Дифференцированное внесение (VRA): Глобальное руководство по точному земледелию

Сельское хозяйство переживает технологическую революцию, в основе которой лежит концепция точного земледелия. Дифференцированное внесение (VRA) является ключевым компонентом этой революции, предлагая фермерам по всему миру возможность оптимизировать использование ресурсов, повысить урожайность и продвигать устойчивые методы ведения хозяйства. В этом подробном руководстве рассматривается VRA, его технологии, стратегии внедрения и глобальные последствия.

Что такое дифференцированное внесение (VRA)?

VRA — это технология, которая позволяет фермерам регулировать норму внесения ресурсов, таких как удобрения, пестициды, гербициды и семена, в зависимости от конкретных потребностей различных участков поля. Вместо применения единой нормы по всему полю, VRA использует данные для точного внесения ресурсов там, где это необходимо, и в нужных количествах. Такой целенаправленный подход минимизирует отходы, снижает воздействие на окружающую среду и максимизирует продуктивность сельскохозяйственных культур.

Ключевые технологии, лежащие в основе VRA

Несколько ключевых технологий работают вместе, чтобы обеспечить эффективное VRA. К ним относятся:

• Глобальная система позиционирования (GPS): Предоставляет точные данные о местоположении, позволяя фермерам точно картировать неоднородность поля и отслеживать нормы внесения.
• Географические информационные системы (ГИС): Используются для анализа и визуализации пространственных данных, создания подробных карт типов почв, уровней питательных веществ, истории урожайности и других релевантных факторов.
• Датчики: Разнообразные датчики, включая почвенные, растительные и погодные, собирают данные о состоянии поля в режиме реального времени. Эти датчики могут быть установлены на тракторах, дронах или спутниках.
• Мониторы урожайности: Измеряют количество собранного урожая в разных точках поля, предоставляя ценные данные для создания карт урожайности и выявления зон с высокой и низкой продуктивностью.
• Контроллеры дифференцированного внесения: Эти компьютерные системы автоматически регулируют норму внесения ресурсов на основе заранее определенных предписаний и данных с датчиков в реальном времени.
• Оборудование для внесения: Специализированное оборудование, такое как опрыскиватели и сеялки с переменной нормой внесения, предназначено для точного внесения ресурсов с изменяющимися нормами.

Преимущества внедрения VRA

Внедрение VRA предлагает множество преимуществ для фермеров и окружающей среды:

Повышение урожайности

Применяя ресурсы точно там, где они необходимы, VRA может оптимизировать рост растений и повысить урожайность. Участки с дефицитом питательных веществ получают необходимые элементы, а на участках с достаточным количеством питательных веществ избегается их избыточное внесение. Например, в аргентинских пампасах было показано, что VRA увеличивает урожайность сои на 5-10% на участках с переменным плодородием почвы.

Снижение затрат на ресурсы

VRA минимизирует отходы, применяя ресурсы только там, где они необходимы, что сокращает общее требуемое количество ресурсов. Это может привести к значительной экономии средств для фермеров. Исследование в штате Айова, США, показало, что VRA снизило затраты на удобрения до 20% без ущерба для урожайности.

Повышение экологической устойчивости

Снижая избыточное использование удобрений и пестицидов, VRA помогает защитить водные ресурсы, сократить выбросы парниковых газов и способствовать сохранению биоразнообразия. Уменьшение стока избыточных питательных веществ в водоемы помогает предотвратить эвтрофикацию и защищает водные экосистемы. В Европе многие страны стимулируют внедрение VRA для выполнения экологических норм и снижения экологического следа сельского хозяйства.

Повышение эффективности использования ресурсов

VRA оптимизирует использование ценных ресурсов, таких как вода и питательные вещества, что ведет к более эффективному и устойчивому ведению сельского хозяйства. Это особенно важно в регионах, сталкивающихся с нехваткой воды или деградацией почв. В засушливых и полузасушливых регионах Австралии VRA используется для оптимизации орошения и внесения удобрений, повышая эффективность использования воды и снижая риск засоления почв.

Улучшение качества урожая

Обеспечивая растениям необходимое количество питательных веществ, VRA может улучшить качество урожая, что приводит к более высоким рыночным ценам. Например, VRA можно использовать для оптимизации внесения азота при производстве пшеницы, что приводит к более высокому содержанию белка и улучшению качества помола. Это особенно важно для экспортно-ориентированного сельского хозяйства в таких странах, как Канада и Казахстан.

Принятие решений на основе данных

VRA генерирует ценные данные о состоянии полей и продуктивности культур, которые можно использовать для принятия будущих управленческих решений. Эти данные могут быть использованы для оптимизации сроков посева, севооборотов и других агрономических практик. Данные, собранные с помощью VRA, также можно использовать для отслеживания прогресса в достижении целей устойчивого развития и демонстрации соответствия экологическим нормам. Многие фермеры в Бразилии используют данные VRA для улучшения практик управления почвой и снижения зависимости от синтетических удобрений.

