HASSAS TARIM TEKNOLOJİLERİNDEKİ GELİŞMELER

Transkript

1 HASSAS TARIM TEKNOLOJİLERİNDEKİ GELİŞMELER Ufuk TÜRKER 1,Bahattin AKDEMİR 2, Mehmet TOPAKCI 3, Behiç TEKİN 4, İlker ÜNAL 5 Arda AYDIN 6, Gülfinaz ÖZOĞUL 7, Mehmet EVRENOSOĞLU 7 ÖZET Günümüzdeki hızlı teknolojik gelişmeler tarım işletmeciliğini yeni bir seviyeye taşımıştır. Özellikle bilgi ve iletişim teknolojilerindeki gelişmeler tarımı ve tarım teknolojilerini de etkilemiş ve daha akıllı tarım ve makine sistemlerini ortaya çıkarmıştır. Bugün çok konuşulan Hassas tarım teknolojileri (HTT), tarıma bilgiyi ve teknolojiyi birlikte sunarak, tarımsal işletme ve yönetimi geliştiren yenilikçi bir tarım sistemi olarak ortaya çıkmıştır. Diğer bir deyişle, HT bilişim çağının gelişen teknolojilerinin tarımsal üretimde bütünleştirilerek kullanılmasıdır. Bu teknolojiler GPS (Küresel Konumlama Sistemi, VRT, Değişken Oranlı Teknolojiler, CBS, Coğrafi Bilgi Sistemleri, UAT (Uzaktan Algılama Teknolojileri, VHS (Verim Haritalama Sistemleri), Otomatik dümenleme ve kontrollü tarla trafiği teknolojileri, elektronik ölçüm ve kontrol sistemleri gibi birçok bilgi iletişim teknolojilerini kapsamaktadır. Hassas tarımdaki (HT) en son teknolojik gelişmeler ise özellikle insansız hava araçlarının (İHA) algılama ve görüntüleme platformları ile tarım amaçlı kullanımı, uydu teknolojisi ile yakından algılama, akıllı sensörler (smart) ile uygulamalar, tabletlerde ya da el bilgisayarı için bilgisayar yazılımları, taşınır arazi tipi bilgisayarlar, kablosuz veri transferi ve iletişim sistemleri, araçtan araca veri iletimi, otonom (kendi yürür) araçlar ve platformlar, robotlar, akıllı makinalar, traktörlerde ISO-Bus sistemleri ve bunlara uyumlu ekipmanlardır. Verimlilik ve üretim maliyetlerini düşürmek üreticiler için bir gerekliliktir ve işte bu noktada HT en iyi bilim ve teknolojiyi çiftçinin hizmetine sunarak üretimdeki verimliliklerinin arttırılmasını ve çevrenin korunmasını sağlar. Teknolojinin gelişimiyle, çiftçiler arazilerindeki ürünün verim haritasını, topraktaki bitki besin haritasını, topraktaki farklı fiziksel ve kimyasal parametrelerin haritalarını, gerek algılama teknolojileri ile gerekse GPS yardımıyla yapılan örneklemelerle ve sensörler yardımıyla bitkinin gelişim ve klorofil düzeyini veren haritaları anlık alabilmekte hatta anlık girdi uygulamaları yapabilmektedirler. Ancak burada göz ardı edilmemesi gereken önemli husus; sadece teknoloji tek başına yeterli olmamakta, özellikle bu teknolojinin işlemleri, süreçleri, uygulamaları, veri toplanması ve analizleri ile beraber biyoteknik ve agronomik bilginin de teknoloji ile birlikte kullanılması son derecede önemlidir. HT tarla tarımında, bahçe ve sebze tarımında ve hayvancılıkta önemli teknolojik gelişmeler göstermiştir. Bu bildirinin amacı, günümüz hassas tarım teknolojilerindeki gelişmeleri ortaya koymaktır. Anahtar Kelimeler: Hassas tarım, Hassas tarım teknolojileri, GPS, hayvancılıkta hassas tarım GİRİŞ Teknolojik ve bilimsel yeniliklerin ve değişimlerin tarımın hizmetine sunulması gerçeği ve gereği tarım için her zaman en önemli uğraşlardan biri olmuştur. Üretimi daha rasyonel kılacak olan bu kültürel tedbirlerin dışında, yoğun teknoloji isteyen bazı çalışmalar vardır ki tarımsal üretimi arttırmak, kendi kendine yeten 1 Doç.Dr. Ufuk TÜRKER, Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği, Ankara 2 Prof. Dr.Bahattin AKDEMİR, Namık Kemal Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği, Tekirdağ 3 Doç.Dr. Mehmet TOPAKÇI, Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği, Antalya 4 Doç.Dr. Behiç TEKİN, Ege Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği, İzmir 5 Dr.İlker ÜNAL, Akdeniz Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu,, Antalya 6 Dr.Arda Aydın, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi,, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği, Çanakkale 7 Dr.Gülfinaz ÖZOĞUL, Hisarlar Mak.San. ve Tic. A.Ş. Eskişehir 8 Dr. Mehmet EVRENOSOĞLU, Hisarlar Mak.San. ve Tic. A.Ş. Eskişehir

