EkonMOD: Internetová aplikácia na výpočet množstva emisií v chove mäsového dobytka
Chov dojčiacich kráv je založený na využití prirodzených biologických predpokladov mäsových plemien HD na rast a reprodukciu v extenzívnych systémoch s využitím pastvy. Podobne ako takmer pri každej ekonomickej činnosti, dochádza k tvorbe emisií aj v chove mäsového dobytka, avšak na rozdiel od iných sektorov, správnym manažmentom s využitím moderných technológií chovy dojčiacich kráv prispievajú k udržateľnej produkcii kvalitného hovädzieho mäsa.
Nezanedbateľný je efekt pôsobenia agroekologických funkcií, netreba však opomenúť aj intenzívny výkrm HD (Obrázok 1), ktorý sa často vyskytuje v nadväznosti na chov dojčiacich kráv. Dlhodobo sa ukazuje, že efektívna redukcia skleníkových plynov a znečistenia amoniakom spočíva v redukcii negatív spojených s konverziou živín a manažmentom stáda prostredníctvom organizácie práce založenej na integrácii údajov v každom systéme chovu.
Obrázok 1: Príklad možností zníženia emisií v rôznych systémoch produkcie hovädzieho mäsa
Z pohľadu zvyšovania počtu zvierat na pracovníka, dodržania environmentálnych limitov chovu, a posunu od tradičného poľnohospodárstva k sektoru riadenému prostredníctvo informačných a komunikačných technológií dochádza k vytvoreniu medzery medzi potenciálom dostupných technológií a zavedenými postupmi pri manažérskom rozhodovaní v chove mäsového dobytka.
Digitalizácia procesov na farme
Existuje škála technológií, ktoré umožňujú nastavenie ventilácie alebo zatienenia zvierat ustajnených v maštali. Vo výkrme je možné sledovať pomocou automatických kŕmnych boxov príjem krmiva a zakročiť včas pri začínajúcich zdravotných problémoch alebo optimalizovať kŕmnu dávku. Automatické identifikátory a elektronické váhy umožňujú chovateľom kontrolovať prírastok živej hmotnosti v súlade so stanovenými termínmi a zabezpečiť dohodnutú porážkovú hmotnosť a kvalitu jatočného tela. Na určenie optimálneho času na porážku sa vo svete začína využívať ultrazvuk v reálnom čase (real-time ultrasound), čo je pohodlná a neinvazívna metóda stanovenia pomeru svalov a tuku (Oltjen a Gunter, 2015; Greenwood a kol., 2017, Bailey a kol., 2018). V extenzívnych podmienkach je dostupnosť pastevného porastu možné odhadovať pomocou správania zvierat (pasenie, chôdza a ruminácia) z GPS obojkami. Rozdiely v pohybovej aktivite zvierat môžu pomôcť identifikovať rozdiely, napríklad či zvieratá neboli viac aktívne pridaním doplnkových krmív alebo soli. Používanie technológie GPS pomáha odmerať prechodenú vzdialenosť a spresniť odhad potreby energie na pohyb, 3D analýza obrazu rôznych typov kamier zase nachádza využitie pri odhade BCS kráv, ktoré je dôležité sledovať priebežne počas roka (Brosh a kol., 2006, Alvarez a kol., 2018).
Širšiemu nasadeniu digitalizácie v procese zberu údajov z rôznych zariadení, ich hodnoteniu a modelovaniu v rámci precízneho chovu hospodárskych zvierat však môže brániť veľa faktorov. Pretrvávajú napríklad obavy týkajúce sa zneužitia citlivých podnikových údajov resp. rizika zaujatého použitia v súvislosti s otázkou, kto tieto údaje vlastní, prípadne v akom pomere z nich generuje pridanú hodnotu. Integrácia údajov z rôznych zdrojov a ich kompatibilita je navyše zložitá technická úloha. Mnoho farmárov nie je zvyknutých pracovať s aplikáciami a chýba im časový priestor na komplexnejšie zaškoľovanie. Náklady na takého inovatívne systémy sú navyše stále považované aj napriek výraznému zníženiu vstupných nákladov za stále príliš vysoké.
