Сельское хозяйство, как и любая другая отрасль промышленности, работает над повышением производительности с одновременным снижением себестоимости производимой продукции. Сейчас для этого применяются как традиционные методы, так и современные средства и достижения научно-технического прогресса. Модернизирование и усовершенствование сельхозтехники, высокопродуктивные сорта культурных растений, самые лучшие удобрения, рациональные агротехнологические приемы — потенциал этих, несомненно эффективных, инструментов достиг предела. Применение новых технологий, недоступных прежде, позволяет достичь намеченных результатов. Речь идет о точном земледелии. Рассмотрим подробнее это понятие, основные принципы работы этой системы, ее преимущества и недостатки.
Точное земледелие — что это такое и какие задачи решает
Точным или координатным земледелием называется исследовательский подход, который предполагает применение в растениеводстве современных технологий, включая систему глобальной спутниковой навигации GPS, мониторинг урожайности сельхозкультур YMT, систему ГИС, дистанционное зондирование планеты ДЗЗ, технологию переменного нормирования VRT. Эти и другие инструменты позволяют обрабатывать почву, засевать поля, применять химикаты, вносить удобрения и производить другие операции точно в соответствии с потребностями сельхозземель.
Среди множества технологий, применяемых в точном земледелии, собственники и руководители агрохолдингов, а также фермерских хозяйств в России и во всем мире выбирают методики, наиболее актуальные для данного хозяйства. Благодаря точной карте пахотных земель, составленных на основе лабораторных исследований и снимков со спутников, земледельцам предоставляется возможность максимально рационально и эффективно распределять трудовые и материальные ресурсы. Другими словами, система координатного земледелия позволяет добиться оптимизации ресурсов — исключить перерасход средств на тех участках, на которые раньше они расходовались в избытке, и обеспечить повышение урожайности на землях, ранее получавших недостаточно удобрений, полива и других необходимых ресурсов.
Такой подход обеспечивает снижение расходов на производство продукции и повышение урожайности с посевных площадей. Помимо этого данная технология позволяет повысить качество сельхозпродукции и оптимизировать расходы.
Как работает система точного земледелия
Основу системы координатного земледелия составляет применение карт полей. К каждому участку пахотных земель осуществляется привязка информации, которая содержит точные аграрно-технические характеристики. К ним относятся данные о химическом составе грунта, уровне влажности, глубине грунтовых вод, рельефе и перепадах по высоте, объеме получаемого УФ-излучения, преобладающих ветрах, находящихся в непосредственной близости от поля автодорог, промышленных объектов, жилых домов. Чем больше собрано сведений, тем информативнее получается карта и тем более эффективной будет коррекция производственного процесса.
Для составления карт применяются различные методики, включая отбор проб почвы, проведение гранулометрических, химических, минералогических, микробиологических исследований, спутниковая съемка, общее научное исследование каждого участка. Электронные карты составляются при помощи специальных компьютерных программ, которые объединяют их с остальными техническими средствами
Такие карты используются как основа для разработки ко всем участкам инструкций по вспашке поля, внесению химикатов, объему посевного материала, поливу. Эти инструкции применяются для решения таких задач, как контроль и корректирование действий сельхозтехники, работающей на полях.
В результате техника работает на полях практически полностью в автономном режиме, с минимальным участием персонала, который в основном контролирует правильность выполнения поставленных задач в соответствии с разработанными инструкциями. Спутниковая навигация позволяет эффективно решать целый ряд задач — программа задает оптимальную траекторию движения техники, выбирает необходимую глубину вспашки, определяет нормы полива. Применение системы точного земледелия позволяет исключить пропуски и нахлесты при обработке земель, которые зачастую допускаются в сельском хозяйстве при обработке полей традиционными методами.
Подробнее о технологиях точного земледелия
В основе методов координатного земледелия в сельском хозяйстве лежит применение информационных технологий и других средств, которые обеспечивает эффективное возделывание пахотных земель и управление полями.
Рассмотрим подробнее, какие методы, техника и оборудование применяются для решения поставленных задач.
Геоинформационная система
Это система сбора, хранения, анализа и графической визуализации больших объемов данных, которая является одним из ключевых методов точного земледелия. С ее помощью проводится анализ данных о почве, климате и других факторах, которые влияют на рост различных посевных культур. ГИС позволяет точно определить, какие участки земли нуждаются в удобрениях, орошении или других мерах для повышения урожайности.
Лазерное нивелирование
В точном земледелии технологии лазерного выравнивания почвы используются для получения координат и решения задач высокоточной навигации. Основными целями данного метода является уменьшение заболачивания полей, предотвращение водной и ветровой эрозии, создание оптимального ложа для семян, обеспечение равномерной подачи влаги к растениям, предотвращение чрезмерного испарения влаги. С помощью лазерного построителя плоскости и специального оборудования, установленного на трактор, возможно эффективное выравнивание участков с неровным рельефом. На поле с одним лазерным построителем плоскости могут одновременно работать несколько единиц спецтехники.