2 bir ülke olma özelliğimizi devam ettirebilmek ve çevre duyarlı tarımsal üretim için yeni teknik ve teknolojilerin kullanılması gerekmektedir. Hassas Tarım (HT) bir çok teknoloji ve bu teknolojilerin kullanımını açıklayan genel bir terimdir. Geleneksel Tarımsal Üretimde tarımsal girdiler tarlanın ya da bahçenin her yerine tekdüze ve aynı miktarlarda uygulanmaktadır. Bu şekilde yapılan tarımsal üretim metodunda tarlanın bazı alanları için ihtiyaç duyulan miktarların altında veya üstünde tarımsal girdi kullanılmaktadır; fakat üretim gerçekleştirilen toprağın her birim alanının fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri aynı değildir. Ayrıca, tarlanın bazı bölümlerinde bitkinin ihtiyacından fazla girdi kullanıldığı için üretim maliyetleri yükselmekte, aynı zamanda toprak ve çevre kirletilmektedir. Bu geleneksel tarımın başlıca handikaplarındandır. Bu handikapların aşılmasında en önemli rol tarımda teknolojik ilerlemeler olacaktır. Günümüze kadar tarım tekniklerinde yaşanan teknolojik gelişim, mekanikten elektroniğe, uydu ve GPS teknolojilerine doğru bir değişim göstermiştir (şekil 1). El ile Mekanik Hidrolik Pnömatik Elektronik, GPS, Uydu ve Bilgi iletişim Şekil 1. Geçmişten Günümüze Tarımın Teknolojik Dönüşümü Tarımda teknolojik gelişme günümüzde tamamen elektronik sayesinde gerçekleştirilmiştir. Böylece tarlada çalışan makine ve aletlerin ayarlanması ve işlem yöntemlerinin değiştirilmesi tam olarak sağlanabilmektedir. Gelecekte traktörlerde, makine ve aletlerde elektronik uygulamaları daha çok önem kazanacaktır. Avrupadaki tarım makinaları imalatçıları günümüzde piyasaya verdikleri gübreleme ve ilaçlama makinalarının %70 inin hassas tarım teknolojilerini içeren akıllı ya da ISO-Bus içeren makinalar olduğunu belirtmektedirler. Bu gelişmelerden de anlaşılacağı üzere geleneksel üretim sistemini değiştiren HT, başta ABD ve Avrupa ülkelerinde artık yerleşmekte ve hatta önümüzdeki 10 yıl içinde geleneksel üretim sistemlerinin tamamen yerini alacağını göstermektedir. Uzmanlar tarafından yapılan bir değerlendirmeye göre tarımı gelecek 10 yıl içerisinde en çok etkileyecek teknolojilerin başında HT nin temel bileşenlerinden GPS (Küresel Konumlama Sistemi) gelirken, GPS i, biyoteknoloji, web tabanlı tarım uygulamaları ve internet, iklim uydularındaki doğruluk ve akıllı telefonlar takip etmektedir. Özellikle GPS in tarıma girmesi ile en büyük değişim HT ile yaşanmaktadır. Ekonomik olarak HT nin pratikte uygulanabilmesi arazideki değişkenliğin farklı girdi kullanımını mümkün kılacak yeterli büyüklükte olması ya da verimin yanında kalite artışının maliyetleri karşılama şartına bağlıdır. Özellikle kârlılık ve çevresel etkiler tarımla uğraşanları yeni teknolojileri adapte etmeye yönlendirmektedir. HT ekonomik karlılığı arttırmasının yanısıra çevreninde korunmasında önemli katkılar sunmaktadır. Bu katkılar gübreleme ve ilaçlamada yüksek etkinlik, işletme giderlerinden tasarruf şeklinde olmaktadır. HT coğrafik bir yere bağlı çok geniş bir veri kaynağını teknoloji yardımıyla bir araya getirir. Örneğin, verim GPS tarafından konumlandırılarak hasat sırasında kaydedilebilir ve uydu görüntülerinden elde edilen ürünün biyokütlesi ile ya da elektromanyetik tarama (EMI) ile topraklara ait verilerle kıyaslanabilmektedir. HT, toprağın iyileştirilmesi, beslenmesi, yabancı ot ve zararlı kontrolünü içeren yetiştiriciliğin tüm hususlarında kullanılabilecek bir araçtır. HT bu toprak iyileştirilmesi, beslenme ve veba ve ot kontrolü de dahil olmak üzere bilimsel tarım her yönüyle kullanılabilecek bir araçtır. HT çoğunluğu mekansal değişkenliği yansıtan, ürün veriminin zayıf olduğu yerlerde artık yüksek gübre seviyeleri gibi geçmişteki uygulamalar ve ürün performansına bağlı veri ile desteklenir. HT teknolojileri ve metodlarının hangi ölçü ve seyide kullanılacağı amaca bağlıdır. Örneğin, bazı yetiştiriciler, sırt oluşturmada ya da kontrollü trafik sistemleri veya bir önceki yıl kullanılan sıraya ekim için ya da ilaçlama ve vb. gibi uygulamalarda bir daha aynı yerin üst üste ilaçlanmaması için yalnızca GPS kullanabilirler. Diğer kullanım bir pestisitin etkisini veya farklı çeşitlerin performansını verim haritaları kullanarak kontrol etmek için olabilir. Diğerleri bir parselin farklı işletilmesi gereken bölgelerinin oluşturulması ve potansiyel verimi ortaya çıkaracak değişken oranlı uygulama ile pahalı girdilerin tam hedefini bulmasını sağlamak amaçlanabilir. HT kullanmak isteyen bir üretici en başından gelişime uygun bir biri ile uyumlu olacak şekilde teknolojilerin bir veya ikisini kullanarak ileride bunun üzerine inşa edebileceği bir bütün uygulamayı benimsenmesi uygun olacaktır. Bu nedenle, HT ın adapte edilebileceği, zamandan ve paradan tasarruf sağlayacak veya çevre yönetimini geliştirebilecek ve çiftlik denemelerinin gerçekleştirilebileceği birçok kullanım yolunun olduğunu hatırlamak gerekir. HT ile yapılabilecek tarımsal operasyon ve uygulamalar şekil 2 de verilmiştir.

3 Şekil 2. HT ile yapılan tarımsal uygulama ve operasyonlar Hassas tarım, tarımın birçok alanında teknolojik gelişme ve yenilikler göstermiştir. Bu teknolojilerin tarımda kullanıldığı ve uygulandığı alanlar şu şekilde sıralanabilir; - Hassas tarla tarımı (Precision arable farming) - Bahçecilikte hassas tarımı (Precision horticulture) - Hayvancılıkta hassas tarım (Precision livestock) - Hassas bağcılık (Precision Viticulture) - Ormancılıkta hassas tarım (Precision Forestry) 1. HASSAS TARLA ve BAHÇE TARIMI (HTB) HTB tarımı coğrafik konum ve topraklarda veya bitkilerdeki mekansal değişkenlik hakkında detaylı bilgi verir. Bu bilgiler yetiştiriciler ve danışmanlar tarafından yetiştiricilik kararlarının iyileştirilmesi, ürün agronomisi ve tarımsal operasyonların etkinliğini geliştirmek için kullanılabilir. HTB tarımında, aşamalar şu şekilde olmaktadır. Önce ürünün verim haritası biçerdöver gibi hasat makinalarında veri kartlarına kayıt edilir ve haritaları çıkarılır, bununla beraber GPS ile beraber toprak örnekleri alınır ve haritaları hazırlanır. Bu haritalar birlikte incelenerek uygulama haritaları hazırlanır. Akıllı makinalarla değişken oranlı uygulamalar gerek toprak işlemede gerekse ekim, gübreleme, ilaçlama ve sulama da yapılır. HTB tarımında teknolojinin kullanım alanları ve pratikdeki durumu tablo 1 de verilmiştir. En çok günümüzde paralel hareket sistemleri ve gübreleme için yapılan uygulamalar yaygındır. Verim belirleme sistemleri, biçerdöverlerde yüksek kapasiteli sınıflar için standart donanım olarak kabul edilmektedir. Tarla tarımında ise biçerdöver ya da hasat makinaları ile hasat sırasında ürünün verim haritası çıkarılır. Ayrıca ürünün nem haritası, protein haritası ve ürünün yağ içeriği haritası da çıkarılabilir (Şekil 3). Ülkemizde ilk defa Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları bölümü ile TAGEM işbirliğinde 1999 yılında bir biçerdövere takılan sistemlerle verim haritalaması başlamıştır. Bu çalışmalar 2012 yılında devam ettirilmiş ve günümüzde bu işbirliğine özel sektör, Adana Ticaret Borsası ve Çukurova Kalkınma Ajansınında dahil olması ile Adana bölgesinde 3 farklı lokasyonda Tarımda İleri Teknolojilerin Kullanımına Yönelik Olarak Hassas Tarım Uygulama Alt Yapı Geliştirme ve Sistem Oluşturma Projesi kapsamında 3 adet biçerdöver daha verim haritalama sistemi ve nem sensörü ile donatılmıştır. Bu sistemlere ilave olarak 2013 yılında biçerdöverlerden 1 tanesine de protein ve yağ sensörü takılmıştır (Şekil.4). Bu sayede biçerdöver özellikle buğdayda yüksek protein içeriğine sahip ürünü düşük proteinli ürünlerden ayırarak (ya da onlarla karıştırmayarak) çiftçinin daha fazla kazanç elde etmesine olanak sağlayabilmektedir.

