новая папка / Реферат Вступ Точне землеробство

2

Вступ

Розвиток ресурсозберігаючих технологій в сільському господарстві дозволить галузі вийти на якісно новий рівень виробництва, який дозволить (при певних змінах в політиці держави, що підтримують сільське господарство)

сільгоспвиробникам конкурувати з іноземними підприємствами.

Одним з базових елементів ресурсозберігаючих технологій в сільському господарстві є "точне землеробство" (або як його іноді називають "прецизійне землеробство" - precision agriculture). Точне землеробство - це управління продуктивністю посівів c урахуванням середині підлоги варіабельності довкілля рослин. Умовно кажучи, це оптимальне управління для кожного квадратного метра поля. Метою такого управління є отримання максимального прибутку за умови оптимізації сільськогосподарського виробництва, економії господарських і природних ресурсів. При цьому відкриваються реальні можливості виробництва якісної продукції та збереження навколишнього середовища. Такий підхід, як показує міжнародний досвід, забезпечує набагато більший економічний ефект і, найголовніше, дозволяє підвищити відтворення ґрунтової родючості і рівень екологічної чистоти сільськогосподарської продукції.

В даний час зростання цін на насіння, мінеральні добрива, засоби захисту рослин, техніку та інші засоби виробництва в сільському господарстві призводить до необхідності підвищувати ефективність їх використання.

Перед керівниками і спеціалістами сільського господарства стоїть завдання підвищення рівня менеджменту, як важливого фактора для досягнення результативного господарювання. Поставлену задачу вирішує новий напрямок під назвою точне (прецизионное) землеробство, яке в даний час набуває все більшого поширення в багатьох країнах.

3

Історія появи і впровадження системи точного землеробства в світову практику землекористування

Суть якісно нової системи землеробства, яке на Заході отримало назву точного (або прецизійного), полягає в тому, що для отримання з даного поля (масиву) максимальної кількості якісної і найбільш дешевої продукції для всіх рослин цього масиву створюються однакові умови зростання і розвитку без порушення норм екологічної безпеки. Точне землеробство впроваджується шляхом поступового освоєння якісно нових агротехнологій на основі принципово нових, високоефективних та екологічно безпечних технічних і агрохімічних засобів.

Вчені та конструктори розуміли, що система точного землеробства повинна базуватися на останніх досягненнях електроніки. Однак випробування вже перших експериментальних зразків показали, що складні і дорогі електронні прилади не пристосовані для польових умов, які характеризуються підвищеними запиленістю і вологістю середовища, вимагають висококваліфікованого обслуговування і ремонту при дефіциті запчастин. Але дуже скоро були створені адаптовані до с.-г. умовами мікропроцесори, електронні, фотоелектричні, ємкісні, електромагнітні, п'єзоелектричні, електромеханічні та інші датчики, а також електронні прилади.

Першими вагомими результатами у використанні електронних пристроїв на с.-г. техніці були розробники машин для захисту рослин. Наприклад, обприскувач Hydroelectron фірми Tecnoma, який отримав золоту медаль на міжнародній виставці SIMA-1976 Парижі, був обладнаний електронним регулятором подачі розчину пропорційно швидкості руху агрегату. Аналогічну машину розробила англійська фірма Agmet. У порівнянні з використовуваними в країнах СНД аналогами в них підтримується постійна в одиницю часу витрата розчину, а норма його внесення на 1 га значно варіюється при кожному перемиканні передачі, зміні частоти обертання двигуна і буксовании коліс, що забезпечує економію до 20% отрутохімікатів. А це не тільки економічний, але і екологічний ефект.

Складніше вирішувалися питання точного висіву насіння зернових колосових культур. Експериментальні зразки таких сівалок були показані на міжнародній виставці в Мюнхені в 1982 р, а серійна машина з електронним регулятором висіву фірми Blanchot з'явилася лише через три роки і була відзначена на паризькій виставці SIMA-1985. Фірма Rider (Німеччина) пішла ще далі, створивши сівалку Saxonia, яка забезпечує задані не тільки відстань між насінням в рядку, а й глибину їх загортання.

Значних успіхів в електронізації с.-г. техніки досягли фірми Amazone, Diadem, Rotina, Lely і ін. В машинах відцентрового типу вони домоглися незалежності дози внесення добрив на 1 га від швидкості агрегату. Крім того, частота обертання дисків що розсіюють і фактична доза добрив, що вносяться на 1 га, постійно висвічуються на моніторі, причому останню тракторист може змінювати зі свого робочого місця.

Застосування Електрон прістроїв дало можлівість значний (до ±15%) знизити нерівномірність Внесення добрив.

У 1986 р в результаті тісної співпраці фірм — виробників тракторів і сільгоспмашин було визнано раціональним багатоканальний мікропроцесор встановлювати на тракторі, а на машинах використовувати лише уніфіковані датчики.

