Журнал ФЕРМЕР
» » » Интеллектуальное земледелие как тенденция совершенствования точного земледелия (PRECISION AGRICULTURE)
Предложить свою тему

Интеллектуальное земледелие как тенденция совершенствования точного земледелия (PRECISION AGRICULTURE)

 

Рассмотрены вопросы дальнейшего развития точного земледелия с целью расширения его функций, направленных на устойчивый рост сельскохозяйственного производства, повышение его адаптивности, снижение или исключение парниковых газов, достигая при этом национальной продовольственной безопасности. Даны определения климатически умного сельского хозяйства.

 

В последние три года наряду с выражением Precision Agriculture (Точное земледелие (ТЗ) все чаще и чаще в Интернете, на международных сельскохозяйственных выставках звучат словосочетания Climate smart farming (Климатически - умное сельское хозяйство (КУСХ)) и Smart farming (Умное сельское хозяйство (УСХ) или Интеллектуальное сельское хозяйство (ИСХ).

Климатически-умное сельское хозяйство (КУСХ) – это ведение сельского хозяйства с учетом природно-климатических условий региона с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду и, в частности, снижение поступления в атмосферу парниковых газов. При этом главной задачей является обеспечение растущего населения продуктами питания высокого качества. Предполагается, что это будет достигаться посредством совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур, способов содержания животных. Особенно это относится к более рациональному использованию минеральных и органических удобрений, химических средств защиты, горюче-смазочных материалов (ГСМ).

В последнее время на международных выставках, в интернете и других средствах массовой информации звучат призывы к климатически умной революции в сельском хозяйстве (climate smart revolution in farming). В докладе Комиссии по устойчивому сельскому хозяйству и изменению климата (Commission on Sustainable Agriculture and Climate Change), опубликованному в 2012 г. говорится о том, что сельское хозяйство нуждается в коренном (фундаментальном) изменении, если мы хотим производить достаточно продуктов питания для постоянно растущего населения планеты. Но что означает климатически умное сельское хозяйство (КУСХ)?

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) определяет КУСХ (climate smart farming) как сельское хозяйство, которое обеспечивает устойчивый рост, адаптивность, снижение или исключение парниковых газов, достигая при этом национальной продовольственной безопасности.

Департамент окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (DEFRA) определяет КУСХ (climate smart farming) как сельское хозяйство, которое обеспечивает население разнообразной едой по умеренной цене, приготовленной в соответствии общепринятыми экологическими и социальными стандартами.

Наша земля обеспечивает нас не только продуктами питания, но и многими другими ресурсами. Исторически она обеспечивала население продуктами питания, сырьем для промышленности и горючим и мы хотим, чтобы это продолжалось. Но теперь потребность во всем, что производит почва, увеличивается и нам необходимо получать больше продукции с существующих сельскохозяйственных площадей в тоже время, повышать плодородие почвы, защищать окружающую среду от загрязнения и разрушения, поддерживать биоразнообразие.

Кроме повышения эффективности сельскохозяйственного производства и увеличения обеспечения человечества в продуктах питания в глобальном масштабе задачей КУСХ является:

- обеспечение доступа мелких производителей сельскохозяйственной продукции на местные и мировые рынки с одинаковой легкостью и облегчение реализации их продукции, как на местных, так и мировых рынках;

- существенное снижение потерь легко портящейся продукции и ее качества за счет совершенствования логистики доставки на местные и мировые рынки;

- более легкое обнаружение опасных продуктов питания и запрещение их распространения, например, зараженных болезнетворными бактериями, содержащими повышенные нормы пестицидов и других вредных веществ;

- культивирование и поддержка доверия потребителей сельскохозяйственной продукции к ее качеству, информирование их о происхождении, качестве и технологии производства;

- установление и расширение связи между производителями сельскохозяйственной продукции, налаживание обратной связи между потребителями и производителями, параллельно осуществляя внедрение новых технологий, которые не использовались ранее.

