Использование мобильных технологий для принятия решений в агро

От анализа потенциальных потерь азота, до рекомендаций по внесению удобрений — консультативная поддержка реализует информационный потенциал мобильных технологий, приближая аграриев к устойчивому сельскохозяйственному агропроизводству.

Современные технологии способствуют накоплению и распространению знаний и опыта аграрного производства, знакомя с лучшими практиками. Благодаря приложениям и программным продуктам можно улучшить эффективность управления питанием растений и оптимизировать использование минеральных удобрений в рамках устойчивой системы производства.

Исследование Всемирного банка показало, что по состоянию на середину 2000-х годов большее количество людей имеет доступ к мобильным технологиям, чем к чистой воде. Смартфон — рабочий инструмент агрария адаптированный для мониторинга и контроля выполнения множества производственных задач, который позволяет улучшить методы ведения сельского хозяйства. Управление удобрением культур — одна из таких задач. От анализа потенциальных потерь азота, до рекомендаций по внесению удобрений — консультативная поддержка реализует информационный потенциал технологии.

Проблема минерального удобрения растений

Минеральные удобрения стимулируют развитие культур, однако с их применением (и производством) связана экологическая проблема выброса парниковых газов. Неправильное управление питанием растений также опасно. Кроме непосредственно снижения урожайности культур, долгое чрезмерное использование минеральных удобрений приводит к загрязнению почв, грунтовых вод и поверхностных водных объектов; недостаточное — к деградации почв и падению сельскохозяйственного потенциала.

Спрос на минеральные удобрения растёт и к концу 2022 года их использование достигнет 201 тыс. тонн в год. Уменьшить темпы роста использования синтетических удобрений можно за счёт улучшения управления питанием малых фермерских хозяйств. Ограниченный доступ к информации о состоянии почвы и растений, а также низкая периодичность выполнения агрохимического анализа почвы, не позволяет оптимизировать питание растений, ставя под угрозу устойчивость модели производства.

Оптимизация использования ресурсов

Повышение доступности информации и предоставление инструментов управления данными, для оптимизации питания растений — задачи решаемые с помощью мобильных технологий (приложений, рассылок, горячих линий). В разных странах мира для агропроизводителей доступны:

• консультативные услуги;

• продукты для моделирования процессов обмена веществ между растением почвой;

• функция обмена данными анализа почвы и растительного вещества хозяйствами региона, благодаря установлению коммуникаций между аграриями и фермерскими сообществами.

Эволюция мобильных технологий и их роль в сельском хозяйстве

Как только смартфоны стали популярны, им нашлось применение в управлении агропроизводством в качестве инструмента поддержки принятия решений. Сегодня мобильные устройства способны помочь аграриям по всему миру в применении лучших практик по управлению питанием культур. Смартфоны с их интуитивным управлением и простым интерфейсом не требуют от пользователя IT-грамотности.

Основой мобильного сельского хозяйства выступают приложения для мониторинга погоды с краткосрочными локальными прогнозами и простейшие программы для учёта ресурсов. Более высокий уровень управления и контроля подразумевает большую специфичность задач. Для управления питанием растений используется анализ больших данных (Big Data) доступных в облачных хранилищах благодаря технологиям интернета вещей (IoT). Благодаря способности быстро и легко собирать данные и управлять ими, мобильные устройства позволяют реализовать идею интеллектуального земледелия.

Смартфон, как портативный анализатор

Управление питательными веществами почвы требует частого (1 раз в 3-5 лет) тестирования почвы и растений. Одним из вспомогательных инструментов для сбора данных могут быть смартфоны. Существует ограниченное количество приложений, информирующих о содержании питательных веществ в почве и растениях в режиме реального времени.

Колориметрический анализатор на базе камеры мобильного телефона позволяет аграрию определить наличие доступного для растений фосфора в почве. С помощью светонепроницаемой коробки со светодиодной подсветкой смартфон делает снимок почвенного экстракта для анализа отдельных спектральных каналов (RGB) с помощью приложения. Анализ изображений смартфона показал корреляцию с результатами стандартного спектрофотометрического метода.