4 Tablo 1. HTB tarımında teknolojinin kullanım alanları ve pratikdeki durumu Kullanım alanları Pratik Paralel hareket sistemleri Birçok pratik sistem mevcut Toprak işleme Hidrolik silindirler aracılığıyla derinlik ayarlı sistem mevcut Ekim (Hububat) Gübreleme Bitki koruma Verim haritalama Ekim normunu elektronik ayarlayabilen ekim makinaları mevcut Mineral gübre için gübre normunu ayarlayan makinalar mevcut Fungisitler için algılayıcılı direkt pülverizasyonlu ilaçlama makinaları mevcut, Yabancı otu resimden tanıyan algılayıcılar deneme aşamasında Standard donanımlı büyük kapasiteli biçerdöverler, pamuk hasat ile silaj makinalarında mevcut bazı Çapa bitkileri için (şekerpancarı, patates) ve meyve hasadında ilk pratik çözümler var Şekil 3. Adana da verim sensörleri, GPS ve haritalama sistemleri ile donatılan bir biçerdöver (2012)

5 Şekil 4. Ülkemizde bir biçerdövere takılan protein sensörü ve monitörü (Adana, 2013) Bahçecilikte de yine ürünün verim ve kalite parametrelerine yönelik haritalar çıkartılabilir. Türkiyede yapılan bir araştırmada; 84 ağaçlı bir zeytin bahçesinde gerek zeytinin verim hasadında verim haritası çıkarılmıştır. Zeytin bahçesinin toprağı fiziksel ve kimyasal analizlere göre zeytin yetiştirmek için uygun olarak değerlendirilmiştir. Ancak organik madde ve kısmen de P, Mn ve Zn düşük çıkmıştır. Analiz sonuçlarına göre; bir sonraki yıl zeytin üretimi için N, P, Mn ve Zn gerekli olacaktır. Gübreleme programına bu uygulamalar dahil edilmesi önerilmiştir (Bellitürk ve ark., 2010-a). Yine Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Haymana Araştırma ve Uygulama çiftliğinde yapılan bir çalışmada farklı elma çeşitlerinde verim haritalaması ve EMI skan (Şekil 5) tekniği ile toprağın değişik parametreleri tespit edilmiştir. Yapılan bu çalışma ile verim ile diğer pomolojik ve mekânsal değişkenliklerin elma çeşitlerindeki verimlilikleri arasındaki ilişkiler belirlenmiştir (Şekil 5)(Türker, 2013). Şekil 5. Değişik elma çeşitlerinde verim haritalama ve EMI skan yolu ile elde edilen haritalardan bir örnek

6 1.1 Yardımcı Dümenleme ve Yönlendirme Sistemleri Yönlendirme işlemi, bir aracın bir noktadan başka bir noktaya olan hareketinin kontrol edilmesi ve izlenmesi sürecidir. GPS tabanlı otomatik yönlendirme sistemleri, hassas tarım alanında hızla gelişen ve tarımsal üretimde en yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir. Tarla tarımında bugün dünyada en yaygın kullanılan teknolojilerin başında otomatik dümenleme ve navigasyon gelmektedir. Bu teknoloji sayesinde sıra arası ürünlerin hatları otomatik olarak ve düzgün bir şekilde oluşturulabilir. Yardımcı dümenleme sistemleri ile tarımsal girdi uygulamalarında üst üste gelmeyi ya da boşlukların oluşmasını önler. Örneğin, şekerpancarı üretiminde örtmeler ve boşluklar nedeniyle oluşan toplam girdi kaybının %13 olduğu bildirilirken ayrıca yakıt kaybının %7 olduğu bildirilmektedir (Hanson, 1998). Bu sistemler iş verimliğini arttırarak tarla üzerinde aynı yerin iki kez işlenmesi ve işlenmemiş alan oluşumunun engellenmesi, çalışma sürelerinin uzatılması, girdi kullanımlarının azaltılması ve tarla etkinliği ve makina alan kapasitesinin arttırılması gibi konularda fayda sağlamaktadır. Ayrıca çiftçiye gece dahi uygulama fırsatı verir. Uzun yıllardan beri farklı GPS hassasiyet seviyelerine sahip otomatik yönlendirme sistemleri, ticari olarak piyasalarda bulunmaktadır (Heraud ve Lange, 2009). Traktör ve ekipmanların dümenlemesinde ve manuel, makina yönlendirme ve sürücüsüz sistemler olmak üzere 3 sistem mevcuttur. Sistemde görüntü işleme, gömülmüş kablolar, küresel konum belirleme sistemi (GPS) gibi yöntem ve donanımlar kullanılmaktadır. Manuel sistemde tüm direksiyon yönlendirme kontrolü tamamen operatörde olmaktadır. Aracın gidilen doğrultudan sapmaması amacıyla yönlendirme bilgisi sesli ve görsel olarak operatörün önünde bulunan ekran tarafından verilmektedir. Yönlendirme bilgisi bazı sistemlerde sıralı ledlerden oluşan ve Lightbar olarak isimlendirilen ekranla, bazı sistemlerde ise renkli LCD ekranlarda verilmektedir (Şekil 6). Şekil 6. Manuel (ışıklı bar ya da LCD ekranlı) dümenleme ve teknolojileri Günümüzde bu sistemler, traktörler, kendi yürür makinalar ve biçerdöverlerde kullanılmaktadır. Sistem içerisinde otomatik yönlendirmeyi sağlamak amacıyla, GPS alıcısı, kullanıcı ekranı, yönlendirme için gerekli olan algoritmayı hesaplayan elektronik kontrol ünitesi, direksiyon motoru, direksiyon ve tekerlek açı ölçüm sensörleri ve elektro hidrolik valfler ve manifoldlar gibi donanımlar kullanılmaktadır (Şekil 7). Şekil 7. Makina otomatik dümenleme ve yönlendirme sistemi

7 1.2 Tarla Tarımında Gübrelemede Sensör Tabanlı Ürün Algılama ve Değişken Oranlı Teknolojiler Algılama yönteminde hareket sırasında bitkinin durumu ölçülür. Bu direk sistem ile kısmi alana özgü ölçme, hesaplama ve gübreleme tek bir işlemle gerçekleştirilir. Gübre ihtiyacının belirlenmesinde indirek ölçülen parametreler (bitkinin klorofil miktarı ve sapların eğilme direnci vb. kullanılır. Bu ölçümlere dayanarak anlık gübre miktarı hesaplanarak gübre dağıtıcıya iletilir ve alana özgü olarak gerekli miktar gübre dağıtılır. Alana özgü sensör tabanlı gübrelemede prensipte 3 teknolojik sistem vardır (Şekil 8). Hareket halinde bitki ihtiyacının ölçülmesi Dolaylı ölçülebilen parametreler (sapların direnci veya klorofil miktarı aracığıyla, bitki besin ihtiyacının belirlenmesi Anlık hesaplama ve dozajlama (gerçek zamanlı) Şekil 8. Sensör Tabanlı Farklı Ürün Algılama ve Değişken Oranlı Gübre Uygulama Teknolojileri Benzer haritaları insansız hava araçları ya da uçak üzerindeki multispektral ya da hiperspektral kameralarla da üretmek mümkün olmaktadır. Özellikle havanın bulutlu olması nedeniyle uzaktan algılama uyduları ile görüntü alınamadığı durumlarda bulut altı uçuş yapabilen insansız hava araçları çok yaygın olarak tarımda kullanılmaktadır. Özelliklerine göre 1500 metre yükseklikten görüntü alabilmekte istenilen rotalarda uçması GPS sistemi sayesinde mümkün olabilmektedir. 2.5 kg kadar değişik kameraları taşıyabilmekte ve yaklaşık 30 dakika havada kalarak görüntü alabilmektedirler (Şekil 9). Şekil 9. Tarımsal amaçlı kullanılan bir UAV (GPS ve kamera sistemi ile birlikte)

