Основные принципы и перспективы применения системы точного земледелия

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 12Следующая ⇒

Научно-технический прогресс в развитии микроэлектроники, информационной и телекоммуникационной техники, создание глобальных систем позиционирования и геоинформационных систем заложили фундаментальные основы для разработки и реализации дифференцированных в пространстве и времени агротехнологий. Этот инновационный технологический комплекс получил название точное сельское хозяйство (Precision Agriculture).

Основополагающими принципами реализации технологий точного сельского хозяйства являются: сбор массива достоверных исходных экспериментальных данных об объекте; система менеджмента данных на основе новых методологических подходов анализа и синтеза; обработка и трансляция информации для использования в системе управления техническими средствами и агротехнологиями.

Реализация стратегии точного сельского хозяйства направлена на повышение эффективности аграрной отрасли, снижение технологических затрат и себестоимости продукции и создание реальных условий для соблюдения установленных экологических требований и нормативов в рамках производственного процесса. Реализация стратегии точного сельского хозяйства требует высокого уровня профессиональной подготовки и владения информационными технологиями, что заметно повышает привлекательность и престиж сельскохозяйственных профессий.

Общепринятого определения точного земледелия пока нет. Приведем лишь некоторые трактовки этого термина.

Точное земледелие — совокупность технологий, технических средств и систем принятия решений, направленных на управление параметрами плодородия, влияющими на рост растений. Среди этих параметров могут быть содержание органического вещества, питательных элементов почвы, рельеф, наличие влаги в почве, засоренность посевов сорняками и другие.

Точное земледелие — совокупность технологических приемов для целенаправленной дифференцированной обработки отдельных частей поля с учетом мелкомасштабных различий природных условий для создания наиболее благоприятных условий для роста и развития культурных растений с учетом неоднородности поля по плодородию, распространению вредителей, болезней и сорняков, на основе концентрации технологических операций в пространстве поля, в оптимальные сроки и при рациональной дозировке с целью создать основу для экономически эффективного и экологически обоснованного землепользования.

Точное земледелие— управление продуктивностью посевов с учетом локальных особенностей внутри каждого поля. Другими словами, это оптимальное управление растениеводством на каждом квадратном метре поля для получения максимальной прибыли при экономии хозяйственных и природных ресурсов.

Основной предпосылкой быстрого развития точного земледелия стало создание в конце 1970-х гг. глобальных систем позиционирования, основанных на системе спутников, выведенных на околоземную орбиту в военных целях.

Такая система позволяет круглосуточно определять координаты объектов в трехмерном пространстве в любом месте околоземного пространства с точностью до нескольких сантиметров. Первые попытки внедрения элементов точного земледелия в сельское хозяйство были предприняты в середине 1980-х гг.

Впервые в США был применен разбрасыватель для дифференцированного внесения минеральных удобрений с использованием карты применения удобрений, основанной на фотоснимках и координатной сетке поля.

В Европе используют термин Precision Agriculture в значении точное сельское хозяйство, a Precision Farming— точное земледелие. Эта терминология в последние годы распространилась и на динамично развивающееся животноводство: точное животноводство (Precision Livestock Farming) с его отраслями— точное молочное скотоводство (Precision Dairy Farming), точное свиноводство (Precision Pork Farming) и точное птицеводство (Precision Poultry Farming).

Основными этапами реализации технологий точного земледелия являются:

сбор исходных данных (о хозяйстве, поле, культуре, регионе);

система менеджмента данных (анализ информации и принятие решений);

использование информации для управления элементами агротехнологий и техническими средствами.

Систему точного земледелия можно подразделить на четыре подсистемы [77]:

1) менеджмент организационно-методических мероприятий на основе автоматического сбора данных;

2) управление посевами с учетом неоднородности агроэкологических условий роста и развития культур в пределах отдельно взятого поля;

3) менеджмент машинно-транспортного и технологического обеспечения;

4) менеджмент рабочих процессов на основе использования робототехники (табл. 1).

