Дифференцированное внесение (VRA): Глобальное руководство по точному земледелию

В современном сельском хозяйстве первостепенное значение имеет максимизация урожайности при минимизации воздействия на окружающую среду. Дифференцированное внесение (VRA) стало ключевой технологией в точном земледелии, предлагая фермерам по всему миру возможность адаптировать вносимые ресурсы к конкретным потребностям поля. В этом исчерпывающем руководстве рассматриваются основы VRA, его преимущества, практическое применение и аспекты успешного внедрения в различных аграрных условиях.

Что такое дифференцированное внесение (VRA)?

Дифференцированное внесение (VRA) — это технология, которая позволяет фермерам регулировать норму внесения ресурсов – таких как удобрения, семена, пестициды и поливная вода – в пределах одного поля в зависимости от специфических требований каждого участка. В отличие от традиционных методов, которые применяют единую норму по всему полю, VRA распознает и учитывает неоднородность поля, что приводит к повышению эффективности и устойчивости.

Основной принцип VRA — внести нужный ресурс, в нужной норме, в нужном месте и в нужное время. Этот подход резко контрастирует с ковровым внесением, когда одна и та же норма применяется независимо от различий в почвенных условиях, уровне питательных веществ или наличии вредителей. Учитывая эти различия, VRA оптимизирует использование ресурсов, сокращает отходы и улучшает общую производительность культур.

Преимущества дифференцированного внесения

Внедрение VRA предлагает множество преимуществ для фермеров, как экономических, так и экологических:

Повышение урожайности: Предоставляя культурам именно те питательные вещества и ресурсы, которые им необходимы, VRA может привести к значительному увеличению урожайности. Целенаправленная обработка участков с дефицитом питательных веществ или заражением вредителями может кардинально улучшить здоровье и продуктивность культур.
Снижение затрат на ресурсы: VRA минимизирует избыточное внесение ресурсов, сокращая отходы и снижая общие затраты. Это особенно выгодно для удобрений, которые могут составлять значительную часть расходов фермера.
Улучшение экологической устойчивости: Сокращение использования удобрений и пестицидов за счет их целенаправленного внесения минимизирует риск смыва питательных веществ и загрязнения почвы, способствуя более устойчивой сельскохозяйственной системе.
Повышение качества урожая: Правильное управление питанием с помощью VRA может улучшить качество урожая, что приводит к более высокой рыночной стоимости и увеличению прибыльности.
Более эффективное управление ресурсами: VRA помогает фермерам оптимизировать использование водных ресурсов, направляя полив на участки, которые в нем нуждаются больше всего, сохраняя воду и уменьшая переувлажнение.
Принятие решений на основе данных: VRA генерирует ценные данные о неоднородности поля, позволяя фермерам принимать более обоснованные решения по управлению культурами в последующие сезоны.

Ключевые компоненты системы VRA

Система VRA обычно состоит из следующих ключевых компонентов:

Сбор данных: Это включает в себя сбор информации о неоднородности поля различными методами, такими как:
- Отбор проб почвы: Сбор образцов почвы в разных точках поля для анализа уровня питательных веществ, pH и других свойств. Распространенными методами являются отбор проб по сетке или по зонам.
- Мониторинг урожайности: Использование мониторов урожайности на зерноуборочных комбайнах для картирования урожайности по всему полю во время уборки.
- Дистанционное зондирование: Применение спутниковых снимков, аэрофотосъемки (с использованием дронов) или датчиков для оценки состояния посевов, вегетационных индексов (например, NDVI) и других параметров.
- Сенсорные технологии: Использование датчиков, установленных на тракторах или другом оборудовании, для измерения свойств почвы (например, электропроводности, содержания органического вещества) в режиме реального времени.
Обработка и анализ данных: Собранные данные обрабатываются и анализируются для создания карты-задания. Эта карта определяет дифференцированные нормы внесения для различных участков поля на основе выявленных потребностей. Программные платформы часто интегрируют данные из нескольких источников и используют алгоритмы для создания точных и оптимизированных карт-заданий.
Оборудование для внесения: Для внесения ресурсов с переменными нормами требуется специализированное оборудование. К такому оборудованию относятся:
- Разбрасыватели с переменной нормой внесения: Для внесения гранулированных удобрений, извести и других сухих материалов.
- Опрыскиватели с переменной нормой внесения: Для внесения жидких удобрений, пестицидов и гербицидов.
- Сеялки с переменной нормой высева: Для регулирования нормы высева в зависимости от типа почвы и других факторов.
- Системы орошения с переменной нормой: Для подачи воды с разной интенсивностью по полю.
Система управления: Система управления интерпретирует карту-задание и контролирует оборудование для внесения, чтобы обеспечить правильную норму в каждом месте. Обычно это включает технологию GPS и сложное программное обеспечение, которое обменивается данными с оборудованием в режиме реального времени.

