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.
Больше новостей
Изменение Климата И Сельское Хозяйство: Пути Адаптации
В условиях взаимного влияния изменения климата и ведения сельского хозяйства фермерам необходимо адаптировать производство для устранения негативных последствий.
Устойчивое Сельское Хозяйство На Практике
Устойчивое сельское хозяйство обеспечивает продовольственную безопасность за счет внедрения экологически безопасных методов. Спутниковые данные оптимизируют управление полями и использование ресурсов.
Интегрированная Защита Растений От Вредных Организмов
Сочетание разных методов интегрированной защиты растений причиняет минимальный вред посевам и дает более эффективные результаты. Спутниковые технологии помогают контролировать процесс дистанционно.