Точное земледелие (Precision Agriculture)


© Внимание! При использовании материалов ссылка на сайт www.agrophys.com обязательна!


Яровая пшеница 2006 г.

Современная мировая экономика переживает значительные изменения, которые обусловлены, в том числе, существенными изменениями на геополитической карте мира, произошедшими за последние пятнадцать лет. Глобализация экономики, а также стремительное развитие технических и информационных инноваций ставит перед экономикой нашей страны определённый круг задач, от решений которых будет зависеть положение и роль России в ближайшем будущем. Например, возможное вступление России в ВТО в ближайшее время может губительно сказаться на некоторых отраслях нашей экономики (например, на сельском хозяйстве), по крайней мере, в том состоянии, в котором они сейчас находятся. Однако, по некоторым оценкам, Россия может играть одну из ведущих ролей в мировой экономике, несмотря на серьёзные потрясения, переживаемые с постсоветского времени по сей день. Для этого необходим комплекс мер в налоговой, монетарной, территориальной, экспортно-импортной и инновационной политике.

Одна из таких оценок изложена в статье журнала "Эксперт" №45 (491) "Вернуть лидерство". В статье изложена экономическая доктрина для России до 2025 года, разработку которой заказал «Эксперту» институт общественного проектирования (ИнОП). Примечательно, что группа экспертов, прогнозируя развитие мировой экономики, определяют одним из важных факторов развитие ресурсосберегающих технологий: "Мировое хозяйство следующего тридцатилетия – выравнивание экономического потенциала мира за счёт внедрения новой технологической базы экономики. Этот процесс ориентирован прежде всего на Азию и предполагает:

  • Внедрение новых ресурсосберегающих технологий;
  • Обеспечение доступа высоконаселённых стран к ресурсам;
  • Развитие межрегиональной транспортной, торговой и информационной инфраструктуры;
  • Обеспечение безопасности стран."

Мы также считаем, что развитие ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве позволит отрасли выйти на качественно новый уровень производства, который позволит (при определённых изменениях в политике государства, поддерживающих сельское хозяйство) сельхозпроизводителям конкурировать с иностранными предприятиями.

Одним из базовых элементов ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве является "точное земледелие" (или как его иногда называют "прецизионное земледелие" - precision agriculture). Точное земледелие - это управление продуктивностью посевов c учётом внутрипольной вариабельности среды обитания растений. Условно говоря, это оптимальное управление для каждого квадратного метра поля. Целью такого управления является получение максимальной прибыли при условии оптимизации сельскохозяйственного производства, экономии хозяйственных и природных ресурсов. При этом открываются реальные возможности производства качественной продукции и сохранения окружающей среды.

Такой подход, как показывает международный опыт, обеспечивает гораздо больший экономический эффект и, самое главное, позволяет повысить воспроизводство почвенного плодородия и уровень экологической чистоты сельскохозяйственной продукции. Например, фермер из Германии при внедрении элементов точного земледелия добился повышения урожая на 30% при одновременном снижении затрат на минеральные удобрения на 30% и на ингибиторы на 50%.

Точное земледелие включает в себя множество элементов, но все их можно разбить на три основных этапа:

  • Сбор информации о хозяйстве, поле, культуре, регионе
  • Анализ информации и принятие решений
  • Выполнение решений - проведение агротехнологических операций

Для реализации технологии точного земледелия необходимы современная сельскохозяйственная техника, управляемая бортовой ЭВМ и способная дифференцированно проводить агротехнические операции, приборы точного позиционирования на местности (GPS-приёмники), технические системы, помогающие выявить неоднородность поля (автоматические пробоотборники, различные сенсоры и измерительные комплексы, уборочные машины с автоматическим учётом урожая, приборы дистанционного зондирования сельскохозяйственных посевов и др.) Ядром технологии точного земледелия (второй этап из рассмотренных выше) является программное наполнение, которое обеспечивает автоматизированное ведение пространственно-атрибутивных данных картотеки сельскохозяйственных полей, а также генерацию, оптимизацию и реализацию агротехнических решений с учётом вариабельности характеристик в пределах возделываемого поля.

МТЗ-1221 с установленным Hydro-N-Sensor на крыше и разбрасывателем Amazone ZA-M 1500 (дифференцированное внесение)

Первый этап достаточно развит в плане технического и программного обеспечения. За рубежом активно используются почвенные автоматические пробоотборники , оснащенные GPS-приемниками и бортовыми компьютерами; геоинформационные-системы (ГИС) для составления пространственно-ориентированных электронных карт полей; карты урожайности обмолачиваемых культур, получаемые сразу после уборки; дистанционные методы зондирования (ДДЗ), такие как аэрофотосъемка и спутниковые снимки. Совместно с Агрофизическим НИИ (Санкт-Петербург) мы используем все перечисленные компоненты сбора информации, занимаемся исследованиями и разработкой собственных методов и программного обеспечения.

