Метеостанції для агровиробників: які потрібні та з чого почати?

Сучасні агровиробники широко використовують метеостанції в сільському господарстві.

Польова метеостанція — це стаціонарна станція з комплектом датчиків, яка здійснює метеорологічні спостереження на цільовій локації (в полях, садах, виноградниках та інших місцях господарської діяльності). Вона збирає та надає аграріям для аналізу дані про умови росту рослин, які залежать від погоди.

Область використання даних стаціонарних польових метеостанцій складається з двох блоків:

• планування завдань (внесення добрив та ЗЗР, полив, ґрунтообробіток, збирання врожаю);
• аналіз ефективності виробництва.

Окрім стаціонарних метеостанцій загального призначення аграрій може обрати продукти, які збиратимуть обмежену кількість даних для оптимізації конкретних процесів:

• зрошення (для оптимізації або автоматизації поливу можуть використовуватись автономні датчики вологості ґрунту);
• внесення добрив та ЗЗР (автономні мобільні датчики встановлюються на обприскувачі та вимірюють дані, що впливають на ефективність роботи препаратів та коректність виконання завдання — температура, вологість повітря, швидкість вітру).

Як правильно використовувати метеодані?

До основних даних, які збирають аграрії завдяки рішенням, відносяться: дані про опади, температуру та вологість повітря, атмосферний тиск, швидкість та напрямок вітру, температуру та вологість ґрунту, сонячну активність, вологість та температуру листа (для садів). Моніторинг метеоданих дозволяє аграрію підлаштовуватись під погодні умови, для створення оптимальних умов росту культур.

Дані про опади

При плануванні польових операцій враховується дата останнього дощу, його тривалість та кількість опадів. Ці дані впливають на доступність ґрунтів для важкої техніки, придатність рослин для обприскування та збирання врожаю. Сумарні показники опадів та історичні дані дозволяють проаналізувати чи отримали рослини достатньо вологи в фазах активної вегетації, та наскільки релевантною була підсумкова врожайність.

Температура ґрунту

Вже від початку виробничого циклу температура ґрунту впливає на планування агрооперацій. Спочатку це підготовка ґрунту для посіву, потім посів (чи достатньо в ґрунті тепла для проростання та появи сходів), азотне підживлення (чи існує ризик втрати добрив через денітрифікацію). Для аналізу може використовуватись середньодобова температура (наприклад, середньодобова температура протягом кількох днів після посіву для аналізу схожості рослин).

Вологість ґрунту

Моніторинг вологості ґрунту на глибині 5-10 см повідомляє про його придатність до посіву. Також кількість вологи в ґрунті впливає на здатність рослин поглинати азотні добрива. Для аналізу вологозабезпеченості рослин може знадобитись вимірювання вологості на кількох глибинах. Завдяки цим даним аграрій може дізнатись кількість вологи яка фактично проникла в ґрунт і на яку глибину (під час опадів, або поливу), чи достатньо вологи для рослин міститься в кореневмісному шарі ґрунту, визначає потребу в зрошенні.

Температура повітря

Моніторинг температури повітря необхідний для ефективного використання препаратів (добрив та ЗЗР). Виробники засобів захисту завжди вказують температурні діапазони, в яких працюють їх препарати. Обприскування рослин потрібно планувати, виходячи з прогнозу погоди, та зупиняти внесення у разі небажаних температурних коливань.

Вологість повітря та листя

Разом з температурою вологість повітря дозволяє аграрію передбачити ризик захворювання рослин. Для садів такою інформацією може бути вологість листя, вона дозволяє не тільки оцінити ризик захворювання, але й визначити чи можливе внесення ЗЗР.

Дані про вітер

Дані про швидкість і напрямок вітру дозволяють передбачити небажане знесення препаратів під час обприскування рослин. Сильний поривчастий вітер робить обприскування неефективним, особливо під час внесення зі змінною нормою. Окремий кейс — це вимірювання швидкості вітру і температури повітря безпосередньо під час внесення добрив та ЗЗР. Якщо погодні умови змінюються і це загрожує ефективності роботи препаратів, механізатор отримує цю інформацію під час виконання роботи та зупиняє обприскування.

Робота з даними

Та наведені кейси лише приклад роботи з даними. Можливості використання метеоданих значно ширші та залежать від здатності аграрія скористатись ними. Наприклад, середньодобова температура та сумарна температура протягом кількох днів можуть бути важливими даними при вирощуванні озимих культур. Вони дозволяють проаналізувати чи достатньо тепла отримали рослини перед зимою, та коли навесні відновилась вегетація. Дані про температуру повітря протягом вегетації культур дозволяють порахувати кількість днів зростання, спрогнозувати зміну фаз росту культур, оптимізувати графік живлення рослин та обрати оптимальну дату для збору врожаю.

