Категория: Новости

Принятие технологий точного земледелия растет, и крупные фермерские хозяйства лидируют во внедрении передовых инструментов для повышения эффективности, снижения затрат и увеличения урожайности.

Согласно отчету Министерства сельского хозяйства США (USDA), почти 70% крупных фермерских хозяйств, определяемых как хозяйства с годовым доходом свыше $1 миллиона долларов, используют такие технологии, как датчики урожайности, системы автоматического рулевого управления и карты почв, для повышения эффективности своей деятельности.

Это значительный контраст по сравнению с всего лишь 13% мелких ферм, которые сообщили об использовании аналогичных технологий в 2023 году, согласно Службе экономических исследований Министерства сельского хозяйства США.

Почему крупные фермы с большей вероятностью внедряют точное земледелие

Точное земледелие подразумевает использование передовых технологий для оптимизации сельскохозяйственных практик и максимизации урожайности. Для крупных ферм преимущества этих технологий существенны.

С акцентом на увеличение урожайности, снижение эксплуатационных расходов и управление непредсказуемыми погодными условиями и колебаниями рынка, крупные фермерские хозяйства имеют больше финансовых ресурсов для инвестиций в технологии. Это облегчает им внедрение инструментов, требующих значительных первоначальных затрат, таких как мониторы урожайности, системы автоматического рулевого управления и автоматизированное оборудование.

Согласно исследованию Министерства сельского хозяйства США (USDA), разрыв в использовании технологий поразителен. В то время как 68% крупных фермерских хозяйств использовали технологии поддержки принятия решений, такие как мониторы урожайности и карты почв, только 13% мелких фермерских хозяйств применяли эти инструменты.

В отчете подчеркивается, что крупные предприятия не только обладают финансовыми возможностями для инвестиций в такие технологии, но и могут получить большую выгоду от их внедрения. Технологии точного земледелия, особенно те, которые ориентированы на автоматизацию и принятие решений на основе данных, могут привести к повышению эффективности, улучшению управления ресурсами и, в конечном итоге, к увеличению прибыли.

Ключевые технологии, способствующие внедрению точного земледелия

Среди различных доступных инструментов точного земледелия несколько выделяются своим широким применением на крупных фермах:

1. Мониторы урожайностиЭти устройства измеряют количество и качество урожая во время его уборки. Предоставляя данные в режиме реального времени, мониторы урожайности позволяют фермерам оценивать неоднородность полей и принимать обоснованные решения по управлению посевами и распределению ресурсов.
2. Системы автоматического рулевого управленияЭти системы являются неотъемлемой частью крупногабаритной сельскохозяйственной техники, такой как тракторы и комбайны. Система автоматического рулевого управления использует технологию GPS для управления техникой, снижая человеческие ошибки и повышая точность таких операций, как посев, внесение удобрений и сбор урожая. Согласно отчету Министерства сельского хозяйства США, 70% крупных ферм использовали системы автоматического рулевого управления, по сравнению всего лишь с 9% малых ферм.
3. Почвенные карты и анализ данныхТехнология почвенного картирования предоставляет подробную информацию о состоянии почвы на ферме, позволяя фермерам принимать точные решения об орошении, удобрении и посадке. Понимая изменчивость состава почвы и уровня влажности, крупные фермеры могут увеличить урожайность и снизить затраты на ресурсы.

Факторы, влияющие на внедрение технологий

Отчет Министерства сельского хозяйства США выделяет несколько факторов, влияющих на внедрение точного земледелия, причем наиболее значительными являются размер фермы и финансовые ресурсы. Более крупные хозяйства с более высокими доходами и возможностью делать долгосрочные инвестиции с большей вероятностью будут внедрять технологии, требующие значительных первоначальных капиталовложений.

С другой стороны, мелкие предприятия, особенно те, чей годовой доход составляет менее $150 000, сталкиваются с трудностями в обосновании первоначальных инвестиций из-за ограниченных бюджетов и более низкой рентабельности.

Помимо финансовых ограничений, на внедрение технологий влияет и характер фермы. Фермы, находящиеся на пенсии, или те, которыми управляют фермеры, приближающиеся к пенсионному возрасту, часто менее склонны инвестировать в новые технологии, поскольку их долгосрочное участие в сельскохозяйственном бизнесе может быть неопределенным.

Для этих операций выгоды от точного земледелия могут не перевесить затраты, особенно если фермер планирует прекратить активную деятельность в ближайшем будущем.

