Технологии В Сельском Хозяйстве: Виды И Применение

Что Такое Новые Сельскохозяйственные Технологии?

Новые технологии в агросекторе (agritech) охватывают широкий спектр отраслей и технических средств, направленных на повышение производительности сельхозпредприятий. Новые сельскохозяйственные технологии – это парк сельхозтехники, робототехника, компьютеры, спутники, дроны, мобильные устройства и программное обеспечение. Использование аналитики больших данных и искусственного интеллекта (ИИ) является еще одним примером внедрения инновационных технологий в сельском хозяйстве.

Новые технологии для агросектора призваны упростить работу агрономов и повысить ее эффективность. Новые, а порой, абсолютно инновационные технологии сельского хозяйства совершенствуются и появляются ежегодно. Поскольку сельскохозяйственный бизнес продолжает модернизироваться и расти, для агроконсультантов, производителей продуктов питания и технологов все более важно идти в ногу с прогрессом разбираться в передовых технологиях сельского хозяйства.

Орошение, внесение удобрений, пестицидов и других средств агропроизводства на крупных сельскохозяйственных предприятиях больше не происходит «на глаз» или в одинаковых количествах по всему полю. Благодаря новым технологиям в сельском хозяйстве, агрономы могут вносить только то, что требуется на конкретном участке, а также тщательно подобрать нужную обработку для каждой сельскохозяйственной культуры.

Преимущества Новых Технологий В Сельском Хозяйстве

Внедрение новых методов «умного» земледелия приносит пользу всем участникам агропродовольственной цепочки. Применение новейших технологий в сельском хозяйстве для оптимизации и автоматизации сельскохозяйственных операций и полевых работ позволяет значительно экономить время и ресурсы. Назовем основные преимущества применения новых сельскохозяйственных технологий:

• использование поливной воды, удобрений, пестицидов и других ресурсов в меньших количествах позволяет сельскохозяйственным производителям сократить расходы и сохранить большую часть прибыли;
• уменьшение объемов химических стоков с полей и предупреждение загрязнения водоемов смягчает негативное воздействие земледелия на окружающую среду и способствует повышению устойчивости сельского хозяйства;
• повышение урожайности при снижении трудозатрат;
• упрощение взаимодействия между участниками сельскохозяйственного процесса и координации их действий с помощью мобильных устройств, новых специализированных приложений или веб-ресурсов;
• облегчение доступа к агрострахованию и финансовым услугам, а также к рыночным и технологическим данным;
• минимизация потерь вследствие нашествия вредителей полей, стихийных бедствий и неблагоприятных погодных условий на полях с помощью постоянно действующих систем сельскохозяйственного мониторинга по приемлемым ценам;
• увеличение доходов сельхозпредприятий благодаря улучшению качества сельхозпродукции и усилению контроля ее качества;
• своевременное обнаружение дефицита питательных веществ в растениях и информирование сельскохозяйственных производителей о типе и количестве необходимых удобрений и других средств агрохимии для обработки посевов и повышения их урожайности;
• способность прогнозировать потенциальные проблемы на поле благодаря новым возможностям визуализации производственных моделей и закономерностей, полученных в результате применения новых методов анализа актуальных и исторических данных о полях.

Оценка общей урожайности сельскохозяйственных культур помогает сельхозпроизводителям точнее составить бюджет на новый сезон выращивания сельскохозяйственных культур и лучше подготовиться к непредвиденным ситуациям.

Этапы Развития Новых Технологий В Сельском Хозяйстве

Технологический прогресс в сельском хозяйстве неразрывно связан с ростом городов и коммерческого товарообмена. В этой области всегда были востребованы новые технологические разработки.

Однако, цифровые технологии в сельском хозяйстве появились не сразу. На начальных этапах развития технологическая модель сельскохозяйственного производства в большей степени была основана на натуральном хозяйстве и характеризовалась низкой производительностью вплоть до начала XX века. Эта эпоха, известная как сельское хозяйство 1.0, знаменательна изобретением плуга и широким использованием тягловой силы животных.

Сельское хозяйство 2.0 зародилось в конце XIX века с появлением механизированной техники, такой как тракторы. В дальнейшем новые технологии сельского хозяйства прошли несколько стремительных этапов развития, поскольку темпы технического прогресса значительно возросли.

