Morgendagens landbruk er digitalt

Vi blir stadig flere, og innen 2050 anslås det at verdens befolkning vil ligge på 9,8 milliarder mennesker. Befolkningsvekst i kombinasjon med klimaendringer gjør at vi er nødt til å dyrke mer mat med bruk av mindre ressurser som vann, areal og energi.

Både i Norge og internasjonalt fører klimaendringene til stadig vanskeligere produksjonsforhold, blant annet gjennom heftigere og lengre flom- og tørkeepisoder. IKT og andre digitale hjelpemidler sørger for at aktører i landbruket, deriblant bønder og skogforvaltere, får nødvendig informasjon til rett tid. Teknologi som gir bønder mulighet til å forutse og forstå hva plantene deres trenger under ulike klimatiske forhold, kan gi redusert produksjonstap med dertil større avlinger, være mindre ressurskrevende og bidra til å minke negative miljøbelastninger.

– Digitalt landbruk er bruken av ny og avansert teknologi som gjør det lettere for bønder å få tilgang til kunnskapen de trenger for å for eksempel produsere mat under stadig vanskeligere klimatiske forhold, forteller Udaya Sekhar Nagothu som er direktør for NIBIOs internasjonale avdeling. Nagothu leder flere prosjekter i Asia og Afrika, der klimasmart landbruk og digitale tjenester skal bidra til å øke matsikkerhet blant småbrukere.

– Jeg mener at digitalisering kan være løsningen på verdensomspennende problemer knyttet til hvordan vi, på en bærekraftig måte, skal sørge for nok mat til en stadig økende befolkning. Digitalisering kan dessuten bidra til å redusere de negative følgene matproduksjon og øvrig landbruk har på klima og miljø, sier han.

I denne saken ser vi nærmere på noen av de digitale løsningene som kan gjøre fremtidens landbruk mer effektivt og bærekraftig.

Digital varsling om planteskadegjørere

NIBIO har i samarbeid med Norsk Landbruksrådgivning (NLR) utviklet VIPS (Varsling Innen PlanteSkadegjørere) som er en åpen og fritt tilgjengelig tjeneste som varsler om sykdommer, skadedyr og ugress i viktige jord- og hagebruksvekster i Norge. I tillegg beregner tjenesten fare for skader på grunnlag av værdata, observasjoner i felt, skadeterskler og skadegjørernes biologi. Dette gir rådgivere og dyrkere i Norge enkel tilgang til informasjon som de trenger for å vurdere behovet for planteverntiltak.

Nå tester forskerne om en tilpasset versjon av VIPS også kan benyttes som varslingstjeneste i andre land, deriblant Kina, India og flere afrikanske land. I et UD-finansiert samarbeidsprosjekt med universiteter og høgskoler i Bosnia-Herzegovina, ble det i 2014 laget en ny VIPS-plattform med åpen kildekode som gjør at ulike parter kan dele informasjon.

– Dette gjør at man kan bearbeide og endre data tilpasset lokale forhold, samt teste og bekrefte modeller lokalt eller som en del av et internasjonalt nettverk. Etter hvert vil man da ha modeller som kan gå direkte til brukerne gjennom det samme systemet, forklarer Berit Nordskog, forsker ved NIBIO og prosjektleder for VIPS.

For å kunne implementere VIPS i andre land, trenger man økologiske modeller for nyttevekster og fenologiske modeller for skadegjørere, i tillegg til værdata. I Norge har forskerne et godt samarbeid med Meteorologisk Institutt. Data fra yr.no blir brukt blant annet i Afrika og Asia i tillegg til data fra nasjonale værtjenester.

– Disse prosjektene er i startfasen. NIBIO skal benytte eksisterende modeller på planter og skadegjørere eller eventuelt utvikle nye, som så legges inn i VIPS. Visning av modellresultatene fra VIPS kan deretter integreres med eksisterende applikasjoner og nett-tjenester. Vi jobber tett med biologer og programutviklere i disse landene for å kunne videreutvikle de verktøyene som allerede finnes lokalt, sier NIBIO-forsker Karl Thunes.

– Det er viktig at folk kan finne informasjonen der de er vant til å finne den, tilføyer Nordskog.

Kontaktpersoner: Berit Nordskog og Karl Thunes.

