Доцільність і ефективність застосування технологій точного землеробства

З метою об’єднання зусиль та інтенсифікації робіт зі створення й упровадження в агробізнесі різних електронних систем 1992 року країни Європейського співтовариства (ЄС) ухвалили власний план, що передбачає пришвидшене фінансування з бюджету Євросоюзу перспективних напрямів автоматизації та комп’ютеризації сільгосптехніки. Потім до цієї роботи долучилися і колишні країни РЕВ (Рада економічної взаємодопомоги) — Угорщина, Чехія, Словенія, Естонія

Нині з розробки якісно нових, високоточних і високопродуктивних сільгоспмашин, оснащених засобами електронної автоматизації, країни ЄС, особливо Велика Британія та Німеччина, значно випереджають США та Канаду. Паралельно вели роботи зі створення спеціальних й адаптації наявних систем для визначення координат сільськогосподарської техніки, а також автоматичного керування самохідною технікою з використанням навігаційного обладнання. У Німеччині була розроблена радіосистема, до якої ввійшли комп’ютеризована базова радіостанція з приймачем, що розміщується в диспетчерському центрі (офісі) фірми, та приймально-передавальні апаратні пристрої, які встановлюють на агрегатах у полі.

Така система в режимі реального часу забезпечувала пошук, визначення координат із точністю ±10 м та стеження за агрегатами, що працюють у радіус до 14,5 тис. кілометрів від стаціонарної радіостанції. Свого часу американська компанія Massey Ferguson, що входить до корпорації AGCO, для цих цілей однією з перших розмістила на своїх агрегатах спеціальні радіоприймачі, що працюють через глобальну супутникову мережу GPS. Система вже тоді з прийнятною точністю визначала географічні координати агрегата, але на той час вона виявилася досить складною та дорогою.

Розвиток систем зв’язку та зниження вартості електронних приладів сприяв розвитку цього напряму використання різних навігаційних систем для застосування в технологіях точного землеробства. Наприклад, у машинах для внесення добрив розкидачами відцентрового типу досягали стабільності внесення добрив на 1 га, незалежно від швидкості руху агрегата. З тим частота обертання розсіювальних дисків і фактична доза добрив постійно видно на моніторі, а за потреби механізатор має можливість корегувати дози безпосередньо з кабіни трактора. Впровадження аналогічних електронних пристроїв дозволило знизити нерівномірність внесення добрив до показників, що не перевищують 15%.

Світова практика

Закордонний і вітчизняний досвіди показує високу ефективність технологій точного землеробства, особливо щодо великих господарств. Наприклад, за наявними статистичними даними вже 2006 року понад 80% фермерів США тією чи іншою мірою застосовували технологію точного землеробства, завдяки чому їм вдалося збільшити врожайність зернових культур до 90 ц/га. Також установлено, що витрати за точного землеробства окупаються вже після 2–4-х років запровадження та починають приносити значний прибуток.

_____________________

Застосування навігаційних систем дозволяє фермерам щороку практично безпомилково віднаходити технологічну колію

_____________________

Нині значних успіхів в електронізації сільгосптехніки досягли компанії Amazone, AGCO, Bargam, CNH, Claas та інші. Системи паралельного водіння особливо поширено в Австралії та США. Застосування навігаційних систем дозволяє фермерам щороку практично безпомилково віднаходити технологічну колію. Широко застосовують систему паралельного водіння також фермери Західної Європи, де конфігурація полів складна й непроста. Точне землеробство отримує все більший простір у багатьох країнах, зокрема і в Україні. Водночас дослідження в галузі точного землеробства за останні 15 років показують, що цей напрям є багатопрофільним. Для його розвитку і повсюдного впровадження у виробництво знадобиться набагато більше часу й фінансових засобів, ніж для традиційних технологій.

Прецизійні технології стали можливими завдяки розвитку засобів зв’язку, супутникових навігаційних систем NAVSTAR GPS (США), GALILEO (Євросоюз), BEIDOU (Китай), регіональних навігаційних систем NavIC (Індія) і QUASI-ZENITH (Японія), комп’ютеризації та застосуванню навігаційних та інформаційних технологій в автоматизації сільськогосподарського виробництва. Стрижнем технології є спеціальні програми для аграрного менеджменту на базі геоінформаційних систем (ГІС), що дозволяють знімати, обробляти й накопичувати інформацію про різноманітну техніку та характеристики сільськогосподарських угідь. Для ефективного застосування елементів аграрних технологій у режимі реального часу і в майбутньому створено адаптовану до конкретних умов господарства систему підтримання прийняття рішень (СППР). Спеціалізоване програмне забезпечення обробляє дані від навігаційних, різних контрольних і діагностичних систем інформацію, створює і виконує технологічні карти полів, надає користувачу необхідні економічні розрахунки й довідкову інформацію. Машини, що застосовують для точного землеробства, також оснащено бортовими комп’ютерами, приймачами супутникових сигналів, різними датчиками й сенсорами, автоматичними пристроями обліку врожаю та іншим обладнанням.

