Переменные Нормы Посева: Преимущества И Особенности Технологии
Востребованность технологии переменных норм посева в последнее время возрастает. Это связано с тем, что сельскохозяйственные предприятия приспосабливаются к меняющимся экономическим условиям и стремятся обеспечить экологически безопасное производство.
Сегодня точное земледелие находится на подъеме. В то же время технологии переменных норм посева требует стратегического планирования цепочки ценностей. Может сложиться впечатление, что использование цифровых технологий требует значительных инвестиций. Однако с помощью аналитики спутниковых снимков производители могут оптимизировать посев с переменной нормой высева, уменьшив расходы на семена, удобрения и воду. Рассмотрим суть технологии и практические способы ее внедрения в современное сельское хозяйство.
Что Такое Переменные Нормы Посева?
Переменные нормы посева — это инструмент точного земледелия, позволяющий регулировать высев семян в соответствии с особенностями почвы, рельефа местности, метеорологическими условиями и другими факторами .
Посев с переменной нормой высева используется с 90-х годов XX века, правда, только для научных исследований и производства сельскохозяйственной техники. Благодаря распространению аналитики больших данных технология становится доступнее для широкого круга производителей. Как считает научный сотрудник EOS Data Analytics, почвовед, Василий Черлинка, использование переменных норм посева в сочетании со спутниковой аналитикой позволяет фермерам получать высокие урожаи при наименьших экономических затратах .
По мнению ученого, внедрение цифровых данных вывело технологию на качественно новый уровень, позволяя максимально точно спрогнозировать результаты. При этом с каждым годом получить доступ к спутниковой аналитике все легче.
Несмотря на очевидные успехи, ученые стремятся и дальше повышать эффективность посева с переменной нормой высева. Для этого используются инструменты и алгоритмы, позволяющие определить точные объемы высева в соответствии с особенностями почвы, рельефа, погодных условий и т.д. Данные факторы напрямую влияют на всхожесть семян, развитие культур и потенциальную урожайность, а потому с помощью переменных норм посева можно адаптировать внесение семян для разных участков поля. Это позволяет фермерам эффективнее управлять рисками и концентрироваться на зонах с наибольшим потенциалом.
Как Улучшить Технологию Переменных Норм Посева С Помощью Спутниковых Снимков?
Научный анализ позволяет на практике проверить теоретические возможности посева с переменной нормой высева. Команда EOSDA протестировала алгоритмы, основанные на аналитике цифровых данных, и предложила усовершенствованный вариант расчетов переменных норм посева.
В исследовании использовались результаты дистанционного зондирования, полученные с помощью спутниковой платформы точного земледелия EOSDA Crop Monitoring. При этом для анализа состояния растительности и почвы учитывались значения соответствующих индексов в разных спектральных диапазонах. Эта информация позволила выявить зоны, в которых требовалась корректировка переменных норм посева.
Чтобы получить максимально точные результаты, наряду со спутниковой аналитикой следует использовать:
- данные о генетическом потенциале выбранного сорта и всхожести семян;
- временны́е ряды спутниковых данных по всем вегетационным индексам;
- агрохимические, агрофизические и физико-химические показатели почв, почвенную карту, производные анализа цифровой модели рельефа (ЦМР).
- карты урожайности за последние несколько лет для всех культур, участвовавших в севообороте.
- информацию об ирригации/дренаже и при необходимости схемы расположения дренажа.
Например, на рис. 1 представлены результаты исследования, в рамках которого была проведена комплексная аналитика для выявления факторов, оказывающих наибольшее влияние на урожайность кукурузы в 2022 году. Результаты представлены в виде 3D-модели поля с рядом отобранных для дальнейшего изучения предикторов: уклоном и аспектом, кривизной поверхности, индексом влажности (рис. 1), а также угрозой эрозии (рис. 2).
Модель почвенного покрова демонстрирует, что преобладающими почвами являются комплексы слабо-, средне- и сильноэродированных темно-серых лесных почв (Luvic Greyzemic Phaeozems по международной классификации WRB), а также черноземы с легкосуглинистой текстурой. Для данных типов оптимальный диапазон влажности при возделывании составляет 15-25% и 15-18% соответственно.
