Активная и всесторонняя интеграция современных технологий в сельское хозяйство. Обобщенно точное земледелие (англ. Precision agriculture) можно назвать так. Главная задача, которую призвано решить технология — это устранение негативного воздействия на урожайность неоднородностей в пределах поля.
Объем урожая определяется качеством почвы. Именно она позволяет семенам всходить и набираться жизненной силы. Почвенный покров невероятно «пестрый» и в пределах малого поля участки могут различаться по многим параметрам — гранулометрический состав, кислотность, уровень содержания элементов и прочие. Все показатели оказывают влияние на развитие растений, а значит и на будущий урожай. Из-за неоднородности и не достаточной осведомленности о характеристиках почвенного покрова снижается производительность сельского хозяйства.
В общем виде, концепцию «точного земледелия» можно разделить на следующие этапы:
- Детальное картографирование определенного участка территории с выделением самых мелких контуров почвы, имеющих отличительные особенности.
- Подробное описание собранных данных с выделением неоднородностей и определением всех параметров каждого «пятна».
- Анализ данных и принятие стратегии для работы на поле.
- Выполнение принятой программы с постоянным контролем происходящих изменений.
Технология Precision agriculture подразумевает кардинально другой подход к посевам, удобрениям, уходу и сбору с/х продукции. Отслеживается каждый шаг, каждый сантиметр поля, каждый миллилитр удобрения. Причем весь процесс контролируется системами наблюдения (датчики, космоснимки) и вносятся корректировки в работу техники.
Рабочий процесс выглядит так:
Трактор оснащается датчиками и приемниками, а также системой управления. Оператор (трактористом его назвать уже сложно) контролирует работу элементов. GPS отслеживает положение техники на поле. В соответствии с данными GIS (геоинформационная карта, в которой содержаться все данные о характеристиках поля) компьютер определяет объем удобрения в определенной точке, глубину погружения в грунт. Работа всех элементов трактора корректируется по многим параметрам, вплоть до размера семян, вносимых в грунт. Каждый шаг по обработке поля выполняется с высокой точностью и после тщательного анализа, который происходит за мгновения.
Применяемые технологии
Точное (координатное) земледелие объединяет комплекс инновационных технологий, адаптированных для решения с/х задач.
- GPS/GNSS
Спутниковые технологии очень робко интегрировались в сельское хозяйство. Долгое время потенциал космических систем просто не знали, как применить. Сегодня же приемники глобального позиционирования установленных на многих тракторах и комбайнах. Устройства позволяют контролировать перемещения техники и планировать работу. Точная и актуальная электронная карта является основой точного земледелия, поэтому GPS играет важную роль в системе. Именно через датчики GPS осуществляется связь машины и оператора, а также корректирование работы.
- Мобильные устройства
Ещё 20 лет назад к ним относились скептически — сегодня гаджетов больше чем человек на Земле (7,25 против 7,2 млрд. по оценкам специалистов). Естественно, что они активно применяются не только для развлечений, но и в производстве. Для земледелия мобильные устройства служат важным инструментом для корректной работы всех элементов. Управление и мониторинг осуществляются посредством планшетов и прочих устройств. Гаджеты должны отвечать не только жестким требованиям портативности — главная задача мобильных устройств заключается в быстрой работе и информативности. Применение сенсоров упрощает работу и ускоряет решение задачи.
- Робототехника
А вот роботизированные элементы применялись в сельском хозяйстве всегда охотно. Развитие индустрии сопровождалось внедрением достижений в земледелие. Сегодня особый интерес вызывают автономные роботы, которые выполняют разноплановые задачи. Технология AGCO Fendt Guide Connect-follower объединяет 2 машины под одним управлением, что делается с помощью GNSS и робота. Fendt MARS выпускает специальных роботов, которые самостоятельно сеют кукурузу.
- Оросительные системы
Без достаточного полива не может быть урожая. При выращивании любой культуры остро встает 3 проблемы с водой: засуха, истощение водоносных горизонтов и неравномерное распределение воды. С помощью компьютеризации установок полива удается оптимизировать расход воды в зависимости от потребностей растения. Так формируется постоянный приток влаги, что полезно для развития плодов.
- «Интернет вещей»
Технология, которая все больше проникает в жизнь. Автоматическая настройка яркости экрана телефона или концепция «умного дома» — это одни из примеров «интернета вещей». Концепция подразумевает автономный обмен информацией и командами между физическими предметами. Так формируется активное и независимое взаимодействие техники для точной работы на поле.
- Датчики
«Глаза» системы. Устройства призваны проводить постоянные наблюдения за почвой, уровнем грунтовых вод, концентрацией химических элементов и минералов. Они устанавливаются на трактора, машины всех типов, спутники. Сканирование грунта обеспечивает актуализацию и детализацию карт. Существуют специализированные датчики, направленные на конкретную задачу. К примеру, WeedSeeker от компании Trimble — он занимается распознаванием сорняков и указывает на их расположение.
- Посев с переменной скоростью
Данная методика известна с 90-х гг. прошлого века, но применение пока очень ограниченное. Система определяет характеристику семян, поля и почвы и корректирует процесс высаживания растений. Оптимизация поля позволяет максимально использовать его потенциал.
- Моделирование погоды
С помощью профильных систем удается контролировать изменения погоды и выстраивать работы (посев, сбор, уход) в зависимости от показателей температуры и влажности. Это позволяет увеличить урожай и сохранить почву.
- Моделирование азота
Внесение данного вида удобрений находится под точным и постоянным контролем. Степень и глубина внесения вещества регулируется с высокой точностью.
- Стандартизация оборудования и программного обеспечения
Постепенно сходит «на нет» конкуренция между отдельными производителями. Приведение устройств к общим стандартам, выработка единой базы служит основой для развития всей технологии.
Точное земледелие «тянет» за собой развитие соответствующего производства. Яркий пример — знаменитая бразильская компания Stara. До 2005 года компания занималась простым производством с/х техники, пока не осознали — перспектива кроется за точным земледелием. С 2005 по 2015 гг. Stara выпускала свои датчики, ПО и компьютеры. А с 2015-го рынок вышла система Telemetrics — полноценный комплекс для работы в агросекторе.
Перспективы развития
О будущем концепции «точного земледелия» можно не рассуждать — неизбежно технология будет применяться повсеместно. Посмотрите на любую сферу деятельности человека — компьютеры, сенсоры и прочие элементы уже практически везде. Сельское хозяйство — последний оплот архаичного подхода. И постепенно спутники и интернет проникнут и сюда. А кто не будет готов к методике, тот просто останется «за бортом» в диких условиях рынка.
Пока же слишком много конференций, диссертаций, семинаров и прочей теоретической части. Внедрение достижений земледелия происходит очень нерешительно и точечно — это вызывает вопросы и недоумения.
Стоимость оборудования и подготовки специалистов? Да, это довольно затратно — если «жить одним сезоном». В долгосрочной перспективе внедрение технологий гарантирует высокие урожаи и эффективность производства.
Важная проблема, которая стоит при внедрении точного земледелия — это подготовка кадров. Без наличия обученного персонала невозможно развивать отрасль. Поэтому во многих странах (в том числе Беларуси) уже почти 10 лет говорят об экспериментальных базах и отдельных внедрениях систем точного земледелия, но до реального применения технологии ещё очень далеко.
До тех пор, пора аграрное хозяйство будет развиваться отдельно от инновационных технологий контроля, мониторинга и функционирования человечеству не удастся добиться того уровня производства, который соответствует XXI веку.