Технология картирования урожайности — основа точного земледелия

31 августа в 11:00

374

Технология картирования урожайности — основа точного земледелия

Мониторинг урожайности культур — технология, которая во многом предвосхитила появление координатного земледелия. Знание о разности урожайности полей и участков сформировало подход к хозяйствованию, лежащий в основе современных практик дифференцированного внесения препаратов и посева со сменной нормой.


Урожайность — совокупный показатель отклика поля на технологию выращивания культуры. Карта урожайности — источник получения ценной информации для агрономов и технологов. Мониторинг урожайности лежит в основе анализа:

  • реализации агрономического потенциала почв;
  • эффективности использования ресурсов;
  • экономической эффективности агропроизводства.

Некоторые специалисты считают, что именно со сбора данных об урожайности начинается новый агрономический сезон. Достоверные данные об урожайности имеют решающее значение для принятия решений по подготовке поля и норме высева культуры.

Yield Monitor 2000 (AgLeader)

Революция данных в растениеводстве началась с появления в 1992 году монитора урожайности Yield Monitor 2000 от компании AgLeader (стал первым продуктом компании). Автором технологии был Аллен Майерс. От идеи до создания продукта у него ушло шесть лет. Первый монитор урожайности для комбайнов появился за 4 года до появления первого GPS-приёмника для сельскохозяйственной техники Green Eggs and Ham от John Deere. Yield Monitor 2000 сообщал оператору мгновенные значения урожайности в любом месте поля прямо во время уборки урожая.

Yield Monitor 2000 имел монохромный экран на который выводились показатели: средний процент влажности, общий вес, общее количество бушелей, среднее количество бушелей на акр. Числа могли быть рассчитаны как для одного прохода, так и суммарные для всего поля.

Система мониторинга урожайности компании AgLeader состояла из двух основных компонентов:

  • датчик ударной пластины для измерения массового расхода зерна;
  • электронный блок управления для преобразования выходного напряжения ударной пластины в числовое значение.

Описание технологии в патенте US 5343761: Система — инструмент непрерывного измерения массового расхода зерна в комбайне. Для измерений используется ударная пластина расположенная так, чтобы на нее воздействовало зерно, выходящее из конвейера с механическим приводом. Измерительный датчик генерирует электрический сигнал, пропорциональный силе удара, приложенной к пластине.

Ударная пластина располагалась в верхней части элеватора таким образом, чтобы чистое зерно, поступающее в зерновой бункер комбайна, отбрасывалось лопастями подъемника и напрямую (без рикошета) ударялось о пластину. Преобразованные данные (с учётом масштабного коэффициента) выводились непосредственно на дисплей комбайна.

В первый год было продано 10 мониторов урожайности; к 1995 году продажи превысили 1500 единиц. Продукт стал базовым для компании Ag Leader Technology, сегодня, одного из лидеров производителей технологий точного земледелия. После появления в 1996 году GPS-технологий на рынке сельскохозяйственного оборудования, монитор урожайности был объединён с системой точного позиционирования, что позволило создавать карты и визуализировать разброс урожайности по полю.

Современные системы картирования урожайности

Ударная пластина John Deere

Сегодня системы картирования урожайности собирают информацию с большого количества датчиков. Вместе с обязательными для всех современных систем датчиком влажности и GPS-датчиком могут использоваться дополнительные устройства.

Датчики системы картирования урожайности:

  • датчик потока зерна — определяет объём убранного урожая;
  • датчик влажности — определяет процент влажности в зерне (чаще всего располагаются в элеваторе для чистого зерна или в шнеке для чистого зерна);
  • датчик скорости зернового элеватора — повышает точность измерений потока зерна;
  • GPS-датчик — отвечает за точное позиционирование техники;
  • дисплей монитора урожайности с GPS-приёмником — обеспечивает координатную привязку и запись данных;
  • датчик положения жатки — распознаёт измерения, записанные во время поворотов;
  • датчик скорости движения комбайна (может измеряться с помощью GPS-датчика);
  • датчик наклона.

Для уточнения измерений, многие мониторы урожайности позволяют оператору изменять количество рядов или процент ширины захвата, чтобы скорректировать данные при уборке по краям полей.

Данные урожайности с монитора передаются на облачные хранилища, откуда доступны для работы с ними со стационарных компьютеров и мобильных устройств. Помимо зерноуборочных комбайнов системой мониторинга урожайности можно дооснастить комбайны для уборки сахарной свеклы, картофеля и другие механизмы.