Так, наприклад, на тракторі Case стали монтувати мікропроцесор і підключати до нього датчики і виконавчі механізми:

•регулювання глибини обробки грунтообробних машин фірми Landsberg;

•оптимізації роботи обприскувачів фірми Holder;

•машин для внесення мінеральних добрив фірми Rotina, сівалок Saxonia і ін.

Причому мікропроцесор не тільки контролює і регулює технологічні параметри, але і показує фактичну робочу швидкість агрегату, обсяг виконаної роботи, параметри двигуна і питома витрата палива.

Для об'єднання зусиль по розробці та освоєнню в с.г. виробництві електронних систем в 1992 році країни ЄС прийняли план, який передбачає прискорене фінансування з бюджету ЄС перспективних напрямків

4

автоматизації та комп'ютеризації с.г. техніки. В даний час до цієї роботи приєдналися Угорщина, Чехія, Словенія та Естонія. Причому в створенні якісно нових, високоточних і високопродуктивних машин західноєвропейські країни значно обійшли США і Канаду.

Завдяки використанню високоточної техніки в країнах з розвиненим землеробством вдалося підняти врожайність зернових культур до 90 ц/га і отримати вагомий прибуток. Разом з тим було відмічено, що строкатість врожайності на полях, оброблених цією технікою, хоча і значно зменшилася, але все-таки збереглася. Отже, таке землеробство ще не відповідає критеріям точного. Агрохімічний аналіз грунту, взятої на ділянках з різною врожайністю, показав, що за вмістом азоту, фосфору і калію вони істотно розрізняються, хоча мінеральні добрива вносилися з високою рівномірністю. Причина цього явища в тому, що рослини харчуються не тільки речовинами, що вносяться в грунт при вирощуванні даної культури, а й тими, що накопичилися в ній. Тому добрива потрібно вносити в грунт диференційовано в залежності від кількості раніше накопичених в ній основних поживних речовин.

Однак впровадження такої технології з використанням існуючих технічних засобів пов'язано з великими трудовими і фінансовими витратами. У зв'язку з цим в різних країнах почали розробляти способи і засоби для спрощення і зниження вартості агрохімічного аналізу грунту, в тому числі через врожайність вирощеної культури на окремих ділянках поля. Для цього, наприклад, зернозбиральний комбайн обладнують електронним приладом, який визначає врожайність, покоординатно записує її в бортовий комп'ютер і роздруковує картограму. Але картограма врожайності може служити лише засобом обгрунтування необхідності диференційованого застосування добрива або визначення аномальних зон і взяття проб грунту для агрохімічного аналізу лише в цих зонах. Одне з кардинальних рішень цієї проблеми запропонувала англійська фірма KRM — оцінювати вміст азоту, фосфору і калію в грунті шляхом фотографування полів в інфрачервоних променях на спеціальну плівку за допомогою літака або супутника Землі.

Ще більш спрощує агрохімічний аналіз грунту створений англійською фірмою Challeng Agriculture оптичний прилад (золота медаль на паризькій виставці в 1994 р). Зміст в грунті азоту, фосфору, калію та інших елементів визначають шляхом порівняльного вимірювання в двох точках відбитого світла обраної смуги спектра. Він може обробляти більше 30 параметрів і запам'ятовувати 50 значень. Через чотири роки прилад аналогічного призначення розробили китайські фахівці на основі транзисторів, перетворювачів, фотодатчиків і інших електронних комплектуючих.

Інша складна проблема — прив'язка результатів агрохімічного аналізу до координат взяття проб і передача цих даних на агрегат для внесення добрив. Досить відомий засіб визначення координат агрегату — ротаційне пристрій, вимірювальним елементом якого служить колесо трактора або машини, а реєструючим — лічильник числа оборотів, шкала якого проградуйована в метрах. Відхилення показань на довжині гону 1000 м не перевищує ± 2 м.

Фірма Claas розробила радіосистему, в яку входять комп'ютеризована базова радіостанція з приймачем, розміщені в офісі (приміщенні) фірми, і приймально-передавальні пристрої — на польових агрегатах. За допомогою цієї системи можна знаходити координати 200 агрегатів, що працюють в радіусі до 9 миль, з точністю ± 10 м.

В радіосистеми аналогічного призначення компанії Massey Ferguson використовують встановлені на агрегатах спеціальні радіоприймачі і глобальну супутникову мережу (GPS). Система з прийнятною точністю визначає географічні координати агрегату, але вона досить складна і дорога.

Перший експериментальний зразок дводискової відцентрової машини для диференційованого внесення одного виду мінеральних добрив продемонструвала в 1994 р на виставці Smithfield Farm Tech англійська фірма KRM. Вміст поживних речовин в грунті визначається методом інфрачервоного фотографування поля з супутника.

