablu in območje brez nameščenega grelnega



kabla



2.3 Infrardeča (IR) svetila

IR svetila delujejo na principu sevanja toplote neposredno na rastline in tla, pri čemer gre za hitro odzivno rešitev, ki ne ogreva zraka, temveč ciljno segreva površine. Uporabili smo cenovno dostopna svetila, pose-bej prirejena za uporabo na kmetijskih površinah, s prilagojenimi nosilci in usmerjevalnimi grli. IR svetila so bila nameščena v nasadih sadnega drevja in jagodičevja. Njihova postavitev omogoča enako-merno porazdelitev toplote, ključna prednost pa je v tem, da omogočajo hitro zaščito tik pred zmrzaljo, brez potrebe po segrevanju celotnega prostora.



Prednosti:

• takojšen učinek segrevanja,

• možnost modularne razporeditve glede na potrebe,

• primerno za ožja območja in ciljno zaščito,

• možnost kombinacije z grelnimi kabli za večjo učinkovitost.



9





Slika 3: IR svetila nameščena na sadovnjak jablan.



Slika 4: Levo posebni model grla, izdelan model grla in desno svetilo Philips 175W



10





Na sliki 5 je prikazano temperaturno vedenje ob uporabi infrardečih grelnih svetil, nameščenih nad sad-nim drevjem. Meritve so bile opravljene med nočno zmrzaljo v noči z 20. na 21. marec 2025. Termometri so bili nameščeni na dveh višinah: 40 cm in 140 cm, tako v vrstah z ogrevanjem kot v neogrevanih vrstah.





Slika 5: Graf opazovanih temperatur v območju IR grelnih svetil proti območju brez nameščenih luči



Eksperiment je pokazal izrazite razlike v temperaturah med ogrevanimi in neogrevanimi območji. V vrstah, kjer so bila IR svetila nameščena nad rastlinami, je bila temperatura pri višini 140 cm (tik pod grelnim ele-mentom) dosledno najvišja. To nakazuje, da IR svetila učinkovito prenašajo toploto, kadar so nameščena v neposredni bližini ciljne površine.

Na višini 40 cm v ogrevanem območju je bila temperatura sicer nekoliko višja kot v neogrevanih vrstah, vendar nižja kot pri 140 cm, kar pomeni, da se učinek ogrevanja zmanjšuje z oddaljenostjo od vira IR se-vanja.

Obe neogrevani vrsti, tako pri 40 cm kot pri 140 cm, sta ostali bistveno hladnejši skozi celotno obdobje opazovanja. To še dodatno potrjuje, da je prisotnost in natančna postavitev IR svetil ključna za učinkovito zaščito rastlin pred pozebo.

Iz rezultatov izhaja, da IR svetila nudijo lokaliziran grelni učinek, kar pomeni, da njihova toplotna učinko-vitost ne seže daleč vstran od osvetljenega območja. Za uspešno zaščito občutljivih rastlin (npr. cvetov in brstov) je torej bistveno, da so svetila nameščena blizu tarčne površine. Zaradi smernosti infrardečega sevanja je za enakomerno zaščito celotnega območja nujna uporaba več svetil ali skrbno načrtovana po-stavitev.



2.4 Ventilatorski sistem

Ventilatorski sistem za zaščito pred pozebo temelji na fi zikalnem principu, da se v višjih plasteh zraka pogosto nahaja toplejši zrak kot pri tleh. Z ventilatorjem se ta zrak vpihuje navzdol, s čimer se prepreči temperaturna inverzija, ki je glavni vzrok poškodb zaradi pozebe. Sistem je bil testiran v nasadu špargljev, kjer so občutljivi poganjki najbližje tlom.

Ventilator je bil nameščen na mobilni konstrukciji, kar omogoča premikanje in uporabo na različnih loka-cijah. Senzorski sistem je spremljal temperaturo na različnih višinah in potrdil, da sistem učinkovito dviguje temperaturo v območju poganjkov.



11





Prednosti:

• mobilnost in prilagodljivost,

• delovanje brez neposrednega ogrevanja,

• nizka poraba energije,

• primerno za kulturo, ki raste nizko pri tleh (npr. šparglji).