Сельское Хозяйство 3.0, Или Точное Земледелие

Новая технология точного или умного земледелия, также известная как сельское хозяйство 3.0, возникла вследствие необходимости отслеживать и более эффективно управлять всеми используемыми ресурсами сельскохозяйственного производства. Стремление к точному земледелию и внедрению соответствующих технологий дало толчок к разработке новых методов и инструментов для сельского хозяйства.

Эпоха 3.0 стала технически осуществимой благодаря использованию новой спутниковой системы глобального позиционирования (GPS). В частности, система GPS помогает найти нежелательные изменения на заданном участке выращивания сельскохозяйственных культур, что позволяет более эффективно использовать имеющиеся ресурсы. Концепция устойчивого сельского хозяйства и изыскания в области автоматизированной обработки полей в значительной мере опираются на технологии GPS и новые возможности данной системы.

Сельское Хозяйство 4.0, Или Подключенное Земледелие

Переход от умного земледелия к подключенному ярко иллюстрирует стремительное развитие сельского хозяйства на рубеже XX и XXI века. Автономные машины, оснащенные датчиками роботы, дополненная реальность (AR), Интернет вещей (IoT), дроны и спутники являются неотъемлемыми компонентами новых технологий для сельского хозяйства поколения 4.0 ^{Mohd, J. et al. (2022). Enhancing smart farming through the applications of Agriculture 4.0 technologies. International Journal of Intelligent Networks, 3, 150–164. https://doi.org/10.1016/j.ijin.2022.09.004.}.

Новый подход к принятию решений в сельскохозяйственном секторе в настоящее время основан на данных, которые хранятся в облаке и доступны через цифровые инструменты. Опираясь на эти аналитические данные, фермеры и другие крупные представители сельскохозяйственной отрасли могут принимать более эффективные решения.

Сельское хозяйство 4.0 рождается в эпоху повсеместной автоматизации и использования цифровых технологий. Развитие новых сельскохозяйственных технологий становится все более интегрированным и сетевым, что позволяет оптимизировать все этапы производственного процесса и улучшить процессы мониторинга, контроля и управления бизнесом.

Сельское Хозяйство 5.0, Или Цифровое Земледелие

Цифровые технологии сельского хозяйства – следующее поколение новых методов и инструментов земледелия, направленных на максимальное повышение урожайности и других агротехнических показателей. К таким новым технологиям относится мобильная связь 5G, которая стремительно развивается в настоящее время и позволит улучшить охват и доступность новейших технологий в сельском хозяйстве во всем мире.

По сравнению с предыдущими методами земледелия, новые цифровые технологии в сельском хозяйстве имеют следующие преимущества:

• эффективность сбора данных: сколько данных можно собрать за определенный период времени или указанной территории;
• точность данных: насколько полученные показатели соответствуют истине;
• своевременность: как быстро полученные данные преобразуются в практическую информацию и предоставляются конечным пользователям.

В процессе производства фермеры сталкиваются с рядом проблем вроде нашествий вредителей и болезней растений. Также следует учитывать фактор погоды в сельском хозяйстве: метеорологические аномалии могут нанести серьезный ущерб урожаю. Однако новые цифровые технологии позволяют минимизировать негативные последствия. Вместе с тем, с помощью новых технологий фермеры могут контролировать те агротехнические аспекты, которые напрямую от них зависят, и как следствие, увеличить свою прибыль. В частности, цифровые технологии в сельском хозяйстве помогают получить обоснованный ответ на следующие вопросы:

• какие виды сельскохозяйственных культур выращивать;
• как оптимально чередовать культуры в севообороте;
• как часто и в каком объеме использовать воду для точного орошения;
• когда вносить удобрения и средства защиты растений, какие и сколько;
• какая обработка лучше всего подходит для данного типа почвы.

Конкурентные преимущества агропредприятий обеспечиваются использованием современного программного обеспечения, технологий дистанционного зондирования Земли (особенно спутниковых снимков высокого разрешения), проксимальных датчиков, новых средств коммуникации и основанных на точных данных алгоритмов прогнозирования рисков.

Инновационные Технологии В Сельском Хозяйстве

Технологии для агросектора прошли долгий путь развития и применяются не только для выполнения основных этапов сельскохозяйственного процесса: посева, выращивания и сбора урожая.