Землі з побудовою картограми поля, а координати агрегату — за допомогою систем GPS. Для безпосередньої зміни дози внесених добрив використовується електронний прилад Calibrator 2002 функціонально з'єднаний з

5

комп'ютером (на дискеті якого записана картограма добрива поля) і системою GPS. У 1995 р фірма Amazone освоїла серійний випуск відцентрових машин ZA-Max з аналогічними приладами.

Піонером освоєння точного землеробства є Великобританія, де на фермі в графстві Сафольк протягом трьох років проводили картографування врожайності, покоординатно аналіз грунту в аномальних зонах, а добрива вносилися іншою машиною фірми Amazone-M- Tronic. Це забезпечило річну економію в середньому по 17,2 фунта стерлінгів на кожному гектарі (в порівнянні з внесенням постійних доз по всьому полю).

Технологія відмінно зарекомендувала себе і успішно застосовується в США, Канаді, Бразилії та в країнах Європи. У США і Канаді навігаційне обладнання особливо поширене, тому що у виробництві використовується широкозахватная техніка.

На сьогоднішній момент всі світові лідери з виробництва сільськогосподарських машин (CLAAS, John Deer, Case і ін.), Комплектують свою техніку навігаційною системою GPS. У Росії «піонером» в цьому напрямку стала компанія «Євротехніка», з 2004 року всі вироблені сільськогосподарські машини на заводі можна дооснастити навігаційною системою GPS.

GPS – обладнання затребуване в зв'язку з тим, що забезпечує економію коштів. У Європі, наприклад, підраховано, що економічний ефект від застосування GPS – обладнання сягає 50-60 Євро на гектар.

Крім того, користувачі даного обладнання отримую можливість проводити польові роботи вночі, в тумані, при підвищеної запиленості.

В даний час, порівнюючи вироблені російські і зарубіжні прилади супутникової навігації для роботи в сільському господарстві, можна сказати, що іноземні прилади мають переваги за своїми.

Навігаціонних приладів російського виробництва поки ще дуже мало. Як приклад можна привести навігаційний прилад «Агронавігатор». Він досить багатофункціональний: дозволяє вести паралельно трактор при обприскуванні, внесення мінеральних добрив, записувати і зберігати інформацію з площі до 10 000 га. Однак точність даного приладу складає від 1,5-2 м, що є недопустимим в сільськогосподарських роботах.

Зарубіжний досвід налічує набагато більше подібних приладів: це відома компанія John Deere з приладом Green

Star Parallel Tracking System, і менш відомі: Mid-Tech Center-Line, Raven RGL 500, Cultiva ATC, Outback S, і

інші. Однак, незаперечним лідером в даному напрямку на сьогоднішній день є компанія Trimble з сімейством навігаційних приладів серії AgGPS, які широко застосовуються в точній землеробстві в Європі, США, Канаді, а тепер і в Росії.

Таким чином в останні роки система точного землеробства масово інтегрована в землеробство багатьох країн. Що стосується Росії, то лише невелика кількість підприємств приймає рішення використовувати дану систему. Це пов'язано в першу чергу з фінансовими труднощами при впровадженні даної системи.

6

Сутність системи точного землеробства

Точне землеробство – це комплексна високотехнологічна система сільськогосподарського менеджменту, що включає в себе технології глобального позиціонування (GPS), географічні інформаційні системи (GIS), технології оцінки врожайності (Yield Monitor Technologies), технологію змінного нормування (Variable Rate Technology) і технології дистанційного зондування землі (ДЗЗ).

Суть точного землеробства в тому, що обробка полів проводиться в залежності від реальних потреб вирощуваних в даному місці культур. Ці потреби визначаються за допомогою сучасних інформаційних технологій, включаючи космічну зйомку. При цьому кошти обробки диференціюються в межах різних ділянок поля, даючи максимальний ефект при мінімальному збиток навколишньому середовищу і зниженні загальної витрати застосовуваних речовин. Найбільш важливим питанням, рішенням останнім часом в європейських країнах, було знаходження оптимального рівня використання добрив і хімікатів в рослинництві, а також визначення доз їх внесення, що виключають негативний вплив на грунт, рослини і навколишнє середовище.Накопичення статистики обробки (куди і скільки внесли кожного речовини) і одержуваних результатів (врожайність) дозволяє застосовувати різні види аналізу з тим, щоб в подальшому коригувати застосовуються дози для отримання максимуму віддачі на кожен вкладений в обробку грошову одиницю.

Основні результати, що досягаються за допомогою застосування технологій точного землеробства:

•оптимізація використання витратних матеріалів (мінімізація витрат);

•підвищення врожайності та якості сільгосппродукції;

•мінімізація негативного впливу сільськогосподарського виробництва на навколишнє природне середовище;

•підвищення якості земель;

•інформаційна підтримка сільськогосподарського менеджменту.