Slika 6: Načrt postavitve



Slika 7: Postavitev priključka in senzorjev v nasadu špargljev med izvajanjem praktičnega preizkusa



12





Rezultati praktičnega preizkusa z analizo podatkov





Časovnica vklopov in izklopov ventilatorskega sistema Na Sliki 7 je natančna časovnica vklopov in izklopov ventilatorja. Modra črta prikazuje status ventilatorja skozi čas, kjer vrednost 1 pomeni vklopljen in vrednost 0 izklopljen ventilator. Časovnica vključuje vse vklopne in izklopne dogodke, ki so bili navedeni.



Slika 8: Časovnica vklopov in izklopov ventilatorskega sistema



Primerjava temperatur posameznih senzorjev s kontrolno temperaturo »Temperatura_20cm«. Slika 8 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T2 in referenčno temperaturo (Temperatura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rdečo barvo.



Slika 9: Primerjava T2 in kontrolne temperature



13





Slika 9 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T1 in referenčno temperaturo (Temperatura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rde-čo barvo.



Slika 10: Primerjava T1 in kontrolne temperature



Slika 10 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T3 in referenčno temperaturo (Tempera-tura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rdečo barvo.



Slika 11: Primerjava T3 in kontrolne temperature

Slika 11 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T4 in referenčno temperaturo (Tempera-tura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rdečo barvo.



14





Slika 12: Primerjava T4 in kontrolne temperature

Slika 12 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T5 in referenčno temperaturo (Tempera-tura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rdečo barvo.





Slika 13: Primerjava T5 in kontrolne temperature



Slika 13 prikazuje primerjavo med temperaturo senzorja T6 in referenčno temperaturo (Tempera-tura_20cm) v dveh urah pred vklopom ventilatorja in vse do 10:00 ure. Obdobja vklopa ventilatorja so prikazana z rdečo barvo.



15 15 15





Slika 14: Primerjava T6 in kontrolne temperature



Analiza vpliva ventilatorja na temperaturne senzorje



Slika 15: Primerjava temperatur T1-T6 s kontrolno meritvijo



Analiza vpliva ventilatorja na relativne spremembe temperatur senzorjev v obdobju od 5:00 do 7:00

Analizo smo naredili za časovni interval, ko so temperature bile nizke in še ni prišlo do dvigovanja tempe-ratur v zraku.



16





Slika 16: Relativne spremembe temperature senzorjev





Slika 15 prikazuje relativne spremembe temperatur senzorjev (T1 - T6) glede na temperaturo, izmerjeno na Temperatura_20cm, v času od 5:00 do 7:00.



Časovna analiza porabe energije

Spodnja slika 16 prikazuje porabo energije v različnih časovnih intervalih. Analizirali smo porabo v povprečju, z najvišjimi vrednostmi doseženimi okoli 08:00 ure, kar kaže na intenzivnejše delovanje sistema v hladnejših jutranjih urah.



Slika 17: Poraba energije v različnih časovnih intervalih



17





Analiza napetosti

Napetost, prikazana na spodnji sliki 17, se je gibala med 233 V in 247 V. Ta stabilnost je pomembna za za-gotavljanje zanesljivega delovanja sistema brez večjih odstopanj, ki bi lahko negativno vplivala na njegovo učinkovitost.



Slika 18: Napetost



Razvoj linearnega regresijskega modela: modeliranje višine zajema toplega zraka za preprečevanje pozebe v kmetijstvu

V okviru projekta Modeliranje višine zajema toplega zraka za preprečevanje pozebe v kmetijstvu: primer špargljišč smo preučevali učinkovitost ventilatorskega sistema za zaščito špargljišča pred pozebo. Eksperi-menti so temeljili na meritvah temperatur na različnih višinah (20 cm, 5 m in 9,6 m), s poudarkom na ana-lizi temperaturne inverzije. Rezultati so pokazali povprečni temperaturni gradient 0,3 °C na 10 metrov, kar kaže, da je trenutna višina zajema zraka (5 m) premalo učinkovita za dosego temperature nad 0 °C ob tleh. Linearna regresija je nakazala, da bi bilo za dvig temperature na 0 °C potrebno zajemati zrak z višine približ-no 50 m, kar je praktično neizvedljivo na večini kmetijskih površin. Simulacije z optimalnim temperatur-nim gradientom (1 °C na 10 metrov) so pokazale, da bi v ugodnih pogojih zadostovala višina 16 m.