Тензометрические и оптические датчики

Как и в первых системах картирования урожайности, наиболее часто для измерения потока сегодня используются ударные пластины. Как правило, они располагаются в верхней части элеватора. Специальный датчик считывает ударное напряжение чистого зерна сообщённое пластине и выводит информацию на монитор. В частности ударные пластины используются в популярных системах John Deere.

Сегодня наряду с тензометрическими, часто используются оптические датчики для измерения объёмных показателей собранного урожая. Помимо вышеназванных AgLeader и John Deere, тензометрическим датчикам отдают предпочтение в компаниях Frendt, Precision Planting. Оптическим — Trimble, Claas.

Датчики оптического типа измеряют высоту горок на каждой лопасти элеватора, когда они проходят через датчик (оптическая пара "излучатель-приёмник"). Используя предварительно заданную калибровку, система рассчитывает вес собранного урожая по измеренному объему. В процессе эксплуатации линзы датчиков могут засоряться, что приведёт к ухудшению точности измерений (необходима периодическая чистка).

Системы мониторинга урожайности от разных производителей отличаются сложностью эксплуатации, которая заключается в особенностях калибровки системы и возможности корректной работы. Особое внимание простоте калибровки уделено в системе YieldSense от компании Precision Planting. Главный элемент калибровки системы — калибровочный ковш. За счёт перемещения дополнительного количества зерна через датчик за каждый оборот цепи он позволяет системе получить точные значения урожайности независимо от характеристик зерна и содержания влаги.

Использование данных урожайности

Для управления производством с использованием технологий точного земледелия нужны не столько валовые показатели урожая, сколько карты зонирования полей по продуктивности. Карты урожайности (наряду с картами растительной массы, картами агрохимического анализа почвы) используются для составления дифференцированных карт-заданий для техники, с оптимальными нормами внесения препаратов для разных участков поля со своими уникальными условиями.

При этом карты урожайности считаются наиболее ценной информацией, поскольку сочетают факторы свойства почв, рельефа, наличия питательных веществ, здоровья растений, с элементами технологии (питания и защиты растений), давая возможность оценить деятельность с точки зрения получения экономического результата.

Значение урожайности передаётся на монитор каждые 1-2 секунды. Типичное значение задержки потока для зерновых культур (время, за которое зерно, поступающее в жатку, потечёт в зерновой бункер) колеблется от 10 до 12 секунд, в зависимости от комбайна. Системы мониторинга урожайности могут выдавать некорректные данные в начале работы (пока элеватор не заполнился) и в конце, когда уменьшается поток зерна (датчики ударных пластин менее чувствительны к изменениям нагрузки при малом потоке).

Карты урожайности могут использоваться для:

  • построения карт дифференцированного внесения удобрений;
  • составления карты точек забора проб для агрохимического анализа;
  • выбора участков для исследований и тестовых посевов (с целью получения валидных данных);
  • создания карт валовой и чистой прибыли (совмещая карты урожайности с данными о внесении препаратов);
  • расчета выноса питательных веществ из почвы.

Целью может быть: 

  • выравнивание урожайности (если поле однородное, а причины колебаний урожайности определены и могут быть устранены);
  • экономия и более рациональное использование материалов (если разные участки поля отличаются по своему агрономическому потенциалу).

Геолокация "слабых мест" особенность анализа данных урожайности системы компании Claas.

Исторический анализ урожайности

Зонирование поля на основе карты урожайности одного сезона может оказаться некорректным, ввиду большого количества факторов влияющих на результат. Длительная история урожайности позволяет уменьшить влияние неконтролируемых погодных факторов. Желательно иметь данные исторической урожайности поля как минимум за пять лет.

Поскольку свойства поля могут быть более благоприятными для выращивания конкретного типа культур, некоторые эксперты считают, что для получения объективной картины по полю, необходимо иметь карты урожайности за три сезона, в которые выращивалась целевая культура.

Картирование урожайности визуализирует эффективность работы хозяйства на протяжении сезона: правильность выбранной посевной нормы, качество подготовки почвы, результат действия использованных препаратов. Анализ карты зон урожайности поможет выполнить работу над ошибками и разработать стратегию на следующий сезон.

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

AgriGeek

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

bn

Вверх