Resultaten BodemHack

Hoe zorg je dat je zowel drinkwater als landbouwgewassen kunt blijven produceren? Drinkwaterbedrijf Vitens, Provincie Gelderland en Wageningen Universiteit & Research wilden antwoord op deze vraag. Ze kozen voor een niet-alledaagse aanpak: de BodemHack. Kort gezegd gooiden ze de onderzoeksgegevens van een proefboerderij en een drinkwaterwinning -die op een steenworp afstand van elkaar liggen- op een hoop. Zo ontstond een unieke combinatie van data over een specifiek gegrafisch gebied over bodem, agrarisch gebruik, (grond)waterkwaliteit en -kwantiteit (zie FarmHackNL-Github). FarmHackNL bracht een groep van data-scientists, boeren, bodemkundigen en hydrologen bijeen die twee dagen lang mochten graven in die berg data.

Op donderdag 31 mei en vrijdag 1 juni was FarmHackNL met ruim 30 van deze ‘hackers’ te gast bij proefboerderij De Marke in de Achterhoek. Vier teams gingen los op de data. Dit keer dus geen glanzende app’s en visualisaties, maar een hardcore deep-dive in veel complexe data.

Challenges

De volgende challenges dienden als denklijnen.

Data crunching Wat levert het op als we landbouwdata combineren met diverse bodem- en (grond)waterdata? Kunnen we patronen vinden, observaties verklaren of zelfs voorspellen? Wat leren we eruit voor beter bodemmanagement? Toepassingen kun je vinden in de andere challenges, maar ook in bijvoorbeeld nitraatuitspoeling of verspreiding in de bodem van veterinaire medicijnen.

Waterbeschikbaarheid In droge periodes zijn er percelen die beter presteren dan andere. Soms zijn die verschillen niet verklaarbaar door voor de hand liggende kenmerken als hoogte of bodemsoort. Is op basis van satellietbeelden en data (gewashistorie, bodemanalyses) vast te stellen welke factoren deze verschillen beïnvloeden? Volgen hieruit handelingsperspectieven voor bodemmanagement?

PerceelPrestatie De bodem in het onderzoeksgebied heeft een dubbelfunctie: voor boer én drinkwaterbedrijf. Terwijl binnen de afzonderlijke functies prestaties van de bodem goed gemonitord worden, is het geheel van prestaties van de bodem niet inzichtelijk. Een moeilijkheid daarbij zijn de verschillende schaalniveaus. Hoe kun je het geheel van prestaties dat een perceel levert zichtbaar maken?

Gebiedsarrangement, varierend op MaxiMi. MaxiMi is het resultaat van een eerdere FarmHack hackathon. Het is een gebiedsarrangement waarbij de kwaliteit van het oppervlaktewater sturend is voor het agrarisch management. MaxiMi is door het Ministerie van LNV onderkend als een waardevolle benadering voor de toekomst. Er worden pilots voorbereid. Wat kan de MaxiMi-aanpak betekenen voor de Achterhoek?

Resultaten challenges

De eerste challenge (woordvoerder Sjoerd Boersma) ging de data te lijf en stuitte op heel praktische vraagstukken rond datakwaliteit. De AgroDataCube huisvest data van alle landbouwpercelen van Nederland. Maar wat als een landbouwperceel door de jaren heen van vorm verandert, en daarmee van geo-locatie? Dit kan komen doordat een boer besluit een groot perceel in delen te bewerken, door afwijkingen aan de randen of door werkelijke veranderingen als ruilverkaveling. Het team kwam niet toe aan het bouwen van een ‘random forest’ of dergelijke spannende machine learning toepassingen, maar besloot in plaats daarvan een praktische wending te nemen. Om de perceelskwestie te omzeilen leverde ze een bruikbaar hulpmiddel voor de AgroDataCube. Het team kluste een geo-selector waarmee je een geografisch gebied kunt selecteren en dan in een oogopslag kunt zien wat binnen dat gebied, in een bepaald jaar, het aandeel ‘gewas=mais’ is. Of het aandeel ‘bodemsoort = zware klei’. Of het aandeel met grondwatertrap x; oftewel, het voorkomen van bepaalde data uit de AgroDataCube.

De waterbeschikbaarheid challenge (woordvoerder John van Smaalen) wist vele ogen op zich gericht, aangezien droogte het grootste probleem is voor boeren in het gebied. Tegelijkertijd een onmogelijke opgave, want meer inzicht in droogte lost het watertekort nog niet op. Opzet was om met data te staven of en waarom sommige percelen beter met droge weersomstandigheden kunnen omgaan.  Er werd driftig gecombineerd en geanalyseerd en er werden enkele verbanden aangetoond. Ondanks de ‘berg’ data bleven er maar weinig datapunten over waar volledige bodemanalyse van beschikbaar was.