В основному концепція відрізняється тим, що точне землеробство розглядає як точку обліку не все поле загалом, а кожну його окрему частину (ділянку) зі значеннями її рельєфу, родючості, рослинного складу та інших ознак. На підставі зібраних і опрацьованих даних на кожній ділянці з цих частин строго визначають і обґрунтовують агротехнічні способи вирощування конкретних сільськогосподарських культур. Система точного, або прецизійного, землеробства являє собою найвищу форму адаптивно-ландшафтного землеробства, заснованого на наукомістких агротехнологіях із високим ступенем технологічності. Її впровадження, беззаперечно, вимагає нового мислення, підготовки кваліфікованих і зацікавлених кадрів, забезпечення сільськогосподарських підприємств сучасною обчислювальною технікою, наявності методів математичного моделювання та засобів автоматизації. До того ж найактуальнішим є застосування нових інформаційних технологій штучного інтелекту та геоінформаційних систем.

Переваги точного землеробства

Точне (прецизійне) землеробство є одним із сучасних напрямів розвитку ресурсоощадного землеробства. Його суть — інтегрований процес керування росту рослин відповідно до їх потреб. Стратегія застосування технологій точного землеробства спрямована на максимально повне залучення та використання різної інформації для створення агротехнологічних рішень, їх оптимізації щодо конкретних ґрунтово-кліматичних і господарських умов сільськогосподарського підприємства та диференційованого здійснення основних технологічних операцій (у межах поля) для досягнення максимальних кількісних і якісних показників.

Залежно від біологічної потреби сільськогосподарських культур, що визначається на основі даних польових та лабораторних обстежень і розрахунків, вносять диференційовану до розробленої агрохімічної карти та розташування на місцевості дозу елементів живлення рослин. Таким чином досягається оптимізація живлення сільськогосподарських культур і вирівнювання їх врожайності в різних частинах поля. Такий спосіб внесення ще називають offline. Однак слід ураховувати, що на полі існують ділянки, врожайність яких не піддається будь-якому прогнозу. До того ж для елементів із високою рухливістю, таких як азот, застосовують режим внесення за фактичним станом рослин у полі, іншими словами online внесення, застосування якого має особливості — особливо воно актуально на озимих культурах, адже їх ріст і розвиток пов’язаний із ризиками зимівлі.

_____________________

Залежно від біологічної потреби сільськогосподарських культур, що визначається на основі даних польових та лабораторних обстежень і розрахунків, вносять диференційовану до розробленої агрохімічної карти та розташування на місцевості дозу елементів живлення рослин. Таким чином досягається оптимізація живлення сільськогосподарських культур і вирівнювання їх врожайності в різних частинах поля

_____________________

Зазначене внесення добрив призводить до їх економії, підвищення врожайності та якості сільськогосподарської продукції, а також створює умови для збереження довкілля. В окремих випадках ця концепція дозволяє точніше встановити локальні причини захворювання рослин або наявність і причини ущільнень ґрунту. Крім того, зниження хімічного антропогенного впливу на агробіоценози підвищує їх стійкість, що також дозволяє отримувати додаткову прибавку врожаю внаслідок повнішого використання супутніх біологічних чинників. На основі зібраних даних оцінюють оптимуми щільності посіву, розраховують норми внесення добрив та засобів захисту рослин, прогнозують урожайність і планують відповідні фінансові роботи підприємств й організацій. Саме тому в США точне землеробство нині в агробізнесі більше асоціюється не з концепцією сталого землеробства, а з мейнстримом (англ. mainstream — основна течія), згідно з яким товаровиробник сільськогосподарської продукції прагне максимізувати прибуток, знижуючи витрати на добрива шляхом унесення їх тільки на тих ділянках поля, де вони справді потрібні. Як уже зазначалось, товаровиробники сільськогосподарської продукції застосовують технології змінного або диференційованого внесення добрив на тих ділянках поля, які ідентифіковано спеціальними приладами та датчиками як ділянки, що потребують внесення певної дози добрив. За допомогою GPS-приймачів проводять позиціонування критичних ділянок, що потребують удобрення. За допомогою карт попереднього агрохімічного обстеження і врожайності підтверджують потребу у внесенні добрив. Внаслідок чого на низці ділянок поля норма внесення добрив виявляється меншою за середню по полю, тобто здійснюється перерозподілення удобрення на ділянки, де це найбільш потрібно і завдяки цьому знижується (оптимізується) витрата добрив.

