Все ли элементы точного земледелия являются эффективными?

02.03.2021
Технологии
1470

Есть элементы точного земледелия (технологии автопилотирования, системы параллельного вождения и другие), которые бесспорно напрямую повышают эффективность использования ресурсов компании. В то же время имеются такие технологии в большинстве своем, относящиеся к программам и диджитал-технологиям, часть функционала которых не позволяет оптимизировать затраты на возделывание культур.

В последнее время на рынке появились платформы или программы, которые в одном программном обеспечении содержат многочисленные базы данных, что позволяет собирать и анализировать детализированную информацию о состоянии урожая, проблемных участках на поле, метеосводках, использовать спутники для анализа состояния посевов. Такими приложениями или программами являются Climate FieldView, Agrichain, Crop Monitoring, FarmShots, SkyScout Assistant, FarmСommand и другие. Давайте разберемся, позволяют ли на самом деле данные программы совершать мониторинг площадей, вовремя принимать правильные технологические решения агрономам, совершать другие функции и так далее.

Хаблак С.Г.
Фото:Хаблак С.Г.
Хаблак С.Г., доктор биологических наук

Часто звучат замечания о том, что не весь функционал таких программ эффективен и не позволяет использовать каждый доступный га поля. Было и есть постоянно так, что появляются технологии, которые по факту запутывают агронома и не в полной мере нужны аграриям. Это называется «технологии ради технологий». Разработчики таких программ плохо представляют себе специфику технологий выращивания культур.

ІТ-компании увидели, какие технологии применяются в одной стране, пытаются использовать их в других. Однако этого нельзя делать. Выращивание культур в Аргентине, США, Европе отличается от выращивания в Украине. В каждой стране мира есть свои особенности полей, почв, климата. При разработке новых инструментов нужно учитывать огромное количество факторов, что не всегда берется во внимание создателями программ для сельского хозяйства.

Мало кто указывает на болевые точки таких программ, за использование которых агрокомпаниям нужно платить немалые деньги, что приводит к увеличению затрат на выращивание культур на 1 га. 

Остановимся на некоторых проблемах функционала данных программ: картах заданиях для посева, внесения удобрений, дифференцированному посеву семян, картах урожайности, дифференцированному внесению удобрений, индексах вегетации. Без рассмотрения и решения этих вопросов данные приложения будут малоэффективными. Отсутствие спроса на такого рода разработки приведёт к тому, что бессмысленные платформы или программы с непрактическим функционалом уйдут с рынка либо разработчики улучшат их работу, реагируя и давая обратную связь на замечания аграриев.

Главная проблема использования таких приложений — это корректность показаний любого рода датчиков, сенсоров в точном земледелии и их калибровка, что сводит на нет достоверность полученных данных с устройств. Основная задача датчиков заключается в измерении параметра и передача их на устройство. Если датчик не откалиброван, то он будет передавать неточные данные, например данные по урожайности поля, влажности, выпавших осадках, что перечеркнет весь дальнейший анализ данных в программе. 

Кроме того, любой датчик, даже если он настроен и откалиброван, всегда измеряет параметры с долей погрешности. Это приводит к тому, что постоянно нужно вводить поправочные коэффициенты на данную погрешность измерения, иначе ничего не сойдется в измерениях. 

NDVI vs ASF или почему компании разрабатывают свой метод оценки посевов

Например, GPS трекера определяют местоположение автомобиля с точностью в пределах +/- от 2 до 10 метров. Более высокую точность способны обеспечить сельскохозяйственные агронавигаторы не более 1 метра по расположению, а при обработке поля погрешность может быть примерно 15-20 см относительно одного прохода к другому. Самую максимальную точность 2-5 см обеспечивают двухчастотные приёмники, а также использование базовых станций или платный GPS сигнал. Погрешность считывания данных расхода топлива из бортовой CAN шины автомобиля или трактора составляет около 5-10%, а ёмкостные датчики уровня топлива, что устанавливаются в баки, — 3-5%. Это достаточно высокие цифры. 