Спутниковые системы навигации
Системы глобальной спутниковой навигации GPS, ГЛОНАСС, Beidou, Galileo, применяемые в России, играют важную роль в точном земледелии. С их помощью выполняется построение оптимальных маршрутов техники, контролируется точность сева и обработки полей. Благодаря внедрению этих систем значительно сокращаются затраты на топливо и соответственно снижается негативное воздействие на окружающую среду.
Дроны и квадрокоптеры
БПЛА в сельском хозяйстве и растениеводстве в частности применяются для мониторинга полей, анализа роста растений, сбора образцов почвы, автоматического орошения, распыления удобрений и химикатов. Беспилотные летательные аппараты позволяют быстро получать информацию о состоянии посевов и оперативно принимать необходимые меры.
Смарт-технологии и интернет вещей
Общая информационная сеть дает возможность для удаленного контроля и управления техникой, оборудованием и сельхозмашинами из одного центра. Например, датчики уровня влажности и системы автополива с автоматической регулировкой интенсивности и скорости подачи воды позволяют повысить урожайность и при этом оптимизировать расход ресурсов. Программное обеспечение в сочетании с высокотехнологичными устройствами способны сделать сельское хозяйство максимально «интеллектуальной», эффективной и окупаемой отраслью.
Роботизация
Темпы развития компьютерных технологий позволяют давать смелые прогнозы. С течением времени все больше задач можно будет делегировать автоматизированным и роботизированным машинам. Уже сегодня в России и других странах в растениеводстве в небольших хозяйствах и теплицах используются автономные системы посева, орошения, внесения жидких пестицидов и удобрений.
Системы орошения
Благодаря современным технологиям возможно в режиме 24/7 мониторить уровень влажности почвы и автоматически включать полив именно в проблемных зонах. При этом объем воды при поливе точно соответствует требованиям. Такой подход является более эффективным, чем полив всего поля по расписанию.
Датчики
Размещение в полях беспроводных датчиков дает возможность удаленно в реальном времени контролировать все важные параметры — от состояния посевов до уровня влажности почвы. Этот метод дает возможность экономить время и топливо, получать всю необходимую информацию не объезжая поля. Помимо этого система датчиков и связанных с ними аналитических инструментов помогает производителям сельхозпродукции получать более полную информацию, принимать своевременные решения с предсказуемыми результатами.
Применение методов точного земледелия возможно как в комплексе, так и по отдельности. Это зависит от финансовых возможностей хозяйства, а также целей и задач, которые стоят перед владельцем предприятия.
Этапы внедрения системы точного земледелия
Процесс внедрения точного земледелия состоит из нескольких этапов, каждый из которых играет важную роль в достижении поставленных целей и задач:
- Первый этап — сбор данных. С помощью специализированного оборудования и датчиков собирается информация о составе и состоянии почвы, рельефе участка, уровне влажности, плотности посева и других параметрах. Эти данные являются основой для принятия решений и оптимизации производственных процессов.
- Второй этап — исследование и анализ. Проводится изучение и анализ почвенных и климатических условий, а также других факторов, влияющих на производство сельскохозяйственной продукции. Это позволяет определить потенциал пахотных земель и выбрать наиболее подходящие методы для их использования.
- Третий этап — принятие решений. Собранные данные обрабатываются с использованием специальных программ, которые позволяют выявлять закономерности и прогнозировать результаты. На основе полученных данных принимаются решения о необходимых мерах для повышения эффективности производства сельхозпродукции.
- Четвертый этап — внедрение технологий. На данном этапе происходит внедрение новых технологий, таких как геоинформационная система, спутниковые системы навигации и другие методики. Это позволяет автоматизировать и оптимизировать процессы, повысить точность работы.
- Пятый этап — контроль и анализ результатов. После внедрения инструментов точного земледелия осуществляется постоянный мониторинг работы системы и анализ результатов. Постоянный контроль позволяет выявить возможные проблемы и скорректировать принятые решения для наилучшего достижения поставленных целей.
Внедрение точного земледелия требует времени, усилий и инвестиций, но при этом открывает новые возможности для устойчивого развития сельского хозяйства.
Преимущества и недостатки системы координатного земледелия
Технологии точного земледелия имеют множество преимуществ. Эти методы позволяют повысить урожайность и качество получаемой сельхозпродукции, уменьшить расходы на топливо, удобрения и химикаты, повысить качественные характеристики пахотных земель, а также снизить негативное влияние техники на окружающую среду. Благодаря инновационным методам, сельское хозяйство становится более прибыльным и эффективным.
Однако у этой замечательной во всех отношениях системы есть свои недостатки:
- Отсутствие практического опыта может стать тем фактором, который снижает эффективность применения новых методов и инструментов.
- Кадровый голод. Фермерские хозяйства зачастую сталкиваются с нехваткой квалифицированных кадров. В связи с внедрением системы точного земледелия в сельском хозяйстве становятся востребованными IT-специалисты.
- Большие затраты на модернизацию производства. Внедрение технологий точного земледелия помимо значительных финансовых вложений требует серьезных затрат на обучение персонала.
Поэтому господдержка и организация централизованного обучения специалистов будут играть важную роль в успешном внедрении новых технологий.