Последние годы фермерские хозяйства все чаще начинают использовать технологии точного земледелия (Precision Agriculture), с целью повышения урожайности и предотвращения лишних затрат. Точное земледелие помогает контролировать многочисленные параметры посредством цифровых сервисов. Они включают в себя целый комплекс спутниковых и компьютерных технологий: технологии глобального позиционирования (GPS), оценки урожайности (Yield Monitor Technologies), переменного нормирования (Variable Rate Technology), дистанционного зондирования земли (Remote sensing), географические информационные системы (GIS), решения технологии «Интернет вещей» (IoT) и точного картографирования полей. Причем всё перечисленное может использоваться одновременно или по отдельности, в зависимости от потребностей конкретного предприятия.
Зачем все это? В чем выгода?
Известно, что при помощи традиционных инструментов сельского хозяйства с ручным расчетом ресурсов и мощностей несложно повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции. Однако потенциал эффективности такого способа ведения хозяйства практически достиг своего максимума, затраты на него постоянно растут, а путей для его модернизации не осталось. Поэтому рост агропроизводства невозможно представить без новых инструментов.
Precision Agriculture позволяет в любое время суток не только отследить состояние посевов, но и точно рассчитать количество удобрений, питательных веществ, средств защиты растений и водных ресурсов, необходимых в производстве. Фермерам удается повышать продуктивность участков поля, которые недополучили в удобрениях, вспашке или поливе, а при наличии избыточных мощностей — избегать перерасхода. В результате более рациональное распределение ресурсов и применение инновационных технологий увеличивают урожайность на 10-15% и снижают себестоимость продукции на 25-40%.
От теории к практике
Стоит отметить, что концепция точного земледелия зародилась еще в 1980-х годах, но широкое распространение получила лишь в последние пять лет благодаря развитию мобильных технологий, высокоскоростному интернету и точным спутниковым данным. Чтобы понять, как на практике выглядит точное земледелие, рассмотрим разработки зарубежных и отечественных компаний.
Агропомощь в России
На российском рынке отмечается высокий уровень IT-решений в направлении точного земледелия. В ТОПе комплексных решений российских компаний, предоставляющих сервисы точного земледелия, оказались:
- Агросигнал от Infobis — цифровая платформа для управления агробизнесом;
- АгроМон от AgroSoftware — компьютерная программа и мобильное приложение для управления растениеводческим предприятием;
- «История поля» от компании Геомир — облачный сервис на основе космических технологий;
- «Да.помощник» от DigitalAgro — агросервис для сельскохозяйственных товаропроизводетелей, дистрибьюторов и предпринимателей.
Приведу пример использования подобных “космических” технологий в практической деятельности. Агроному чрезвычайно важно отслеживать актуальную текущую влажность почвы. Иван Легеньков, агроном-аналитик с двадцатилетним опытом работы в крупных сельхозпредприятиях, рассказал о том, как точное земледелие упрощает жизнь.
“Принимать решение о необходимости и целесообразности почвообработки (вид, сроки и глубина обработки, кратность проходов) рационально только при наличии сведений о влагообеспеченности почвы вкупе со сведениями о ее плотности. Чем меньше влагозапасы в почве, тем труднее и затратнее её обрабатывать. Нужно отслеживать пороговое, критическое значение влажности, иначе обработка станет нерациональной и чревата серьезными поломками агрегатов: ломаются рабочие органы (долота, лемеха и стреловидные лапы), гнутся стойки, срезаются предохранительные болты и шпонки, рвутся рамы орудий. Прибавим сюда повышенный расход ГСМ, неадекватную нагрузку на трактор и т.д. Кроме того, иссушенная и потому «сцементированная» почва не крошится, а выворачивает на поверхность глыбы, а глыбистость приводит к увеличению площади поверхности испарения, усиливается процесс ветровой эрозии почвы и страдает вся почвенная биота, во всяком случае червей станет гораздо меньше.