Na podlagi ugotovitev priporočamo:

1. Povečanje višine ventilatorskega sistema na 10–20 m, kjer to dovoljuje infrastruktura.

2. Kombinacijo ventilatorskega sistema z dodatnimi grelnimi elementi.

3. Nadaljnje meritve mikroklime za natančnejšo prilagoditev zaščitnih ukrepov.



Povprečen temperaturni gradient med posameznimi višinami je znašal približno 0,15 °C na 5 metrov, kar ustreza 0,3 °C na 10 metrov.



18





Slika 19: Temperaturni gradient na podlagi izmerjenih temperatur





Slika 18 prikazuje temperaturni gradient na podlagi izmerjenih temperatur. Iz njega je razvidno, da trenut-na višina 5 m ne zadostuje za zajem toplejšega zraka, saj je temperatura pri tej višini še vedno prenizka za učinkovito zaščito pred pozebo.



3. PAMETNO KMETIJSTVO IN DIGITALNA PODPORA

Pametno kmetijstvo predstavlja prehod k tehnološko podprti in podatkovno usmerjeni pridelavi hrane, kjer se odločanje vse bolj opira na digitalna orodja, senzoriko, umetno inteligenco in napredne analize. V sodobnem kmetijstvu se naravni pogoji, biotska raznolikost in trajnostno upravljanje združujejo z in-formacijsko-komunikacijsko tehnologijo, kar omogoča bolj natančno, učinkovito in okolju prijazno proi-zvodnjo. Cilj digitalne podpore je podpreti kmeta pri sprejemanju odločitev – od pravočasnega izvajanja zaščitnih ukrepov in dognojevanja, do ocene zdravstvenega stanja rastlin ter optimizacije rabe virov, kot so voda, energija in gnojila.



3.1 Uporaba digitalnih dvojčkov

Digitalni dvojčki so virtualne predstavitve realnih kmetijskih objektov, naprav ali procesov, ki temeljijo na podatkih iz senzorjev, vremenskih postajah in drugih virov. V kmetijstvu omogočajo simulacijo, spre-mljanje in napovedovanje različnih scenarijev, kar bistveno izboljša načrtovanje in odzivanje na okoljske spremembe.



19





Primeri uporabe digitalnih dvojčkov v kmetijstvu:

• Spremljanje mikroklime v rastlinjakih ali sadovnjakih (temperatura, vlaga, UV-sevanje),

• Napovedovanje pojava bolezni ali škodljivcev glede na okoljske pogoje in razvojne faze rastlin,

Modeliranje potreb po namakanju in gnojenju na osnovi stanja tal in vremenske napovedi,

• Upravljanje rastlinjakov, sušilnic ali UV-C osvetljevanja, kjer digitalni dvojček omogoča avto-

matizirano ali napovedno krmiljenje.



Z uporabo digitalnih dvojčkov postaja kmetijstvo bolj odzivno in prilagodljivo, saj se lahko odločitve spre-jemajo na osnovi realnih podatkov in simuliranih napovedi.



3.2 Uporaba aplikacije AGRIO

Aplikacija AGRIO je sodobno orodje za pametno kmetijstvo, ki kme-tovalcem omogoča zgodnje prepoznavanje bolezni in škodljivcev na rastlinah, podporo pri odločanju o tretiranju, dostop do vremen-skih napovedi, vegetacijskih indeksov in beleženje ukrepov. Namen tega priročnika je predstaviti osnovno uporabo aplikacije AGRIO, da bodo uporabniki lahko čim bolj izkoristili njene funkcionalnosti v vsa-kodnevni praksi.