Борьба за широкое распространение

Хотя технологии точного земледелия обладают очевидными преимуществами, их широкое внедрение происходит медленнее, чем ожидалось. Несмотря на растущее использование таких инструментов, как мониторы урожайности и системы автоматического управления на крупных фермах, некоторые технологии еще не получили значительного распространения среди фермерских хозяйств разных размеров. Например, дроны, носимые устройства для мониторинга скота и роботизированные доильные аппараты остаются недостаточно используемыми даже на крупных фермах.

Использование дронов, которые часто рассматриваются как перспективный инструмент для мониторинга урожая и анализа полей, в 2023 году было зафиксировано всего у 121 крупного семейного фермерского хозяйства. Другие высокотехнологичные инструменты, такие как роботизированные доильные аппараты и носимые устройства для скота, также демонстрировали низкий уровень внедрения, поскольку фермеры неохотно использовали эти технологии из-за стоимости, сложности или неопределенности преимуществ.

Роль производителей оборудования

Поскольку спрос на точное земледелие продолжает расти, производители сельскохозяйственной техники наращивают инвестиции в передовые технологии. Компании разрабатывают более доступные и удобные решения для удовлетворения потребностей более широкого круга фермеров, включая владельцев небольших хозяйств.

Однако, несмотря на эти усилия, ситуация на рынке остается сложной, и многие фермеры по-прежнему не решаются внедрять новые технологии в условиях непростой сельскохозяйственной экономической ситуации.

Производители также уделяют внимание созданию автоматизированных систем, которые могут помочь оптимизировать работу тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники. Эти инновации направлены на повышение производительности и снижение трудовых затрат фермеров, делая технологии точного земледелия более привлекательными для фермеров любого размера.

Заключение

Технологии точного земледелия предоставляют фермерам существенные преимущества, особенно тем, кто управляет крупными хозяйствами. С помощью таких инструментов, как мониторы урожайности, системы автоматического управления и почвенные карты, крупные фермы могут оптимизировать свою производительность, снизить затраты и справиться с проблемами, вызванными нестабильностью рынков и непредсказуемой погодой. Однако высокие первоначальные затраты на эти технологии продолжают препятствовать их внедрению в небольших фермерских хозяйствах, особенно тех, которые имеют ограниченные финансовые ресурсы.

По мере дальнейшего развития сельскохозяйственной отрасли, вероятно, использование точного земледелия будет расширяться. Для мелких фермеров разработка более доступных и недорогих решений станет ключевым фактором обеспечения доступности этих технологий для всех. Будущее сельского хозяйства, по всей видимости, будет все больше определяться цифровыми инструментами, позволяющими фермерам принимать более взвешенные, основанные на данных решения в своей деятельности.

Точное земледелие (Precision Ag) — инновационный подход к сельскому хозяйству, объединяющий технологии, данные и передовые методики, — преобразил сельскохозяйственный ландшафт.

Используя такие инструменты, как GPS-навигация, дроны, датчики и анализ данных, фермеры могут максимально повысить эффективность, сократить потери и оптимизировать урожайность. Однако эта революционная область не возникла изолированно. Ее развитие глубоко укоренено в многовековых сельскохозяйственных практиках, демонстрируя, как прошлое служит прологом к будущему.

Взгляд в прошлое: Основы точного земледелия

Сельское хозяйство всегда было областью инноваций. Задолго до появления современных технологий фермеры полагались на внимательное наблюдение, опыт и метод проб и ошибок для повышения производительности.

Такие методы, как севооборот, орошение и селекционная селекция, являются примерами ранних форм точного земледелия. Эти методы, хотя и примитивные по сегодняшним меркам, заложили основу для современных сельскохозяйственных стратегий.

Промышленная революция XVIII и XIX веков стала важным поворотным моментом. Механизированное оборудование, такое как плуги, сеялки и молотилки, повысило эффективность, позволив фермерам обрабатывать большие участки земли.

В этот период также появились химические удобрения и пестициды, что еще больше повысило урожайность сельскохозяйственных культур. Эти инновации заложили основу для технологий точного земледелия, которые появились в XX и XXI веках.