Было бы хорошо иметь некую систему, которая могла бы эти данные накапливать, хранить и анализировать (в идеале — по каждому полю отдельно!). Еще желательно, чтобы сведения в любой момент были доступны всем сотрудникам, принимающим операционные решения на предприятии. С такой задачей отлично справляется приложение «Агросигнал. Скаутинг». Причем совсем не обязательно регулярно бурить образцы почвы и отвозить их в лабораторию — это, безусловно, очень трудоёмкий процесс и сточки зрения сил и времени, и с точки зрения финансов. Гораздо эффективнее однократно инвестировать в почвенные датчики, перед началом сезона установить их в нужном месте и передавать в «Агросигнал» телеметрию с них”.
Более 200 отечественных стартапов создают разнообразные агротех-решения, в том числе аналитические системы для точного земледелия. Среди них:
- резидент Сколково Magrotech — сервис улучшения экономики земледелия;
- «Агроноут» — экспертная компания в области почвоведения и точного земледелия;
- «Агроштурман» — компания, которая не только продает, но и активно занимается разработкой эксклюзивных решений, адаптируя готовые иностранные продукты и создавая свои.
Уже сейчас в более чем 1300 отделениях и 66 филиалах Россельхозбанка по всей России аграриям стал доступен пакет услуг «АгрономОнлайн» на базе сервиса «СкайСкаут» российской компании Intterra. Агропредприниматели могут оценивать актуальное состояние культур с помощью широкого набора цифровых инструментов, отслеживать их состояние в поле за счет спутникового мониторинга, своевременно получать предупреждения о сезонных рисках, планировать ключевые технологические операции, а также консультироваться с ведущими агроэкспертами отрасли, партнерами Intterra. Сервис «СкайСкаут» разработан специально для грамотного управления растениеводством, принятия решений на основе реальных данных и получения быстрой экспертной помощи.
Технологическое развитие в сегменте сельского хозяйства страны поражает своим уровнем и масштабом. Уже сейчас сельскохозяйственные операции требуют минимального вмешательства со стороны человека. Точное земледелие существенно повысило возможности отечественного сельского хозяйства и вывело его на достойный уровень в мире, в том числе благодаря минимизации роли человеческого фактора.
А за рубежом?
Американская компания IBM, один из крупнейших в мире производителей и поставщиков IT-сервисов, создала платформу Watson Decision Platform для ведения сельского хозяйства путем автоматизированной передачи данных между заинтересованными сторонами. Прозрачная экосистема объединяет производителей продуктов питания, продавцов сырья, кредиторов, страховщиков и органы государственного управления. После многолетних исследований платформа собрала в себе возможности Искусственного интеллекта, Интернета вещей, аналитики, прогнозирования и практический опыт лидеров отрасли.
В областях орошения, применения удобрений, сроков посадки и сбора решения по оптимизации урожайности осуществляются за счет использования ИИ, сопоставительного анализа почвенных и погодных условий (бенчмаркинга) и верификации моделей урожайности. Для выдачи разнообразных рекомендаций фермерам обрабатываются спутниковые снимки сельхозугодий. К примеру, признаки наличия вредителей или заболеваний растений производители своевременно выявляют по ежедневным оповещениям об уровнях стресса сельскохозяйственных культур.
С помощью Швейцарского агросервиса Cropio от Syngenta Agro AG можно не только собирать в одной системе основные характеристики почвы, такие как температура поверхности, влажность, карты анализа и текстуры, но и извлекать данные из десятков спутниковых систем, беспилотных летательных аппаратов, метеостанций и различных типов датчиков. Как итог, пользователи сервиса получают немедленные уведомления о неполадках и чрезвычайных ситуациях, могут прогнозировать свой урожай, имея доступ к управлению в общей сложности более чем 146 тысячами единиц техники, оборудования и трекеров.
В области спутниковых технологий лидирует Европейское космическое агентство ESA: два специальных спутника Sentinel предоставляют снимки сельскохозяйственных угодий с высокой степенью четкости изображения. Каждый спутник оснащен новейшим мультиспектральным тепловизором с широким диапазоном и высоким разрешением. По снимкам можно понять распределение засеянных и свободных площадей, отследить рост урожая, эрозию почвы и другую информацию, которая помогает фермерам выбрать стратегию на следующий сезон.