УСХ - это устойчивое ведение сельского хозяйства для обеспечения продовольственной безопасности. Это относительно новый термин, выходящий за рамки точного земледелия. Считается, что данное направление ведения сельскохозяйственного производства более эффективное, чем «точное земледелие».

УСХ – больше связано с совершенствованием и более эффективным использованием элементов точного земледелия, таких как системы позиционирования, различных датчиков для получения информации о состоянии почвы, растений, окружающей среды для использования ее при боле обоснованном принятии оптимальных управленческих решений. Больше используется информация из интернета обо всем, что касается возделывания сельскохозяйственной культуры, ее качества. В данной системе предполагается более эффективный учет внутрипольной вариабельности параметров плодородия при принятии оптимальных решений за счет более широкого использования: систем глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS; управления данными; сенсоров; информационных систем; более прогрессивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур

Система навигации в УСХ, как и в точном земледелии используется при дифференцированном посеве, внесении удобрений и применении средств защиты растений, мониторинге урожайности сельскохозяйственных культур. Системы позиционирования и, в частности, ГЛОНАСС являются важным источником данных для УСХ о пространственной и временной вариабельности состояния растений. Это позволяет оптимизировать выполнение технологических операций как с экономической, так и экологической точек зрения.

Кроме того, спутниковые технологии в УСХ используются для: инвентаризации почв, разбивки поля на зоны управления; улучшения управления производством с учетом неоднородности почвы; подкормки растений в соответствии с зонами управления; посева с учетом потенциального плодородия почвы; получения информации для планирования дифференцированного воздействия на растения с учетом биомассы или плотности листовой поверхности; применения средств защиты растений с учетом биомассы и плотности листовой поверхности; применения азотных удобрений с учетом площади листовой поверхности и потребности растений в азоте – N.

Требованиями к системам навигации в УСХ являются:

- возможность применения для малых полей; мониторинг полей 1-2 раза в месяц; сервис должен быть доступен для фермеров;

- высокое качество мониторинга; легкий и бесплатный доступ к данным; быстрая доставка данных, разрешение 10-20 м; улучшенная коррекция влияния атмосферы; улучшенная спектральная выборок.

Усилия ученых, работающих над дальнейшим совершенствованием элементов точного земледелия в рамках УСХ, должны быть сосредоточены в первую очередь на представлении огромных массивов информации о состоянии поля и растений в более простом виде. Расширяющийся массив данных о состоянии полей, изменение их во времени и другая информация должна быть интегрирована по новому для эффективного использования при принятии оптимальных управленческих решений. Существует также проблема совместимости информации, получаемой из открытых или частных коммерческих организаций.

Требуют дальнейшего развития автоматизированные средства принятия решений в части оптимального использования энергоресурсов и охране окружающей среды на основе имеющейся информации. УСХ как инструмент развития базируется на точном земледелии, но в большей степени зависит от информационно-интенсивных технологий и автоматизации, принимающий во внимание все виды информации.

Одним из направлений УСХ является телематика — область информатики, охватывающая сферу телекоммуникаций. Спутниковый мониторинг транспорта — система мониторинга подвижных объектов, построенная на основе систем спутниковой навигации, оборудования и технологий сотовой и/или радиосвязи, вычислительной техники и цифровых карт. В качестве синонима используется также термин «Трекинг транспорта» (от англ. Tracking – слежение). Спутниковый мониторинг транспорта используется для решения задач транспортной логистики в системах управления перевозками и автоматизированных системах управления автопарком, таких как определение местоположения и маршрута транспортного средства в режиме он-лайн; контроль расхода топлива и несанкционированных сливов топлива; специальные функции «безопасное вождение», «свой-чужой» и т.п.

В настоящее время основными потребителями услуг спутникового мониторинга транспорта являются компании, занимающиеся грузоперевозками, государственные учреждения (административный транспорт, автобусы, машины скорой помощи, коммунальная техника).