Существенной проблемой таких программ при дифференцированном посеве является то, что, например, при планировании нормы высева кукурузы для лесостепи с разными нормами и создании карты внесения, формируются нормы на поле в зависимости от зон неоднородности и плодородия почвы: 70 тыс./га — на высоких фонах, 60 тыс./га — средних, 50 тыс./га — на слабых участках поля. 

Если возникает ситуация на поле, когда на участке с наименьшей нормой высева 50 тыс./га уменьшается густота на момент уборки через неконтролируемую проблему вредоносности вредителя, климатические условия и другие факторы влияния до 20 тыс./га, то это катастрофа и убыток компании. Когда происходит высев с одной оптимальной нормой 70 тыс./га без дифференцированного посева, то оптимальная норма высева для данной зоны выбрана с учётом компенсации семян на неблагоприятные условия. Уменьшение густоты семян с 70 до 40 тыс./га не приведёт к катастрофическому уменьшению урожая. Вилка от 70 до 40 тыс./га — это страховой фонд на неблагоприятные факторы, через которые может уменьшиться густота стояния растений. А вот если на участке с меньшей нормой посева 50 тыс./га при дифференцированном посеве произойдет уменьшение густоты до 10 тыс./га, то этот уже серьезная проблема. Поэтому высев со средней нормой по полю позволяет избежать риска и проблем, связанных с дифференцированным посевом с разными нормами. Практически всегда колебания в 10 тыс./га высева в одну или другую сторону нормы, которые ставят при дифференцированном посеве, не приводят к повышению урожайности. Норма высева в лесостепи от 70 до 40 тыс./га позволяет получить на кукурузе примерно одинаковую урожайность. Ситуации, когда дифференцированный посев с разной нормой посева приводит к так называемому уменьшению затрат на покупку посевных единиц семян, часто вызывает намного большие проблемы и убытки в урожайности по сравнению с посевом с одной нормой.

Хаблак С.Г.
Фото:Хаблак С.Г.
Посевы кукурузы

Следующей существенной проблемой функционала таких программ является дифференцированное внесение удобрений. Проблема в этом направлении, связана с тем, что отбор проб почвы по сетке, по карте заданию или зонам неоднородности, а затем проведение агрохимического анализа, выдача протокола, рекомендаций и создания карт и заданий внесения удобрений стоит немалых денег. Тогда возникает вопрос, а не лучше ли эти деньги потратить на удобрения и внести их равномерно по полю без дифференцированного внесения?

Первое простое объяснение такого решения заключается в том, что любая культура выносит с урожаем элементов питания намного больше, чем могут себе позволить аграрии внести с удобрениями через высокую их стоимость в Украине, особенно это касается фосфорно-калийных удобрений. При этом создается как при дифференцированном внесении удобрений, так и при сплошном их равномерном внесении, отрицательный баланс элементов питания  выносится с урожаем элементов питания больше, чем вносится с удобрениями. Однако в отличие от дифференцированного внесения, при котором за полный комплекс услуг нужно платить немалые деньги, эти деньги можно потратить на дополнительные основные удобрения и внести их равномерно или локально ленточно на глубину 15-20 см по полю для уменьшения отрицательного баланса элементов питания в почве. 

Например, 1 тонна зерна с соответствующим количеством стеблевой массы кукурузы потребляет из почвы и удобрений в среднем 24-30 кг азота, 10-12 кг фосфора и 25-30 кг калия. Для формирования урожая зерна с учетом побочной продукции на уровне 9,0 т/га она выносит из почвы в среднем 216 кг/га азота, 90 кг/га фосфора и около 225 кг/га калия. Такое количество питательных веществ, доступных для растений формах, даже при высоком уровне плодородия, почва обеспечить не в состоянии.

