Первые результаты проекта «Технологии цифрового земледелия»

Ранее мы писали о старте проекта «Технологии цифрового земледелия» в Днепровском государственном аграрно-экономическом университете (ДГАЭУ). После окончательного отбора в состав учебной группы вошли 12 студентов: по шесть от агрономического и инженерно-технологического факультетов.

Напомним, что 10 и 17 сентября 2019 г. состоялись первые теоретико-учебные занятия в аудиториях ДГАЭУ, а 15 октября группа работала на выездном практикуме на территории ООО «Агро КМР» Павлоградского района Днепропетровской области. А 16 и 17 октября состоялись практические занятия по обработке собранных данных снова в ДГАЭУ. Евгений Михайличенко, который начал этот проект, определил цель и поставил следующие задачи: «Цель первого года обучения в проекте (учебный курс продлится два года) - подготовка высевающей техники и опрыскивателей под применение дифференциальных карт внесения семенного материала и продуктов химии в условиях ООО "Агро КМР". Одновременно мы должны обеспечить сбор информации об определенных для исследования полях, в частности для разработки на их основе карт твердости почвы, NDVI-карт (нормализованный дифференциальный вегетационный индекс (англ. Normalized Difference Vegetation Index; NDVI) - количественный показатель фотосинтетической активной биомассы (обычно называется вегетационным индексом).

Один из самых распространенных в использовании индексов для выполнения соответствующих задач, которые применяют количественные оценки растительного покрова), полученные с дрона и спутников (сравнить их), карты урожайности и агрохимический анализ почв. Это ключевые инструменты в точном и цифровом земледелии, которые помогают агроному четко определить, какие нормы применять во время дифференциального внесения. Для чего это нужно? Общеизвестный факт, что нет однородных и похожих между собой полей. Даже в пределах поля есть отличие и зональность по количеству имеющихся макро- и микроэлементов, уровням влаги, уплотнению почвы и тому подобное. А сбор детальной информации о свойствах почв поля и управление ими позволяет "выравнивать" урожайность полей в будущем и обеспечивать их питательными веществами в соответствии с потенциалом культуры. Сегодня речь идет о первых сезонах внедрения этого агроинструмента».

Для де­таль­но­го понимания, в каком предприятии мы реализуем проект, дадим его краткую характеристику:

основная техника: комбайны Case ІН 9240 - четыре единицы, укомплектованные жатками MacDon FD-75 (рабочая ширина захвата - 13,7 м), тракторы Case ІН MX 340/380, Case ІН STX 600 Quadtrac, бункер-перегружатель Kinze-1350, объемом 60 м³, опрыскиватели John Deere 4930 и 4030, посевные комплексы Horsch Maestro SW (36-рядные). Предприятие имеет 12 собственных метеостанций.

Итак, практическое занятие на территории ООО «Агро КМР», которое состоялось 15 октября, имело статус производственного задания. Отметим, что руководство предприятия выделило нам два проектных поля: Т18 и Т20. Но 15 октября мы работали только с одним из них - Т18. Цель занятия заключалась в измерении твердости почвы указанного поля в зависимости от глубины, обработке информации и принятии решения вместе с агрономической службой предприятия.

Пе­ред началом работы специалисты предприятия: инженер Евгений Высторопский, ІТ-специалист Олег Плахин, агроном Александр Шипило и помощник агронома Виталий Троценко - дали характеристику предприятия, озвучили миссию и основные виды деятельности, провели экскурсию по предприятию, ознакомили с производственными мощностями. Перед выездом в поле в учебном классе предприятия состоялась подготовка к работе и постановка задач (фото 4). Известно, что на урожайность любой культуры может влиять ряд факторов: обеспеченность почвы питательными веществами, наличие продуктивной влаги, величина почвенного уплотнения и т.д..

В этом хозяйстве системный агрохимический анализ почв еще не проводили. Поэтому нашей первой задачей стало измерения твердости почвы. Эта информация является важным инструментом для агронома, особенно в условиях технологии No-till. Исходные данные для построения карты твердости почвы в зависимости от глубины мы получали с помощью соответствующего измерительного прибора, а именно ци­ф­рово­го пе­не­т­ро­ме­т­ра S600 Skok Agro.

Для этого еще в учебной аудитории ООО «Агро КМР» все участники группы загрузили в смартфоны программу GPX Viewer (для OC Android) и Mipatek KML (для IOS iPhone), с помощью которых определили местоположение поля и сеть с точками измерения твердости почвы на выделенном поле Т18 (фото 4, скриншоты). Следует отметить, что таких программ сегодня много, стоит только зайти в Play Market. Главное - надо убедиться, что эти программы способны считывать KML-файлы. Мы же выбрали эти две программы произвольно. После этого состоялся выезд в поле. Указанные программы одновременно отражают места замеров и местоположение того, кто должен делать замеры (выделено на скрине). Совмещая собственное положение и место взятия пробы, определяли точку замера.

