Maatalous

Maatalouden tulevaisuus: Korkean teknologian ja ekologian välillä

mm
Julkaistu
Päivitetty
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Ilmoitus: Securities.io voi saada korvauksen, kun käytät arvioimiemme tuotteiden linkkejä. Tämä ei vaikuta toimituksellisiin arvioihimme. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja; tämä ei ole sijoitusneuvontaa. Lue kumppanuusilmoituksemme.

Uuden maatalousvallankumouksen tarve

Maatalous on keskeinen teknologia, jonka avulla ihmiskulttuurit ovat menestyneet. Nykyajassa se on yhä koneellistuneempaa ja teollistuneempaa, ja sen arki on etäinen suurelle osalle väestöä. Alle 2 % Yhdysvaltojen väestöstä työskentelee maatiloilla ja karjatiloilla. Keskimäärin yksi Yhdysvaltain maatila ruokkii vuosittain 169 ihmistä kotimaassa ja ulkomailla.

Teollinen maatalous on vapauttanut työvoimaa teollisuuteen ja palveluihin sekä auttanut ruokkimaan kasvavaa maailman väestöä. Siihen liittyy kuitenkin myös ongelmia:

  • Joidenkin elintarvikkeiden ravintoarvon heikkeneminen.
  • Vesistöjen ja ravintoketjun saastuminen torjunta-aineilla ja lannoitteilla.
  • Ekosysteemien vahingoittuminen ja luonnon monimuotoisuuden heikkeneminen, myös hyönteiskantojen osalta.
  • Maaperän eroosio, joka uhkaa viljelymaan määrää ja hedelmällisyyttä.
  • Kasvihuonekaasupäästöt: maatalouden, metsätalouden ja muun maankäytön osuus maailman päästöistä on noin 22 %.

Vihreä vallankumous auttoi lisäämään ruoantuotantoa ja lievittämään nälänhädän uhkaa. Sen menetelmiä on kuitenkin kehitettävä myös ympäristöongelmien ratkaisemiseksi. Bioteknologia, robotiikka, ohjelmistot ja avaruusteknologia tarjoavat vaihtoehtoja yhä suuremmille traktoreille ja maatiloille sekä kemikaalien käytön lisäämiselle.

Robotit ja droonit

Maatalousrobotit ja droonit voivat muuttaa viljelykäytäntöjä merkittävästi. Niiden kehitystä ovat vauhdittaneet viime vuosien teknologiset edistysaskeleet:

  • Halvemmat anturit ja mekaaniset osat, mikä vähentää kustannuksia.
  • Konenäkö, jonka avulla robotit tunnistavat viljelykasveja ja ympäristöään.
  • Akut, jotka parantavat laitteiden toiminta-aikaa.
  • Tekoäly, joka mahdollistaa osittain itsenäisen toiminnan. Täysin autonominen työskentely riippuu tehtävästä ja olosuhteista.

Robotit voivat auttaa hedelmien poiminnassa, rikkakasvien torjunnassa ja muissa tehtävissä, joita ei voi hoitaa suuremmilla ja raskaammilla traktoreilla.

Lähde: Corteva

Maatalousrobottien pieni koko ja tekoälyyn perustuva ohjaus voivat mahdollistaa uusia viljelymenetelmiä.

Esimerkiksi rikkakasveja voidaan torjua laserilla mekaanisen kitkemisen sijaan. Konenäön avulla torjunta-ainetta voidaan myös ruiskuttaa tunnistetuille yksittäisille kasveille koko pellon käsittelyn sijaan.

Suuret droonit voivat kuljettaa esimerkiksi lannoitesäkkejä ja korjattua satoa erityisesti vuoristoalueilla. Niillä voidaan myös pölyttää maissipeltoja keinotekoisesti.

Lisää teknologiasta, sen sovelluksista ja alan yrityksistä kerrotaan artikkelissa ”Sijoittajien kannattaa huomioida maatalouden robotisoituminen”.