Развитием и поддержкой спутникового мониторинга транспорта в России активно занимается государство. Так, 30.12.2013 президент РФ Владимир Путин подписал закон "О государственной автоматизированной информационной системе ЭРА-ГЛОНАСС". Система предназначена для оперативного получения информации о ДТП, ее обработки и передачи единым дежурно-диспетчерским службам, в том числе дежурным частям органов внутренних дел. Принятый закон вступил в силу 1 января 2014 г. А с 2015 г. эта система стала обязательной к установке на автомобилях России, Белоруссии и Казахстана. Согласно закону, оснащать аппаратурой "ЭРА-ГЛОНАСС" планируется все новые транспортные средства категории М (пассажирский транспорт) и N (грузовой транспорт). По данным разработчиков проекта, "ЭРА-ГЛОНАСС" может на 30-40% сократить время прибытия экстренных служб на место ДТП, что по некоторым расчетам, позволит спасать в год около 4 тысяч человек.

Ожидается, что в ближайшие 5 лет в сельское хозяйство все больше и больше будут проникать технологии из других областей народного хозяйства в масштабах, о котором мы в настоящее время даже не подозреваем. В первую очередь имеются в виду роботы и полностью автоматизированные трактора, и целые посевные или почвообрабатывающие агрегаты, которые будут управляться из офиса.

Трактора и сельскохозяйственные машины, используемые на ферме, приходят, главным образом, от разных производителей. Все чаще оборудование, навешиваемое на трактор, управляются при помощи контроллеров, бортовых компьютеров, и это может быть стандартизировано с помощью ISOBUS . Для решения этого вопроса потребуется определенное время.

Использование автоматической записи и передачи данных и хранения оперативной информации на фермерском компьютере является очень перспективным. Но применение этой технологии по-прежнему трудно, потому что есть проблема гармонизации данных различного формата.

Данные, которые легко хранятся в компьютере (цифровые почвенные карты, карты урожайности) не могут быть интегрированы с данными различных датчиков. Для более правильного принятия решений необходима дополнительная информация от поставщиков и потребителей продукции, дилеров и производителей сельскохозяйственной техники. Законодательства и правила сертификации продукции также должны быть включены в систему принятия решений.

Системы автоматического вождения имеют коммерческий успех на рынке. Благодаря обеспечению оптимального перекрытия смежных проходов агрегатов для внесения удобрений, средств защиты растений, посева экономится горючее, время, уменьшается утомляемость оператора (механизатора).

Также, многообещающим является одновременное использование информации, представленной на электронной карте и данных, получаемых по ходу движения агрегата для внесения удобрений (дифференцированное водействие на систему «почва+растение» - датчики реального времени для применения удобрений).

В настоящее время дифференцированное внесение удобрений осуществляется в основном в системе "on-line” с использованием N-сенсора, который фиксирует определенные параметры растений в реальном режиме времени. Обычно фиксируется два параметра - биомасса и хлорофилл, хотя на самом деле имеется множество других параметров, которые повседневно используются при управлении продукционным процессом: густота посевов, стадия роста, зараженность растений болезнями, засоренность и др. При этом желательно учитывать многолетний опыт консультантов и результатов сортовых испытаний.

Выращиваемая сельскохозяйственная культура является сложной системой и знание двух параметров недостаточно для определения потребности растения в удобрениях. Наиболее значимые параметры должны автоматически регистрироваться в реальном масштабе времени или определяться по карте при автоматическом дозировании удобрений.

 

Личман Г.И., Смирнов И.Г., Всероссийский институт механизации (ВИМ),

Беленков А.И., РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева
Теги:
Статья опубликована 25-08-2015, 12:00, её прочитали 837 раз(а) и оставили 0 комментариев.
Комментарии к статье

Информация
Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 30 дней со дня публикации.