Digitale karttjenester på nettbrett og mobil

NIBIO har utviklet en rekke nettbaserte karttjenester som gjør det mulig for en bruker å hente ut informasjon om et spesifikt område. Én av disse er Gårdskart som kobler sammen data fra flere kilder og viser arealressurser og arealtall for en enkelt landbrukseiendom. I tillegg vises heldekkende kart eller flyfoto i bakgrunnen for gjenkjenning. Det er også mulig å velge flere andre kartlag fra NIBIO, som for eksempel jordkvalitet og erosjonsrisiko, og flere andre tema fra ulike nasjonale kartleverandører.

Gårdskart er én av de mest brukte karttjenestene blant bønder og forvaltning her til lands. I 2018 var det i gjennomsnitt oppslag på 8400 eiendommer hver dag. I fjor ble tjenesten oppgradert slik at den fungerer på mobile plattformer.

– Brukerne kan nå ta med seg mobiltelefonen eller nettbrettet ut i felt og få markert sin posisjon i kartet, så fremt de har nettdekning, forteller Tove Vaaje-Kolstad fra NIBIO som er prosjektleder for tjenesten.

– Vi tror mange synes det er greit å kunne søke opp kart uten å sitte foran PC-en, og så langt har tilbakemeldingene fra brukerne vært gode, legger hun til.

Fremover planlegger Vaaje-Kolstad og kollegene å legge inn GPS-sporinger og punkter, slik at det blir mulig å markere blant annet vekstområder og elgtårn. En innloggingsløsning er også på trappene i 2020 for å bidra til at løsningen blir enda mer tilpasset brukerne ved at de for eksempel kan lagre sine favorittkart.

– Den oppgraderte versjonen av Gårdskart skal videreutvikles med enda mer funksjonalitet. Vi har en liste med ønsker fra brukerne som vi håper å få implementert etter hvert, sier Vaaje-Kolstad.

Gårdskart er koblet sammen med Kilden, hovedkartløsningen til NIBIO som samler alle kartdataene fra instituttet. I tillegg til egne data, viser Kilden kartlag fra andre parter i Norge digitalt i sanntid. Ved å ha eksterne kartlag tilgjengelig, kan brukeren selv skru av og på kartlag for å kombinere og sammenstille ønsket informasjon i kartet. Datasettene som er inkludert i innsynsløsningen er sortert i fem fagområder: Arealinformasjon, Landskap, Jordsmonn, Reindrift og Skogportalen. Brukeren velger selv fagområde og deretter hvilke kartlag som skal vises og i hvilken rekkefølge. Målgrupper for Kilden er offentlig forvaltning, næringsdrivende i jord- og skogbruk og allmennheten.

Kontaktperson: Tove Vaaje-Kolstad

Utvikler digitale løsninger for presisjonsjordbruk

I PRESIS, et femårig samarbeidsprosjekt som er finansiert over jordbruksavtalen, skal NIBIO være med å videreutvikle teknologiske løsninger for enda bedre presisjonsjordbruk, og samtidig sørge for at løsningene kommer ut i praksis til gårdene. Presisjonsjordbruk kan defineres som bruken av den best tilgjengelige teknologien for å skreddersy behandlingen av jord og vekster på ulike deler av et skifte.

Målet med PRESIS er at samtlige bønder i Norge skal få tilgang til løsningene som blir utviklet, som i første rekke vil omfatte de arealmessig store vekstene som eng og korn.

– Vi vil bygge en digital infrastruktur rundt den nettbaserte plattformen Gårdskart slik at den kan håndtere data med en meget høy romlig oppløsning. Presisjonsjordbruk krever mye data, og vi vil benytte oss av ulike, avanserte sensorer for å skaffe de dataene som trengs til de ulike løsningene som skal utvikles, forteller Audun Korsæth som er avdelingsleder for Landbruksteknologi og systemanalyse ved NIBIO.

Sensorene kan være montert på traktorer, på droner eller på satellitter. Måledata vil bli lastet opp på den digitale infrastrukturen og prosessert før de ferdig bearbeidede dataene vil kunne lastes ned av bonden eller landbruksrådgiveren. 

Korsæth understreker at data som samles inn hos den enkelte bonde tilhører bonden, og sier de vil be om tillatelse til å bruke dataene til å videreutvikle og forbedre tjenestene.

– For at tjenestene skal bli så robuste som mulig kreves store datamengder som dekker et vidt spekter av geografi, jordarter og dyrkingspraksis – og helst over flere år. I arbeidet med å skaffe disse kontrolldataene vil vi få hjelp fra NIBIOs og NLRs regionale nettverk. Vi vil også inkludere interesserte og motiverte bønder i arbeidet, sier han.

