История точного земледелия: от теории к практике и прибыли

23 мая в 15:05

372

Точное земледелие – это комплекс технологических приемов для разной обработки различных частей поля, учитывающий условия роста культур. Огромную роль в этом подходе играет высокая степень автоматизации труда и диджитализация.


Не просто проследить, как развивалось точное земледелие. Связано это с тем, что, во-первых, в специальной литературе оно называлось по-разному: точное, прецизионное, координатное земледелие, интенсивная, поддерживающая, точечная или информационная технология, программирование урожаев и т.п. Во-вторых, это не методика, а подход, отдельные элементы которого или их прообразы использовались еще с середины ХХ века. Обзоры наиболее ранних работ по данной теме можно найти у Elliot (1987), Schueler and Bae (1987) и Searsy (1989).

Предшественники точного земледелия

Чтобы понять, почему в Западной Европе пришли к точному земледелию, надо проследить, как развивалось сельское хозяйство после Второй мировой войны. Из-за разрухи урожаи были небольшими, с 1 га брали до 2,5 тонн. Затем, в течение следующих 35-ти лет, в аграрный сектор делались регулярные финансовые вложения, в результате чего урожайность постепенно росла, в среднем на 0,1 т/га ежегодно.

На рубеже 70-80-х годов стратегия изменилась. Это было связано с экологией и затовариванием рынка. Начали разрабатываться и внедряться элементы точного земледелия, хотя самого термина еще не существовало. Удобрения перестали лить в землю во все больших количествах. После изучения потребностей растений и содержания в почве питательных элементов, общие нормы химикатов начали вносить по частям. В Германии, Нидерландах и других странах все громче говорили, что в пределах поля плодородие должно быть одинаковым на разных участках. Такое земледелие называлось поддерживающим, интенсивным и т.д. Это были предвестники точного.

В 70-80 гг. ХХ в. в СССР и, в частности, в Украине, было популярным программирование урожаев (основоположники И. С. Шатилов и В. П. Кузьмичев). В основу методики положены достижения агрохимии, агрофизики, агрометеорологии, информатики и математического моделирования. В указанный период получили научное обоснование климатический, потенциальный и реально возможный уровни урожайности. В зависимости от ожидающейся погоды, прописаны принципы агротехнологий. Факторы урожайности, в первую очередь, свойства почв, с учетом их изменения в глубину и по площади, учитывались при создании имитационно-экспертных систем, в ходе моделирования производственного процесса.

Это было время создания информационных и научных основ для развития точного земледелия в недалеком будущем. Наработки стали востребованными после того, как появились геоинформационные технологии и компьютеры, позволяющие использовать данные со спутников на уровне отдельного хозяйства.

Распылитель Hawkeye с системой контроля Raven PrecisionРаспылитель Hawkeye с системой контроля Raven Precision. Источник: https://agri2.com.ua

Истоки нынешних достижений. Хронология

Бурные 80-е

Из определения точного земледелия легко понять, что максимальный урожай продукции, при высоком ее качестве и низкой себестоимости, может быть в том случае, если на всех участках поля для растений созданы одинаковые условия. Чтобы это реализовать на практике, нужны не только спутники и компьютеры. Требуются агрегаты, оборудованные электронными приборами.

Первые же образцы техники, выехавшие в поле, показали, что проблема сложнее, чем казалась на первый взгляд. Дорогая электроника быстро выходила из строя в условиях повышенной влажности и запыленности. К этому добавлялись дефицит запчастей и требование высококвалифицированного обслуживания на местах.

К чести разработчиков, трудные вопросы были решены сравнительно быстро. Микропроцессоры и прочие электронные приборы, адаптированные к полевым условиям, начали появляться уже в середине 70-х. На международной выставке SIMA-1976 опрыскиватель Hydroelectron (компания Tecnoma) был удостоен золотой медали. В нем стоял электронный регулятор, который изменял подачу раствора в зависимости от скорости трактора. Похожую технику показала Agmet (Великобритания). Норма внесения раствора на гектар зависела от количества оборотов коленвала и выбранной передачи. Учитывалось даже буксование колес. Экономия химикатов доходила до 20%.

В 1982 году на международной выставке (Мюнхен) показана экспериментальная сеялка, оборудованная системой точного высева.

В 1984 г. комбайн Massey Ferguson выехал в поле, имея на борту систему FiеldStar. Она в то время использовалась только в качестве датчика урожайности. Еще не существовало системы позиционирования, поэтому работали два человека — комбайнер и нормировщик, записывающий урожайность по участкам. Потом по этим цифрам в режиме онлайн сделали карту урожайности поля. На ней были видны различия до 10 т/га. По этой карте впоследствии принимались решения по выравниванию урожайности на разных участках поля. Затем система FiеldStar была доработана в плане расширения функциональности. Аналогичная Green-star (лучшая в этой категории, но значительно более дорогая) с максимальным объемом памяти картографирует поле в течение всего вегетационного периода и дает информацию о влажности зерна.

В 1985 г. на выставке SIMA-1985 (Париж) показан серийный образец сеялки Blanchot, оборудованной электронным регулятором. Сеялка Saxonia (Германия) оказалась еще более прогрессивной. В ней, кроме расстояния между зернами, изменялась еще и глубина заделки семян. Компании Rotina, Diadem, Lely, Amazone и другие пошли по пути создания электронных разбрасывателей удобрений центробежного типа. Вносимая доза на гектар не зависела от скорости трактора. Оператор мог видеть на мониторе число оборотов рассеивающих дисков. А также — фактическую дозу, которую можно было регулировать прямо во время движения. Благодаря этой системе неравномерность внесения снижалась на 15%.