Оптимальным соотношением NPK для зоны Степи является N60P60K30, в Лесостепной зоне при достаточном увлажнении — N90-120P60-90K60-90, для Полесья — N90-150Р60-90К60-90. Через большую стоимость фосфорно-калийных удобрений соотношение по Лесостепи и Полесью меняется, например, в сторону N90-120Р30К30. Такие дозы фосфорно-калийных удобрений не покрывают вынос фосфора и калия с урожаем зерна.

Норма внесения минерального азота ориентировочно составляет из расчета 15 кг/га д.в. азота на 1 тонну зерна плодородных почв и 20 кг/га д.в. азота на 1 тонну зерна на бедных почвах. При урожайности 8 т зерна необходимо внести N120 (8 т х 15 кг) на плодородных почвах, а на бедных почвах N160 (8 т х 20 кг). Например, под кукурузу в среднем в Лесостепи и Полесье вносится 120-140 кг/га действующего вещества азотных удобрений. При этом соблюдаются соотношение азота, фосфора и калия от 1: 0,3: 0,3 до 1: 0,9: 0,7. Наиболее правильное научно обоснованное соотношение элементов минерального питания 1: 0,9: 0,7, которое с каждым годом по фосфору и калию уменьшается в зависимости от природно-климатических зон через климатические условия, тип почв и высокую стоимость фосфорно-калийных удобрений.

Второе объяснение неэффективности дифференцированного внесения удобрений заключается в том, что карта распределения элементов питания в почве и карта задание для внесения сильно отличаются в зависимости от выбора сетки отбора проб почвы (при 10 га и 1 га сетках отбора). Через это возникает вопрос о целесообразности дифференцированного внесения удобрений по 10 га или 1 га сетке отбора проб для анализа, если они не совпадают между собой. Понятно, что 1 га сетка отбора по сравнению с 10 га дороже стоит, но она более детализирована. Если отбор проб почвы проводить по зонам неоднородности, то при таком методе отбора можно ошибиться в выборе границ зон неоднородности, которые могут не совпадать между собой по картам урожайности, индексам вегетации и сеткам отбора. Карты урожайности, индексы вегетации и прочие зоны далеко не всегда коррелируют с содержанием основных элементов питания в почве. На точность в картах урожайности, индексах вегетации могут влиять другие факторы и стрессовые условия, которые могут друг на друга накладываться, — это вредители, заболевания и так далее. Очень наглядно раскрыли проблему несоответствия распределения элементов питания в почве и картах заданий для внесения удобрений при 10 га и 1 га сетках отбора специалисты компании OneSoil.

У аграриев также часто возникает вопрос, почему при дифференцированном внесении удобрений по карте заданию с разными дозами не выравнивается урожайность по полю, а остается ее пестрота, даже при многолетнем таком внесении, которая логически со временем по годам должна выравниваться. Однако этого не происходит, и не всегда растет урожайность. Понятно, что изменение плодородия почв и ее урожайности является многолетним процессом. 

Хаблак С.Г.
Фото:Хаблак С.Г.
Агрегат для дифференцированного внесения минеральных удобрений

Мнение в этом вопросе делится на две основные противоположные точки зрения, связанные напрямую с фундаментальными подходами к агрохимическому анализу почв. Первая точка зрения заключается в том, что отбор проб почвы на анализ нужно брать не по сетке, а по зонам неоднородности, которые можно определить по индексам вегетации, картам урожайности или их совместному сравнению между собой и ранее сделанным агрохимическим картограммам распределения элементов питания в почве.

При этом, нужно рассчитывать дозы внесения удобрений для каждой зоны неоднородности на поле с учётом не плановой урожайности для всего поля, а по урожайности для каждой зоны. Учитывая эти моменты, тогда, обычно получается вносить фосфорно-калийные удобрения в такой концепции, где более урожайная почвенная неоднородность с большей урожайностью, туда вносится большая доза удобрения согласно расчетов, а где менее слабая зона по урожайности с каким-то лимитирующим фактором (склон, рН почвы, тип почвы и т. д.), туда вносится меньшая доза удобрений под меньшую урожайность для этой зоны. Тогда происходит правильное распределение доз удобрений согласно почвенным неоднородностям и получение соответственно урожайности по внесению удобрений и пестроте полей. По такому подходу, но с некоторыми своими различиями, работают часть агрокомпаний США, Канаде, Австралии, Европе. 

