Новые технологии растениеводства
Постоянный и непрекращающийся рост населения планеты порождает возрастающую потребность в продуктах питания. Чтобы удовлетворить этот спрос, аграрии по всему миру внедряют всё более совершенные и сложные технологии земледелия, позволяющие получать больше урожая с единицы площади. Кроме того, благодаря новым технологиям снижаются производственные издержки, получается больше прибыли. Именно поэтому для предприятий растениеводства так важен вопрос непрерывной модернизации и внедрения всё более новых и прогрессивных технологий.
Значение новых технологий
Удовлетворение растущего спроса на продукты питания — это задача, которая стоит не столько перед самими аграриями, которые руководствуются лишь интенсификацией прибыли, сколько перед наукой в целом. Также более прогрессивные методы ведения хозяйства призваны снижать негативное воздействие сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. И за выполнением этой задачи должно следить уже государство, как арбитр, помогающий соблюсти баланс интересов между агробизнесом, ищущим прибыли, и населением, для которого важна чистая окружающая среда.
Опыт многих стран с разными климатическими условиями и экономическим потенциалом наглядно продемонстрировал, что добиваться лучших результатов в сельском хозяйстве, просто увеличивая количество вносимых удобрений и расширяя площадь полей, это ошибочный путь.
Удобрения дают эффект лишь до определенной черты, после которой внесение дополнительных объемов питательных веществ становится просто нерентабельным. Кроме того, активное использование химических удобрений на определенной стадии начинает наносить заметный вред экологии.
Что касается наращивания посевных площадей (экстенсивное развитие сельского хозяйства), то здесь также есть некий предел разумного, переступать который не следует. Слишком высокий процент пахотной земли в общем земельном фонде региона приводит к катастрофическим последствиям для дикой природы, в особенности для фауны.
Из всего этого следует, что наращивать урожайность и снижать себестоимость продукции нужно путем внедрения современных технологий в растениеводстве.
Информационные технологии и точное земледелие
Одним из важнейших направлений совершенствования производства в растениеводстве является оптимизация текущих затрат, то есть снижение себестоимости продукции. И здесь первоочередное значение приобретают высокоэффективные ресурсосберегающие технологии. Они не только отчасти снижают экологическую нагрузку на окружающую среду в масштабах всей страны, но и очень выгодны с финансовой точки зрения для самих сельхозпредприятий. Чем меньше топлива, электричества, удобрений, семян, человеко-часов и других ресурсов расходуется на производство единицы продукции, тем ниже ее себестоимость и тем выше прибыль от ее реализации.
На текущий момент добиться эффективного ресурсосбережения (помимо замены техники на более новую и экономичную) можно с помощью информационных технологий, под которыми в данном случае следует понимать все те организационные методы и технические новации, которые позволяют максимально точно отслеживать и регулировать использование всех ресурсов на предприятии.
Такие технологии в сельском хозяйстве России всё еще являются достаточно новыми и далеко не каждое хозяйство их использует. Суть информационных методик на практике сводится к тому, что все технологические операции (например, внесение семян и удобрений) рассчитываются электроникой и осуществляются с предельной точностью. Поэтому новые информационные технологии в растениеводстве еще называют точным земледелием.
Преимущества использования данного подхода становится вполне очевидными даже при беглом ознакомлении с ними. Если в прежние времена все технологические операции делались «на глаз», то сейчас каждое действие рассчитано с математической точностью, чтобы не потратить ни одного лишнего литра топлива, ни одного лишнего килограмма семян или удобрений.
«Зеленые» технологии и экологичное сельское хозяйство
Современные люди, живущие в высокотехнологичном и урбанизированном мире, очень обеспокоены вопросами экологии и здорового питания. Это обстоятельство повсеместно рождает устойчиво растущий спрос на так называемые «экологически чистые продукты питания». Поскольку под данным термином люди часто понимают очень разные вещи, дать ему точное определение весьма затруднительно. Единственное, что можно сказать, не согрешив против истины, экологически чистое продовольствие — то, которое было выращено с минимальным использованием удобрений, химикатов и ГМО, или вообще без них.
Очевидно, что такая продукция растениеводства будет достаточно дорогой, поскольку показатели урожайности с единицы площади получаются относительно невысокими. Тем не менее, это направление тоже представляет определенный интерес для аграриев, поскольку высокий спрос на экопродукцию позволяет устанавливать высокие цены и получать хорошую прибыль с единицы площади.