Шаги по внедрению VRA

Эффективное внедрение VRA требует системного подхода:

Оценка неоднородности поля: Начните с определения степени неоднородности ваших полей. Это можно сделать на основе исторических данных об урожайности, почвенных карт или первичного обследования.
Сбор данных: Соберите исчерпывающие данные с помощью отбора проб почвы, мониторинга урожайности, дистанционного зондирования или сенсорных технологий. Чем больше данных вы соберете, тем точнее будут ваши карты-задания.
Анализ данных и создание карт-заданий: Используйте специализированное программное обеспечение для анализа данных и создания карт-заданий, которые определяют переменные нормы внесения для каждого ресурса.
Выбор подходящего оборудования: Выберите правильное оборудование VRA в зависимости от ресурсов, которые вы собираетесь вносить дифференцированно, и размера вашего хозяйства.
Калибровка и тестирование оборудования: Убедитесь, что ваше оборудование VRA правильно откалибровано и протестировано перед использованием, чтобы обеспечить точные нормы внесения.
Внедрение и мониторинг: Реализуйте план VRA и отслеживайте результаты. Отслеживайте данные об урожайности и другие соответствующие показатели для оценки эффективности системы VRA.
Уточнение и улучшение: Постоянно совершенствуйте свой план VRA на основе собираемых данных и наблюдаемых результатов. VRA — это итеративный процесс, и постоянное улучшение является его неотъемлемой частью.

Глобальное применение VRA: примеры со всего мира

VRA успешно внедряется в различных сельскохозяйственных условиях по всему миру:

Северная Америка (США, Канада): VRA широко используется для точного управления питанием при крупномасштабном производстве зерновых (кукуруза, соя, пшеница). Фермеры используют отбор проб по сетке, мониторинг урожайности и дистанционное зондирование для оптимизации норм внесения удобрений и снижения воздействия на окружающую среду. Также набирает популярность дифференцированный высев, при котором норма высева регулируется в зависимости от типа почвы и доступности влаги.
Южная Америка (Бразилия, Аргентина): На обширных полях сои и кукурузы в Южной Америке VRA помогает фермерам решать проблемы с плодородием почвы и оптимизировать использование удобрений. Также распространено точное внесение извести для решения проблем с кислотностью почвы.
Европа (Франция, Германия, Великобритания): Европейские фермеры все чаще внедряют VRA для соблюдения строгих экологических норм, касающихся управления питательными веществами. Ключевым направлением является точное внесение азота, что минимизирует его потери и сокращает выбросы парниковых газов.
Австралия: VRA особенно ценна в системах богарного земледелия Австралии, где вода является дефицитным ресурсом. Дифференцированное орошение используется для оптимизации эффективности использования воды и повышения урожайности на орошаемых землях.
Азия (Китай, Индия): По мере интенсификации сельского хозяйства в Азии VRA играет решающую роль в оптимизации использования удобрений и повышении продуктивности культур. Набирает обороты точное рисоводство, использующее дифференцированное внесение удобрений и управление водными ресурсами.
Африка: Хотя внедрение VRA во многих частях Африки все еще находится на ранней стадии, растет интерес к использованию этой технологии для решения проблем с плодородием почвы и повышения продовольственной безопасности. Мелкие фермеры изучают потенциал VRA в рамках пилотных проектов и партнерств с научно-исследовательскими институтами. Задача состоит в том, чтобы сделать технологию доступной и недорогой для мелкомасштабных хозяйств.