Будучи одним из мировых лидеров в космической отрасли, ESA объединил усилия с NASA в области науки о Земле. Соглашение по стратегическому партнерству установит стандарт для будущего международного сотрудничества. Международный стандарт необходим для предоставления информации, связанной с изменением климата, чтобы решать наиболее насущные вопросы и проблемы в области науки о Земле на благо всего мира.
Самая популярная платформа в мире Climate FieldView (Канада) — лидер по количеству подключенных фермерских хозяйств, — создана для наблюдения за фермами. Специально для точного земледелия было разработано ПО, основанное на аналитике геоинформационных данных, а также сборе, хранении и визуализации критически важных полевых данных. Благодаря платформе пользователи отслеживают и измеряют влияние агрорешений на урожайность сельскохозяйственных культур, управляют изменчивостью полей, создают индивидуальные планы плодородия и посева.
Создатели мобильного приложения Platfarm (Австралия) в шутку окрестили его “Google Maps для сельского хозяйства”. Оно позволяет интегрировать в единый массив данных информацию с почвенных карт и сенсоров, отслеживающих состояние почвы на конкретных участках земли. Таким образом фермеры понимают, нуждаются ли они в большем или меньшем поливе, удобрении или обработке от вредителей.
Бесплатный аналог австралийского приложения — белорусский сервис OneSoil, для запуска которого нужен только доступ в интернет. Метеодатчик и модем позволяют работать полностью автономно, проводя мониторинг для определенного поля. Фермеры дистанционно контролируют состояние всходов, оставляют заметки, следят за погодой и рассчитывают азотные, фосфорные и калийные удобрения. В результате внедрения “умной” системы экономия времени и ресурсов достигает 20-30%, наблюдается существенный прирост урожайности.
В качества примера использования платформ точного земледелия может служить опыт использования европейскими фермерами. Например, Бельгийский фермер Herve Pillaud, по образованию агроном, управляет семейной фермой. Он использует OneSoil 5 месяцев. «Я долго искал способ увидеть индекс вегетации в доступной форме», – рассказывает он команде. В регионе, где располагается его ферма, существуют специфические правила насчёт удобрений. Поэтому он выбрал приложение OneSoil, где может изменять норму удобрений для контроля своего урожая. «Платформа, которая, вероятно, сможет перевернуть сельское хозяйство и подход к окружающей среде. Она предоставляет свободный доступ ко всему, что необходимо для сельского хозяйства — от макроэкономических оценок до сопровождения фермеров на всех этапах работы».
Пользователи используют платформу для слежения за состоянием своего поля. Фермер из Миннесоты (США) через приложение OneSoil Scouting для Android проверяет вегетационный индекс NDVI, по которому легко обнаружить проблемные зоны на поле: паразитов, сорняки и болезни культур. Эту информацию он получает благодаря бесплатным снимкам Copernicus Sentinel-2, которые находятся в открытом доступе.
Молодой российский фермер Никита Токмаков руководит хозяйством в 650 гектаров в Воронежской области, где выращивает четыре основные культуры: озимую пшеницу, сою, кукурузу и подсолнечник. Если верить его постам в Instagram, он не представляет свою работу без новых технологий: спутниковых снимков и вегетационных индексов OneSoil.
С помощью современных почвенных датчиков и погодных станций Никита с командой в 8 человек понимают, какая влага и температура на разных слоях почвы, что с ней происходит, какая температура воздуха на поле. По этим показаниям датчика можно, к примеру, понять, сильным ли был дождь. Всё это помогает прогнозировать погоду и принимать разные агрономические решения, будь то дата сева или время обработки почвы. Причем стоит датчик в 8−10 меньше, чем метеостанция.
Поскольку нет возможности постоянно проходить каждый участок поля, достаточно проверить NDVI, увидеть, где он низкий, — и можно сразу идти в конкретный участок смотреть, в чём там дело. А значит NDVI удобно пользоваться при распределении работ на поле. “Чем удобен OneSoil, так это тем, что регулярно показывает обновления NDVI и рассчитывает усреднённый индекс по каждому полю”.
Кроме того, можно проследить динамику NVDI, которая помогает планировать обработку растений. Например, если то или иное поле развивается быстрее, определяется соответствующая очерёдность обработки. И конечно, огромный плюс OneSoil в том, что это бесплатное приложение.