Таблица 1. Составные части (подсистемы) точного земледелия

На основе постоянного совершенствования информационной техники, Оптико-электронных датчиков (сенсоров) и оптических систем (камер) робототехники, моделей и программ программного обеспечения создаются предпосылки для возрастающего применения элементов точного земледелия в менеджменте хозяйств, управлении продуктивностью агроценозов и поголовьем животных с учетом требований охраны окружающей среды.

К элементам точного земледелия, которые в настоящее время находят практическое применение, относятся следующие:

определение границ поля с использованием ГСП;

дистанционное зондирование (аэро- или спутниковые фотосъемки);

системы параллельного вождения агрегатов;

локальный отбор проб в системе координат;

составление карт электропроводности почв;

составление карт урожайности;

дифференцированное внесение удобрений, извести, средств защиты растений;

дифференцированная механическая обработка почвы;

дифференцированный посев;

дифференцированное внесение азота и регуляторов роста;

мониторинг фитосанитарного состояния посевов (сорняки, болезни, вредители);

мониторинг урожайности с использованием ГСП;

мониторинг качества урожая.

Из элементов точного животноводства широкое применение находят:

идентификация и мониторинг характеристик отдельных особей (рацион кормления, удой, привес, температура тела, активность) с использованием современных информационных технологий, удовлетворение их индивидуальных потребностей в кормах в зависимости от продуктивности;

автоматическое регулирование микроклимата в животноводческих помещениях и контроль эмиссии вредных газов;

мониторинг состояния здоровья стада;

мониторинг качества продукции животноводства;

электронная база данных производственного процесса;

роботизация процессов доения.

В последние годы ученые и специалисты-практики все больше рассматривают точное земледелие не только как технологию для учета неоднородности и изменчивости условий роста и развития культурных растений, но и как исходную точку, а в перспективе— решающую составную часть компьютеризованного производства сельхозпродукции, управляемого информационной системой на основе всех возможностей информационных технологий. При этом большое внимание уделяется достижению высокой экономической результативности агротехнологий, эффективному менеджменту информационного массива, вопросам охраны окружающей среды. На этой основе в перспективе будет формироваться единая комплексная компьютеризованная система менеджмента производственной деятельности для всего предприятия.

В хозяйствах Самарской, Белгородской, Курской, Ленинградской, Тюменской областей, Республики Татарстан уже имеется успешный опыт практического применения технологий точного земледелия. По данным Агрофизического научноисследовательского института (АФИ) Российской академии сельскохозяйственных наук (СанктПетербург), благодаря дифференцированному внесению минеральных удобрений на посевах яровой пшеницы в Ленинградской области сэкономили около 20% минеральных удобрений и получили урожайность на 15% выше, чем при обычном внесении той же техникой (на соседнем контрольном участке). Урожайность же достигла 60 ц/га (в пересчете на амбарную влажность— 14%).

Однако технологии точного земледелия в России распространяются недостаточно динамично из-за отсутствия некоторых условий:

механизма приоритетного стимулирования товаропроизводителей, применяющих технологии точного земледелия;

цифровых карт полей в большинстве хозяйств, дороговизны электронного картирования и обновления карт;

доступных стационарных и передвижных референтных станций для повышения точности вычисления координат объекта, так как ряд технологических операций требует высокой точности (посев, междурядная обработка, подкормка и др.);

в серийном производстве отечественной аппаратуры высокоточной навигации с погрешностью от 15 до 30 см (без взимания дополнительной платы за точность) и аппаратуры, позволяющей определять координаты с точностью до 3–5 см для высокоточной обработки высокорентабельных пропашных культур (возможно с дополнительной оплатой);

отечественных импортозамещающих машин и оборудования для выполнения технологических операций (обработки почвы, посева, опрыскивания, подкормки, уборки) в системе точного земледелия, которые позволили бы значительно сократить затраты при использовании высокоточных технологий;

системы обучения пользователей.

Для успешного внедрения технологий точного земледелия в России необходимо прежде всего создать условия для развития сельского хозяйства, сформировать современную техническую и технологическую политику.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