Выбор правильной системы VRA

Выбор подходящей системы VRA зависит от нескольких факторов:

Размер и тип фермы: Размер вашей фермы и виды выращиваемых культур будут влиять на тип необходимого вам оборудования VRA.
Бюджет: Стоимость систем VRA может варьироваться от относительно доступной до очень дорогой. При выборе системы важно учитывать свой бюджет.
Техническая экспертиза: Некоторые системы VRA сложнее других. При выборе системы учитывайте свой уровень технических знаний. Обучение и поддержка имеют решающее значение.
Доступность данных: Наличие данных, таких как почвенные карты и данные об урожайности, будет влиять на тип системы VRA, которую вы можете внедрить.
Поддержка и обслуживание: Выбирайте систему VRA от надежного производителя, который предлагает хорошую поддержку и обслуживание.

Проблемы и соображения

Хотя VRA предлагает значительные преимущества, существуют также проблемы и соображения, которые следует учитывать:

Первоначальные инвестиции: Первоначальные вложения в оборудование и программное обеспечение VRA могут быть значительными.
Управление данными: Управление и анализ больших объемов данных, генерируемых системами VRA, могут быть сложными.
Техническая экспертиза: Внедрение и управление системами VRA требуют технических знаний.
Окупаемость инвестиций (ROI): Хотя VRA может повысить урожайность и снизить затраты на ресурсы, важно тщательно оценить потенциальную окупаемость инвестиций перед вложением в систему. На ROI будут влиять такие факторы, как цены на урожай, затраты на ресурсы и неоднородность поля.
Точность данных: Точность VRA зависит от качества собранных данных. Убедитесь, что ваши методы сбора данных точны и надежны.
Калибровка оборудования: Регулярная калибровка оборудования VRA необходима для обеспечения точных норм внесения.
Связь: Для передачи данных и удаленного мониторинга часто требуется надежное подключение к Интернету, что может быть проблемой в некоторых сельских районах.
Обучение и образование: Адекватное обучение и образование необходимы фермерам и операторам для эффективного использования технологии VRA.

Будущее VRA

Будущее VRA выглядит светлым благодаря постоянному совершенствованию технологий и росту числа внедрений по всему миру. Некоторые ключевые тенденции, формирующие будущее VRA, включают:

Интеграция с искусственным интеллектом (ИИ): ИИ используется для повышения точности карт-заданий и оптимизации стратегий VRA.
Разработка меньших и более доступных датчиков: Разработка меньших и более доступных датчиков делает VRA более доступной для мелких фермеров.
Расширение использования дронов: Дроны используются для сбора изображений высокого разрешения и данных с датчиков для приложений VRA.
Улучшенная аналитика данных: Достижения в области анализа данных позволяют фермерам извлекать больше пользы из данных, генерируемых системами VRA.
Фокус на устойчивости: VRA все чаще признается ключевым инструментом для содействия устойчивому сельскому хозяйству и снижения воздействия на окружающую среду.
Облачные платформы: Облачные платформы упрощают управление данными и сотрудничество между фермерами, агрономами и другими заинтересованными сторонами.

Заключение

Дифференцированное внесение (VRA) — это преобразующая технология, которая позволяет фермерам оптимизировать использование ресурсов, повышать урожайность и содействовать устойчивым методам ведения сельского хозяйства. Учитывая неоднородность поля и адаптируя вносимые ресурсы к конкретным потребностям, VRA раскрывает потенциал каждого поля. Несмотря на существующие проблемы, преимущества VRA неоспоримы, и его внедрение будет продолжать расти во всем мире по мере развития технологий и повышения осведомленности. Для фермеров, стремящихся повысить свою производительность и экологическую ответственность, VRA предлагает мощный путь к более устойчивому и прибыльному будущему.

Ключевые выводы:

VRA — это технология точного земледелия, которая адаптирует нормы внесения ресурсов в зависимости от неоднородности поля.
Преимущества включают повышение урожайности, снижение затрат на ресурсы и улучшение экологической устойчивости.
Система VRA включает сбор данных, обработку данных, оборудование для внесения и систему управления.
Внедрение VRA включает оценку неоднородности поля, сбор данных, создание карт-заданий и выбор соответствующего оборудования.
VRA успешно внедряется в различных сельскохозяйственных условиях по всему миру.
Тщательное планирование, управление данными и техническая экспертиза необходимы для успешного внедрения VRA.