В 1985-1986 годах Massey Ferguson сконструировал разбрасыватель минеральных удобрений и зерновую сеялку. Оба аппарата могли работать по заранее составленной программе. В результате появилась возможность согласовать нормы внесения удобрений и высева семян с картой урожайности.

В 1986 году распространилась новая тенденция. На с/х машинах стали монтировать унифицированные датчики. А многоканальный процессор теперь устанавливался на трактор. В результате, например, силовая установка Case с микропроцессором могла обслуживать разбрасыватель удобрений Rotina, почвообрабатывающее оборудование Landsberg, опрыскиватель Holder, сеялку Saxonia и другие механизмы. При этом электронный блок, кроме отслеживания и оптимизации параметров работы, показывал скорость аппарата, характеристики двигателя, сделанный объем и расход топлива.

Сеялка Max Emerge XP с автопилотом и True GuideСеялка Max Emerge XP с автопилотом и True Guide. Источник: http://buelinginc.com/

К 1988 году разбрасыватели удобрений с дифференцированным внесением применялись в США (SoilTeq), Германии (CAF) и Дании (AgriMatic). В следующем году в Германии, на комбайне Deytz, начала работать, пока в качестве эксперимента, система с GPS, предназначенная для мониторинга урожайности. В том же году немцы применили глобальное позиционирование на технике Phenmedipham для внесения гербицида в количествах, соответствующих содержанию в почве органических веществ.

Активные 90-е

В 1991 г. вновь заявил о себе Massey Ferguson. Компания вышла на рынок с оборудованной GPS-системой Fieldstar. Разрешающая способность, правда, была низкая, всего 100 метров. Несмотря на это, новый товар стал очень популярным во всем мире. В том же году датская Dronningborg A/S и T&O A/S, Randers установила на комбайн Case коммерческий GPS-монитор урожайности. Не забыли и про обмен опытом. В январе состоялся семинар по применению в сельском хозяйстве компьютеров Computer Aided Farming.

Еще один семинар, но уже в США (г. Блумингтон, Миннесота), состоялся в апреле 1992 г. Это был первый научно-практический форум по точному земледелию.

В том же году государства — члены ЕС приняли программу усиленного бюджетного финансирования перспективных разработок в плане компьютеризации и автоматизации аграрной техники. Впоследствии к ним присоединились некоторые страны Восточной Европы и Балтии. Результаты оказались превосходными. Качество новых агрегатов по точности и производительности получилось намного лучше, чем у аналогов в Канаде и США.

Комплект навигации для трактора New HollandКомплект навигации для трактора New Holland. Источник: http://docplayer.ru/

В 1995 году в университетах Сиднея (Австралия) и Миннесоты (США) открылись Precision Agriculture Center — центры по точному земледелию. Программное обеспечение LORISTM — система информации по местным ресурсам — стала выходить в коммерческой версии.

Когда этот подход проник в Украину?

Точное земледелие — направление для Украины совершенно новое. Широкую известность оно получило благодаря Д. Г. Войтюку, Л. В. Анискевичу и другим ученым из Национального аграрного университета (2003 г). Совместно с представителями АГКО, "Квант-навигации", объединения "Оризон" и Украинского центра испытаний с/х техники, они разработали основные направления по теории и практическому освоению этого прогрессивного подхода. Результаты исследований превысили ожидания настолько, что некоторые производители, такие как "Интерагросистема", начали активно внедрять их на своих площадях.

В течение первого десятилетия нынешнего века точное земледелие в Украине получило дальнейшее развитие. Появилась возможность борьбы с сорняками и внесения минудобрений дифференцированно, в зависимости от наличия на участках питательных веществ. Маршруты движения МТА оптимизировались, составлялись карты почв по некоторым параметрам.

Киевский НИИ "Квант-Навигация" провел успешные испытания бортового информационно-измерительного и навигационно-управляющего комплекса "Сула".

ВАТ "Хартрон", при поддержке некоторых институтов УААН, сделал на автомобильном шасси установку "Слобожанець" для автоматизированного посева, а также внесения СЗР и удобрений.

АГКО предложила комбайн Massey Ferguson с компьютером, навигацией, датчиками и ПО, в частности, с упоминавшейся ранее системой картографирования FieldSlar. Amazone поставляет в Украину оборудование для точного высева семян и переменных норм разбрасывания удобрений. Сотрудники НАУ предложили специальное оборудование для точного земледелия. По результатам его практического использования на комбайне Massey Ferguson MF-38, были составлены требования к ПО "Алмаз", которое применяется в данной технологии.

Комбайн Massey Ferguson MF-38.Комбайн Massey Ferguson MF-38. Источник: nofollowhttps://www.youtube.com/watch?v=tKElVw0g00Q

В 2003 году было доказано, что на участках с более высоким плодородием надо высевать больше семян: там есть лучшие условия для формирования корневой системы. На основе этого конструкторы начали создавать технику дифференцированного посева.

Несколько позже ученые этого же заведения сконструировали машины для оптимизации внесения удобрений.

Перечисленные выше достижения позволили создать в Украине концепцию развития точного земледелия, обеспеченную производственными технологиями и информационной методикой для ее внедрения.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.


AgriGeek

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Вверх