Возникновение современного точного земледелия

Концепция точного земледелия в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, начала формироваться в конце XX века благодаря развитию спутниковых технологий, вычислительной мощности и географических информационных систем (ГИС). Ключевые этапы этого периода включают:

1. Технология GPS (1990-е годы): Внедрение систем GPS произвело революцию в сельском хозяйстве, обеспечив точную навигацию техники. Теперь фермеры могли оптимизировать схемы посадки, внесения удобрений и сбора урожая, сокращая дублирование процессов и минимизируя потери ресурсов.
2. Мониторинг урожайности (1990-е годы): Установленные на зерноуборочных комбайнах мониторы урожайности предоставляли подробные данные о состоянии посевов, помогая фермерам выявлять участки с высокой и низкой урожайностью на своих полях.
3. Дистанционное зондирование (2000-е годы): Использование спутниковых снимков и дронов позволило фермерам с беспрецедентной точностью отслеживать состояние урожая, состояние почвы и потребление воды.
4. Технология переменной скорости подачи газа (VRT): Технология VRT позволила фермерам вносить такие ресурсы, как семена, удобрения и пестициды, с различной нормой внесения по всему полю, с учетом специфических потребностей разных зон.

Эти нововведения ознаменовали переход от обобщенных методов ведения сельского хозяйства к управлению, учитывающему особенности конкретного участка, что значительно повысило эффективность и устойчивость.

Современная ситуация: точное земледелие сегодня.

В XXI веке точное земледелие стало краеугольным камнем современного сельского хозяйства. Сегодняшние технологии включают в себя передовые датчики, алгоритмы машинного обучения и анализ данных в реальном времени. Ключевые тенденции, формирующие современный ландшафт, включают:

• Большие данные и искусственный интеллект: Сегодня фермеры собирают огромные массивы данных со своих полей, включая состав почвы, погодные условия и урожайность. Искусственный интеллект обрабатывает эти данные для получения полезной аналитической информации.
• Интернет вещей (IoT): Интеллектуальные датчики и устройства Интернета вещей позволяют осуществлять непрерывный мониторинг полевых условий, обеспечивая принятие решений в режиме реального времени.
• Автономные механизмы: Самоуправляемые тракторы и роботизированные комбайны сокращают трудозатраты, одновременно повышая точность и эффективность.
• Акцент на устойчивое развитие: Точное земледелие соответствует растущему акценту на устойчивое развитие, минимизируя использование ресурсов, снижая воздействие на окружающую среду и улучшая поглощение углерода почвой.

Будущее точного земледелия

В перспективе точное земледелие готово к дальнейшему развитию, поскольку новые технологии преобразуют отрасль. К числу наиболее перспективных разработок относятся:

• Редактирование генов: Такие инструменты, как CRISPR, могут позволить создавать культуры, специально предназначенные для точного земледелия, с характеристиками, оптимизированными для местных почвенных и климатических условий.
• Прогнозная аналитика: Достижения в области искусственного интеллекта и машинного обучения повысят точность прогностических моделей, помогая фермерам предвидеть такие проблемы, как вспышки вредителей или погодные аномалии.
• Технология блокчейн: Технология блокчейн может повысить прозрачность и отслеживаемость в сельскохозяйственных цепочках поставок, обеспечивая этичное снабжение и справедливое ценообразование.
• Расширенные возможности подключения: С развертыванием сетей 5G сельские районы получат доступ к высокоскоростному интернету, что позволит внедрять еще более совершенные технологии точного земледелия.

Прошлое как пролог: уроки истории

Путь точного земледелия подчеркивает важнейший урок: инновации строятся на фундаменте прошлого. Ранние методы ведения сельского хозяйства научили нас важности наблюдения и адаптации. Эпоха механизации подчеркнула ценность эффективности и масштабируемости. Сегодняшнее точное земледелие сочетает эти уроки с передовыми технологиями для решения проблем обеспечения продовольствием растущего населения планеты.

Понимая и ценя исторический контекст точного земледелия, мы сможем лучше ориентироваться в его будущем. Прошлое служит не только ориентиром, но и напоминанием о том, что прогресс — это непрерывный путь, основанный на изобретательности и стойкости тех, кто был до нас.

Заключение

Точное земледелие — свидетельство силы человеческих инноваций и непреходящей значимости истории. Стоя на пороге новых прорывов, крайне важно понимать, что достижения завтрашнего дня будут формироваться на основе сегодняшних открытий и уроков прошлого. Принимая эту преемственность, мы можем обеспечить дальнейшее развитие точного земледелия, способствуя устойчивому и процветающему будущему как для фермеров, так и для планеты.

Начиная с 1990-х годов, точное земледелие стремится произвести революцию в сельском хозяйстве, предоставляя фермерам подробную информацию об их культурах и технологии для эффективного использования этих данных.