Slika 20: Uporabniški vmesnik mobilne aplikacije AGRIO



3.2.1 Prejemanje priporočil za tretiranje rastlin

Zajem fotografi j rastlin omogoča avtomatsko prepoznavo bolezni in priporočila za njihovo obvladovanje. Postopek:

1. V aplikaciji izberemo zavihek General Feed.

2. Kliknemo gumb Camera.

3. Fotografi ramo prizadeti del rastline ali izberemo sliko iz galerije.

4. Potrdimo fotografi jo in po potrebi dodamo več slik.

5. Odgovorimo na nekaj vprašanj o kulturi, pogojih in lokaciji.

6. Pošljemo zahtevek za analizo – aplikacija rezultat pošlje z obvestilom.

7. Preverimo rezultat:

• Potrdimo diagnozo ali izberemo možnost Vprašaj strokovnjaka. • Prejmemo predloge za tretiranje s priporočenimi izdelki.

• Ob kliku na izdelek dobimo dodatne informacije (način uporabe, karenca ipd.).



20





Prednosti:



• Zgodnje odkrivanje bolezni

• Prilagojena priporočila

• Možnost hitrega odziva



Slika 21: Postopek prejemanja priporočil za tretiranje rastlin



21





3.2.2 Kako dodati novo kmetijsko parcelo

Dodajanje lastnih površin omogoča natančno spremljanje posevkov in dostop do vremenskih ter vegeta-cijskih podatkov.

Postopek:

1. Na domači strani (Home) kliknemo ikono New Field.

2. Vnesemo podatke o parceli (ime, velikost, kultura, lokacija).

3. Potrdimo vnos.

4. Parcela se prikaže na seznamu in postane aktivna za spremljanje. Prednosti:

• Organiziran pregled vseh obdelovalnih površin

• Povezava s satelitskimi in vremenskimi podatki



Slika 22: Dodajanje nove kmetijske površine v aplikaciji AGRIO



3.2.3 Napoved vremena in napoved vegetacije rastlin AGRIO omogoča spremljanje lokalne vremenske napovedi in vegetacijskih indeksov (GDD – Growing Degree Days), ki pomagajo pri načrtovanju tretiranj in spravila. Postopek:

1. Na izbrani parceli kliknemo vremenski pripomoček.

2. Odpre se zgodovina in napoved vremena.

3. Aktiviramo GDD model, ki prikazuje akumulacijo toplote.

• Temno zeleni trikotnik prikazuje trenutno vrednost GDD. • Svetlo zeleno območje prikazuje napoved za naslednja dva tedna.

4. Obvestila opozarjajo na prehode v nove rastne faze.

Prednosti:

• Napoved časa cvetenja, zorenja in žetve

Pravočasno načrtovanje tretmajev in spravila



22





Slika 23: Napoved vremena in vegetacije rastlin v aplikaciji AGRIO





23





3.2.4 Kako vnesti ukrepe na kmetijski parceli

Evidentiranje ukrepov omogoča digitalno sledljivost vseh posegov na polju (škropljenja, gnojenja, mehan-ske obdelave…).

Postopek:

1. Na izbrani parceli kliknemo ikono koledar.

2. Prikaže se seznam že izvedenih ukrepov.

3. Za dodajanje novega pritisnemo ikono +.

Vnesemo podrobnosti ukrepa (datum, vrsta, uporabljen pripravek ipd.).

Prednosti:

• Digitalna evidenca za sledljivost in presojo ukrepov

• Priprava na kontrolo ali analizo učinkovitosti



Slika 24: Dodajanje ukrepov na posamezno kmetijsko parcelo



3.2.5 Uporaba satelitskih posnetkov

Spremljanje satelitskih posnetkov omogoča zaznavanje sprememb v vegetaciji in oceno vitalnosti pridelka. Postopek:

1. Kliknemo na ikono Iskanje in izberemo želeno površino.

2. Prikažejo se satelitski podatki in vegetacijski indeksi (npr. NDVI).

3. Možno je primerjati podatke med različnimi datumi.

4. Spremljamo napredek vegetacije, zaznamo težave (suša, bolezni). Prednosti:

• Vizualen pregled zdravja posevkov

• Zgodnje zaznavanje odstopanj (npr. suša, prenamakanje, bolezni)



24





Slika 25: Uporaba satelitskih podatkov v aplikaciji AGRIO





25





3.2.6 Kako pregledovati kmetijsko površino

Aplikacija AGRIO omogoča podrobno in dokumentirano opazovanje stanja na posamezni kmetijski povr-šini. Uporabnik lahko zajema slike, glasovne posnetke in besedilne opombe ter na ta način vodi celovito evidenco razvoja rastlin in pojava bolezni ali škodljivcev. Opazovanja se lahko vključijo tudi v sistem umet-ne inteligence, ki pomaga pri napovedi diagnoze.