Trendy vo vývoji podporných nástrojov
V rámci krajín EÚ bolo vyvinutých množstvo podporných nástrojov na výpočet emisií z fariem ako aj iniciatív na pomoc pri ich znižovaní. Sú charakteristické rôznymi rozsahmi a stupňom zložitosti, a to štrukturálne ako aj z hľadiska užívateľskej prívetivosti. Vo všeobecnosti možno uviesť, že podporné nástroje sú zložené z analytickej časti pozostávajúcej z modelu, čiže súboru algoritmov a tzv. dashboardu s tabuľkami a grafmi, ktorý je nadstavbou databázy pozostávajúcej z dát zhromažďovaných prevažne pomocou senzorov. Avšak rade týchto modelov chýba skutočne holistický pohľad na vec a pre chovateľov sú preto málo praktické. Ďalším problémom dostupných optimalizačných modelov je tá skutočnosť, že žiadny z nich nebol vytvorený primárne pre špecifické podmienky Slovenskej republiky. Metódy hodnotenia udržateľnosti na úrovni fariem tiež sú dostupné v rôznych formátoch, či už ako kalkulátory, protokoly, usmernenia alebo modely (Denef a kol., 2012). Môžu byť tiež navrhnuté na rôzne účely, ako je zvyšovanie povedomia, podávanie správ alebo hodnotenie projektov (Colomb a kol., 2012). Tie metódy sa však v praxi nepresadzujú ľahko, a to jednak z dôvodu zložitosti samotného konceptu udržateľnosti, ako aj dostupných metód hodnotenia (Coteur a kol., 2016). Z uvedeného dôvodu sa kalkulátory, ktoré možno charakterizovať ako automatizované výpočtové modely, stávajú čoraz obľúbenejšími vďaka ich užívateľskej prívetivosti a dizajnu, ktorý je vhodný pre použitie širším publikom. Vo všeobecnosti využívajú v porovnaní s podrobnými modelmi založenými na procesoch najmä zjednodušené vzťahy s obmedzenou zložitosťou. Takéto nástroje zjednodušujú zložité problémy hodnotenia udržateľnosti, robia ich hmatateľnejšími, a tým podporujú rozhodovanie na úrovni farmy (Triste a kol., 2014).Ich funkcionalita závisí aj od zvyklostí v konkrétnom regióne. Pre tie oblasti, v ktorých poľnohospodári tento typ nástrojov menej poznajú a majú všeobecne menej presné údaje a vstupy pri hodnotení emisií, by mali pracovníci vývojových tímov tento fakt zohľadniť.
Výpočet množstva emisií z chovu na konkrétnej fare
V rámci vývoja digitálnej platformy EkonMOD na pracovisku NPPC-VÚŽV Nitra vyvíjame aplikáciu EkonMOD beef, ktorá je zameraná chov mäsového dobytka na Slovenku. Metodickým východiskom pre kalkuláciu emisií na úrovni farmy sú metodiky Medzivládneho panelu pre zmenu klímy (IPCC), kooperatívnych programov monitorovania a hodnotenia znečistenia ovzdušia (EMEP) a Európskej environmentálnej agentúry (EEA). Podľa týchto metodík sú pripravované národné emisné inventúry v rámci medzinárodných environmentálnych záväzkov SR. Vychádzajúc z údajov Štatistického úradu, plošných prieskumov a verejne dostupných plemenárskych údajov je možné vyjadriť kvalifikovaný odhad podliehajúci určenej miere neistoty. Samotná aplikácia sa skladá z dvoch modulov, ktoré sa spúšťajú prostredníctvom prehliadača internetového obsahu s pripojením cez internet ale existuje aj možnosť spustenia offline. Prvý modul poskytuje ekonomickú analýzu a druhý je určený na výpočet emisií na úrovni farmy. Momentálne pracujú samostatne ale zlúčenie výpočtov je adresované v budúcich projektoch, aj vzhľadom na to, že viaceré vstupné údaje sú spoločné. Aplikácia má už pri prvom spustení vyplnené vo vstupných poliach východiskové údaje. Medzi údaje, ktoré je potrebné zadať pomocou klávesnice do vyznačených polí aplikácie patrí živá hmotnosť zvierat a ich počet. Už na základe týchto troch údajov je možné odhadnúť produkciu emisií, avšak s nízkou presnosťou a odhliadnuc od produkcie a systému chovu. Tabuľka 1 sumarizuje mieru detailu (granularitu) údajov na jednotlivých úrovniach výpočtu rovnakého chovu, ktoré sú dané predovšetkým podrobnosťou dostupných informácií o zvieratách a systéme chovu.
Na úrovni farmy sú dostupné údaje s vyššou podrobnosťou, čo umožňuje spresniť výpočet. Do podmienok podhorského chovu kráv bez trhovej produkcie mlieka plemena limousine vyvíjame samostatnú aplikáciu EkonMOD beef s modulom výpočtu emisií. Manažment pomocou aplikácie flexibilne prispôsobuje stratégiu na dosiahnutie optimálnych výsledkov v daných podmienkach.
Požitím obdobnej aplikácie v podmienkach Írska – Carbon Navigator bolo možné zistiť, že predĺžením pastevnej sezóny je možné znížiť množstvo GHG o 2 %, pričom je zároveň potrebné menej konzervovaných objemových krmív. Zvýšením pomeru odstavených teliat ku kravám z 0,85 na 0,95 sa znížili emisie o 8,3 %. Posun takýchto parametrov k lepšiemu je predovšetkým v ekonomickom záujme každého chovateľa bez ohľadu na to pri akej hodnote spomínaných ukazovateľov začína.
