Miten maa makaa? Sitä pohtii moni viljelijä. Pinnasta katsoen kaikki on kunnossa, ja satoa tulee. Harva kuitenkaan tietää, millainen tilanne on eri peltolohkoilla eri syvyyksillä maassa kuivana kautena tai runsaiden sateiden jälkeen. Voisiko maaperän kuntoa, satoa ja tilan taloudellista tulosta vieläkin parantaa?
Agronomi ja maatalous-metsätieteiden tohtori Johannes Tiusanen tietää tarkkaan, millainen tilanne hänen koepellollaan kotimaatilalla on. Hän on asentanut peltoonsa itse kehittämiään antureita, joiden lukemia hän voi seurata tietokoneelta. Anturit ilmoittavat maan lämpötilan, kosteuden ja sähkönjohtokyvyn kussakin sijoituspaikassa 20 minuutin välein.
– Minulla on lisäksi kolmen vuoden ajan ollut puimurissa satokartoitin, ja olen nähnyt, mistä satoa tulee ja mistä ei. Nyt todella ymmärrän peltoni vesitalouden, kun tähän asti olen vain luullut ymmärtäväni. Mittauksista en luopuisi millään.
Kaikki lähti perusopinnoista
Johannes Tiusanen lähti kaivautumaan peltomaahan jo vuonna 2000 Helsingin yliopiston maisterivaiheen kurssilla, joka käsitteli maatalousteknologian ennakointia. Tarkoitus oli miettiä maataloutta 25 vuoden kuluttua.
– Siihen mennessä oli nettiin tullut paikkakuntakohtaisia sääennusteita, jotka muuttivat maataloudessa paljon. Ei tarvinnut enää katsoa taivaalle, vaan saattoi katsoa tietokoneelta tai kännykästä, että alkaako sataa vai lähdenkö ruiskuttamaan. Mietin, että pitäisi olla samanlainen keino saada jatkuvaa tietoa maan alta, langattomasti.
Kävi ilmi, että kukaan ei oikeastaan tiennyt tarkasti perusasioita, esimerkiksi sitä, miten radioaallot kulkevat maassa. Johannes Tiusanen päätyikin itse selvittämään langattomaan teknologiaan tarvittavaa fysiikkaa, matematiikkaa ja radiotekniikkaa.
Vuonna 2007 Johannes Tiusanen sai valmiiksi väitöskirjansa. Siinä hän käytti johdon päässä olevaa purkkiantennia, jota hän hautasi erilaisiin maihin ja eri syvyyksiin. Hän kehitti tarpeeksi pienen laajakaista-antennin, joka toimii, vaikka maan sähkönjohtokyky muuttuukin kosteuden mukaan. Seuraavaksi piti ratkaista, miten radiosignaali saadaan syötettyä anturista antenniin.
Kun nämä ongelmat oli ratkaistu, anturi oli tässä vaiheessa periaatteessa teknisesti valmis. Sen markkinoille saaminen osoittautui kuitenkin haastavaksi. Lopulta yhteistyökumppani löytyi, ja ensimmäinen prototyyppisarja ja kaupallistettava radiovastaanotinpää voitiin valmistaa.
– Vuonna 2013 sitten perustin yrityksen, vaikkei se missään vaiheessa ollut tutkimustyöni tarkoitus, Johannes Tiusanen naurahtaa.
Golfkentät kiinnostuivat ensin
Vaikka anturi kehitettiin alunperin maataloutta ajatellen, se on tässä vaiheessa kiinnostanut lähinnä maaperän olosuhteiden mittauksiin kauemmin perehtyneitä aloja.
– Maataloudesta puuttuu vielä jatkuvien mittausten kulttuuri. Sen sijaan golfkentillä olosuhteiden tarkkailu ja säätely ovat olleet arkipäivää jo pitkään. Perinteisesti tarkkailu on kuitenkin perustunut maanpäälliseen havainnointiin ja käsikäyttöisiin mittareihin. Langattomia antureita voidaan sijoittaa eri syvyyksille ja myös väylille – joihin suurin osa vedestä joka tapauksessa päätyy, Johannes Tiusanen toteaa.
Golfkentänhoitajien messuilta lähti myös käyntiin yhteistyö tehostettua salaojitusjärjestelmää markkinoivan amerikkalaisyrityksen kanssa. Sen tuloksena Tiusasen kehittämät anturit ohjaavat nyt esimerkiksi Philadelphia Philliesin ja Wembleyn stadionin pelikentän uumenissa olevia kuivatuslaitteita. Kotimaassa Tiusasen yrityksellä oli kesällä 2018 pilottiprojekti myös Helsingin kaupungin kanssa kukka-altaiden kastelun optimoinnissa.
Kokonaan uusi avaus on syntymässä Sri Lankassa. Siellä maanvyörymät ovat arkipäivää, mutta niiden ennustamisessa on toistaiseksi käytetty vain sadetutkahavaintoja. Ennusteet eivät pidä hyvin paikkansa, eivätkä paikalliset luota niihin.
Soil Scout etsiikin parhaillaan koealuetta, jonne antureita voitaisiin sijoittaa. Tarkoituksena on oppia tunnistamaan lämpötilan, kosteuden ja sähkönjohtavuuden raja-arvot, joiden kohdalla maaperän vakaus aletaan menettää. Mukaan voidaan liittää myös kiihtyvyysanturi, joka kertoo maamassan lähdöstä liikkeelle.
Maatalous tulee vielä
Johannes Tiusanen toteaa, että maaperän tarkkailu on tulossa myös maatalouteen, mutta ei aivan vielä.
– Maatalous on maailmanlaajuisesti markkinana monisatakertainen golfiin verrattuna. Kyllä maataloudessakin vielä päädytään samanlaiseen tilanteeseen kuin golfkentillä, mutta se ei tapahdu vuodessa eikä kahdessa. Täytyy jaksaa muokata toimintakulttuuria.
––––––––––––––––––––––––––––
Soil Scout
Johannes Tiusasen väitöskirja Langattoman peltotiedustelijan maanalainen toimintaympäristö ja laitesuunnittelu