Koraki za opazovanje na terenu:



1. Dostop do opazovanja:

• Ko smo na določeni kmetijski površini, kliknemo na gumb „opazovanje“. • Odpre se vmesnik za dodajanje novih opomb z geografskim označevalnikom.

2. Zajem opomb:

• Opombe vključujejo slike, glasovne posnetke ali besedilo. • Tako dokumentiramo vizualne spremembe na rastlinah, pojav bolezni, škodljivcev ali druge

posebnosti.

3. Zajem slik lovilnih lističev:

• Fotografi ramo rumene lepljive lističe za spremljanje prisotnosti škodljivcev (npr. mušic,

uši...).

• Slike se shranijo skupaj z lokacijo in datumom.

4. Zajem simptomov bolezni:

• Fotografi ramo del rastline, kjer se kažejo bolezenski znaki (npr. lisne pege, uvelost...). • Aplikacija z umetno inteligenco analizira sliko in ponudi napoved diagnoze.

5. Ugotovitve in poročanje:

• Izberemo enega ali več predlogov umetne inteligence, ki jih želimo vključiti v poročilo. • S klikom na gumb „Record“ lahko posnamemo lastne ugotovitve (npr. opis bolezni, inten-

ziteta, predlog ukrepov).



Prednosti:

• Digitalna evidenca razvoja rastlin in bolezni.

• Uporaba geografskih podatkov za natančno lokalizacijo opaženega pojava.

• Povezava z umetno inteligenco za hitrejše diagnosticiranje.

• Možnost integracije opazovanj v analitične modele in napovedne sisteme.



26





Slika 26: Kako pregledovati kmetijsko površino v aplikaciji AGRIO





27





4. TRAJNOSTNA OSKRBA Z ENERGIJO

Sodobno kmetijstvo se vse bolj sooča z izzivi energetske odvisnosti in rastočih stroškov za elektriko. V luči podnebnih sprememb in potrebe po zmanjševanju ogljičnega odtisa postaja lastna, obnovljiva in zaneslji-va oskrba z energijo ključna prednost kmetijskih gospodarstev. V okviru projekta DiAgTech4Climate smo preizkusili dve inovativni rešitvi: Darwinovo hibridno vetrno turbino in gravitacijsko baterijo.

4.1 Darwinova hibridna vetrna turbina

Darwinova turbina je majhna, prenosna naprava, ki kombinira sončno in vetrno energijo za polnjenje elektronskih naprav na terenu. Namenjena je uporabi na kmetijskih površinah, kjer pogosto ni dostopa do električnega omrežja – denimo v sadovnjakih, vinogradih ali na pašnikih. Turbina omogoča delavcem ali uporabnikom na terenu polnjenje mobilnih telefonov, pametnih senzorjev ali manjših naprav preko USB napajanja.

Naprava je sestavljena iz dostopnih, tržno dobavljivih komponent, ohišje pa je izdelano z uporabo 3D tiskanja. Sistem je lahek, varen in se lahko enostavno prestavi. Testiranje na terenu je pokazalo, da sončna energija zadostuje za vsakodnevno delovanje, medtem ko veter dopolnjuje oskrbo ob oblačnih dneh.



Slika 27: Nameščanje HDVT v nasad.



28





Prednosti:



• energetska neodvisnost na terenu,

• nizki stroški izdelave in vzdrževanja (pod 130 €),

• varna in tiha uporaba,

• primerna za vse vrste kmetij.