8 1.3 Gübrelemede Harita Tabanlı Değişken Oranlı Teknolojiler Harita tabanlı uygulama teknolojileri, topraktaki besin elementlerinin GPS le georeferanslı olarak haritalanması ve verim haritaları ile birlikte değerlendirilmesi sonucu elde edilen uygulama haritalarının yine GPS ve akıllı makinalarla toprağa verilmesi şeklinde olmaktadır. Ülkemizde de bu teknoloji üniversite, sanayi ve özel sektör girişimi ile geliştirilmiştir (Şekil 10). Şekil 10. Ülkemizde harita tabanlı uygulama için gelişitirilen ilk yerli akıllı makina (Adana, 2014) 1.4 İlaçlamada Sensör Tabanlı Değişken Oranlı Teknolojiler HT teknolojilerinde ilaçlamada bitkinin ya da tabancı otun durumuna göre otomatik olarak ilaç miktarını anlık ayarlayabilen sistemler günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır (Şekil 11). Bu sistemler bitkinin durumunu dikkate aldığından atılan ilaç miktarı bitkinin gelişim durumu ile de ilgili olmakta ve atılan ilaçtan büyük oranda tasarruf etmeye olanak sağlamaktadırlar. Şekil 11. İlaçlamada sensör tabanlı değişken oranlı ilaç uygulama sistemi

9 1.5 Sulamada değişken oranlı teknolojiler Değişken oranlı uygulamada su gereksinimi arazinin tekstür ve toprak tipine dayandırılmaktadır. Buna dayalı olarak su uygulama haritaları hazırlandıktan sonra, akıllı sulama makinaları ile değişken oranlarda su uygulaması yapılır (Şekil 12). Benzer şekilde ürünün gelişme durumuna göre sensör tabanlı ya da topraktan nemin izlendiği sistemlerle de değişken sulama uygulamaları yapılmaktadır. Bu teknolojiler sayesinde önemli oranda sulamadan tasarruf yapabilmek mümkündür. Şekil 12. Sulamada kullanılan değişken oranlı sistem 1.6 Tohumda kullanılan değişken oranlı teknolojiler Arazi içinde mevcut verim potansiyellerini en iyi karşılayacak tohum miktarlarını uygulayan sistem ve teknolojilerdir. Bu teknoloji sayesinde araziye uygulanan tohum miktarı değiştirilebilmekte ve daha yüksek verimler elde edilebilmektedir. Makine üzerinde mevcut mekatronik üniteler sayesinde tohumun miktarını ayarlayabilmektedir (şekil 13). Toprağın farklı özelliklerine ve verim potansiyellerine göre değişken oranlarda tohum atma sistemi Şekil 13. Tohumda kullanılan değişken oranlı sistem

10 Günümüzde teknolojiler yaşamın diğer alanlarında olduğu gibi tarımda da kullanılmaya başlamıştır. Başlangıçta bilimsel araştırma bazında geliştirilen/kullanılan prototipler, yazılımlar ve sistemler günümüzde ticari ürün ve hizmet olarak görülmektedir (Tekin, 2013). HT günümüzde gelişme gösterdiği alanlar ile önümüzdeki yıllarda gelişmeye devam edecek olan alanlar başlıklar halinde özetlenerek aşağıda verilmiştir. Bu alanlar; Navigasyon ve Otonom traktörler:: RTK_GPS, Kontrollü trafik, elektronik markör, düzgün hat uyg. Tam otomatik dümenleme (Araçlar operatörsüz Engel tanıma ve atlama yapabilecekler. Sensör teknolojileri uygulamaları: Yer tabanlı bitkiye dönük sensörler, insansız hava araçları (UAV) ve minyatür ultra sensörler, Mobil platformlar, anlık sensörle uygulamalar Veri iletişim ve yönetimi: Isobus, wireless, araç araç arası haberleşme Ürün izlenebilirliliği: RFID tags and ilgili mimari (Kalite, standard,etc.) Uzaktan alıgılama: Telematik (makine performansları, etc.) İnternet platformu+elektronik monitör sistemleri: Ofis bilgisayarı ile traktör gibi kendi yürür makinalar üzerindeki Isobus terminali arasında veri alış verişine olanak sağlamaktadır. Örneğin ilaçlama da iş yönetimi arazi üzerinde yapılan navigasyon tekrar incelenebilir. Hatta her bir memenin kontrolü dahi görülebilir. CAN-Bus ile donatılmış biçerdöverler Değişken oranlı uygulamalar: makine ve ürün sensörleri, İlaç ve gübrelemede küçük değişkenliklerde bile miktar değiştirilebiliyor. Her bir ünite bağımsız kontrol edilebiliyor. Biyokütle hasat makinaları, Hasatta kaliteye bağlı hasat ve ayırma. E Premium traktor: Elektrik tahrik (motordan bağımsız sabit çalışmada ve kısmi yüklenmelerde 5 KW lık güç ve V soket bağlantıları, daha düşük yakıt tüketimi Filo yönetimi (Fleet management) Ekipman dümenleme (Traktörün ekipman tarafından kontrolü): Kontrollü tarla trafiği Internet: traktör kabininde Mekatronik gelişmeler: insansız hasat ISOBUS: Traktör ile makina arasında direk iletişim, traktörün makinayı kendiliğinden tanıması Yukarıda ifade ettiğimiz alanlardan önemli gördüğümüz uygulamaları yukarıda vermiştik. Ancak takdir edilirki bütün bu alanlardan bu çalışmada bahsetme imkanımız yoktur. Ancak bunlardan özellikle ISOBUS konusunda bilgi vermek istedik. 1.7 ISOBUS Tek bir virtüel monitör üzerinden tüm parametrelerin izlenebildiği özellikle traktör ve ekipmanlar arasında veri iletimi sağlayan sistemin adıdır (Şekil 14 ve 15). Tarım için yeni standard Şekil 14. Traktör üzerinden ISOBUS ile çeşitli ekipmanlar direk veri yoluna bağlanabilmektedir

11 ISOBUS Ekipman ve traktör arasında basit bağlantı olanağı artık ISOBUS ekipmanlar (ISOBUS ilaçlama makinası, ISOBUS gübreleme makinası gibi; birçok ekipmanı bir noktadan yönlendirilir. ISOBUS ın sağladığı avantaj ve özellikler aşağıda sıralanmıştır. Bütün uyumlu ekipmanlar için tek bağlantı ve kontrol noktası Merkezi veri toplama ve universal veri transferi olanağı Tek bir veri yolu tek ve terminali Tak çalıştır özelliği (Plug & play) Fonksiyonlar ile uyumluluk kontrolü Standardlaştırılmış kablolama ve bağlantılar ile beraber kontrol ayarlamaları Şekil 15. Traktör üzerinde ISOBUS için kullanılan terminal ve traktörde kablo bağlantı noktası 1.8 Robot uygulamaları ve sürücüsüz teknolojiler Tarımsal işlemlerde, insan işgücü yerine,konuşlandırılmış robotlar prototip çalışmaları gerek özel sektör gerekse akademik saha da devam eden ve üzerinde yapılan arge çalışmalarının hızla artığı yarı/tam otonom araçlardır (Şekil16). Bu araçalar özellikle meyve ve sebze hasadında etkin bir şekilde kullanılabilinmektedir. Üzerlerinde kamera ve GPS donanımları mevcuttur. Hasadı otomatik olarak yapan işleyici organlar sahiptir. Şekil 16. Bahçecilikte otonomus robotik meyva hasadı Genel olarak açık alan ve kapalı alan robotları olarak sınıflandırılırken, özelde yaptıkları fonksiyonel işlemlere göre adlandırılmaktadırlar. Bu kapsamda prototipi üretilen robotları aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür;