Data

Maatalous muuttuu yhä enemmän dataan perustuvaksi liiketoiminnaksi. Viljelijöiden kokemuksen ja havaintojen rinnalla tietoa voidaan käyttää esimerkiksi kastelun ja kemikaalien käytön suunnittelussa.

Keskeinen työkalu on monispektrinen kuvantaminen, jossa kasveista kerätään kuvia useilla aallonpituusalueilla. Se voi auttaa havaitsemaan veden puutetta tai kasvitauteja sekä arvioimaan tulevaa satoa.

Kuvat otetaan yleensä ylhäältä droonilla tai satelliitilla. Niitä voidaan täydentää peltoantureilla, jotka mittaavat esimerkiksi maaperän ravinnepitoisuutta ja kosteutta.

Ohjelmistot ja tekoäly

Maatilat käyttävät yhä enemmän ohjelmistoja päivittäisessä toiminnassaan. Monispektrikuvien kaltaisen aineiston lisäksi toiminnanohjausjärjestelmillä voidaan hallita palkanlaskentaa, aikatauluja, koneiden huoltoa ja laskutusta.

Lähde: AgriERP

Mitä enemmän maatilan tietoja on saatavilla ja koottuna yhteen, sitä paremmin tekoäly voi tukea niiden analysointia. Esimerkiksi sääennusteiden, kasvustotietojen ja käytettävissä olevan konekaluston yhdistäminen voi auttaa optimoimaan sadonkorjuun aikataulun.

Muita mahdollisia käyttökohteita ovat kastelujärjestelmien vuotojen havaitseminen, lannoitteiden ja torjunta-aineiden käytön optimointi, karjan sijainnin ja terveyden seuranta sekä sadon lajittelun automatisointi.

Geeniteknologia

Ihmiset ovat pitkään jalostaneet kasvilajikkeita, jotka tuottavat enemmän satoa, kestävät paremmin vaikeita olosuhteita tai sisältävät enemmän ravinteita.

Perinteinen kasvinjalostus perustuu muun muassa risteytykseen ja valintaan. Vaihtelua saadaan luonnollisista mutaatioista ja myös indusoidusta mutaatiojalostuksesta. Uuden lajikkeen kehittäminen voi kestää vuosia.

Nykyaikainen bioteknologia tarjoaa uusia jalostuskeinoja. Muuntogeenisten kasvien käyttö on kiistanalaista ja säädeltyä, mutta niillä voi olla merkitystä tulevaisuuden maataloudessa. Ensimmäisten kaupallisten lajikkeiden keskeisiä ominaisuuksia olivat muun muassa rikkakasvien torjunta-aineiden sieto ja hyönteiskestävyys.

Uusilla lajikkeilla tavoitellaan esimerkiksi seuraavia ominaisuuksia:

  • Kuumuuden ja kuivuuden sietokyvyn parantaminen sekä veden tarpeen vähentäminen.
  • Parempi suolansieto, joka voi auttaa viljelyssä suolaantuvilla mailla, esimerkiksi kastelluilla riisipelloilla.
  • Parempi tuholais- ja tautikestävyys erilaisilla geneettisillä mekanismeilla.

Artikkelissa ”Muokatut kasvimikrobiomit – kasvien suojaaminen bakteereilla” käsittelimme kasvien ja hyödyllisten mikrobien vuorovaikutuksen muokkaamista. Sen avulla voidaan tavoitella parempaa kasvua, kestävyyttä ja satoa.

Uusien viljelykasvien domestikaatio

Useimmat viljelykasvimme ovat peräisin luonnonvaraisista lajeista. Domestikaatio eli kasvien muuttuminen viljelykäyttöön soveltuviksi tapahtui useilla alueilla. Myös muita luonnonvaraisia lajeja voidaan mahdollisesti kehittää viljelykasveiksi.

De novo -domestikaatiossa kehitetään uusia viljelykasveja luonnonvaraisista lajeista. Tavoitteena on säilyttää niiden hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten kestävyys, ja samalla parantaa sadon määrää sekä viljeltävyyttä.