За последние годы агросектор получил ряд важнейших достижений, от повышения жизнестойкости семян до усовершенствованного планирования и переработки сельскохозяйственной продукции. Новые сельскохозяйственные технологии также способствуют оптимизации планирования реализации сельхозпродукции и совершенствованию логистических решений по ее доставке до конечного потребителя.

Стремительный прогресс наблюдается также в сфере разработки и применения сельскохозяйственного программного обеспечения и новых технологий, которые облегчают не только выполнение полевых работ, но и управление различными компонентами цепочки поставок продовольствия. Если прежде было необходимо лично выезжать на поле для осмотра, то теперь это можно делать дистанционно. Современные технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли как нельзя лучше служат для этой цели.

Примером таких новых технологий является платформа EOSDA Crop Monitoring, которая интегрирует необходимые данные на каждом этапе процесса принятия решений – от оценки метеорологических и исторических данных о поле до планирования сельскохозяйственных работ. Данное программное обеспечение для точного земледелия также полезно, когда необходимо личное присутствие на поле. Заказчик может назначить задание скауту на платформе и получить фотографии проблемного участка поля и отчет о результатах осмотра, который скаут может сразу же отправить со своего смартфона.

Недостатки Применения Современных Технологий В Сельском Хозяйстве

Несмотря на то, что современное сельское хозяйство значительно выигрывает от развития новых технологий в плане повышения эффективности, снижения затрат и увеличения урожайности, есть и другая сторона медали, связанная именно с крупномасштабным экстенсивным сельским хозяйством. Наиболее существенным недостатком новых технологий земледелия является пагубное воздействие на окружающую среду. Вредное воздействие новых аграрных технологий на экосистемы обусловлено такими факторами:

• загрязнение почвы и водных ресурсов в результате масштабного использования пестицидов;
• снижение биоразнообразия по причине искоренения характерных для региона видов растений в результате выращивания сельскохозяйственных культур;
• выбросы парниковых газов, возникающие в результате вырубки лесов с целью распашки сельскохозяйственных угодий и чрезмерного использования новой сельхозтехники в дальнейшем.

Вредное воздействие новых технологий для агросектора не ограничивается экологическими проблемами. Внедрение новых технологий в сельское хозяйство также вызывает определенные трудности у агрономов и других работников на полях, а именно:

• фермеры, не имеющие необходимого образования и практического опыта, не могут эффективно пользоваться новой техникой и программным обеспечением, и поэтому не неспособны извлечь выгоду из применения современных технологий сельского хозяйства;
• стоимость обслуживания новой техники высока;
• внесение химических удобрений и пестицидов может нанести вред здоровью фермеров и других работников, которые трудятся на полях.

Вполне очевидно, что мы не можем полностью отказаться от новых сельскохозяйственных технологий, поскольку они помогают удовлетворить потребности растущего населения планеты в продуктах питания. Однако, негативные последствия новых агротехнологий можно смягчить при условии использования и совершенствования методов точного земледелия, которые не наносят вред окружающей среде.

Поскольку новые технологии в сельском хозяйстве способны уменьшить или даже свести к минимуму негативное воздействие традиционных методов земледелия, они помогают решить широкий спектр экологических проблем. Таким образом, приверженцы интенсивного земледелия могут получить двух зайцев одним выстрелом: повысить свою конкурентоспособность и способствовать благосостоянию населения нашей планеты в долгосрочной перспективе.

Виды Новых Технологий В Сельском Хозяйстве

Чтобы добиться максимального повышения урожайности и идти в ногу со временем, фермеры должны хорошо разбираться в последних технологических инновациях и знать о новых возможностях их применения в сельскохозяйственном секторе.

GPS-Технологии В Сельском Хозяйстве

Новые технологии точного земледелия, в которых используются данные GPS, способствуют повышению производительности и сокращению нерациональных расходов на такие средства производства, как семена, удобрения, пестициды и топливо. Система GPS не только предоставляет информацию о поле на основе местоположения, но и упрощает координирование операций между отдельными единицами сельхозтехники и ведение учета выполненных полевых работ на специализированных платформах ^{Bhutani, A., Wadhwani, P. (2019, April). Precision Farming Market Size By Component, By Technology, By Application, Industry AnalysisJournal article Report, Regional Outlook, Growth Potential, Competitive Market Share & Forecast, 2019 - 2025. Global Market Insights.}.