12 Açık alan robotları o GPS destekli dümenleme sistemi o Mera ve silaj robotu o İlaçlama robotları o Ekim/dikim robotları Kapalı alan robotları o Hasat robotları o Süt sağım robotları o Ahır robotları o Budama robotu HT teknolojisinin geleceği olarak gösterilen ve operatör çalışmasını tamamen ortadan kaldıran robotik temelli bu sistem halen araştırma ve test aşamasındadır. Case IH, John Deere ve Kinze gibi firmalar bu sistemi ticarileştirmek için araştırma ve geliştirme çalışmalarını sürdürmektedirler. Sistem, tarla üzerinde önceden belirlenmiş bir rota üzerinde hassas olarak otomatik olarak yönlendirilen ve tarımsal faaliyeti otomatik olarak operatör müdahalesi olmadan gerçekleştirebilecek şekilde tasarlanmaktadır. Şekil 17 de farklı firmaların sürücüsüz traktör ve biçerdöver prototipleri gösterilmiştir. Şekil 17. Sürücüsüz traktör ve biçerdöver prototipleri Tarım robotları konusunda ülkemizde projeler yürütülmektedir. Bu projede robotik bir çiftlik prototipinin üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu hedefe ulaşmak için var olan donanım ve yazılım teknolojilerini birbirlerine uyumlu olarak birleştirerek bir sistem tasarımı yapılmaktadır. Proje kapsamında geliştirilen RoboTürk (Şekil 18), sensör ve görüntü işleme teknolojileri ile donatılarak araziden otomatik olarak veri toplama ve sonrasında verilerin Çiftlik Yönetim Bilgi Sistemine iletilmesi planlanmıştır. Şekil 18. ROBOTÜRK (2013) Bilişim teknolojilerinin tarımda kullanımı artarak sektörümüze hizmet etmektedir. Ülkemizin Tarım Robotları konusundaki araştırmaları sürdürülerek bilgi ve deneyim birikimini sağlanmaktadır.

13 2. HAYVANCILIKTA HASSAS TARIM UYGULAMALARI 2.1 Hassas Hayvancılık (Precision Livestock Farming) Nedir? Teknolojideki son gelişmelerden faydalanılarak geliştirilen ve gerçek zamanlı olarak çalışan, tam otomotize edilmiş izleme ve kontrol sistemleri ile hayvanların üremesini, üretimini, sağlık ve refahı ile çevreye olan etkilerini sürekli olarak takip eden, farklı modelleme teknikleri kullanarak doğum ve hastalık gibi önemli olayları gerçekleşmeden tahmin eden ve gerekli önlemlerin alınmasını sağlayan bir hayvancılık yönetim sistemidir. 2.2 Neden Hassas Hayvancılık? Dünya Nüfusü ve Artan Gıda İhtiyacı Günümüzde dünya nüfusu 7 milyarı aşmış durumdadır. Gelecek 50 yıllık bir süre içerisinde yaklaşık olarak üç milyarlık bir artış daha beklenmektedir. Bu durumla birlikte dünyadaki gıda senaryoları hızla değişmektedir. Özellikle dünya nüfusunun gıda ihtiyacını karşılayabilmek için daha geniş anlamada uluslararası işbirliği, sürdürülebilir tarımsal kalkınma, çevreci yaklaşımlar, tarımsal üretimde ileri teknoloji kullanımı gibi konular üzerinde yoğun bir şekilde durulması gerekmektedir (Cox, 2002) yılına göre 2007 yılında domuz eti %294, büyükbaş ve buffalo eti %180, yumurta %353, tavuk eti %711 ve koyun ve keçi eti %202 artış göstermiştir (FAO 2010). İnsanların gıda ihtiyacını karşılamak için sadece bu yıl 60 milyardan fazla hayvan kesilmiştir. Şekil 19 de dünya bireysel et tüketimi gösterilmiştir. Global istatistik verilerine göre, et ve diğer hayvansal ürünlerin tüketiminin doğrudan doğruya insanların gelir seviyeleriyle ilişkili olduğu görülmektedir. Örneğin gelişmekte olan ülkelerin (Çin, Hindistan, Brezilya vb.) gelir seviyesinin artmasıyla birlikte et tüketimleri de artmıştır. Gelecek 15 yıl içerisinde dünya çapındaki et talebinin %40 artış göstereceği tahmin edilmektedir (Berkmans 2013). Şekil 19. Dünya Bireysel Et Tüketimi 2.3 Hayvancılıkta Hassas Tarım Uygulamalarının Avantajları 1. Sürdürülebilirlik ve Prodüktivite: Güncel çalışmalar HHT sistemlerinin süt verimlerini arttırdığını, hayvan refahını iyileştirdiğini ve hayvanların metan emisyonunu %30 azalttığını göstermektedir. Otomatik HHT teknikleri ile işletmeciler rutin işler için harcadıkları zamanı azalttıklarından dolayı kendilerine daha fazla boş zaman yaratarak hayvanlar ile daha fazla zaman geçirip daha büyük sürüleri yönetebilmektedirler. Bu sayede hayvanlarda verim artışı ve daha uysal bir davranış profili görülmektedir. 2. Hayvanlarda bireysel bazlı yaklaşımlar ile hayvanların refahının iyileştirilmesi: HHT sistemleri hayvanları bireysel olarak izlenmelerine olanak vererek hayvanların durumları ile ilgili yakından ilgilenmelerini sağlamaktadır. Hastalıkları daha erken safhalarda tespit etmektedirler. Bu tip sistemler işletmecilere (çiftçilere) birçok iletişim kanalından veri göndererek acil veya rutin konular hakkında bilgiler vermektedirler. Bunlara ek olarak bu otomatik uygulamalar iş gücünden