В другом опыте смартфон использовался для оценки содержания фосфора в почве в полевых условиях с аналогичными многообещающими результатами (ошибка между методами 1,5–4,0%). Для измерения содержания минерального азота в почве с помощью метода колориметрических тест-полосок было переработано приложение для тестирования качества воды Akvo Caddisfly.

Потенциально мобильные устройства могут выступать в качестве недорогой альтернативы отдельных лабораторных тестов. 

В качестве инструментов косвенного измерения содержания питательных веществ в почве были использованы приложение BaiKhao, используемое для оценки уровня дефицита азота и калия в рисовых растениях, и приложение SmartSPAD, позволяющее точно измерять содержание хлорофилла в кукурузе. BaiKhao снижает количество ошибок, связанных с субъективным сравнением листьев со стандартной таблицей цветов, обеспечивая точность оценки потребности культур в натрии и калии на протяжении всего вегетационного периода. SmartSPAD позволяет оценить содержание хлорофилла в растениях.

Эти приложения предлагают недорогую альтернативу анализу почвы и растений, помогая аграриям реагировать на потребности растений точно внося минеральные удобрения. Для большей эффективности приведённые методы необходимо использовать вместе с другими источниками данных. 

Консультационные услуги для аграриев

Профессиональные консультации — проверенный способ улучшения использования удобрений для целых территориальных регионов. Оптимизированная для смартфона программа Международного научно-исследовательского института риса Nutrient Manager for Rice (NMR) позволила увеличить урожайность культуры при одновременном уменьшении использования количества воды и минеральных удобрений в хозяйствах в долине реки Сенегал в Западной Африке. 

В Индии приложение IFFCO KISAN дополнило телефонную линию доверия между фермерами и консультантами. Инклюзивная цифровая служба позволяет фермерам получить доступ к советам по передовым методам выращивания сельскохозяйственных культур с учетом конкретных условий, а также получить рекомендации по внесению удобрений. В настоящее время программой пользуются более миллиона фермеров по всей стране. Подобный опыт распространения информации был признан успешным.

Пакет программного обеспечения Индекс азота (Nitrogen Index) позволяет оценить риск возникновения дефицита азота в результате специфических методов управления питанием растений. Приложение используется для расчета поглощения и выщелачивания азота. Адаптированное к экосистеме смартфонов решение, позволило обеспечить аграриев США эффективным инструментом управления азотным питанием.

Калькулятор удобрений

Питание растений значительная статья расходов аграрного производства. Точный расчёт потребности в удобрениях (с поправкой на ожидаемую урожайность и результаты анализа почвы и растений) в совокупности со знаниями о сезонных колебаниях цен позволяют определить оптимальное количество и время покупки синтетических удобрений. Правительства Канады, Австралии и других стран участвуют в разработках мобильных приложений для соответствующих расчётов.

В Канаде одобрено приложение Fertilizer Blend, разработанное для помощи в расчёте жидкой или сухой смеси удобрений, которая удовлетворит потребность растений в питании. Правительство Южной Австралии одобрило использование ряда приложений, включая приложение NPK. Приложение Ecofert позволяет рассчитать оптимальное сочетание удобрений с учётом самообновляющихся цен препаратов.

Совместно с продовольственными и сельскохозяйственными организациями разработчики приложений, добавляют функцию организации закупки минеральных удобрений без дополнительных затрат.

Проблема практической интеграции знаний

Мобильные технологии помогают устранить асимметричный доступ к полезной и актуальной информации. В  том числе знакомя с лучшими практикам крупных агрохолдингов малые фермерские хозяйства. Но поскольку движение технологий "сверху вниз" не всегда эффективно, при разработке инструментов поддержки принятия решений для смартфонов, необходимо исследовать социально-экономические факторы региона, влияющие на внедрение фермерами лучших практик.

Мобильные устройства не должны быть средствами пассивной передачи информации. Смартфоны и приложения для смартфонов, используемые в качестве анализаторов почвы и растений, цифровых агрономических консультаций и калькуляторов удобрений, должны активнее интегрироваться в процессы управления производством. Они должны восприниматься аграриями как заслуживающие доверия, сертифицированные решения от ответственных разработчиков. Только тогда будет достигнута главная цель их использования — сокращение разрыва между теоретическими знаниями и практикой аграрного производства.