Основними компонентами системи точного землеробства є:

•система збору просторової інформації (ДЗЗ, наземні аналітіческіе методи);

•система просторового контролю виконання операцій: GPS (прилади супутникової навігації) і сенсорні датчики.

Базові Технології, Що Використовуються У Точному Землеробстві

Технологія змінних норм (англ. Variable rate technology) – будь-яка технологія чи метод, що дозволяє фермерам контролювати кількість вкладених ресурсів, що застосовуються в межах визначених сфер господарства. Ця технологія точного землеробства використовує спеціалізоване програмне забезпечення, контролери та систему диференціального глобального позиціонування (DGPS). В основному існує три підходи до технологій змінних норм – ручний, той, що базується на картах або даних датчиків.

Відбір проб ґрунту за допомогою GPS – цей метод точного землеробства заснований на відборі ґрунтових проб для перевірки складу поживних речовин, рівня pH й інших даних для прийняття вигідних рішень у сільському господарстві. Великі дані, зібрані шляхом вибірки, застосовуються для розрахунку змінної норми для оптимізації посіву та добрив.

Комп’ютерні програми – це програми, які використовуються для створення точних планів фермерських господарств, карт полів, аналізу врожаю, карт врожайності і визначення точної кількості ресурсів, що необхідно застосувати. Серед переваг цього методу точного землеробства у сільському господарстві – можливість створити екологічно безпечний план ведення сільського господарства, що, в свою чергу, допомагає знизити вартість і підвищити врожайність. З іншого боку, ці програми надають дані невеликого значення, які не можуть бути застосовані для прийняття вагомих рішень у точному землеробстві через неможливість інтеграції отриманих даних в інші допоміжні системи.

7

Технологія дистанційного зондування – цей метод точного землеробства визначає фактори, які можуть викликати стрес у врожаю у певний час для того, щоб оцінити кількість вологи в грунті. Дані отримуються з дронів і супутників. У порівнянні з даними з дронів, супутникові знімки більш доступні й універсальні.

8

Висновок

Таким чином, точне землеробство є одним з таких етапів розвитку сільськогосподарського виробництва з максимальною економією ресурсів, ефективною охороною навколишнього середовища та здоров’я громадян.

Широке розповсюдження інформаційних технологій в аграрному бізнесі буде суттєво впливати на їх поширення і в сільській місцевості. В світі акумульовано досвід стимулювання впровадження інформаційних і цифрових технологій, доступу до швидкісного Інтернету на селі саме через безпосередню діяльність виробників агропромислової продукції.

Позаяк низький рівень економічного розвитку сільських територій України призводить до постійної міграції сільського населення у міста, низьких доходів і високого рівня безробіття селян, і, як наслідок, руйнування соціальної та інженерної інфраструктури сільської місцевості. Саме тому агробізнес, як показує світовий досвід, зацікавлений у використанні цифрових технологій як на полі, так і фактично вдома у своїх працівників, щоб максимально наблизити якість життя на селі до якості життя у місті, а в деяких випадках досягти 180 навіть вищих соціальних стандартів і умов проживання сільського населення.

Це означає, що процес насичення сучасними інформаційними технологіями землеробства та в цілому сільського господарства варто розглядати як частину масштабного проекту модернізації села, подолання його технологічної відсталості та соціальноекономічного відродження сільських територій.

9

Список використаної літератури

1. Бойко О. Г. Можливості використання ГІС/ДЗЗ технологій у точному землеробстві / О. Г. Бойко // Вісник Полтавської державної аграрної академії. — 2010. — №4. — С. 67–69.

2.Борисов А. Космос на селе. Цифровые технологии приходят в земледелие / А. Борисов // Режим доступу: https://lenta.ru/articles/ 2016/07/04/precisionagriculture/

3.Інноваційна Україна 2020: національна доповідь / за заг. ред. В. М. Гейця та ін.; НАН України. — К., 2015. —

336с.

4.Ласло О. О. Впровадження технологій точного землеробства в Україні / О. О. Ласло // Вісник Полтавської державної аграрної академії. — 2011. — №1. — С. 49–50.

5.Лопушанська В. В. Геоінформаційні системи і технології в землекористуванні на рівні аграрного підприємства / В. В. Лопушанська // Режим доступу: http://www.mnau.edu.ua/files/02_02_01_10/lopushanska/ 2008- lopushanska-gstzrap.pdf 6. Марчук Л. П. Економічні пріоритети поширення точного землеробства в Україні / Л. П. Марчук // Економіка АПК. — 2012. — №8. — С. 21–25.

6.https://ir.kneu.edu.ua/bitstream/handle/2010/28065/174-181.pdf?sequence=2&isAllowed=y

7.https://eos.com/uk/blog/tochne-zemlerobstvo/