14 doğan sınırlamaları ve sorunları ortadan kaldırarak hayvanların kendi ortamlarında daha özgür kendilerinden emin davranmalarını sağlamaktadır. 3. Daha kolay çiftlik işleri: HHT sistemleri çiftlik başına daha fazla hayvanların yönetilmesine olanak sağlarken hayvanlarla bireysel olarak ilgilenmeyi destekler ve refah düzeyini arttırır. 2.4 Hassas Hayvancılığın Temel Prensipleri Hassas hayvancılık sistemleri çiftçi için gerçek zamanlı bir izleme ve yönetim sistemi sunmayı amaçlar. Bu sistem değerlendirme altındaki hayvanın yaşamını geliştirmeyi hedef almayan diğer tüm yaklaşımlardan temel olarak farklılıklar göstermektedir. Herhangi bir problemin hayvan kesimhaneye ulaştığında tespit etmek iyidir ancak bundan daha iyisi o problemin veya hastalığın oluşmadan tahmin edilebilmesi ve diğer hayvanlara yayılmasının engellenmesidir. Tamda bu noktada teknoloji bize yardımcı olabilir. Teknolojideki son gelişmeler ve hassas hayvancılık teknikleri kullanılarak gerçekleştirilen yönetim modelinde herhangi bir problem oluştuğunda gerçek zamanlı bir uyarı sağlanması ve çiftçinin olaya anında müdahale etmesi sağlanır. Henüz hayvanlar yetiştirilme aşamasında iken problemleri tahmin veya tespit edebilen ve gerçek zamanlı çalışan algoritmalara ihtiyaç vardır. Bu sistemlerin geliştirilmesi için farklı bilim dallarından (Veterinerler, fizyolojistler, etolojistler, mühendisler, ICT uzmanları vb) uzmanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Çünkü yaşayan bir organizma herhangi bir mekanik, elektronik veya ICT sistemden daha karmaşıktır. Yaşayan bir organizma (KBZD) Karmaşık, Bireysel Olarak Farklı, Zamana Bağlı Olarak Değişken ve Dinamik bir yapıya sahiptir. Öncelikli amaç bir erken uyarı sisteminin kurulması olduğunda dikkat edilmesi gereken ilk nokta hayvanların rahatsız edilmeden ve temassız olarak izlenmesinin sağlanmasıdır. Aksi takdirde hayvan davranışları farklılık gösterecektir. Hayvan davranışlarındaki farklılıkların gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve ilgili algoritmalar ile analiz edilmesi için hassas hayvancılık duyarga teknolojileri arasında yer alan ses ve görüntü işleme teknikleri kullanılabilmektedir. 2.5 Süt Sığırcılığında Hassas Sürü Yönetimi Süt sığırcılığında hassas sürü yönetim uygulamalarının amacı, otomatik hayvan tanıma, algılama, ölçüm ve bilgi işlem teknolojilerini etkin biçimde kullanarak üretim sürecini sürekli denetim altında tutmak ve böylece karlılık, sağlık, kalite ve ürün güvenliği, hayvan koruma ve çevre koruma alanlarında optimum sonuçlara ulaşmaktır. Üretim kontrol sürecinin etkin kılınması ile verim, kalite, yemleme, sağlık ve üremenin yönetiminde etkinliğin artırılması hedeflenmektedir. Hassas süt sığırcılığı uygulamalarının hedefleri genel olarak şu şekilde özetlenebilir (Bergfeld, 2006; Bewley, 2008): ü Yetiştiricinin fiziksel ve psikolojik yükünün azaltılması, ü İşletmenin başarı düzeyinin artırılması, riskin azaltılması, ü İşletme kaynaklarının en etkin şekilde kullanımı, ü Girdi faktörlerinin hayvanların gereksinimlerine en üst düzeyde uyumunun sağlanması, ü Sürü yönetim işlerinde ve hastalıkların erken tanısında insana destek sağlanması, ü Erken teşhis ve önlemler sayesinde ilaç kullanımının en aza indirilmesi, ü Hayvanların bireysel potansiyelinden en yüksek düzeyde yararlanılması. Hassas hayvancılık yönetimi kategorisine dahil edilebilecek belirli teknolojiler şunlardır: Elektronik (radyo frekansı) tanıma sistemleri, ilgili sürü yönetim yazılımları ve internet bağlantıları (yetiştirici birliği, süt verim ve kalite kontrol organizasyonu, genetik değerlendirme merkezi): Birçok varyasyonda işletmecilere kamera ve mikrofonlar aracılığıyla anlık veriler taşıyan HHT sistemleri artık işletmecilerin gözü ve kulağı haline gelmiş bulunmaktadır. Otomatik sınıflandırma sistemleri: hayvana daha az müdahale, daha az işçilik, özellikle büyük sürülerde her türlü gruplama yapılabilmektedir, Görüntü analiz sistemleri, Robot sağım sistemleri: otomatik sağım sistemleri hassas tarım uygulamalarının hayvancılık ayağına en hızlı adapte olan alanıdır. Bu robotik sistemler günde ortalama 2.7 kez 65 hayvana kadar yönetebilmektedir. Hayvanlar bu sisteme çok kısa sürede alışmakta ve belli bir süreden sonra sistemi sadece bir çalışan yönetebilmektedir,

15 Robot buzağı besleme sistemleri, Adım sayıcılar/kızgınlık, topallama ve sağlık takibi için aktivite izleme, Geviş monitörleri, Kulak içi sıcaklık sensörleri, Adım / yürüyüş analizatörleri (topallık tespiti için), Ultrasonografik görüntüleme cihazları (ineklerde erken dönem gebelik teşhisi) Doğum kasılmalarını tespit için sensörler, Vücut ağırlığı değişikliklerini değerlendirmek için elektronik terazi, Otomatik yoğun yem üniteleri (yoğun yem tüketiminin denetimi ve ölçümü): işletmecilerin hayvanlarını çok daha verimli ve en az kayıpla yemlerine olanak veren sistemler zamandan da belirgin şekilde tasarruf sağlamaktadırlar. Bu tip bir sistem sağım ünitesi, sağım robotu ve yeni inovatif sistemlerle iletişim kurabilecek özellikte de olabilmektedir. Kaba yem tüketimini ölçen yemlik sistemleri, Su tüketimini ölçen suluk sistemleri, Elektronik kantarlı kaba-yoğun yem karıştırıcı ve dağıtıcıları, Süt kalite ve bileşimi ile hayvan sağlığı ve üreme durumunu değerlendirmek için hat sensörleri. Sağım sistemlerine entegre otomatik süt ölçüm sistemleri ile ineklerin süt verimi, sağım zamanı, sağım süresi, süt akış hızı, sütün elektrik iletkenliği ve sıcaklığına ilişkin veriler ölçülerek doğrudan bilgisayar ortamına kaydedilmektedir. Hassas sürü yönetim uygulamaları alanında geliştirilme aşamasında olan otomasyon uygulamaları şunlardır (Tömek, 2007): Sütün bileşimi (yağ, protein, laktoz, kuru madde düzeyi), somatik hücre sayısı, üre, hormon (özellikle progesteron), keton cisimcikleri (ß-hidroksibutirat, aseton) ve bakteri içeriğinin sağım sırasında otomatik ölçümü Hayvanlarda geviş getirme aktivitesinin otomatik saptanması Hayvanlarda ayak sorunlarının otomatik tanısı Görüntü analizi tekniğiyle hayvanlarda otomatik vücut kondisyon puanlaması On-line vücut ağırlığı, on-line süt bileşimi analizörü, davranış sensörü, geviş ve kalp hızı sensörleri, Sığırların tanımlanmasında yaygın olarak kullanılan elektronik tanıma sistemleri (RFID=Radio Frequency Identification), transponder olarak adlandırılan pasif (güç kaynağı bulunmayan) bir verici künye ile radyo frekansı elektromanyetik alanı oluşturan bir okuyucu aygıttan oluşmaktadır. Okuyucu aygıtın oluşturduğu elektromanyetik alan kapsamına giren verici künye (transponder), bu alanın enerjisini kullanarak, üzerine önceden programlanmış bir elektronik kodu iletmektedir. Okuyucu aygıt tarafından alınan bu kod künyeyi taşıyan hayvanın tanımlanmasında kullanılmaktadır (Eradus ve Jansen, 1999; Kampers ve ark., 1999). Elektronik hayvan tanıma sistemlerinin ana bileşenlerinden biri olan elektronik verici künyelerin değişik tipleri bulunmakta olup bunlar aşağıda sıralanmıştır (Artmann, 1999; Rossing, 1999). ü Boyun veya ayağa geçirilen kayış üzerine takılan tip, ü Kulak numarası formunda kulağa takılan tip, ü Bir cam veya seramik koruyucu içinde retikuluma yerleştirilen kapsül şeklinde tip, ü Deri altına enjekte edilen implante tip. Söz konusu elektronik tanıma künye tipleri Şekil 20 de görülmektedir. Şekil 20. Bir kayış ile boyun veya ayağa takılan tipte elektronik tanıma künyesi (WestfaliaSurge, 2003).