Delovanja hibridnega sistema v praksi:



Slika 28: Učinkovitost hibridnega sistema po vremenskih pogojih



4.2 Gravitacijska baterija

Gravitacijska baterija predstavlja trajnostno rešitev za shranjevanje energije brez uporabe kemičnih baterij. Deluje na osnovi potencialne energije – ko imamo na voljo višek električne energije (npr. iz sonca ali vetra), se z njo dvigne utež ali voda. Ob potrebi po energiji se ta masa spusti in z generatorjem proizvede elektriko. Pilotni sistem smo zasnovali in preizkusili v kmetijskem okolju. Sistem ne uporablja redkih materialov, nima posebnih zahtev za vzdrževanje, kar pomeni, da je okoljskemu vidiku prijaznejši od klasičnih baterij-skih sistemov. Uporaben je za napajanje manjših porabnikov, kot so svetila, senzorji, sistemi za spremljanje mikroklime ipd.

Prednosti:

• brez kemičnih odpadkov ali nevarnih materialov,

• nizki obratovalni stroški,

• možnost uporabe presežkov lastne elektrike,

• primerna dopolnitev sončnih ali vetrnih virov.



29





Poročilo o delovanju gravitacijske baterije v praksi



Namen in cilji preizkusa

Gravitacijska baterija je inovativna tehnologija za shranjevanje energije, ki izkorišča pretvorbo potencialne energije v električno. Cilj preizkusa je bil preveriti:

• Učinkovitost shranjevanja energije s pomočjo mase (vode) in gravitacije.

• Praktično uporabnost tehnologije v kmetijskem okolju, predvsem na oddaljenih območjih brez

električnega omrežja.

• Stabilnost in zanesljivost sistema v različnih vremenskih pogojih.



Način izvedbe in montaža sistema

Preizkus je bil izveden na partnerski kmetiji, kjer je električna infrastruktura omejena. Sistem je bil postavl-jen na stabilnem terenu in vključeval:

• Dve posodi: ena na višini, druga na tleh (300 L vode, cca. 300 kg mase).

• Cevni sistem in črpalka za dvigovanje vode na višjo raven.

• Generator/alternator za pretvorbo energije ob spustu.

• LED svetilo kot prikazni porabnik.

• Krmilni sistem za nadzor delovanja.

Montaža je potekala v treh fazah: priprava temeljev, postavitev rezervoarjev in testiranje sistema.



Slika 29: Nameščena gravitacijska baterija



30





Spremljanje delovanja in meritve



Uporabili smo osnovne merilce napetosti in toka ter ročne metode za spremljanje količine vode in hitrosti pretoka. Natančni merilni sistem je v fazi razvoja.



Rezultati preizkusa

• Sistem je zmožen prečrpati 300 L vode v cca. 3 urah ob podpori solarnega panela.

• Ob spustu mase je bila proizvedena energija dovolj za napajanje manjših naprav (LED svetila).

• Sistem je deloval zanesljivo in brez posebnih vzdrževalnih zahtev.



Praktična uporabnost

Gravitacijska baterija se je izkazala kot odlična rešitev za oskrbo z energijo na oddaljenih delih kmetije, kjer ni elektrike. Sistem ne zahteva posebnih napeljav in je enostaven za uporabo.



Zaključek in priporočila

Pozitivni vidiki:

• Okolju prijazna in trajnostna tehnologija.

• Enostavna montaža in nizki stroški.

• Zanesljivo delovanje v različnih pogojih.

Priporočila:

• Povečati kapaciteto sistema z večjimi višinami/masami.

• Razviti prilagodljive montažne sisteme za različen teren.

• Izboljšati merilni sistem za kvantitativno oceno učinkovitosti. Sistem gravitacijske baterije predstavlja pomemben korak k večji energetski neodvisnosti kmetij in trajnostni oskrbi z energijo brez kemičnih baterij.



Slika 30: Ocenjena količina proizvedene energije glede na višino dviga



31





5. SKLEPNA PRIPOROČILA

Projekt DiAgTech4Climate je pokazal, da lahko tudi z omejenimi sredstvi ter premišljenim vključevanjem sodobnih tehnologij povečamo odpornost kmetijskih sistemov na vplive podnebnih sprememb. Preizku-šene rešitve potrjujejo, da je učinkovita zaščita pred spomladansko pozebo mogoča tudi na manjših in srednje velikih kmetijah, ob pogoju, da se tehnologije izbere in uporablja glede na lokalne razmere, dejan-ske potrebe in energetske zmožnosti.