При этом важно отметить, что точное земледелие и экологические технологии в растениеводстве вовсе не являются альтернативами друг другу, а наоборот дополняют и могут использоваться на равных в рамках одного производственного цикла.
Инновационные технологии в растениеводстве России
Ежедневно разные отрасли науки и техники создают новые технологии, позволяющие аграриям повышать урожайность сельхозкультур, снижать издержки и минимизировать ущерб для экологии. Перечислить их все просто невозможно, но можно отметить те, которые уже активно внедряются на российских сельхозпредприятиях. Сегодня наибольшим спросом пользуются такие инновационные технологии в растениеводстве:
- Электронные карты полей и садов, программное обеспечение для удобной работы с ними. Благодаря этому методу можно с высочайшей точностью зафиксировать не только площадь каждого поля, но и расположение всех прилегающих объектов (подъездных дорог, жилых и хозяйственных построек, рек и прудов, лесополос, ЛЭП и т.д.). В отличие от бумажной карты электронный паспорт поля намного более наглядно показывает все характеристики поля, что упрощает планирование производственных процессов. Располагая электронной картой, легче рассчитать точное количество необходимых семян, удобрений, топлива для техники, лучше спланировать порядок обработки поля и т.д.
- Высокоточное агрохимическое обследование полей. Хотя любое хозяйство имеет данные о характеристиках почвы на каждом поле, чаще всего эти данные очень сильно обобщены и нередко являются устаревшими. Создав точную почвенную карту (ее можно совместить с электронной картой из п. 1), содержащую множество параметров и характеристик грунта, предприятие получает возможность максимально рационально использовать данный участок — вносить другие удобрения (или в другом количестве), сеять более подходящие культуры и т.д.
- Навигационные системы для сельхозтехники. В отличие от автомобильных навигаторов, эти приборы не предназначены для поисков наиболее короткого маршрута между двумя точками. Они помогают трактористу или комбайнеру более точно обрабатывать поле — делать минимальные полосы двойной обработки между смежными проходами, легко ориентироваться на поле ночью, в условиях сильного тумана или запылённости.
- Мониторинг техники. Эта технология схожа с GPS-мониторингом транспорта, который сегодня активно используется коммерческими и коммунальными предприятиями для контроля работы водителей служебных машин. Но в случае с растениеводством важен мониторинг не столько маршрутов движения и местоположения транспорта, сколько объемы и качество выполненных работ. Мониторинговые системы отслеживают множество специфических параметров: от объемов топлива, затраченного на обработку одного гектара, до глубины погружения в грунт плугов и выдерживания оптимальной скорости проезда комбайна по проходу.
Перспективные технологии
Описанные выше технологические новации уже достаточно широко используются многими российскими агропредприятиями, в то время как остальные планируют их внедрение в скором будущем. Тем не менее, это далеко не полный перечень современных инновационных технологий, которые могут быть внедрены в растениеводстве России. Крупнейшие агрохолдинги и просто передовые хозяйства, идущие на острие прогресса, уже начали осваивать и другие менее популярные на данный момент технологии:
- Почвенные пробоотборники. Автоматизированные механизмы для отбора проб почвы. Установленный на обычный автомобиль, такой пробоотборник позволяет за один рабочий день взять почвенные образцы с площади около 1 тыс. га, что радикально снижает трудозатраты в этой производственной операции.
- Лаборатории для анализа почв и продукции. В условиях недостатка государственных лабораторий крупные предприятия обзаводятся собственными, что позволяет более оперативно получать результаты анализов.
- Метеорологические станции. Наличие собственной метеостанции позволяет хозяйству более точно прогнозировать погоду на своих полях.
- Системы картирования урожайности и дифференцированного внесения удобрений. Благодаря им удается распределять удобрения между полями более рационально.
Как нейросети помогают выращивать овощи и кто такой электронный агроном
Вертикальные фермы — это «умные» теплицы, которые позволяют выращивать зелень, ягоды и овощи круглый год. На интеллектуальных грядках установлена специальная программа, которая отвечает за полив и освещение. Компьютерное зрение видит, как растут овощи или ягоды, нейросети понимают, соответствует ли это норме, а для дополнительного контроля над растениями могут даже летать дроны.