Эта новая технология находит разнообразные применения в сельскохозяйственном секторе:

• мониторинг и управление полевыми работами;
• сбор и анализ данных с полей;
• точный отбор проб для анализа почвы;
• картирование урожая;
• навигация и управление новой сельскохозяйственной техникой;
• функционирование в условиях плохой видимости, например, во время сильного дождя или тумана.

Роботизированные Технологии В Сельском Хозяйстве

Технология роботизированного сельскохозяйственного труда – перспективный вариант новой рабочей силы для точного земледелия. Автономная работа робототехники позволит осуществлять непрерывное управление полем, а также повысить производительность и эффективность сельского хозяйства, поскольку роботы способны собирать информацию о своем окружении на собственном сайте ^{Botta, A., Cavallone, P., Baglieri, L., Colucci G., Tagliavini, L., Quaglia G. (2022, July 5). A Review of Robots, Perception, and Tasks in Precision Agriculture. Applied Mechanics, 3(3), 830–854. https://doi.org/10.3390/applmech3030049.}. На сегодняшний день автономные роботы, управляемые дистанционно с помощью телеметрии, являются наиболее известной и успешно применяемой новой сельскохозяйственной техникой.

Сбор И Хранение Данных

Использование больших данных в новых технологиях сельского хозяйства привело к интенсификации информационных потоков, повышению скорости и точности анализа и, как результат, повысило эффективность процессов принятия решений и стратегического планирования.

Анализ исторических данных о поле позволяет предвидеть возможные последствия тех или иных явлений и факторов, оценить риски и разработать оптимальный план действий.

Информационные технологии в сельском хозяйстве постоянно совершенствуются, а специализированные платформы могут собирать и хранить все больше и больше данных о полях. Относительная влажность воздуха, содержание питательных веществ, pH и влажность почвы, данные о погоде за прошлые годы – лишь немногие показатели, которые можно извлечь с помощью спутниковых технологий в сельском хозяйстве.

В частности, платформа EOSDA Crop Monitoring содержит обширную информацию о значениях влажности почвы на поверхности и в прикорневой зоне, продуктивности вегетации, типах сельскохозяйственных культур, высоте поля, погодных условиях (исторические осадки и температура). На этой платформе удобно планировать и вести учет выполненных полевых работ (полив, посев, сбор урожая), анализировать размеры поля и урожаи прошлых сезонов. На основе данных в простом и доступном формате пользователи платформы могут обнаруживать риски, а также планировать посевы и прогнозировать будущий урожай.

Датчики Умного Земледелия

Датчики, установленные непосредственно на поле, собирают информацию о погодных условиях, влагосодержании растений, температуре почвы и ее плодородии, нашествиях вредителей и засоренных участках. Полученные данные помогают фермерам, агроконсультантам, страховщикам и другим представителям сельскохозяйственного сектора принимать более обоснованные решения, что приводит к увеличению объемов производства на фермах при меньших затратах.

ГИС-Технологии В Сельском Хозяйстве

Географические информационные системы (ГИС) являются новым и необходимым инструментом для хранения, анализа и визуализации пространственных данных для нужд точного земледелия. Одним из наиболее важных аспектов применения ГИС-технологий в сельском хозяйстве является сбор информации о сельскохозяйственных культурах, почве, климате и топографии региона с помощью спутников и дронов. Кроме того, именно благодаря новым ГИС-технологиям, применяемым в сельском хозяйстве, становится возможным комбинированное использование GPS-приложений и инструментов умного земледелия для оптимального распределения удобрений и пестицидов.

С помощью новых ГИС-технологий на платформе EOSDA Crop Monitoring, пользователи могут создавать карты продуктивности полей на основе базового индекса NDVI за несколько лет. По этим картам урожайности можно точно определить наиболее продуктивные участки поля, а также малоурожайные зоны, которые целесообразно удобрить или повысить продуктивность поля другими методами.

Внесение правильно рассчитанного количества удобрений в почву может оказаться затруднительным, но карты урожайности помогают справиться с этой задачей. Таким образом, новые технологии в сельском хозяйстве не только помогают сократить финансовые затраты на покупку удобрений, но и предотвратить загрязнение почвы и грунтовых вод из-за нецелесообразного использования химикатов.