16 Bir hayvanın ağırlığı, hayvanın sağlık durumu ve değeri hakkında önemli bir göstergedir. Bir platforma bağlı elektronik ağırlık algılayıcılarından (load cell) oluşan kantar, sağımhane çıkışında oluşturulan bir geçiş koridoruna yerleştirilmektedir. İneklerin platform üzerinden geçişleri sırasında ölçüm gerçekleşmekte ve ölçüm bilgileri kablo bağlantısı ile bilgisayar üzerindeki sürü yönetim yazılımına kaydedilmektedir. Hayvanlarda ani hareketlilik değişimi kızgınlık yanı sıra sağlık sorunu tanısı amacıyla da kullanılabilen bir kriterdir. Kızgınlık tanısında yararlanmak amacıyla pedometre olarak bilinen otomatik hareket sayıcı elektronik cihazlar geliştirilmiştir. Bu cihazlar temelde hayvanın ani hareketlerinde kapanan bir elektrik devresiyle aktivite sayımı yapan elektronik sayaçlardır. Otomatik yoğun yem üniteleri otomatik tanıma sistemi ile birleşik çalışmakta ve bir bilgisayara yüklü yazılımlar tarafından kontrol edilmektedir. Yazılım, kullanıcının tanımladığı kriterler doğrultusunda hayvanların günlük yoğun yem tüketim düzeyini ayarlamakta, bir öğünde verilecek miktarı ve öğün frekansını (sıklığını) kontrol etmekte ve ayrıca her hayvan için belirlenen günlük toplam miktardan tüketilmeyen miktarı saptamaktadır (Schmidt ve ark., 1988; Spahr, 1989; WestfaliaSurge, 2003). İneklerde ultrasonografik görüntülemeyle gebelik tanısı MHz dalga boyunda ses dalgaları yayan bir rektal prob (başlık) ile gerçekleştirilmektedir. 2.6 Hayvan Sağlığı ve Sağlıklı Yiyecek Arasındaki İlişki Bu denli yoğun et ve hayvansal ürün talebinin karşılanması için üreticiler entansif hayvancılığa geçiş yaparak, daha kısa sürede ve daha küçük alanda daha fazla hayvan yetiştirmeye yönelmiştir. Ancak buda beraberinde bazı yönetim ve sağlık problemleri getirmiştir. Öyleki önceden her bir hayvanı tek tek tanıyan ve onları sürekli olarak gözlemleyen bir çiftçinin veya bakıcının artan hayvan sayısı dolayısı ile bunu yapabilmesi imkansız hale gelmiştir. Günümüzde hayvanların sağlığı ve refahı, uzmanların ve veterinerlerin çiftliği ziyaret ederek hayvanlar üzerinde gözlem yapması ile sağlanmaktadır. Fakat bu yöntem günümüzde oldukça yoğun şekilde yapılan hayvancılığa yeterli katkıyı sağlayamamaktadır. Özellikle hastalıkların zamanında tespit edilememesi, ciddi anlamda can ve mal kayıplarına ve bunun yanında yüksek maddi kayıplara neden olmaktadır. Erken teşhisi yapılamayan ve gerekli önlemlerin alınamadığı bazı hayvan hastalıklarının ülke ekonomilerine etkileri Tablo 2 de gösterilmiştir. Hayvan sağlığı ve sağlıklı hayvansal gıdalar arasındaki ilişki açıkça ortadadır. Hayvanların sağlık ve refahı ne denli yüksek tutulursa, tüketicinin önüne gelen et ve diğer hayvansal gıdaların hijyen ve kalitesi o denli yüksek olacaktır. Tablo 2. Hayvan Hastalıkları ve Ülke Ekonomilerine Etkileri 2.7. Hassas Hayvancılık Örnekleri Ses Teknolojisi Kullanılarak Etlik Piliçlerin Yem Tüketiminin Gerçek Zamanlı Tespiti Etlik piliç üretiminde en yüksek maliyetin yem olduğu bilinmektedir. Özellikle yem kayıplarının önlenmesine yönelik olarak Aydın ve ark.(2014) ın yaptığı çalışmada piliçlerin yem tüketimleri sürekli olarak ses ve görüntü teknolojileri kullanılarak takip edilmiştir. Gerçek zamanlı çalışan algorithmalar ile analiz gerçekleştirilip %94 oranında bir doğruluk yakalanmış ve etlik piliçlerin yem yeme davranışlarının basit bir mikrofon ile tespit edilebileceği ortaya konmuştur (Şekil 21).

17 Şekil 21. Yürütülen Çalışmadan Kesitler Aydınlatmanın Etlik Piliçler Üzerine Etkileri Modern broiler sürülerinin yönetimi için aydınlatmanın önemi herkes tarafından kabul edilmektedir. Bundan dolayı tam çevre kontrollü kümeslerde suni olarak yapılan aydınlatmada ışığın kaynağı, süresi, yoğunluğu ve dalga boyu broiler performansı için çok daha önemli hale gelmektedir (Andrews and Zimmerman,1990). Daha önceleri, broiler sürülerinde yapılan aydınlatmanın süresi ve yoğunluğu önemli iken, son yıllarda farklı renkte yapılan aydınlatmalara (Monokromatik aydınlatma) ilişkin çalışmalar hız kazanmıştır (Şekil 22). Şekil 22. Farklı renkteki ışık kaynaklarının piliçler üzerine etkisi Hasta Tavukların Görüntü İşleme Teknolojisi ile Tespit Edilmesi Avrupa Birliği Standartlarına göre hasta veya ölmüş tavukların vakit kaybetmeden tespit edilmesi ve kümes dışına çıkarılması hastalığın diğer hayvanlara bulaşmaması için bir zorunluluktur. Ancak özellikle büyük işletmelerde adet tavuğun bir arada tek bir kümeste bulunduğu ortamlarda bunu geleneksel yollar ile gerçekleştirmek neredeyse imkansızdır. Bu noktada teknolojiden faydalanmak önem arz etmektedir. Aydın ve ark. (2010) ın yaptığı çalışmada görüntü işleme teknikleri kullanılarak yüksek bacak aksaklık problemine sahip etçil tavukların tespit edilmesi amaçlanmıştır. Tavukların aktivitesi ve bacak aksaklıkları arasındaki ilişki ortaya konarak yüksek oanda bacak aksaklık problemine sahip olan tavuklar otomatik olarak tespit edilmiştir (Şekil 23). Şekil 23. Laboratuar ortamında gerçekleştirilen deneyden bir kesit.

18 Etlik Piliç Tesislerinde Erken Uyarı Sistemi Etlik piliçlerin refah ve sağlığını izlemek için otomatik sistemler kullanılabilinir. Örneğin besleyici veya içme hatları, ışık ve iklimlendirme kontrolleri gibi. Bu sistemlerden herhangi birinde meydana gelen arızanın sadece görüntü işleme tekniğiyle tespit edilebilineceğine yönelik yapılan çalışmada tavukların dağılım indeksi hesaplanmış ve burdan yola çıkılarak yapılan analiz ve modellemeler sonucunda %95 oranında doğruluk sağlanmıştır (Kashiha ve ark 2013) (Şekil 24). Şekil 24. Erken Uyarı Sistemi Büyükbaş Hayvanların Bazı Fizyolojik ve Morfolojik Özelliklerinin Görüntü Analizi ile Belirlenmesi Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak, (GİS) Görüntü İşleme Sistemlerinin hayvancılık alanında kullanımı, daha çok üretim dönemi, depolama ve tüketim öncesi sağlık ve kalite denetimleri, büyüme ve gelişmenin incelenmesi, morfolojik özelliklerin belirlenmesi, hayvansal ürünlerin renk özelliklerine göre değerlendirme, derecelendirme veya standardize etme konularında yoğunlaşmıştır. Boyutların ve şeklin incelenmesi yoluyla vücut gelişimi ve büyümenin saptanmasında da GİS kullanımı mümkündür. Böyle bir sistemin kullanılması halinde hayvanların gelişim durumlarına göre gruplandırılması, gruplandırılan hayvanlara ayrı bakım ve besleme uygulamalarının yapılması işletme ekonomisi açısından gerekli olduğu gibi, büyüme olayının incelendiği bilimsel çalışmalar için de önem taşımaktadır. Örneğin Onal ve ark. ın (2009) yaptığı araştırma kapsamında hayvanlardan Cidago Yüksekliği (CY), Sırt Yüksekliği(SY), Sağrı Yüksekliği (SGRY), Arka Sağrı Yüksekliği (ASGRY), Göğüs Derinliği (GD), Vücut Uzunluğu (VU) ve Gövde Uzunluğu (GU) gibi vücut özelliklerine ait ölçümler GİS ile elde edilmiştir (Şekil 25). Şekil 25. Ölçüm Noktaları Viazzi ve ark. (2014) tarafından yapılan bir diğer çalışmada büyükbaş hayvanlarda sıkça görülen topallık (Lameness) probleminin totomatik olarak tespit edilmesi sağlanmıştır (Şekil 26).