Käsittelimme tätä ajatusta artikkelissa ”Maatalouden kehittäminen tekoälyllä ja geenitekniikalla – viljelyn tulevaisuus”. Siinä tarkasteltiin myös ehdotusta kasvien spektristen tunnisteiden hyödyntämisestä. Hyperspektrikuvantaminen voisi auttaa robotteja erottamaan viljelykasvit rikkakasveista. Se ei tarkoita, että kaikki rikkakasvit voitaisiin jo luotettavasti tunnistaa ja tuhota kaikissa oloissa.

Uusia ruokatyyppejä

Toinen mahdollisuus on kehittää uusia elintarvikkeita. Artikkelissa ”Syötävän sienirihmaston muokkaaminen CRISPR-Cas9:llä lihankorvikkeiksi” kerroimme tutkimuksesta, jossa sienirihmaston ominaisuuksia muokattiin lihankorvikekäyttöön. Terveellisyys riippuu lopputuotteen koostumuksesta.

Myös ravintosisältöä voidaan parantaa, kuten beetakaroteenia tuottavassa kultaisessa riisissä, tai makua kehittää. Ravintoarvon parantuminen ei kuitenkaan itsessään merkitse suurempaa hehtaarisatoa.

Uusi maatalousmenetelmä

Robotiikan, data-analyysin ja geenitekniikan rinnalla maataloutta voidaan kehittää ymmärtämällä paremmin ekosysteemien toimintaa ja niiden osien vuorovaikutusta.

Tähän liittyvät esimerkiksi permakulttuuri ja uudistava maatalous. Myös biodynaaminen viljely on oma suuntauksensa, mutta eri menetelmien vaikutuksia ja tieteellistä näyttöä on arvioitava erikseen.

Permakulttuuri & regeneratiivinen maatalous

Permakulttuuri on suunnittelutapa, jossa pyritään hyödyntämään ekosysteemien vuorovaikutuksia. Uudistavassa maataloudessa tavoitellaan esimerkiksi maaperän kunnon parantamista. Ympäristöhyödyt, tuottavuus ja kannattavuus riippuvat käytännöistä ja paikallisista oloista.

Tavoitteena on huomioida maaperän kunto, kasvilajien vuorovaikutukset, tuholaisten luontaiset viholliset ja maaperän hiilivarastot osana samaa kokonaisuutta.

Luomumerkintöjen rinnalle on tullut myös uudistavaan maatalouteen liittyviä merkintöjä.

Tilasuunnittelussa voidaan yhdistää viljelykasveja, puita, pensaita, pensasaitoja ja lammikoita. Monipuolinen rakenne voi olla hyödyllinen, mutta se voi myös hankaloittaa suurten maatalouskoneiden käyttöä.

Pienemmät sähkökäyttöiset koneet, robotit ja droonit voivat auttaa tällaisen tilan hoidossa. Tiedonkeruu ja analysointi voivat tukea monimutkaisen kokonaisuuden hallintaa.

Peltometsäviljely, hiiliviljely ja biohiili

Maatalouden kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä maaperällä on tärkeä rooli. Orgaanisen aineksen lisääminen voi kasvattaa maaperän hiilivarastoa, mutta vaikutuksen määrä ja pysyvyys riippuvat olosuhteista ja viljelykäytännöistä.

Voimakas muokkaus ja maan pitäminen paljaana voivat vähentää maaperän orgaanista hiiltä. Samalla veden ja ravinteiden pidätyskyky voi heikentyä, mikä voi lisätä kastelun ja lannoituksen tarvetta.

Hiiliviljelyssä pyritään lisäämään hiilen sitoutumista ja vähentämään sen vapautumista viljelyn yhteydessä.