Второй этап на сегодняшний день наименее развит, однако на рынке существует ряд программных продуктов, предназначенных для анализа собранной информации и принятия производственных решений. В основном это программы расчёта доз удобрений с элементами геоинформационных систем (ГИС). Например, это SSToolBox © , Agro-Map ©, Агроменеджер ©, ЛИССОЗ ©, УрожайАгро ©, АдептИС ©, а также FieldRover II ©, MapInfo © и AgroView ©. Специалистами Агрофизического НИИ ведется разработка подобной системы, но гораздо более мощной и гибкой, чем перечисленные программы. Разрабатываемая система поддержки принятия решений (СППР), с рабочим названием "Деметра" должна была появиться на рынке в 2007 году. Однако недофинансирование отечественной науки существенно изменило этот срок. В связи с этим, мы ведем поиск инвесторов, готовых вложить средства в разработку СППР.

Этап выполнения агротехнологических операций, также как и первый этап динамично развивается. Здесь самыми "продвинутыми" являются операции по внесению жидких и твердых минеральных удобрений, а также посев зерновых культур.

Внесение удобрений по технологии точного земледелия проводится дифференцированно, то есть, условно говоря, вносим на каждый квадратный метр столько удобрений, сколько необходимо именно здесь (на данном элементарном участке поля). Внесение проводится в двух режимах - off-line и on-line. Стоит отметить, что дифференцированное внесение минеральных удобрений на сегодняшний день является ключевым элементом в точном земледелии. Мы с гордостью можем сказать, что мы одни из первых в России освоили и используем у себя на опытных полях эту технологию.

Режим off-line предусматривает предварительную подготовку на стационарном компьютере карты-задания, в которой содержатся пространственно привязанные, с помощью GPS, дозы удобрения для каждого элементарного участка поля. Для этого проводится сбор необходимых для расчёта доз удобрений данных о поле (пространственно привязанных). Проводится расчёт дозы для каждого элементарного участка поля, тем самым формируется (в специальной программе) карта-задание. Затем карта-задание переносится на чип-карте (носитель информации) на бортовой компьютер сельскохозяйственной техники, оснащённой GPS-приёмником и выполняется заданная операция. Трактор оснащенный бортовым компьютером, двигаясь по полю, с помощью GPS определяет свое место нахождение. Считывает с чип-карты дозу удобрений, соответствующую месту нахождения и посылает соответствующий сигнал на контроллер распределителя удобрений (или опрыскивателя). Контроллер же, получив сигнал, выставляет на распределителе удобрений нужную дозу.

Кабина МТЗ 1221 с установленными бортовыми системами для точного земледелия

Режим реального времени (on-line) предполагает предварительно определить агротребования на выполнение операции, а доза удобрений определяется непосредственно во время выполнения операции. Агротребования, в данном случае, это количественная зависимость дозы удобрения от показаний датчика установленного на сельскохозяйственной технике, выполняющей операцию. Нами использовался оптический датчик Hydro-N-Sensor производства фирмы Yara ©, который в инфракрасном и красном диапазоне света определяет содержание хлорофилла в листьях и биомассу. На основании этих данных, а также данных по сорту и фенофазе растения определяется доза азотных удобрений. Для использования N-сенсора (Hydro-N-Sensor) также необходим портативный прибор N-tester, определяющий те же параметры. Результаты выполнения операции (дозы и координаты, обработанная площадь, время выполнения и фамилия исполнителя) записываются на чип-карту.

В режиме on-line бортовой компьютер получает данные от датчика, сравнивает их с определенными и записанными в память агротребованиями, и посылает сигнал на контроллер по той же схеме, что и в режиме off-line. В настоящее время активно ведутся разработки различных датчиков, позволяющих использовать режим on-line. Это оптические датчики, определяющие содержание азота в листьях и засоренность посевов; механические, оценивающие биомассу; электромагнитные и прочие.

Подробную информацию о истории развития точного земледелия, технических и информационных средствах этого направления, опыте построения баз данных и геоинформационных систем, опыте апробации технологии на полях Ленинградской области, перспективах развития точного земледелия Вы можете узнать из книг члена-корреспондента Российской Академии Сельскохозяйственных Наук (РАСХН) Якушева В.П. "На пути к точному земледелию" и "Информационное обеспечение точного земледелия"

Перечень услуг предоставляемых нами по технологии точного земледелия

Мобильный автоматизированный комплекс для агрохимического обследования с/х полей

Некоторые публикации и видиоматериалы по точному земледелию из нашей библиотеки

C вопросами и предложениями обращайтесь по телефону или по E-mail.