19 Şekil 26. Aktif Görünüm Modeli Ve Yapılan Çalışmadan Bazı Kesitler Ses Analizi ile Hayvanlarda Öksürük Sesi Analizi ve Antibiyotik Kullanımının Azaltılması Hayvanları izlemenin bir başka örneği de on-line ses analizidir. Temel fikir öksürme sırasında solunum sisteminin bir ses üretiyor olmasıdır. Hayvan solunum hastalığı ile enfekte olduğunda, solunum sisteminde hücreler değişiklik göstermektedir. Sonuç olarak, öksürme sırasında üretilen ses sinyalindeki enerji özellikleri ve üretilen ses farklı olacaktır. Guarino ve ark. (2004) tarafından yapılan bir çalışmada ses sinyalinin bu farkı tespit edilmiş ve hayvanlara verilen antibiyotiğin azaltılabileceği ortaya konmuştur (Şekil 27 ve 28). Şekil 27. Online Ses Analiz Düzeneği 3. AKILLI TARIM Şekil 28. Öksürük Sesi Sınıflandırılması Artık günümüzde hassas tarım kavramının yerini hassas tarımıda da içeren yeni bir kavram olan akıllı tarım (SMART Farming) almaktadır. Akıllı tarım tarımsal üretimde bilimi (Scientific), kolay pazarlanabilir (Marketable), kolay satın alınabilir (Affordable), güvenilir (Reliable) ve zaman ve enerjiden tasarruf

20 sağlayan (Time-saving) tarım teknolojilerinin entegre bir şekilde içerilmesini ifade eder. Akıllı tarım teknolojileri, çevreye zararı en aza indiren sürdürülebilir bir tarımsal üretimi temin eden, hassas tarım, tarımsal otomasyon, robotik ve sulama teknolojilerinin tümünü içeren yeşil teknolojilerdir (Green Technologies). Hassas tarımı da içeren Akıllı teknolojiler, son zamanlarda otomatik dümenleme ve navigasyonla sıra arası bitkiler için doğru bir hat oluşturmadan daha fazla anlamlara gelmektedir. Yani Akıllı tarımda tarımsal uygulama sırasında otomatik genişlik kontrolü sağlanırken, arazi sınırları, tarla başı dönüşleri ve uygulanan girdi miktarları kayıt altına alınmaktadır. Aslında bundan sonra ifadeyi Akıllı hassas tarım (AHT) (Smart Precision Farming) şeklinde kullanmak daha doğru olacaktır. AHT önümüzdeki yıllarda özellikle aşağıdaki alanlarda ilermeye ve yenilikçi teknolojik çözümler sunmaya devam edecektir. Bunlar; Bütün tarımsal işlerde insan iş yükünü azaltma Otomatik sensör ve otonom uygulamalar Taşımada optimum rota planlama, tarımda verilen işleri yüksek etkinliklerde gerekleştirmesi Doğal kaynakların sürdürülebilirliğine katkı yapabilecek makine ve sistemler Kalite odaklı sağlıklı ürünlere yönelik inovatif ekipmanlar (organik tarıma) Kablosuz uzaktan izleme, arıza giderme Sadece traktör değil ekipmalarında akıllı hale gelmesi Farklı ürün ve hasat koşullarına göre biçerdöverlerin ayarlarını kendi kendine optimum düzeyde yapabilmesi SONUÇ Dünya tarımında gelişmiş ülkelerde, yoğun teknoloji kullanımı, sermaye ve sübvansiyon ile desteklenen bir tarım iş hayatı ve ticaretine dönüşmüş iken, gelişmekte olan ülkelerde, bir yaşam ve hayat tarzı olarak kalmıştır. Gelişmiş ülkelerde, büyük ölçekli üretim teknolojileri, ölçek avantajına sahip kütlesel üretim yapar iken, gelişmekte olan ülkelerde büyük toplulukların üretimi ağırlık kazanmıştır. Tarım alanı küçüldükçe, pazara sunulabilecek fazla ürün ihtiyacı daha fazla olacaktır. Verimi düşürmeden üretim maliyetlerini azaltma ihtiyacımız vardır. HT, bilim ve teknolojiyi en iyi şekilde harmanlayarak, maliyetlerin düşürülmesi ve üretim verimliliğinin arttırılmasına yardımcı olmaktadır. HTT ve enstrümanları işletme yönetimi için bilgileri hazırlar ve yönetim görevinde destek verir. Gübre, ilaç, tohum ve toprak işleme derinliğinde küçük hacimli farklı dozajlama teknolojileri sayesinde hassas tarımda ekolojik hassas bölgelerin korunması ve desteklenmesi mümkündür. Hassas tarım böylece, tarımsal işletmede gelecek hedeflerine ulaşmada yardımcı olur, zira çevre koruma ve aynı zamanda ekonomik yönden işletmeye destek olur. Günümüz makinaları artık daha akıllı teknolojilerle donatılmaktadır. Örneğin yüksek teknoloji ile donatılmış bir makina sadece hasat yapmıyor aynı zamanda veride topluyor. Bu veriler sayesinde tarımsal operasyonların etkinliği daha da arttırılabilmektedir. Tarım traktörleri, alet ve makinaları GPS, mobil bilgisayarlar, kablosuz teknolojiler, spektrometreler, infrared kameralar, ile donatılıyor bu sayede anlık ürün izlenmesi ve anlık uygulamalr mümkün hale gelmiştir. Operatörün iş yükünü ve stresini azaltan otomatik yönlendirme sistemleri, çalıştırma kolaylığı, piyasada düşük maliyetli sistem seçeneklerinin bulunmasından dolayı üreticiler tarafından gittikçe daha fazla kullanılmaktadır. Aynı zamanda, optimum girdi kullanımı ile operatör hatalarını azaltarak çalışma sürelerini uzatması gibi doğrudan maliyetleri azaltıcı faydaları bulunmaktadır. Otomatik yönlendirme sisteminin avantajları değerlendirildiğinde, ülkemizde tarımsal işletmelerin bu teknolojileri kullanmaları konusunda farkındalık yaratılması ve teşvik edilmesi gerekmektedir hasat döneminde Adanada 30 un üzerinde otomatik dümenleme sistemi çitfçilerimizin traktörlerine takılmış ve kullanımına sunulmuş durumdadır. Gelecekte daha fazla tarımsal üretime ihtiyacımız olacaktır. Bu ihtiyacın karşılanması, birim alandan elde edilecek verimin arttırılması ile mümkün olacaktır. Dünya da 1990 ların başından itibaren, bilgi teknolojilerinin gelişimiyle, insana, bitkiye, hayvana ve çevreye duyarlı, üretimde kalite ve verimlilik faktörlerini ön planda tutan bir değişim süreci geçirilmektedir. Bu değişime ayak uydurmak ancak HTT ni kendi çiftçilerimizin kullanımına sunmalıyız. Yapılacak tarımsal desteklerde artık geleneksel makinalara değil özellikle teknolojik akıllı makinalara bu destekleri yönlendirmeliyiz.