Ensimmäinen menetelmä on peltometsäviljely, jossa puita yhdistetään kasvinviljelyyn tai karjankasvatukseen. Puut voivat tarjota varjoa, kariketta ja muita hyötyjä sekä sitoa hiiltä. Myöhemmin ne voivat tuottaa myös puutavaraa ja lisätuloja.

Toiseksi tulee hiiliviljely. Orgaanisen aineksen lisääminen voi edistää maaperän hiilensidontaa. Monet maat ja talousalueet, mukaan lukien EU, kehittävät hiiliviljelyn kannustimia ja järjestelmiä hiilen sitomiseksi metsiin ja maaperään sekä maaperän kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.

Lähde: Stop Waste

Tutkijat, viljelijät ja harrastajat selvittävät myös biohiilen mahdollisuuksia. Sitä tuotetaan kuumentamalla esimerkiksi puuta tai kasvintähteitä vähähappisissa oloissa eli pyrolyysissä. Jäljelle jää hiilipitoinen, usein huokoinen materiaali.

Biohiilen hiili voi säilyä maaperässä pitkään, mutta pysyvyys riippuu materiaalista ja olosuhteista. Huokoinen rakenne voi tarjota elinympäristöjä mikrobeille. Biohiiltä on kokeiltu esimerkiksi golfkentillä kastelutarpeen vähentämiseksi.

Uusiutuvat energiat

Maatilat ottavat käyttöön uusiutuvaa energiaa, erityisesti aurinko- ja tuulivoimaa. Vuonna 2022 yhteensä 153 101 yhdysvaltalaista maatilaa ja karjatilaa käytti uusiutuvaa energiaa tuottavia järjestelmiä. USDA:n vertailuluku vuodelle 2017 oli 133 176 tilaa, joten kasvu oli noin 15 %.

Aurinkopaneeleita voidaan yhdistää viljelyyn, jolloin samaa aluetta käytetään sekä ruoantuotantoon että energiantuotantoon. Tätä agri-PV-menetelmää käsittelee artikkeli ”Aurinkopaneelien ja maatalouden yhdistäminen”.

Viljelijät voivat hyödyntää biokaasureaktoreita maatalouden jätteiden käsittelyssä ja energiantuotannossa. Tämä soveltuu esimerkiksi tiloille, joilla syntyy paljon lantaa.

Geotermistä energiaa ja maalämpöä käsittelimme artikkelissa ”Geotermiset ja passiiviset kasvihuoneet – maatalouden päästöjen vähentäminen”.

Vähäpäästöisemmät lannoitteet

Fosfori ja kalium, NPK-lannoitteiden P ja K, saadaan suurelta osin louhittavista raaka-aineista. Niiden tuotannon päästöjen vähentäminen edellyttää esimerkiksi kaivostoiminnan ja jalostuksen kehittämistä sekä vähäpäästöistä energiaa. Pelkkä sähköistäminen ei takaa hiilineutraaliutta.

Typpilannoitteiden ammoniakki valmistetaan tavallisesti ilman typestä ja vedystä. Maakaasu on usein sekä vedyn raaka-aine että energialähde. Vähäpäästöisessä tuotannossa vetyä voidaan valmistaa veden elektrolyysillä käyttäen vähäpäästöistä sähköä.

Vihreän ammoniakin toimitusketjua kehitetään. Hajautettua tuotantoa tavoittelevia modulaarisia ratkaisuja, kuten FuelPositive Corporationin ja AmmPowerin hankkeita, käsittelimme artikkelissa ”Toinen vetypolttoaine – viisi vihreän ammoniakin osaketta”.

Ammoniakkia tutkitaan myös fossiilisten polttoaineiden korvaajaksi esimerkiksi merenkulussa, kuten artikkelissa ”Maailman merikuljetusten päästöjen vähentäminen vihreällä ammoniakilla” todetaan.

Tulevaisuudessa sitä voitaisiin mahdollisesti käyttää myös maatalouskoneiden polttoaineena.

Vaihtoehtoisesti typen saatavuutta kasveille voidaan parantaa typpeä sitovien mikrobien avulla.