В сельском хозяйстве достигнуты значительные успехи, повысившие точность обработки почвы. Современные тракторы могут самостоятельно управляться с помощью GPS, а фермеры теперь могут регулировать норму внесения семян и удобрений. Также наблюдаются достижения в генетике сельскохозяйственных культур и борьбе с сорняками.

“Единственное, в чем мы еще не продвинулись, — это датчики, — сказал Пабло Собран, основатель компании Impossible Sensing. — Возможность видеть то, что имеет значение, как в растениях, так и в почве и корнях”.“

Собран и его команда ученых из Сент-Луиса сейчас разрабатывают второй прототип датчика, предназначенного для установки на задней части сеялки. Этот датчик позволит фермерам получать в режиме реального времени информацию об уровне питательных веществ, состоянии почвы, условиях водоснабжения и других факторах, влияющих на отдельные растения, во время движения по полю.

“Мы считаем, что более точное знание того, какие участки фермы нуждаются в большем или меньшем количестве удобрений, поможет фермерам вносить правильное количество”, — сказал Собран. “Настоящая ценность и необходимость здесь заключается в предоставлении информации и знаний, определяющих, что и когда нужно делать”.”

Эти данные должны помочь фермерам принимать решения, которые не только повысят их прибыль, но и сократят чрезмерное использование удобрений и химикатов, а также сделают орошение более целенаправленным.

Однако Собран признал, что достижения в области точного земледелия еще не полностью изменили сельское хозяйство.

“Он не оправдывает ожиданий, которые ему создавали во время рекламной кампании”, — сказал он.

Вероятно, пройдут годы, прежде чем перспективные инструменты, такие как лазеры, будут внедрены на тысячах, не говоря уже о миллионах, сельскохозяйственных угодий.

“Эксперименты сопряжены с риском”, — говорит Билл Ли, фермер из округа Маршалл, штат Иллинойс, который вместе со своим братом выращивает кукурузу и сою на площади около 2200 акров. С начала 1980-х годов Ли постепенно добавлял в свое оборудование более точные инструменты, которые помогли ему более эффективно сажать семена и вносить удобрения, гербициды и фунгициды.

Но эти изменения происходят медленно, пояснил он.

“Это не прыжок сломя голову, это процесс”, — сказал Ли. “Это слишком дорого и слишком рискованно, чтобы совершать этот стремительный прыжок и понимать, что в конце вас ждет не яма для прыжков в высоту, а кусок бетона”.”

В некоторых случаях новые сельскохозяйственные технологии могут стоить более 100 000 долларов. Ли готов делать такие инвестиции, если видит экономическую отдачу. Этот финансовый аспект имеет решающее значение, поскольку многие фермы работают с минимальной прибылью.

По словам директора BioSTL Agrifood Чада Циммермана, между доступными новыми технологиями и фермерами, которые их используют, по-прежнему существует разрыв, поскольку многие не могут позволить себе опробовать что-то новое на всех своих полях.

“Мы не можем просить их брать на себя больший риск, просто снижать свою прибыль ради достижения чужой цели”, — сказал Циммерман.

Это оказывает давление на компании, заставляя их доказывать реальную эффективность своих технологий точного земледелия. Многие работают над этим, отметила Элисон Дойл, заместитель директора Исследовательского парка Университета штата Айова.

“Многие сельскохозяйственные компании позиционируют себя скорее в технологическом секторе, чем в традиционном сельском хозяйстве”, — сказал Дойл.

Трудовые ресурсы играют важную роль. Сегодня сельскохозяйственных рабочих меньше, чем раньше, а сами фермы значительно крупнее, добавил Дойл.

“Когда у вас такое крупное предприятие, где цены на сырье и материалы находятся на таком уровне, вы ищете хоть какую-то прибыль, где только можете ее найти”, — сказала она. “Поэтому эти высокоточные инструменты становятся необходимыми”.”

Университет штата Южная Дакота (SDSU) первым разработал программу обучения и оказания помощи фермерам в использовании методов точного земледелия.

В Брукингсе, штат Южная Дакота, новая программа точного земледелия Университета штата Южная Дакота успешно побудила местных и некоторых других фермеров Среднего Запада внедрять больше технологий в свою деятельность. Однако фермеры в других штатах медленнее осваивают эти технологии.

Университет штата Сан-Диего стал первым университетом в стране, создавшим программу, которая обучает и помогает фермерам использовать точное земледелие — науку об интеграции новых технологий и традиционных методов для повышения эффективности работы, что приводит к увеличению урожайности при минимизации воздействия на окружающую среду.