Verktøyet og infrastrukturen som blir utviklet i prosjektet vil i sin enkleste form være slik at bonden står for selve datainnsamlingen, og basisversjonen vil være gratis. Det skal også utvikles en premiumversjon med høyere oppløsning og større nøyaktighet.

– NIBIO har jobbet i nesten 20 år med forskning på presisjonsjordbruk. Vi har utviklet mange gode løsninger, men få av disse er tatt i bruk i praksis. I første rekke skyldes dette at de fleste forskningsprosjektene ikke har hatt rom for det siste steget fra et ferdigtestet konsept til et brukerklart produkt. Det skal endres nå, sier Korsæth.

PRESIS-prosjektet har oppstart i oktober 2019 og er et samarbeid mellom NIBIO/Senter for presisjonsjordbruk, Bondelaget, Bonde- og småbrukarlaget og Norsk Landbruksrådgivning (NLR).

Kontaktperson: Audun Korsæth.

Digital kunnskapsutveksling i India og flere afrikanske land

Med bruk av smarttelefoner og sosiale medier sender lokale kunnskapssentre ut rask og rettidig informasjon til tusenvis av småbrukere i India. Nå har initiativet blitt videreført til Kenya og Tanzania, noe som gjør det lettere for småbrukerne der å tilpasse produksjonen sin til et klima i stadig endring.

– Hensikten med disse sentrene er å bruke moderne informasjonsteknologi til å koble sammen bønder gjennom smarttelefoner og sosiale medier. Slik oppnår vi at nødvendig informasjon om bærekraftig og klimasmart driftspraksis faktisk når ut til dem som trenger det, når de trenger det, sier NIBIO-forsker Udaya Sekhar Nagothu. Han er prosjektleder for EU-prosjektet InnovAfrica og flere tilsvarende prosjekter i India der opprettelsen av kunnskapssentrene har inngått som en del av arbeidet.

– Vi ønsker å revolusjonere måten kunnskap utveksles på mellom småbrukere og forskere i land som er særlig utsatt for klimarelaterte utfordringer. Dette vil gjøre dem mye bedre rustet til å tilpasse måten de jobber på, slik at de kan fortsette å produsere mat, klimaendringer til tross, legger han til.

Per i dag forsyner kunnskapssentrene som er etablert i India rundt 25.000 småbrukere med livsviktig informasjon og opplæring i klimatilpasset drift med bruk av ny teknologi. Ytterligere 75.000 småbrukere får utbytte av informasjonen som formidles via de ulike digitale løsningene sentrene tar i bruk, og på grunn av kunnskaps- og erfaringsutvekslingen småbrukerne har seg imellom.

Felles for kunnskapssentrene er at de benytter ulike digitale hjelpemidler for å sørge for at brukertilpasset informasjon faktisk kommer småbrukerne til gode – og det over store avstander.

– Ikke alle kan lese og skrive. Derfor er det viktig at kommunikasjonsverktøyene tilpasses kunnskapsnivået til de som skal motta, forstå og ta i bruk informasjonen, sier Nagothu.

I tillegg til tekstbasert SMS, sørger de ansatte på kunnskapssentrene for at informasjonen også blir formidlet som lyd eller bilde, enten via telefon eller ved at småbrukerne kan ringe inn og få hjelp på den måten. Dessuten benyttes videooverførte demonstrasjoner av ny teknologi eller klimasmarte dyrkingsmetoder, blant annet via sosiale medier. Nettbaserte applikasjoner som for eksempel inneholder informasjon om klima- og værforhold, eller NIBIO-utviklede VIPS som varsler angrep av planteskadegjørere, tas også i bruk.

Kontaktperson: Udaya Sekhar Nagothu.

Fjernmåling med bruk av droner og satellitter

Fjernmåling i kombinasjon med grunnundersøkelser er noe det jobbes mye med i NIBIO. I prosjektet IRIDA har forskere fra Norge og flere andre europeiske land undersøkt hvordan fjernmåling med bruk av satellitter og droner kan anvendes sammen med grunnundersøkelser for å bestemme jordas vanninnhold. Riktig informasjon om jordas vanninnhold kan bidra til mer tilpasset vanningspraksis, noe som er særlig viktig i områder med knappe vannressurser. Det er også viktig ved bestemmelse av tidspunkt for jordarbeiding for å unngå jordpakkingsskader, og for kalibrering av modeller for simulering av jordas vannbalanse og næringsstofftap. Målet med prosjektet er at innsamlede data etter hvert skal brukes i en nettbasert tjeneste som gir status på og anslag for vanninnholdet i jorda for neste periode.