Цифровой пенетрометр S600 Skok Agro снабжен системой фиксации величины твердости почвы с шагом 1 см, автоматически отображает графическую зависимость почвенной твердости от глубины и сохраняет местоположение (GPS-координаты) замеров.

Характеристика поля (фото 5): агрофон — стер­ня пшеницы озимой; площадь - 76,9 га; угол уклона местности умеренный. Поле неправильной формы. Минимальная площадь, на которой измеряется величина твердости почвы, составила 5 га. Таким образом, на этой площади нужно было сделать 14 замеров твердости почвы в четко определенных программой точ­ках.

В конце концов, сделав 14 проб и зафиксировав данные, полученные результаты мы перенесли на портал Skok Agro. Мы установили, что на глубине до 40 см твердость почвы оптимальная и благоприятная для развития корневой системы растений (усилие погружения пирамидки пенетрометра в почву составляло до 3500 кПа). На рис. 1 приведены данные величины твердости почвы на глубине 40 см. В этом случае такое уплотнение обусловлено не действием движителей сельхозмашин, а собственным весом почв. Полученные данные уплотнения поля Т18 были перенесены в Trimble Desktop Software - и это стало началом сбора информации об истории этого поля.

Что дало нам определение состояния уплотнения почвы? Во-первых, электронные карты уплотнения почвы помогают настраивать, например глубокорыхлитель, на правильную рабочую глубину. И это очень важно, ведь каждый дополнительный неправильно идентифицированный сантиметр уплотнения почвы на уровне ниже 20 см приводит к увеличению расхода топлива в среднем на 1 л/га. Но поскольку ООО «Агро КМР» работает на этом поле по технологии No-till, то эти карты уплотнения почвы занесут в историю поля для последующего определения зон высокой, нормальной и заниженной урожайности для анализа и определения причин последней. На этот раз мы установили, что чрезмерного уплотнения почвы в зоне развития корневой системы нет, а влияние различной почвенной плотности не повлечет значительного негативного воздействия на урожай. Итак, для агронома остается установить другие факторы, которые будут влиять на формирование урожая: наличие питательных веществ, почвенной влаги и тому подобное. Нужно вести постоянный мониторинг индекса NDVI.

Отмечу, что автор статьи в этом году стал свидетелем негативного воздействия плужной подошвы на растения подсолнечника (фото 7). Дата съемок - 16 июля. Анализ этого случая показал, что за последние три года вспашки здесь не выполняли - применяли только поверхностную обработку дисковыми почвообрабатывающими агрегатами с шириной захвата до 2,4 м и сплошную и предпосевную культивацию агрегатами с шириной захвата до 4 м. В технологии не применяли гербициды, зато дважды выполняли междурядную обработку агрегатом ЮМЗ8070+КРН-5,6. Очевидно, что такая обработка стала причиной интенсивного действия тракторных двигателей на почву, что вызвало значительное уплотнение и спровоцировало образование плужной подошвы уже на глубине до 15 см. Вот почему к вопросу уплотнения почвы и постоянного мониторинга этого показателя следует относиться очень внимательно, а замеры делать крайне тщательно и систематически.

«Главным мотивационным фактором, который толкнул меня пойти на эксперимент, была жажда познания тонкостей современного земледелия. Учась на третьем курсе по специальности "Агрономия", вскоре поняла, что если я сама не буду развиваться с такой же скоростью, как наш мир, и не буду "модернизировать" себя по этому направлению, то стану неконкурентной на рынке труда. Я четко осознаю, что рынком труда руководит именно конкуренция, поэтому поставила себе цель стать одним из лучших специалистов в этой сфере.

Этот проект дает мне надежду получить действительно бесценный опыт в области технологий цифрового земледелия. Мы видим, с какой скоростью цифровые технологии внедряются во многих отраслях, а сегодня они мощно заходят и в агросферу. И тем не менее, некоторые передовые украинские агрохолдинги в попытке модернизироваться сталкиваются с такой глобальной проблемой, как нехватка квалифицированных кадров в отрасли. Поэтому, от проекта я ожидаю получить как можно больше навыков в применении информационных и Data-технологий для дальнейшей оптимизации устаревшей системы производства, познать основы эффективного и экономически обоснованного ведения сельского хозяйства.

