Красноярские исследователи научились улучшать урожайность сельскохозяйственных культур с помощью цифровых технологий. Для эксперимента, который уже показал свою эффективность, специалисты использовали данные, полученные со спутников и дронов. На основе этой информации они рассчитывали точное количество удобрений, необходимое для успешной вегетации растений. “Городские новости” узнали, в чём суть новой научной разработки и как она может повлиять на экологию региона.

Предсказуемый результат

Даже на одном поле плодородие почвы может быть неоднородным. А это значит, что качество вегетации растений, сроки их вызревания и урожайность тоже будут разными. Предприятия, которые занимаются земледелием в промышленных масштабах, естественно, такое положение дел не устраивает. Им нужна предсказуемость, которая зависит не только от погоды, но и от количества питательных веществ, находящихся в грунте.

Методы улучшения урожайности, которые создали наши учёные, — новаторские, они относятся к авангардному направлению точного земледелия. Их разработкой занимались сотрудники Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук. Они же испытали новый подход на территории опытно-производственного хозяйства “Курагинское”.

“В традиционных агротехнологических методах не учитывается неоднородность поля, и минеральные удобрения вносятся в равной дозе по всей площади. Такой подход приводит к избытку или дефициту минеральных веществ”, — рассказала Ирина Ботвич, заведующая лабораторией Института биофизики СО РАН.

Именно поэтому особое внимание в рамках нового метода учёные уделили анализу различий в характеристиках почвы и в содержании питательных веществ внутри одного поля

Расчёт по карте

Чтобы выровнять плодородие разных участков опытного поля, учёные использовали данные дистанционного зондирования Земли — видеонаблюдения за поверхностью нашей планеты с камер космических спутников и дронов. Авторы исследования получили высококачественные снимки посевов и благодаря им составили карты, на которых поделили поле на зоны по уровню плодородия. Затем рассчитали, сколько удобрений требуется тому или иному участку, чтобы добиться максимальной урожайности. Причём этот расчёт производился при помощи специального программного обеспечения. Оно автоматически определяет оптимальные дозы азотных удобрений и сразу формирует карты-задания для их дифференцированного внесения.

“На участках с посевами пшеницы, задействованными в эксперименте, удалось достичь более равномерного созревания урожая и улучшения качества зерна. Поле стало более однородным по сравнению с участком, где удобрения были внесены сплошным методом”, — поделилась Ирина Ботвич, заведующая лабораторией Института биофизики СО РАН.

Как поясняет Ирина Юрьевна, однородное созревание посева принципиально важно для аграриев. Оно позволяет проводить уборку в более оптимальные сроки, тем самым снижается риск потери урожая из-за дождя или других неблагоприятных условий. Зерно убирается в одинаковой степени зрелости, что влияет на его качество и дальнейшую переработку.

Полевая мозаика

Важно, что дифференцированное внесение удобрений может дать аграриям существенную экономию. Учёные посчитали, что для отдельных полей расходы на покупку нужных растениям минералов можно сократить примерно на треть от нормативных. Но дело не только в финансах. Применение данного метода позволяет снизить нагрузку на окружающую среду. Избыток минеральных удобрений с дождевыми осадками вымывается с поля и попадает в грунтовые воды, речки и озёра. Такие химикаты могут нарушать баланс экосистем и биоразнообразие водоёмов.

“Применение спутниковых и беспилотных технологий в земледелии — это реальный шаг к устойчивому сельскому хозяйству. Они дают агрономам взгляд сверху. Мы учимся видеть поле не как равномерную плоскость, а как сложную мозаику, где каждый квадратный метр требует индивидуального подхода. Новые методы позволяют получить не только экономическую, но и экологическую отдачу буквально с первого года применения. Использование спутниковых данных помогает эффективно и в полном объёме проводить мониторинг состояния посевов, вносить удобрения и пестициды, производить прогноз урожайности сельскохозяйственных культур”, — отмечает Анатолий Шевырногов, главный научный сотрудник Института биофизики СО РАН, доктор технических наук, профессор.

Нюанс

Материал опубликован при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.