De challenge genaamd PerceelsPrestatie (woordvoerder Jip Welkers) keek naar de verschillende bestaande bodemtools en hoe die zich tot elkaar verhouden. Wat is er eigenlijk bekend aan data van 1 perceel van Jelger (een melkveehouder uit het gebied die deelnam) en wat kan hij ermee? Hoe kan het Bodempaspoort van ZLTO gebruikt worden om de Kansenkaart van Boerenverstand te voeden met data? En wat kan de Soil Health Index van Cornell (SHI) toevoegen? Waar ben je transparant en waar bescherm je de data van de boer? Conclusies waren dat voor een hulpmiddel, wil het breed omarmd worden, de metingen heel goedkoop moeten zijn en de processen transparant, terwijl specifieke data beschermd moet kunnen worden.

MaxiMy-N is een uitbreiding op MaxiMi, een aanpak die voortkomt uit de MestHack van FarmHackNL en die inmiddels in pilots getest wordt om wellicht op den duur het mestbeleid te kunnen verbeteren. Het is een gebiedsaanpak waar de gemeten waterkwaliteit sturend is voor agrarisch management, bijvoorbeeld voor maximale mestapplicatienormen. Maatwerk op basis van gemeten milieu-impact dus, in plaats van de huidige generieke normen.

Het team (woordvoerder Gerard Ros) wilde het management van de boer, toegespitst op de stikstofkringloop, in kaart brengen. Het management wat de boer op het perceel doet en verschillende data daarover monden uit in een score. Die score werkt harder door naarmate de relatieve bijdrage van dat perceel aan het grondwatersysteem groter is.

Het team ontwierp een model waar de bereidheid van een boer om openheid over zijn data te geven, bijdraagt aan de potentie om een ecosysteemdienst op gebiedsniveau te verwaarden. Uiteindelijk moeten de data van de boer bijdragen aan een ecosysteemdienst die financieel beloond wordt. Zo krijgt de boer financiële compensatie voor zijn inspanningen, die gesymboliseerd worden door de data transfer. Voor de verantwoording, inclusief een systeem van belonen en bestraffen, hanteerden ze een gebiedsverantwoordelijkheid. De boer kan zijn gegevens afschermen, maar tegelijkertijd kunnen de gegevens wel (geanonimiseerd) meehelpen om met behulp van machine learning het model beter te maken.

Winnaar MaxiMy-N: data als transactiemiddel bij verwaarden van ecosysteemdiensten 

De jury bestaande uit leidinggevenden van WUR, Vitens en Provincie Gelderland was unaniem: winnaar van deze FarmHack werd MaxiMy-N. Een fantastisch concept dat veel kansen biedt en een fijnmaziger en beter beheer mogelijk maakt op basis van de gewenste impact, in plaats van op generieke normen. De Achterhoek lijkt om allerlei redenen een ideaal pilotgebied voor MaxiMy-N. Zo is het gebied bijzonder rijk aan data, is er de winlocatie van Vitens en veerden betrokkenen in het gebied (De Marke, Vruchtbare Kringloop Achterhoek) meteen op bij het zien van het concept. Gefeliciteerd aan MaxiMy-N team!

Jury woordvoerder Charon Zondervan van WUR overhandigt de prijs aan MaxiMy-N (vlnr: Merhab Marry, Joost Lahr, Henk Janssen, Gerard Ros, Yke van Randen, Erwin Mollenhorst, Charon Zondervan, Lucas van der Zee.)

De presentaties van alle teams zijn te vinden via: https://github.com/FarmHackNL/Bodemhack-2018/tree/master/Presentaties

Conclusie

Een belangrijke doel van de BodemHack was om samen te werken op datagebied tussen Vitens, WUR en Provincie Gelderland, om efficienter te zijn en meer impact en nieuwe inzichten uit data te halen. Een constatering is: samenwerken op datagebied is makkelijker gezegd dan gedaan. Ondanks het voorwerk en dat alle data hetzelfde geografische gebied betrof, was het veel werk om data te harmoniseren. Geo-referenties ontbraken of verschilden, van cruciale data bleken toch niet zoveel datapunten te zijn, kolomheadings waren niet duidelijk, etcetera. In het algemeen: de systemen zijn niet ingericht op hergebruik. De samenwerking loopt langer door dan alleen dit BodemHack event, dat is een mooi perspectief!

Dus: Stay tuned! En als je op hoogte wil blijven of met bodem bezig bent en aan wil haken, stuur een bericht aan ons met als onderwerp ‘Bodem’

Dit werk valt onder een Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland-licentie.