Na podlagi ugotovitev in praktičnih izkušenj iz projekta priporočamo naslednje: Sistematično spremljanje fenoloških faz in vremenskih napovedi: natančno spremljanje razvoja rastlin in lokalnih vremenskih razmer je ključnega pomena za pravočasno aktivacijo zaščitnih ukrepov. Uporaba senzorike, prognostičnih modelov in digitalnih orodij omogoča boljše odločanje in zmanjšuje tveganje za zamudo pri ukrepanju.

Vključevanje zaščite pred pozebo v dolgoročno kmetijsko strategijo: zaščita pridelkov ne sme biti več ob-časna ali reaktivna praksa. Potrebna je strateška umestitev zaščitnih tehnologij v celovit načrt upravljanja kmetije, zlasti v regijah, kjer se pozebe pojavljajo redno.

Izbira tehnologij glede na energetsko učinkovitost in okoljski vpliv: v kontekstu podnebnih sprememb in trajnostnega razvoja je bistveno, da se prednost daje rešitvam z nižjo porabo energije, možnostjo rabe obnovljivih virov in minimalnim vplivom na okolje.

Povečanje digitalizacije in avtomatizacije: digitalna orodja (daljinski nadzor, avtomatska aktivacija, obveščan-je prek mobilnih naprav ipd.) omogočajo učinkovitejše upravljanje zaščitnih sistemov in zmanjšujejo potrebo po stalni fi zični prisotnosti, kar je posebej pomembno v obdobjih večje izpostavljenosti tveganjem. Povezovanje in izmenjava izkušenj med kmeti in svetovalnimi službami: kmetijska praksa kaže, da se naj-bolj uspešno zaščitijo tisti pridelovalci, ki so dobro informirani in medsebojno povezani. Zato spodbujamo sodelovanje med kmeti, svetovalci in raziskovalnimi ustanovami, saj to omogoča hitrejše širjenje uspešnih rešitev in prilagoditev tehnologij lokalnim pogojem.

Dostopnost in prilagodljivost tehnologij, zlasti modularnost: razvoj in uvajanje novih zaščitnih rešitev naj se osredotoča na cenovno dostopnost, enostavno uporabo ter modularnost tehnologij, ki omogoča prila-gajanje glede na velikost nasada, vrsto kulture in lokalne pogoje. Modularne rešitve omogočajo postopno nadgradnjo in prilagoditev, kar je še posebej pomembno za manjše in srednje velike kmetije.



5.1 Izzivi in omejitve pri zaščiti pred spomladansko pozebo Kljub številnim pozitivnim izkušnjam pa se pri praktični implementaciji zaščitnih tehnologij pojavljajo tudi nekateri izzivi, ki jih je pomembno poznati in upoštevati.

Nenatančne meritve in lokalne vremenske variacije: senzorji in meteorološke postaje včasih ne zaznajo natančno nizkih temperatur, zlasti če so mikroklimatske razmere zelo specifi čne (npr. nižje lege, zaščitena območja). To lahko vodi do prepozne ali neustrezne aktivacije zaščitnih ukrepov. Poraba električne energije in logistične omejitve: nekatere zaščitne tehnologije so energetsko zahtevne, kar lahko predstavlja omejitev za manjše kmetije brez dostopa do zanesljivih virov elektrike ali obnovljivih virov energije. Stroški in dostopnost do energije so zato pomemben dejavnik pri izbiri tehnologije. Zamuda pri zaznavi pozebe: hitrost spremembe temperature in nenadnost pozebe lahko povzročita, da sistem zaščite ne reagira pravočasno, kar zmanjšuje učinkovitost. To je še posebej kritično pri zelo kratkih obdobjih nizkih temperatur.