Внедрение дифференцированного внесения: пошаговое руководство

Внедрение VRA требует тщательного планирования и исполнения. Вот пошаговое руководство, которое поможет вам начать:

1. Оцените неоднородность поля

Первый шаг — оценить неоднородность на ваших полях. Это можно сделать, проанализировав исторические данные об урожайности, проведя почвенные тесты и используя технологии дистанционного зондирования, такие как дроны или спутниковые снимки. Соберите данные о типах почв, уровнях питательных веществ, pH, содержании органического вещества и других релевантных факторах. Рассмотрите возможность использования комбинации источников данных, чтобы получить всестороннее представление о неоднородности поля. Например, в Индии фермеры используют комбинацию почвенного тестирования и спутниковых снимков для выявления участков с дефицитом питательных веществ и водным стрессом.

2. Создайте зоны управления

На основе собранных данных разделите ваши поля на зоны управления. Эти зоны должны представлять собой участки с похожими характеристиками почвы, уровнями питательных веществ и потенциальной урожайностью. Количество зон управления будет зависеть от степени неоднородности ваших полей. Используйте программное обеспечение ГИС для создания подробных карт ваших зон управления. Рассмотрите возможность использования разных цветов или штриховки для визуального различения зон. В Китае фермеры используют зоны управления для оптимизации внесения удобрений на рисовых полях, повышая урожайность и снижая загрязнение воды.

3. Разработайте карты-предписания

Для каждой зоны управления разработайте карту-предписание, которая указывает желаемую норму внесения каждого ресурса. Карта-предписание должна основываться на конкретных потребностях каждой зоны и общих целях вашего хозяйства. Проконсультируйтесь с агрономами и почвоведами для разработки соответствующих карт-предписаний. Рассмотрите возможность использования разных норм внесения для разных ресурсов, таких как азот, фосфор, калий и микроэлементы. В Кении фермеры используют карты-предписания для оптимизации внесения удобрений при производстве кукурузы, повышая урожайность и снижая деградацию почв.

4. Откалибруйте оборудование для внесения

Правильно откалибруйте ваше оборудование для внесения, чтобы убедиться, что оно точно вносит ресурсы в желаемых нормах. Это критически важный шаг для обеспечения эффективности VRA. Следуйте инструкциям производителя по калибровке вашего оборудования. Регулярно проверяйте калибровку, чтобы убедиться в ее точности. Во многих развивающихся странах доступ к правильно откалиброванному оборудованию является проблемой, что подчеркивает необходимость инвестиций в сельскохозяйственную инфраструктуру и обучение.

5. Контролируйте и оценивайте результаты

После внедрения VRA тщательно контролируйте и оценивайте результаты. Собирайте данные об урожайности, качестве урожая и затратах на ресурсы. Сравните результаты с предыдущими годами, чтобы оценить эффективность VRA. Используйте данные для уточнения ваших управленческих практик и улучшения стратегий VRA. Рассмотрите возможность использования мониторов урожайности и других датчиков для отслеживания продуктивности культур в режиме реального времени. В Европейском союзе фермеры обязаны контролировать и оценивать результаты VRA в рамках соблюдения экологических норм.

Мировые примеры применения VRA

VRA успешно внедряется в различных регионах мира, демонстрируя свою универсальность и адаптируемость к различным системам земледелия.

• США: VRA широко используется в Кукурузном поясе для оптимизации внесения удобрений при производстве кукурузы и сои. Фермеры используют VRA для устранения дефицита питательных веществ, улучшения здоровья почвы и снижения воздействия на окружающую среду.
• Бразилия: VRA быстро внедряется на обширных сельскохозяйственных угодьях Бразилии, особенно в производстве сои и сахарного тростника. Фермеры используют VRA для повышения урожайности, снижения затрат на ресурсы и продвижения устойчивых методов ведения хозяйства.
• Австралия: VRA играет решающую роль в повышении эффективности использования воды и управлении засолением в засушливых и полузасушливых регионах. Фермеры используют VRA для оптимизации орошения и внесения удобрений, сокращая потери воды и предотвращая деградацию почв.
• Европа: VRA продвигается как ключевой инструмент для достижения целей устойчивого сельского хозяйства и соблюдения экологических норм. Фермеры используют VRA для сокращения стока питательных веществ, защиты водных ресурсов и улучшения биоразнообразия.
• Китай: VRA внедряется на рисовых полях и в других сельскохозяйственных системах для оптимизации внесения удобрений и снижения загрязнения воды. Фермеры используют VRA для повышения урожайности, снижения затрат на ресурсы и продвижения устойчивых методов ведения хозяйства.
• Африка: VRA внедряется в различных африканских странах для повышения урожайности и решения проблем продовольственной безопасности. Фермеры используют VRA для оптимизации внесения удобрений при выращивании кукурузы, сорго и других основных культур.