Данные о влажности почвы и температуре, полученные с помощью платформы EOSDA Crop Monitoring, позволили ученым определить наилучшее время для дифференцированного посева. В течение вегетационного периода они использовали спутниковые снимки для анализа причин разного уровня урожайности. В результате выяснилось, что:
- существует прямая корреляция между NDVI (нормализованный разностный вегетационный индекс), TWI (топографический индекс влажности) и продуктивностью почвы;
- существует обратная корреляция между NDVI, TWI и уклоном, также как и между тангенциальной и средней кривизной топографической местности.
Эти наблюдения в сочетании с другими упомянутыми источниками данных позволили специалистам EOSDA прийти к следующим важным выводам:
- Минеральные удобрения распределяются по полю в соответствии с особенностями рельефа. С возвышенных участков они постепенно переносятся на пониженные, а на ровных — распределяются более равномерно. Соответственно, повышенная урожайность характерна для более низких или ровных участков.
- На спутниковых снимках видны светлые пятна на умеренно- и сильноэродированных почвах, что совпадает с результатами моделирования эрозии.
Учитывая перечисленные факторы, команда EOSDA скорректировала переменные нормы посева кукурузы на данном поле в следующем сезоне. Средние объемы высева были изменены с 77,5 тыс. семян/га на 91 тыс. семян/га.
Важно отметить, что норма высева снижалась пропорционально ухудшению состояния почвы. Речь идет о наиболее эродированных участках с наименьшими значениями агрохимических, агрофизических и физико-химических показателей. Другими словами, снижение нормы высева на участках с плохими урожайными характеристиками увеличивает площадь питания растений, что способствует получению урожайности близкой к средней по полю. Используя равномерный высев, при котором растения конкурируют за ресурсы, получение аналогичных объемов урожая представляется невозможным. Результаты исследования можно считать полезными как с финансовой точки зрения, так и с точки зрения устойчивого развития. Ожидаемый экономический рост составляет не менее 5-10%.
EOSDA Crop Monitoring
Платформа для мониторинга полей, которая использует спутниковые снимки с высоким разрешением – выявляйте изменения и принимайте меры дистанционно!
Как Использовать Технологию Переменных Норм Посева В EOSDA Crop Monitoring?
Для составления карт посева с переменной нормой высева в EOSDA Crop Monitoring используются карты дифференцированного внесения. Такой способ подходит, если у вас уже есть данные спутниковых снимков и/или комплексной аналитики. Выбранные зоны можно загрузить в бортовой компьютер сельскохозяйственной техники в виде файлов в формате ISO-XML или SHP. Последний соответствует требованиям таких производителей, как Trimble, Amazone и John Deere.
Для создания карт продуктивности используется запатентованный алгоритм EOSDA, который подбирает безоблачные спутниковые снимки за выбранные период, а затем на основе полученной информации анализирует значения NDVI. Такая карта позволяет определить оптимальную переменную норму посева, так как на ней отображаются наиболее и наименее продуктивные участки поля в соответствии со среднестатистическими показателями роста культур в предыдущие сезоны.
Недавно добавленные комбинированные карты — пример программного обеспечения для переменных норм посева, которое позволяет объединить различные типы данных на одной карте и тем самым получить полную информацию о ситуации на поле. Это может быть комбинация вегетационных индексов, уровень влажности, топографические высоты (в последующих версиях появятся данные образцов почв и карт урожайности, загружаемые из бортового компьютера сельскохозяйственной техники). Также есть возможность регулировать вес (важность каждого параметра для алгоритма) и настраивать степень непрозрачности изображения для более комфортного анализа результатов посева с переменной нормой высева.
Комбинированные карты можно использовать и для дифференцированного внесения удобрений. Например, вы можете сопоставлять слои индексов NDVI и NDMI со слоем высот, чтобы вносить химикаты на участки в соответствии с высотой рельефа, тем самым избегая их стока.
Таким образом, инструмент «Зонирование Полей» EOSDA Crop Monitoring позволяет максимально точно определить переменную норму посева и оптимизировать затраты. Благодаря тому, что карты продуктивности и комбинированные карты включают целый ряд параметров, процесс разделения поля на зоны очень гибкий. Когда вы определитесь с тем, что хотите сделать в каждой зоне, просто укажите единицу измерения на гектар или акр и сохраните информацию в виде файла. Затем загрузите его в бортовой компьютер сельскохозяйственной техники, чтобы автоматизировать переменную норму посева в соответствии с заданными параметрами. Это упрощает ведение точного земледелия и делает его более рентабельным благодаря снижению затрат на приобретение семян и средств производства.