Вертикальные фермы сейчас можно устанавливать где угодно: в подземелье, магазине, жилом доме и даже пустыне. С каждым годом земля дорожает, ее становится меньше, а людей — больше. По прогнозам ООН на 2050 год, 68% населения будет жить в крупных городах. Очевидно, что всем надо будет что-то есть. Есть два варианта. Первый — выращивать пищу подальше от городов, а после — обрабатывать ее химией, чтобы по пути продукты не сгнили. Второй — устанавливать вертикальные фермы в городе — они занимают гораздо меньше места, чем традиционные.
Как работает технология
Главный механизм, без которого вертикальная ферма не может функционировать, — растворный узел. Это своеобразный электронный агроном. Он заранее знает, как правильно замешивать питательные вещества, чтобы растения потребляли подходящие растворы: овощам нужны одни удобрения, а ягодам — другие. Работает механизм следующим образом: растворный узел берет необходимые растениям калий и магний в нужном количестве, смешивает с водой, а затем по форсунке подает на нужный стеллаж.
Раствор и искусственный интеллект
На каждой полке — свои параметры раствора. Работники фермы также задают разные температурные значения и световой коридор. Дальше работа продолжается с помощью искусственного интеллекта. Компьютерное зрение наблюдает за ростом продукта на разных климатических параметрах. Задача искусственного интеллекта — выяснить, как быстро увеличивается площадь листа и предложить различные сценарии оптимизации: увеличить световой день, увеличить на полградуса температуру, немного подмешать раствор. В лабораториях таким образом создается первичная рецептура.
Дроны и ИТ-контроль
Главное отличие новой технологии от привычных нам ферм — отсутствие земли. Ее заменяют торфом, поскольку он более вспененный, рыхлый. Это позволяет лучше дышать корням.
Каждая семечка, которую нужно посадить, находится в специальном глиняном субстрате — это глина, смешанная с определенным количеством питательных веществ. Она защищает само семя и позволяет ему чувствовать себя комфортно при посадке.
Для того чтобы понять, правильно ли растет продукт, используют дроны. В них установлено компьютерное зрение, определяющее, соответствуют ли внешний вид растения и его рост заданным параметрам конкретно в этот день. ИТ-контроль позволяет избежать ошибок или выявить их. Если продукт вырастет неправильно, можно узнать, в какой момент упала температура или изменилась влажность.
Что выращивают
На вертикальных фермах выращивают салаты, пряные травы, овощи. Но есть также и растения, которые выращивать в промышленных масштабах пока не удается. Это связано в первую очередь с адаптацией технологий. В ближайших планах фермеров — настроить промышленное производство клубники. Выращивать эти ягоды в таких больших масштабах на вертикальных фермах пока не удавалось, потому что ее должны опылять шмели. Сейчас, например, на московскую ферму iFarm завезли специальных голландских шмелей, которые вылетают из ульев по расписанию, чтобы опылить тестовую клубнику.
Нюансы экономики
Строить фермы и обслуживать их дорого. В первую очередь на это тратится много электричества — от 40% всех расходов на теплицы. Например, ферма компании Agritecture площадью около 2,8 тыс. кв. м в пригороде Нью-Йорка ежегодно расходует не менее $216 тыс. на освещение и электричество и еще $120 тыс. на вентиляцию и кондиционирование.
Вертикальные фермы развиваются активнее всего там, где мало земли или она неплодородна. Например, в США, Японии или Сингапуре. В России эта технология пригодилась бы в Якутии или Магадане.
Вертикальные фермы дают экономию в человеческих ресурсах. Технология работает таким образом, что человек может понадобиться только в крайнем случае. Например, если машина добавила много железа в раствор какого-либо растения. Внутри каждого бака есть датчик, который фиксирует поступление и концентрацию питательных веществ и тех веществ, которые возвращаются в конце цикла. Если появится отличие от нормы, поступит сигнал и специально обученный человек придет разбираться с проблемой.
Источник https://xn--80ajgpcpbhkds4a4g.xn--p1ai/articles/novye-tehnologii-rastenievodstva/
Источник https://trends.rbc.ru/trends/industry/5fbfcb0f9a7947ce58d7d3b3