Чому для збору метеоданих потрібна метеостанція?

Альтернативою даних польових метеостанцій є інформація з погодних онлайн-ресурсів. Це супутникові прогнози, які не повіряються наземними засобами метеомоніторингу, або фактичні дані метеостанцій, які розташовані далеко від полів. Чим далі від полів розташована метеостанція, тим меншу цінність мають її дані. Якщо відстань перевищує 5-7 км, то такі дані некоректно використовувати разом з технологіями точного землеробства.

Як вибрати метеостанцію?

Обираючи метеостанцію потрібно виходити з метеоданих, які потрібні аграрію. Різні метеодані можуть бути корисні в залежності від типу господарської діяльності (плодоовочева галузь, зернове виробництво, виноградарство), технології вирощування (богарне землеробство або зрошувальне, органічне виробництво), сівообігу (наявність озимих культур).

Як зазначалось вище, польові метеостанції в базовій комплектації вимірюють температуру і вологість повітря, атмосферний тиск, швидкість і напрям вітру, опади, температуру ґрунту. Додаткові датчики, що підключаються до метеостанцій, вимірюють вологість ґрунту, вологість та температуру листа, сонячну радіацію, ФАР (фотосинтетично активна радіація). Окрім фактичних показників метеостанції можуть рахувати наступні величини: точка роси, ефективна температура, накопичувальні опади, гідротермічний коефіцієнт (ГТК), евапотранспірація тощо.

Скільки рішень потрібно придбати, щоб зібрати всі потрібні дані? Кейс Meteotrek.

Стаціонарна польова метеостанція працює від сонячної панелі та акумуляторної батареї (кілька діб, якщо немає сонця). Таку метеостанцію зазвичай купують для групи консолідованих полів та встановлюють не в полі, а поруч з ним, в охороняємому місці. Приблизний радіус дії метеостанції 4-5 км. Це площа, для якої заміри будуть більш-менш релевантними. Якщо цільова площа полів господарства перевищує цей радіус (на кілька кілометрів), у комплекті з основною метеостанцією необхідно придбати кілька датчиків кількості опадів. Польова метеостанція буде встановлюватись всередині групи полів, а датчики опадів (для уточнення даних) будуть розташовані по периметру загальної площі.

Разом з польовими метеостанції, або як окреме рішення, можуть використовуватись датчики вологості ґрунту. Їх два типи:

• датчики, які вимірюють об’єм вологи в ґрунті (більш поширені в господарствах, вони швидко реагують на зміни рівня вологості, але мають недолік — однаково реагують на зміни рівня вологості в різних ґрунтах, не враховуючи доступність вологи для рослин, яка відрізняється для різних типів ґрунтів);
• датчики, які вимірюють рівень натягу вологи в ґрунті (ці дані можна використовувати при розрахунку споживання води рослинами, та для визначення поливної норми).

Додаткові датчики, якими додатково комплектують метеостанції за бажанням аграрія:

• датчик сонячної радіації (необхідний інструмент для роботи з системами зрошення);
• датчик вологості листа (використовуються в садах, вимірюють вологість крона дерева та температуру всередині крони).

Також, замість метеостанцій можна встановити автономні метеодатчики — контролери, подібні до тих що встановлюють на польових метеостанціях. Вони працюють не від сонячних панелей, а від вбудованих батарей з режимом автономної роботи протягом 2 років. Потім батарейку потрібно замінити. Частота вимірювань — погодинна фіксація даних, та відправка на сервер два-чотири рази на добу.

Окремий продукт — датчики для обприскувачів, які підключаються через GPS-трекер техніки, та необхідні для контролю роботи обприскувачів в будь-якому господарстві (особливо в Південних регіонах з високими літніми температурами).

Комплектація польової метеостанції для різних виробництв може відрізнятись. Для полів під зрошенням комплект обладнання може складатись з базової польової метеостанції, автономних датчиків опадів, датчиків температури та вологості ґрунту на кількох глибинах. Аграрій може отримувати дані про кількість опадів, дізнатись фактичну вологість ґрунту і вологозабезпеченість рослин, відслідковувати динаміку зміни вологості ґрунту та уточнювати супутниковий прогноз опадів. Натомість для саду можна придбати метеостанцію яка матиме датчик вологості та температури листа, але може обійтись без датчиків швидкості та напрямку вітру.

Найголовніше, щоб метеодані були інтегровані в управління агровиробництвом, тобто, на їх основі агрономи та керівники приймали рішення по захисту, живленню і догляду за рослинами.