Obrázok 2: Ilustračná snímka: Ing. Miroslav Záhradník, PhD.
Tabuľka č. 1: Na úrovni detailu metodiky závisí aké údaje vstupujú do odhadu emisií
Tabuľka č. 2: Prehľad údajov vstupujúcich do výpočtu emisií metánu v kategórii dojčiacich kráv
Obrázok 3: Ukážka z modulu EkonMOD beef na výpočet emisií (na výber)
Finálna verzia bude dostupná koncom júna aj ako všeobecná verzia emisného modulu, kde bude možné vypočítať emisie v chove dojčiacich kráv pri zohľadnení kľúčových produkčných a reprodukčných parametrov. Bude sa jednať o merateľný výstup Aktivity 6 projektu SMARTFARM: Optimalizácia systémov chovu mäsového dobytka v prostredí horskej farmy – pilotné riešenie. Aplikácia EkonMOD beef tak pomáha kvantifikovať aj dopad na životné prostredie.
Potenciálom na zlepšenie komplexnejšieho modelu je zohľadnenie premien živín po tom ako sa dostanú prostredníctvom moču a výkalov na pozemky poskytujúce krmovinovú základňu. Je dokázané, že správny manažment pastvy podporuje rozvoj trvalých trávnych porastov a zvyšovanie podielu organickej hmoty v pôde. Efekt využitia diskutovaných faktorov v komplexných scenároch sa znásobuje ak sú údaje zbierané automaticky, vyhodnocované modelom vyvinutým v podmienkach budúceho využitia a prezentované v užívateľsky prijateľnom prostredí.
Vyhodnocovanie komplexných scenárov
Tu je dôležité pristaviť sa pri dôležitosti konzistencie rozhodovania. Aj keď sa na prvý pohľad môže javiť ako teoretický pojem, v praxi je možné vidieť, že je náročné aj pre skúsenejších chovateľov odhadnúť optimálne riešenie v systéme chovu alebo správne ohodnotiť príležitosti na zlepšenie podnikateľského výsledku. V takýchto prípadoch platí, že na rozhodnutie má vplyv veľa faktov a špecifických okolností na farme. Napríklad, v priebehu vegetačného vývoja dochádza ku zmenám podielu živín zvyšovaním obsahu štrukturálnych polysacharidov a znižovaním obsahu dusíkatých látok v sušine v pastevného porastu. Počas suchého leta mohlo dôjsť ku zhoršeniu kvality pastevného porastu, avšak nie na všetkých pozemkoch. Taktiež do úvahy vstupujú výsledky analýz krmív, ktoré sa použili pri zostavovaní kŕmnych dávok pre zimné obdobie. Zníženie príjmu energie sa odzrkadľuje na zdravotnom stave mladého dobytka, alebo posune opätovného zabrezávania kráv – predĺženia medzioobdobia s následným telením v počas leta. Pre niektoré kategórie zvažuje chovateľ prídavok jadrových krmív, pri iných by potreboval zistiť výhodnosť presunu na kvalitnejší pasienok. Následky rozhodnutia v manažmente stáda alebo riešení výživy majú v tomto príklade vplyv na viacero oblastí chodu farmy, hlavne ekonomiku, ale je zrejmé, že aj na environmentálne ukazovatele ako sú emisie GHG a amoniaku. V neposlednom rade, jedná sa o novú oblasť manažmentu farmy, ktorú však chovatelia budú musieť reflektovať.
Strategické využitie aplikácie
Zvýšený tlak na ekologizáciu výroby a boj proti klimatickej zmene zo strany EÚ ako aj verejnosti bude zvyšovať požiadavky na emisie z chovov mäsového dobytka. Preto v budúcnosti bude rásť aj záujem tvorcov politík a následne aj farmárov na kvantifikáciu a optimalizáciu emisií. Výpočet a postupné znižovanie množstva emisií z chovu mäsového dobytka je v súlade s environmentálnymi cieľmi EÚ a špecificky aj Spoločnej poľnohospodárskej politiky EÚ. Slovenské farmy pôsobia na spoločnom európskom trhu. Konkurenčný tlak v oblasti produkcie mäsa silnie a farmy budú nútené parametre svojich chovov optimalizovať.
Uvedené pilotné aktivity v rámci nášho pracoviska majú význam v charakterizovaní systémov chovu na Slovensku a môžu sa stať súčasťou rozhodovania na strategickej úrovni v sektore. Zaujímavé je sledovať, že čím sú údaje o farmách podrobnejšie tým sa ťažisko významu na tejto úrovni presúva z celkového množstva ton redukcie emisií na zaznamenávanie a zohľadňovanie aktivít, ktoré vedú k efektívnejšej produkcii a využitiu postupov blízkych prírode.
Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Udržateľné systémy inteligentného farmárstva zohľadňujúce výzvy budúcnosti 313011W112, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