Определение Переменных Норм Посева С Помощью Аналитики Спутниковых Снимков Для Повышения Урожайности
Технология переменной нормы посева эффективнее традиционных методов, поскольку свойства земли и климата никогда не бывают одинаковыми. На одном и том же поле состояние почвы может меняться в зависимости от рельефа, агрохимических условий и т.д. Влияют эти факторы и на прорастание семян, развитие культур и потенциальную урожайность. Ученые EOSDA пришли к выводу, что для получения стабильно высоких урожаев производителям необходимо подбирать оптимальное количество растений на единицу площади, которое должно соответствовать уникальным характеристикам конкретного участка поля.
Такой подход повышает и экономическую эффективность предприятия, так как использование переменных норм посева позволяет сократить использование удобрений и оптимизировать борьбу с вредителями и сорняками.
Предварительный анализ переменных норм посева на основе спутниковых данных позволяет получить более точную информацию в сравнении с традиционными методами. Это объясняется тем, что при расчетах учитывается массив данных за прошлые десятилетия, благодаря чему сводится к минимуму риск ошибки в расчетах.
Европейский опыт показывает, что инвестиции в сельскохозяйственную технику для посева с переменной нормой высева при использовании ее на 400 га пашни окупаются в среднем в течение первого года. Средняя финансовая выгода составляет около 100 евро/га. Прогнозируя окупаемость инвестиций за определенный период времени, мы пришли к выводу, что технология переменных норм посева эффективнее, если размер фермы не менее 150 га. При этом экономические показатели в значительной степени зависят от возделываемой культуры, характеристик почвы, а также данных дистанционного зондирования и, что главное, дополнительной аналитики.
Как Начать Использовать Переменные Нормы Посева?
Таким образом, спутниковые снимки представляют ценный массив данных для прогнозирования посева с переменной нормой высева в рамках точного земледелия. Их можно использовать как на базовом уровне, анализируя вегетационные индексы, так и на продвинутом — проводя детальный научный анализ конкретной местности. Специалисты по обработке данных могут дать комплексную оценку состояния почвы и факторов, влияющих на развитие конкретных культур. Чем больше данных, тем быстрее они смогут усовершенствовать методы анализа, чтобы найти оптимальное решение и разработать практические рекомендации по переменным нормам посева. Полученные результаты можно загрузить в формате файлов в бортовой компьютер сельскохозяйственной техники. Таким образом, используя посев с переменной нормой высева, производители могут минимизировать расходы, повысить урожайность и сохранить здоровье почвы.
Узнайте больше о преимуществах переменных норм посева, создав бесплатную учетную запись в EOSDA Crop Monitoring. Используйте возможности спутников с мультиспектральными датчиками, чтобы эффективнее контролировать ситуацию на поле. Звучит интересно? Свяжитесь с нами по адресу sales@eosda.com и закажите индивидуальное решение, которое наши специалисты разработают специально для вас.
Об авторе:
Сейчас Каролина получает степень бакалавра наук в Университете штата Пенсильвания. Ей удается в доступной форме донести до читателя научную ценность точных и устойчивых решений EOSDA. Каролина является сторонницей личностного развития, стремясь представлять и поддерживать украинских женщин в мировом STEM-сообществе. Она является членом AWIS, WIT и других организаций.
Последние cтатьи
Выращивание Винограда: Как Сажать, Ухаживать И Собирать Урожай
Традиции сочетаются с современными технологиями посадки и выращивания винограда. Вековая мудрость гарантирует правильную обрезку винограда, а спутники отслеживают стресс лозы и управляют удобрениями.
Выращивание Свеклы: От Посадки Семян до Хранения Урожая
Выбор сорта свеклы и места выращивания – это лишь первый шаг на пути к хорошему урожаю свеклы. На всех этапах выращивания культуры точное земледелие станет незаменимым помощником.
Выращивание Салата: Как Сажать, Ухаживать И Собирать
Выращивание салата привлекло внимание фермеров благодаря возможности собирать несколько урожаев в год. Чтобы разнообразить план посевов, салат можно выращивать чередуя с другими культурами.