Maaperätön viljely

Viljelyä voidaan kehittää myös menetelmillä, joissa kasvit eivät tarvitse maaperää. Tällaisia järjestelmiä voidaan käyttää esimerkiksi kaupunkien sisäviljelmissä.

Kaupunkiviljely tuo ruoantuotantoa lähemmäs kulutusta. Aihetta käsittelee artikkeli ”Kaupunkiviljelyn laajentamisen monet hyödyt”.

Vertikaaliviljely

Vertikaaliviljelyssä kasveja kasvatetaan päällekkäisissä kerroksissa, usein sisätiloissa keinovalon avulla. Se soveltuu joillekin kasveille ja voi täydentää avomaaviljelyä, mutta ei korvaa kaikkea perinteistä maataloutta.

Menetelmä on lupaava, mutta sen kilpailukyky riippuu esimerkiksi energiakustannuksista, kasvilajista ja toiminnan tehokkuudesta.

Lisätietoja on artikkeleissa ”Vertikaaliviljely ja sen maailmanlaajuiset vaikutukset”, ”Viisi vertikaaliviljely-yritystä” ja ”Kymmenen sisäviljely-yritystä”.

Monet sisäviljelyn menetelmät perustuvat vesiviljelyyn eli hydroponiikkaan. Kasvit saavat ravinteensa ravinneliuoksesta maaperän sijaan. Menetelmää käsittelee artikkeli ”Vesiviljely – mitä siitä on hyvä tietää”.

Aeroponisessa viljelyssä kasvien juurille sumutetaan vettä ja ravinteita. Siinä ei poisteta veden tarvetta, vaan vettä annostellaan hienona sumuna. Menetelmä on aeroponiikka.

Kalankasvatuksen ja vesiviljelyn yhdistävässä järjestelmässä kalojen aineenvaihduntatuotteista saadaan kasveille ravinteita ja kasvit auttavat veden puhdistuksessa. Menetelmä on akvaponiikka.


Myös uusia ravinnonlähteitä voidaan kasvattaa, kuten proteiineja ja antioksidantteja sisältäviä mikroleviä, joita voidaan käyttää esimerkiksi ravintolisissä ja juomissa.

Maatalous uusiutuvien materiaalien ja energian tuottajana

Biopolttoaineet

Ruoan lisäksi maatalous voi tuottaa uusiutuvia raaka-aineita korvaamaan uusiutumattomia materiaaleja.

Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineiden rinnalla levien kasvatus biopolttoaineiden raaka-aineeksi voi tarjota uuden liiketoimintamahdollisuuden.

Biomateriaalit

Monet materiaalit valmistetaan uusiutumattomista raaka-aineista. Bioteknologia voi tarjota vaihtoehtoisia valmistusreittejä. Uusiutuvuus tai luonnollinen alkuperä ei kuitenkaan yksin takaa turvallisuutta tai pienempää ympäristöhaittaa.

Esimerkiksi biomuoveja kehitetään korvaamaan fossiilisia raaka-aineita ja vähentämään muovien ympäristöhaittoja. Biopohjainen muovi ei silti aina ole biohajoavaa.

Puu on toinen tärkeä uusiutuva raaka-aine. Puunjalostus ja metsätalous muodostavat suuren toimialan, ja jalostuksen avulla voidaan kehittää esimerkiksi kasvua ja materiaalin ominaisuuksia.

Puun ominaisuuksia voidaan muokata kemiallisella ja mekaanisella käsittelyllä. Tutkimuksissa on kehitetty esimerkiksi lujempia ja jäykempiä puupohjaisia materiaaleja. Niiden suorituskyky riippuu valmistusmenetelmästä ja vertailtavasta ominaisuudesta.

Sijoittaminen maatalouteen

Elintarvikkeiden ja biomateriaalien tuotantoon voi sijoittaa monella tavalla. Elintarvikemarkkinoiden maailmanlaajuiseksi liikevaihdoksi on arvioitu 9,09 biljoonaa dollaria. Arvio riippuu markkinan rajauksesta ja ajankohdasta.