Точне землеробство забезпечує поліпшення стану полів і підвищення ефективності аграрного менеджменту внаслідок реалізації основних критеріїв: агрономічного (з урахуванням реальних потреб культури в добривах, до того ж не лише вдосконалюється агровиробництво, а й зберігається ґрунтова родючість полів); технологічного (вироблена продукція відрізняється вищою якістю); технічного (зменшується тайм-менеджмент на рівні господарства, зокрема покращується планування сільськогосподарських операцій); екологічного (зменшується негативний вплив агровиробництва на навколишнє середовище, наприклад, внаслідок точнішого оцінювання потреб культур в азоті призводить до обмеження застосування азотних добрив); економічного (спостерігається зростання продуктивності за зменшення матеріальних витрат, що підвищує ефективність агробізнесу). Іншою перевагою застосування технологій точного землеробства для агробізнесу є ведення електронного запису та наступного зберігання історії польових робіт і врожаїв, що важливо для наступних планувань та ухвалення рішень щодо сівозміни, а також для складання звітності про виробничий цикл. Всі ці заходи, зрештою, спрямовано на отримання з певного поля максимальної кількості якісної та дешевшої продукції, коли для всіх рослин агроценозу створюються однакові умови росту й розвитку без порушення норм екологічної безпеки.

Прогресивні технології

Точне землеробство впроваджується шляхом поступового освоєння агротехнологій на основі принципово нових, високоефективних та екологічно безпечних технічних й агрохімічних засобів. Точне землеробство — це система, що швидко розвивається з використанням наукомістких технологій, останніх досягнень техніки, а також найважливіших методів керування. Фундаментальною частиною точного землеробства є розвиток й адаптація стратегії та практики ведення сільського господарства у сучасних умовах. Головне за такого підходу — виміряти, зрозуміти й застосовувати на практиці фактори, що впливають на рослини, такі як водно-фізичні та хімічні властивості ґрунту, ландшафт, насіння, застосовувана технологія, терміни сівби та збирання, а також шкідники, бур’яни, агрокліматичні умови. Точне землеробство дозволяє забезпечувати посилений контроль над проведеними сільськогосподарськими операціями й відстежувати зміну ситуації у часі в кожній точці контуру, проводячи порівняльний аналіз умов, що складаються.

Практика показує, що сучасні методи ведення сільського господарства застаріли, а нові прогресивні технології, визнані й успішно застосовувані у всьому світі, ще не отримали в Україні належної уваги та розвитку. Тому сьогодні актуальна проблема реформування аграрного сектору України, впровадження ощадних технологій, що сприяють підвищенню родючості ґрунтів та одержанню стабільних урожаїв за мінімальних витрат. Компенсацією скорочення чисельності працівників, зайнятих у сільськогосподарському виробництві, є підвищення продуктивності праці внаслідок збільшення ширини захвату агрегатів, підвищення їх вантажності та швидкості виконання технологічних операцій. Так, ширина захвату машин для внесення добрив збільшилася до 46 м, посівних агрегатів — до 18 м, ґрунтообробних машин — до 22 м, зернозбиральних комбайнів — до 12 м, силосозбиральних комбайнів — до 10,8 м, картоплесадильних машин — до 7,2 м, вантажність причепів підвищилася до 50 т — і таких прикладів безліч. В основі точного землеробства лежить керування продуктивністю посівів, що враховує варіабельність довкілля рослин. Точне землеробство сприймається як невіддільна частина ресурсоощадного екологічного сільського господарства і має на увазі застосування інтегрованої системи керування, а не окремих її розділених елементів. Основними завданнями та напрямами робіт у галузі точного землеробства на тепер є: автоматизація процесів керування технікою (паралельне водіння чи автопілотування) на базі системи навігації GPS за проведення технологічних операцій, що забезпечує точність висіву, вирівняність рядків зернових, картопляних гребенів тощо; складання ґрунтових карт господарств із використанням автоматичних пробовідбірників; контроль над змінами стану полів і посівів на різних ділянках; внесення строго певної кількості добрив та насіння на різні ділянки того самого поля залежно від стану ґрунту та посівів; автоматичний моніторинг урожайності та складання карт урожайності, а в перспективі — карт рентабельності полів; моніторинг і контроль над застосуванням дорогої техніки.

Накопичення та зберігання даних в електронному вигляді, що дозволяє відстежувати динаміку процесів у наочній та зручній для роботи формі; багатофакторний аналіз і візуалізація зібраних даних, зокрема за кілька років; інформаційне підтримання ухвалення рішень і контроль за їх виконанням.

Олександр Цилюрик,
д-р с.-г. наук, завідувач кафедри рослинництва
Дніпровський державний аграрно-економічний університет