Okoljski vplivi in vzdrževanje opreme: nekatere metode zaščite lahko zahtevajo redno vzdrževanje, nadzor in posege, kar predstavlja dodaten časovni in fi nančni pritisk na kmeta. Prav tako je potrebna pozornost pri okoljski kompatibilnosti uporabljenih materialov in tehnologij.



32





Prilagodljivost na specifi čne vrste pridelkov in lokalne razmere: ni vsaka tehnologija primerna za vse vrste trajnih nasadov, zato je nujno dobro poznavanje lastnosti kmetije in pridelovalnih značilnosti za optimal-no izbiro rešitve.



Pomen agronomskega znanja in lokalnih izkušenj: za učinkovito zaščito pred spomladansko pozebo je kl-jučno poglobljeno agronomsko znanje o občutljivosti posameznih kultur, dolgoročne izkušnje o pridelavi ter dobro poznavanje specifi čnih značilnosti lokacij nasadov. Le tako je mogoče pravilno interpretirati me-ritve, spremljati temperature z več metodami ter upoštevati vremenske napovedi in fenološke faze rastlin za pravočasno in učinkovito ukrepanje.



5.2 Katero rešitev izbrati?

Potreba/izziv Priporočena rešitev Zakaj?

Pozebe pri zgodnjih kulturah Grelni kabli ali IR Ciljno ogrevanje, hitra aktivacija, nizki (npr. sadno drevje, trta, šparglji) svetila stroški



Pozeba na večjih površinah brez Mobilen, energetsko učinkovit, brez Ventilatorski sistem možnosti elektrike gretja

Pametno odločanje, digitalna AGRIO aplikacija, Večja učinkovitost, manj stroškov, podpora digitalni dvojčki podatkovna podpora

Pomanjkanje dostopa do elektrike Darwinova hibridna Samostojna energetska enota, nizka na terenu turbina investicija



Shranjevanje presežkov energije Trajnostno, brez kemičnih baterij, Gravitacijska baterija enostavno vzdrževanje



5.3 Koraki za uvedbo v prakso



1. Identifi kacija potreb: ugotovite, kateri dejavniki (npr. pozeba, pomanjkanje energije, preve-

liki stroški FFS) najbolj vplivajo na vašo pridelavo.

2. Izbira rešitve: na podlagi svojih razmer in kapacitet izberite tehnologijo, ki vam najbolj ko-

risti.

3. Postopno uvajanje: začnite z manjšim obsegom in po potrebi razširite uporabo. 4. Sodelovanje in podpora: vključite se v lokalne projekte, povežite se z institucijami, ki nudi-

jo strokovno pomoč.

5. Izmenjava izkušenj: delite dobre prakse z drugimi kmeti in bodite odprti za nove ideje.



33





To gradivo lahko prosto uporabljate, kopirate, delite, navajate in uporabljate tudi v komercialne namene, pod pogojem, da navedete avtorje izvirnega dela.





Strokovna monografi ja Digitalne in trajnostne rešitve v prilagajanju kmetijstva na podnebne spremembe je nastala v okviru projekta z naslovom ”Soočanje s podnebnimi spremembami v kmetijstvu ob podpori digitalnih tehnologij (DiAgTech4Climate)”, ki je potekal v okviru Programa razvoja podeželja, ukrepa 16.5 Podpora za skupno ukrepanje za blažitev podnebnih sprememb in prilagajanje nanje ter za skupne pris-tope k okoljskim projektom in stalnim okoljskim praksam za projekte EIP. Projekt sofi nancirata Evropski kmetijski sklada za razvoj podeželja in proračun Republike Slovenije.



Obdobje trajanja projekta:

maj 2022–maj 2025



Višina odobrenih sredstev:

250.000,00 EUR



Tip projekta:

EIP projekt 16.5



Tematika projekta:

blaženje in prilagajanje na podnebne

spremembe v kmetijstvu



Kontaktni podatki vodilnega partnerja:

SLOKVA, zavod za razvoj neizkoriščenih potencialov so. p., info@slokva.si

Spletna stran projekta: htt ps://slokva.si/





KMETIJA ZOBEC KMETIJA RAJH KMETIJA ŠPEC





Evropski kmetijski sklad za razvoj podeželja: Evropa investira v podeželje