Проблемы и аспекты внедрения VRA

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

Первоначальные инвестиционные затраты

Внедрение VRA требует первоначальных инвестиций в оборудование, программное обеспечение и обучение. Это может стать барьером для некоторых фермеров, особенно для мелких фермерских хозяйств в развивающихся странах. Однако государственные субсидии, варианты финансирования и программы совместного использования оборудования могут помочь снизить финансовую нагрузку.

Управление и анализ данных

VRA генерирует большое количество данных, что может быть ошеломляющим для некоторых фермеров. Эффективное управление и анализ данных имеют решающее значение для принятия обоснованных решений. Фермерам может потребоваться инвестировать в программное обеспечение для управления данными и обратиться за помощью к агрономам или аналитикам данных.

Техническая экспертиза

Внедрение и управление VRA требуют технических знаний. Фермерам может потребоваться инвестировать в обучение или нанять консультантов, чтобы помочь им начать работу. Постоянная поддержка и обучение необходимы для обеспечения долгосрочного успеха VRA.

Связь и инфраструктура

VRA зависит от GPS, подключения к интернету и другой инфраструктуры. В некоторых сельских районах, особенно в развивающихся странах, связь и инфраструктура могут быть ограничены. Это может затруднить внедрение и эффективность VRA. Инвестиции в сельскую инфраструктуру имеют решающее значение для обеспечения более широкого внедрения VRA.

Сложность неоднородности почвы

Очень сложная неоднородность почвы может затруднить создание точных зон управления и карт-предписаний. Могут потребоваться детальные почвенные обследования и передовые методы анализа данных. Рассмотрите возможность консультаций с почвоведами и агрономами для разработки эффективных стратегий VRA для сложных почвенных условий.

Будущее дифференцированного внесения

Будущее VRA выглядит радужным, благодаря постоянным технологическим достижениям и росту показателей внедрения по всему миру. Несколько ключевых тенденций формируют будущее VRA:

Повышение автоматизации

Автоматизация играет все более важную роль в VRA. Автоматизированные системы могут собирать данные, создавать зоны управления, разрабатывать карты-предписания и управлять оборудованием для внесения с минимальным вмешательством человека. Это может значительно сократить рабочую нагрузку для фермеров и повысить точность и эффективность VRA.

Интеграция с искусственным интеллектом (ИИ) и машинным обучением (МО)

ИИ и МО используются для анализа данных VRA и разработки более сложных карт-предписаний. Эти технологии могут выявлять закономерности и взаимосвязи, которые не очевидны для человека, что приводит к более точным и эффективным стратегиям VRA. ИИ и МО также могут использоваться для прогнозирования урожайности и оптимизации внесения ресурсов на основе прогнозов погоды и других факторов.

Улучшенная сенсорная технология

Новые и усовершенствованные сенсорные технологии предоставляют фермерам более точные данные о состоянии полей в режиме реального времени. Это включает в себя датчики, которые могут измерять влажность почвы, уровни питательных веществ, здоровье растений и другие важные параметры. Эти датчики интегрируются в дроны, тракторы и другое сельскохозяйственное оборудование, предоставляя фермерам всестороннее представление о своих полях.

Обмен данными и сотрудничество

Обмен данными и сотрудничество становятся все более важными в сообществе VRA. Фермеры, исследователи и отраслевые специалисты обмениваются данными и идеями для улучшения практик VRA и продвижения устойчивого сельского хозяйства. Платформы данных с открытым исходным кодом и совместные исследовательские проекты облегчают обмен данными и ускоряют разработку новых технологий VRA.

Фокус на устойчивости и охране окружающей среды

VRA все чаще признается ключевым инструментом для продвижения устойчивого сельского хозяйства и защиты окружающей среды. Фермеры используют VRA для снижения своего экологического следа, сохранения ресурсов и улучшения здоровья почвы. Правительства и организации предоставляют стимулы и поддержку для внедрения VRA с целью продвижения устойчивых методов ведения сельского хозяйства.

Заключение

Дифференцированное внесение (VRA) — это мощный инструмент, который может помочь фермерам по всему миру оптимизировать использование ресурсов, повысить урожайность и продвигать устойчивые практики. Применяя VRA, фермеры могут не только повысить свою прибыльность, но и внести вклад в создание более устойчивой и жизнеспособной сельскохозяйственной системы. По мере того как технологии продолжают развиваться, а показатели внедрения расти, VRA будет играть все более важную роль в формировании будущего сельского хозяйства. Путь к точному земледелию начинается с понимания и эффективного внедрения VRA, и это руководство предоставляет прочную основу для фермеров, исследователей и политиков, чтобы встать на этот увлекательный путь.