Например, компания OneSoil, специализирующаяся в точном земледелии, обычно для построения карт заданий для внесения удобрений использует карты индексов вегетации без агрохимического анализа почвы. В тоже время многие отечественные эксперты считают, что типа кормить только те участки, которые приносят деньги — не очень вписывается в законы земледелия и полагают, что такое отношение только усугубит ситуацию на участках с плохой урожайностью и пестротой. Хотя на участки с меньшей урожайностью и плодородием также вносятся удобрения, но, как правило, в меньшем количестве согласно плодородия и планируемой урожайности.

Вторая противоположная точка зрения, относящаяся к большинству агрокомпаний в Украине, России, заключается в том, что где более плодородная почва, то туда вносят меньше удобрений через компенсацию почвой, а где менее плодородная почва — туда больше, обычно забывая про лимитирующие факторы в этих неоднородностях. При этом, как правило, проводят расчёты по дозам удобрений по плановой урожайности в целом по всему полю.

Третье объяснение неэффективности дифференцированного внесения удобрений заключается в проблеме качества агрохимического анализа и рекомендаций. Часто наблюдается, что когда одни и те же образцы почвы сдаются в разные лаборатории, то протоколы исследований с агрохимическими показателями, которые делались по одним и тем же методам, сильно отличаются между собой. Кроме того, возникают ситуации с разными рекомендациями по внесению удобрений в достаточно больших пределах по элементам питания (азот, фосфор, калий, микроэлементы) по действующему веществу для конкретных культур и под определенный урожай. Обычно отличия в протоколе исследований и рекомендациях по внесению удобрений могут происходить как через разные методы анализа, так и по причине различных подходов и методов расчета до действующего вещества элемента питания.

На что нужно обращать внимание при выборе агрохимической лаборатории для анализа почв

Важно еще отметить тот факт, что компании по точному земледелию, дистрибьюторы удобрений, которые предоставляют услуги по анализу почвы и возят образцы для анализа в лаборатории США, Англии, по которым затем дают рекомендации по внесению удобрений, сталкиваются с ситуациями, когда методы анализа, что там используются, не адаптированы для разных почв Украины. Кроме того, у США возникают также ситуации, когда анализы почв по фосфору, которые используются в штате Миннесоты (тесты Bray-P1 для почв с ниже рН 7,4 и Olsen для почв с рН больше 7,4), не совпадают с анализом почв по методу Mehlich-3. Метод Mehlich-3 применяется для почв с разным рН и интересен тем, что позволяет в одной вытяжке определять как фосфор, так и калий и микроэлементы. Причина несовпадения по анализам почв в США по указанным методам связана с разными вытяжками, различными градациями по методам и так далее. Наблюдается также несовпадения результатов и по микроэлементам по методам Mehlich-3 и DTPA, особенно для цинка.

Следующей проблемой таких программ являются использование индексов вегетации при мониторинге состояния посевов с низкой разрешающей способностью с бесплатных спутников, что очень не эффективно. На ранних этапах развития культур, когда особенно нужно мониторить посевы, оценивать уровень густот, засоренность сорняками, то индексы вегетации на бесплатных спутниках не позволяют корректно идентифицировать проблемы на полях и на них реагировать. Только на поздних этапах развития культур, когда уже ничего нельзя исправить, возможно, определить отставание в развитии растений и идентифицировать какие-то проблемы на поле. С платных спутников, ситуация выглядит лучше, но один снимок там стоит около $500.

Узнавайте первыми актуальные агрономические новости России и мира на наших страницах

Больше о Технологиях

Всё о Технологиях
© 2019 - 2022, ООО «ГлавАграр»
Правила использования GlavAgrar
Разработка сайтаFast&Curious
fncdev