Maatalous on hajautunut ala, jolla toimii paljon pieniä yrityksiä ja perhetiloja. Arvoketjun eri vaiheissa tarvitaan koneita, siemeniä, lannoitteita, työvoimaa, jalostusta, jakelua ja markkinointia.

Elintarvikealan yritysten osakkeita voi ostaa välittäjien kautta. Sivustolla securities.io on välittäjiä koskevia vertailuja esimerkiksi Yhdysvalloissa, Kanadassa, Australiassa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja monissa muissa maissa.

Yksittäisten yritysten sijaan voi tutustua maatalous- ja elintarvikealan ETF-rahastoihin, kuten Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP), iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI) tai VanEck Agribusiness ETF (MOO). Rahastot voivat hajauttaa yhtiökohtaista riskiä, mutta niihin liittyy silti markkina- ja toimialariskiä.

Ruoantuotantoa ja maatalouden innovaatioita kehittävä yritys

CTVA Hintakaavio

Corteva on suuri maatalousteknologiayhtiö, jonka toimintaan kuuluvat erityisesti siemenet ja kasvinsuojeluaineet. Se kehittää myös uusia teknologioita, kuten robotiikkaa.

Vuonna 2023 Cortevan liikevaihto oli 17,2 miljardia dollaria. Yhtiö työllisti noin 22 500 henkilöä ja palveli yli kymmentä miljoonaa asiakasta. Sen suuriin kilpailijoihin kuuluvat Yhdysvaltojen ulkopuolelta Bayer ja Syngenta.

Vuonna 2024 kasvinsuojeluaineiden myyntiin kohdistui painetta, kun taas siemenliiketoiminta kehittyi eri tavalla. Kehitykseen vaikuttivat muun muassa kysyntä, varastot ja kilpailu; sitä ei voi selittää yksin kemikaalien käytön vähenemisellä.

Lähde: Corteva

Maissi ja soija muodostavat valtaosan Cortevan siemenliiketoiminnasta. Erityisesti Enlist E3 -soija sietää kolmea rikkakasvien torjunta-ainetta: 2,4-D-koliinia, glyfosaattia ja glufosinaattia. Sen osuus Yhdysvaltojen soijaviljelyalasta nousi alle viidestä prosentista vuonna 2019 noin 65 prosenttiin vuonna 2024 yhtiön arvion mukaan.

Lähde: Corteva

Kasvinsuojeluliiketoiminnassa yli puolet myynnistä tuli rikkakasvien torjunta-aineista. Loppu koostui pääosin hyönteis- ja sienitautien torjunta-aineista.

Lähde: Corteva

Cortevan nykyinen liiketoiminta perustuu suurelta osin tavanomaiseen maatalouteen. Sen tuotot rahoittavat myös tutkimusta ja tuotekehitystä.

Yhtiö kehittää myös uusia maatalousratkaisuja, kuten seuraavia:

Corteva selvittää myös vähäpäästöisten biopolttoaineiden ja erikoisproteiinien mahdollisuuksia. Yhtiön arvioissa kummankin potentiaaliset markkinat voisivat olla 10–30 miljardia dollaria vuoteen 2035 mennessä. Kyse on tulevaisuusarvioista.

Lähde: Corteva

Corteva on siis suuri perinteisen maatalouden toimija, joka kehittää ratkaisuja myös alan muutoksiin. Uusien teknologioiden kaupallinen menestys ei kuitenkaan ole varmaa.

mm

Jonathan on entinen biokemian tutkija, joka on työskennellyt geneettisen analyysin ja kliinisten kokeiden parissa. Hän on nyt osakeanalyytikko ja rahoituskirjoittaja, jonka keskittyminen on innovaatioihin, markkinasykleihin ja geopoliittisiin asioihin julkaisussaan 'The Eurasian Century'.