Использование Дронов В Сельском Хозяйстве

Дроны, или беспилотные летательные аппараты (БПЛА), находят все большее применение в сельскохозяйственной отрасли. Дроны могут сканировать поле сверху и сообщать о нашествиях вредителей, болезнях растений и дефиците необходимых питательных веществ. По этим данным фермеры могут контролировать состояние своих полей.

Спутниковые Технологии В Сельском Хозяйстве

Использование спутников для нужд сельского хозяйства стало настоящим прорывом в области мониторинга полей, поскольку при этом значительно возросли не только объемы данных, но и периодичность их сбора. Спутниковые сенсоры отслеживают, измеряют и фиксируют электромагнитное излучение, отраженное или исходящее от Земли и ее окружающей среды, с целью дальнейшего анализа и извлечения данных.

С помощью новых спутниковых технологий в сельском хозяйстве, в частности, по актуальным и историческим спутниковым снимкам, можно отслеживать развитие посевов в течение всего сезона даже на масштабных и труднодоступных территориях. Данная информация может использоваться в различных целях, в том числе для оценки эффективности методов выращивания сельскохозяйственных культур.

Современные технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли на платформе EOSDA Crop Monitoring способствуют принятию обоснованных решений для агросектора, причем вся необходимая информация собрана в одном месте. Алгоритмы искусственного интеллекта анализируют спутниковые снимки, извлекают и предоставляют пользователям важные данные о полях, в частности, вегетационные индексы и другие показатели.

Новые Технологии Мобильной Связи В Сельском Хозяйстве

Мобильные приложения для сельского хозяйства расширяют свое присутствие на рынке и набор функций в настоящее время. В мобильной версии приложения EOSDA Crop Monitoring можно отметить поле на карте и контролировать состояние посевов по изменениям значений индекса NDVI на протяжении всего сезона – где бы вы ни находились.

Пользователи данного приложения также могут отслеживать погодные условия на поле, создавать задачи для скаутов и получить результаты осмотра непосредственно в смартфоне, без необходимости доставать громоздкий ноутбук. Кроме того, в новой версии EOSDA Crop Monitoring скауты не могут имитировать свое присутствие на поле.

Значение Новых Технологий Для Сельского Хозяйства

В эпоху информационных открытий новые технологии находят все большее применение в агросекторе. Агропредприятия используют современные технологии для оптимизации управления полями, и это лишь один из многих примеров того, как инновации способствуют прогрессу в сельском хозяйстве.

Объемы применяемых удобрений, пестицидов и других средств агропроизводства можно сократить с помощью новых технологий в сельском хозяйстве и соответствующего программного обеспечения. Еще одним плюсом внедрения инноваций является то, что новые технологии земледелия помогают сократить выбросы углекислого газа и других вредных веществ, которые загрязняют окружающую среду. Данное достижение стало возможным благодаря рационализации процесса сельскохозяйственного производства и устранению ненужных этапов.

Генная инженерия является еще одной новой технологией в сельском хозяйстве, с помощью которой селекционеры в разных странах мира выводят семена, более приспособленные к специфическим условиям местного климата и почвы. Дополнительно повысить урожайность полученных сельскохозяйственных культур можно с помощью точного внесения удобрений.

Кроме того, новые методы механизации сельскохозяйственных процессов повышают производительность и эффективность агробизнеса на всех этапах сельхозпроизводства, в частности во время посева, сбора урожая и реализации сельхозпродукции.

Перспективы Развития Новых Сельскохозяйственных Технологий

Стремительный технологический прогресс в сельском хозяйстве оказывает колоссальное влияние на агросектор. Новые спутниковые технологии в сельском хозяйстве занимают лидирующие позиции и помогают более рационально управлять ресурсами, оптимизировать обработку полей и повысить их производительность. Более высокая урожайность и более низкие эксплуатационные расходы приводят к увеличению доходов агропредприятий. Таким образом, использование спутниковых данных в сельскохозяйственном секторе – это сравнительно новый, но большой шаг на пути к более продуктивному и устойчивому развитию сельского хозяйства, которое обеспечит продовольственную безопасность в условиях растущих потребностей населения на нашей планете.