Одним из базовых элементов ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве является "точное земледелие" (или как его иногда называют "прецизионное земледелие" - precision agriculture). 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 и опыт Агрофизического НИИ, 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%.
В 2007-2010 годах на полях Меньковской опытной станции Агрофизического института, используя элементы точного земледелия, на посевах яровой пшеницы мы сэкономили около 20% минеральных удобрений и получили урожайность на 15% выше, чем при обычной технологии (применяя ту же технику). Урожайность же достигла 60 ц/га (это уже в пересчете на амбарную влажность - 14%)! При этом значительно увеличилось качество зерна - на вариантах посева, где применялись технологии "точного земледелия", мы получили пшеницу 2-го класса, т. е. пригодную для самостоятельного хлебопечения! Такой результат для Ленинградской области является лучшим доказательством эффективности технологий "точного земледелия.
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.
Первый этап достаточно развит в плане технического и программного обеспечения. За рубежом активно используются почвенные автоматические пробоотборники, оснащенные GPS/ГЛОНАСС-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 специализированные геоинформационные системы (ГИС), программы расчёта доз удобрений и многое другое. Например, это SSToolBox© , Agro-Map©, Агроменеджер©, ЛИССОЗ©, УрожайАгро©, АдептИС©, Agrar-Office©, а также FieldRover II©, MapInfo© и AgroView© и многие другие.
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/ГЛОНАСС, 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/ГЛОНАСС-приёмником и выполняется заданная операция. Трактор, оснащенный бортовым компьютером, двигаясь по полю, с помощью GPS/ГЛОНАСС определяет свое местонахождение. Считывает с чип-карты дозу удобрений, соответствующую местонахождению и посылает соответствующий сигнал на контроллер распределителя удобрений (или опрыскивателя). Контроллер же, получив сигнал, выставляет на распределителе удобрений нужную дозу.
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.
По вопросам консультирования можно обращаться
к специалистам разработчиков.
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет»
ФГБНУ "Агрофизический научно-исследовательский институт"
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.
Внедрение данной технологии обеспечит снижение затрат на ГСМ на 10‐15%, затрат на агрохимикаты на 25‐30%, повышение урожайности – на 25‐30%, значительное повышение
качества продукции, повышение экологической безопасности.
Разработчики:
1) ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный аграрный университет" Адрес: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, д.26. Тел. 8 (8442) 41-30-95, 8 (8442) 41-11-07
2) ФГБНУ "Агрофизический научно-исследовательский институт". Адрес: 195220, Гражданский просп., д. 14. Тел.: (812) 534-13-24. Е-mail: office@agrophys.ru
Внедрение:
1) Меньковский филиал АФИ.
2) Концерн "Детскосельский".
3) Племенное хозяйство ЗАО "Гатчинский" (Ленинградская область).
4) ЗАО "Самара-Солана"
5) Центральное хозяйство "Орловка" (Самарская область)
Материал на сайт подготовил Севастьянов В. Н.