Уже на третьем практическом занятии я получила обширный объем информации в своей «ящика знаний», которые не имели удобного случая уложиться в моей голове. Я и представить не могла, что за столь малый промежуток времени уже смогу что-то делать сама, что буду разбираться в создании карт дифференцированного внесения, научусь работать с пенетрометром и обрабатывать полученную с него информацию.

Я надеюсь, что каждый участник спецпроекта возьмет для себя максимум, научится самостоятельно генерировать новые идеи, разработки, создаст не одну концепцию. Имею уверенность, что после такого мощного обучения мы станем передовыми опытными специалистами в области современного цифрового земледелия и сможем модернизировать не только себя, но и свою страну. Возможно, это тяжело осознавать, но все, что нам до сих пор казалось фантастикой, сейчас является обычным явлением: еще пару десятков лет назад мы и представить не могли, что можно управлять спецтехникой не выходя из дома, а сегодня уже сами задаем алгоритм ее работы».

Федор Сороколет, сту­дент тре­тьеого кур­са аг­ро­номическо­го фа­куль­те­та:

«Слежу за современными технологиями и системами в сельском хозяйстве, но далеко не все знания дают учебные программы в университетах, поэтому приходится многое изучать самому и искать другие способы для собственного развития и обучения. Часто нужную информацию невозможно найти в свободном доступе.

Именно поэтому я пошел на этот проект. Горжусь тем, что я являюсь одним из первых участников такого уникального проекта и очень рад тому, что его руководитель Евгений Михайличенко так просто делится своим многолетним международным опытом для того, чтобы сформировать из нас новое поколение ІТ-аграриев. Удивило и то, как просто нам пошло навстречу передовое предприятие "Агро КМР", которое уже является примером современного дистанционного управления процессами и которое дало нам возможность проводить практические занятия на собственной базе. Это говорит о том, что спрос на такого рода специалистов со временем будет только расти. Уверен в том, что эра ІТ-агро только начинается. И этот проект направлен именно для подготовки нужных специалистов.

Но для развития этого проекту необходима поддержка, привлечение большего количества хозяйств и холдингов для возможности проведения практического обучения, партнерство с компаниями - производителями программного обеспечения для сельского хозяйства, партнерство с дилерами техники и консалтинговыми компаниями. Это даст возможность подготовить большое количество квалифицированных кадров, которые будут нужны не завтра, а были нужны ... еще вчера».

Владислав Мироненко, аг­ро­но­мический фа­куль­тет, гру­ппа А-3-17:

«На проект я пришел, чтобы получить ценные и чрезвычайно актуальные в настоящее время знания о работе с цифровыми технологиями в сфере земледелия. Ожидаю плодотворного сотрудничества ведущих специалистов IT-сферы земледелия и студентов, результатом которого станет расширение границ специализации студентов как будущих специалистов аграрного сектора. Только за два занятия под руководством Евгения Михайличенко я подробно ознакомился с функционалом и начал работать с цифровой платформой Trimble Desktop Software. На занятиях я получаю самое ценное - знания и умения, которые будут отвечать требованиям времени. Неожиданностью стало то, что в Украине так активно началось внедрение и развитие цифровых технологий в аграрной отрасли. Впечатления от проекта имею только положительные, ведь что может быть лучше, чем работа и получение в процессе обучения ценных знаний по IT от опытных профессионалов, ведь это помогает нам также стать ценными специалистами».

Тарас Ниякий, инже­нер­но-тех­нологический фа­куль­тет, гру­ппа МгМ-2-18:

«Стало неожиданностью что есть на рынке цифровых технологий наша украинская платформа Agro-Online, а также цифровой пенетрометр отечественного производства. Поразило, что действительно можно вводить коррективы в цифровую карту поля. Например, выполнять пофорсуночные или посекционные отключения подачи рабочего раствора в опрыскиватели на тех участках поля, где нет необходимости вносить СЗР, а также возможность внесения разбрасывателями и сеялками различной нормы удобрений и посевного материала. Благодаря программным обеспечениям и инновационной технике можно дифференцированно вносить эти продукты в почву, что значительно экономит средства аграриев. Поэтому для самосовершенствования как будущего специалиста отрасли нужно продолжать изучать новейшие программные цифровые обеспечения (ЦО) для успешного ведения современного аграрного бизнеса».

О заинтересованности самих агропроизводителей к участникам и дальнейшей судьбе самого проекта свидетельствует и то, что на всех занятиях присутствовали специалисты из ООО «Агро КМР» Олег Плахин (ІТ-специалист) и помощник агронома Виталий Троценко.

О. Деркач, заведующий кафедрой эксплуатации машинно-тракторного парка ДГАЭУ, канд. техн. наук, доцент

журнал "Пропозиція", №11, 2019 р.