– Spania har allerede en slik tjeneste, der bønder kan taste inn koordinatene for åkeren sin og hva slags avling de har. Da får de en nøyaktig anbefaling for hvor mye de bør vanne. Planen nå er å opprette en prototype for en slik tjeneste også i Norge, med utgangspunkt i området der prosjektaktivitetene har foregått, sier NIBIO-forsker Robert Barneveld.

I tillegg til å bruke fjernmåling for å undersøke vanninnhold, kan fjernmålingsteknologi blant annet bidra til en mer effektiv produksjon av norsk grovfôr. I prosjektet Remote Sensing som ble ledet av Marit Jørgensen fra NIBIO, har forskerne undersøkt hvordan droner med hyperspektrale kamera kan brukes for å kartlegge grasavlinger på rotnivå – og det før høsting. Teknologien kan nemlig skille mellom flere hundre fargenyanser som gjenspeiler plantenes fysiske og kjemiske oppbygging.

– Fjernmåling har blitt brukt med godt resultat for vårkorn i Norge. Men teknologien kan også tilpasses og etter hvert tas i bruk av grasprodusentene, sier Jørgensen.

Målet er å utvikle et verktøy for bonden eller rådgiver som kan registrere hvordan det står til med grasavlingen underveis i sesongen.  I dag er det nemlig mest etterpåklokskap som rår for grasavlinger og avlingsnivå. Det vil si at bonden først får fasiten på næringsinnhold og avlingsmengde når fôret er i hus og det blir tatt fôrprøver. Samtidig skjer planlegging og gjødsling ut fra normtall, der hun i liten grad kan ta hensyn til de store årlige variasjonene, eller utviklingen gjennom selve vekstsesongen.

– Fjernmålingsteknologi kan bidra til en mer effektiv produksjon av norsk grovfôr, forteller Jørgensen.

– Bonden eller rådgiveren får et verktøy for å vurdere når graset kan høstes med optimal kvalitet. Det kan også sikre en mer balansert gjødsling, som i større grad kan tilpasses plantenes reelle behov. 

Satellittmålinger ble også anvendt i prosjektet.

– Det skytes opp stadig flere satellitter, og mange av dem er godt egnet til ulike målinger som er interessante for landbruket. Det går både på vegetasjon og vannstatus, og denne type registeringer er spesielt interessante for forvaltning og overvåking av ressursene, forteller Jørgensen.

Planen videre er å utvikle nye prosjekter som undersøker om det er mulig å kombinere satellittmålingene med engvekstmodeller for prognoser, blant annet av overvintring og avling i gras.

Satellitter brukes også for kartlegging og overvåking av skog, nærmere bestemt for kartlegging av skogressurser, nye snauflater, ungskog som trenger pleie, skogbrann, skogskader, samt hogst og tilvekst i tropisk skog. NIBIO har samarbeidspartnere og en rekke prosjekter både i Norge og i utlandet.

For et par år siden var NIBIO med på å utvikle et satellittbasert radarverktøy som kan bidra til å effektivisere skogplanleggingen. Nå samarbeider forskere herfra med Kjeller Innovasjon og tyske Airbus Defence and Space Gmbh om å introdusere en løsning som med stor nøyaktighet kan beregne hvor mye av skogen som forsvinner, eller hvor stor tilveksten er.

– I dag er så å si hele Norge kartlagt med laserskanner fra fly. Det er en mer nøyaktig metode enn radarkartlegging, men det er kostbart. Det er dessuten en metode som bare blir utført med 10–15 års mellomrom. Mye kan skje med skogen i løpet av de årene. Satellittdata kan vi få hver uke, sier NIBIO-forsker Svein Solberg som har utviklet metoden bak beregningene.

I Norge er dessuten topografien på terrenget så grundig kartlagt, at når man også har radardata på tretoppene og kjenner skogtypen, blir det mulig å beregne den totale biomassen i skogen nøyaktig.

– Da vil vi bruke også andre parametere, først og fremst treslag fra andre datakilder for å oppnå høy nøyaktighet, sier Solberg.

Kontaktpersoner: Robert Barneveld, Marit Jørgensen, Svein Solberg.