Например, использование спутников глобального позиционирования помогает точно направлять химические вещества и удобрения туда, где они наиболее необходимы.

Али Мирзахани Нафчи, доцент центра точного земледелия, отметил, что школа работает над расширением использования этой технологии посредством образования и исследований, чтобы сделать ее более практичной для фермеров.

“Я очень оптимистично настроен и верю, что это сработает. И мы увидим изменения не только в Южной Дакоте, но и в стране, и во всем мире”, — сказал Нафичи.

Согласно исследованию Министерства сельского хозяйства США, в Южной Дакоте один из самых высоких показателей использования технологий точного земледелия: 531 000 фермеров применяют эти технологии.

Согласно исследованию, проведенному Школой менеджмента и экономики им. Несса при Университете штата Сан-Диего, в других штатах Среднего Запада, таких как Северная Дакота, Айова, Иллинойс и Небраска, более половины фермеров используют точное земледелие.

Однако, согласно исследованию Несса, в масштабах всей страны только 271 фермер использует методы точного земледелия для управления посевами или животноводством.

Преимущества и проблемы внедрения точного земледелия

Технологии точного земледелия (precision ag) становятся все более популярными среди фермеров. Автоматическое управление техникой — одна из широко используемых технологий. Она помогает фермерам управлять своими машинами без необходимости делать это вручную. Еще одна важная технология — “геопривязка”, которая предполагает получение цифровых изображений для точного определения местоположения.

Спутниковые снимки также широко используются: по данным исследования компании Ness, их опробовали почти 601 тыс. фермеров. Эта технология позволяет фермерам наблюдать за своими полями сверху. Исследования показывают, что технологии точного земледелия обычно увеличивают урожайность на 41 тыс. и повышают эффективность внесения удобрений на 71 тыс. Кроме того, точное земледелие сокращает использование гербицидов, пестицидов, ископаемого топлива и воды.

Однако, несмотря на преимущества повышения доходности и урожайности, такие факторы, как стоимость и недостаток общих знаний о точном земледелии, препятствуют широкому применению этих технологий многими фермерами.

Анна Карелс, студентка центра точного земледелия, отметила, что, хотя для начала требуются первоначальные затраты, в долгосрочной перспективе это позволяет сэкономить деньги.

“Многим фермерам трудно понять, что, да, это может увеличить их первоначальные затраты, но в конечном итоге это окупается в течение определенного количества лет”, — сказал Карелс.

Нафчи отметил, что снижение начальной ставки будет стимулировать больше фермеров к использованию этой технологии.

“Первоначальные затраты на применение дифференцированной ставки слишком высоки, — сказал Нафчи. — Поэтому представьте, что мы получим помощь. Возможно, как-то снизим стоимость, или уменьшим первоначальные затраты, или просто предоставим им стимул, инвестицию, и попросим их просто попробовать. И тогда они увидят, что отдача от их инвестиций действительно хорошая. Я очень оптимистично настроен, что они воспользуются этим”.“

Если первоначальные затраты слишком высоки для некоторых фермеров, существуют программы помощи. По данным Управления по подотчетности правительства США, Министерство сельского хозяйства США и Национальный научный фонд выделили почти 1 триллион 200 миллионов долларов на исследования и разработки в области точного земледелия в период с 2017 по 2021 год.

Еще одна причина низкого уровня внедрения — недостаток знаний о новой технологии. Но у фермеров Южной Дакоты есть возможности узнать больше.

“Дилеры, такие как John Deere, организуют множество семинаров, где показывают фермерам, как пользоваться их техникой”, — сказал Карелс.

Центр точного земледелия «Рейвен»

Центр точного земледелия имени Рейвена был создан для того, чтобы помочь студентам, обучающимся по этой специальности, получить практические знания в области точного земледелия.

В здании расположены помещения, заполненные оборудованием и продукцией для точного земледелия, которые студенты используют для практического обучения. Оно открылось в августе 2021 года, его строительство обошлось в 146,2 миллиона долларов, что сделало его первой программой по точному земледелию в стране.

“Мы хотим вывести нашу программу точного земледелия на новый уровень и улучшить условия обучения для наших студентов”, — сказал Мутукумараппан.

Департаменту необходимо продолжать вносить изменения, чтобы идти в ногу с новыми технологиями. По мнению некоторых студентов, это одна из областей, где программу можно улучшить.

“Программа точного земледелия должна постоянно меняться, чтобы адаптироваться ко всем новым технологиям, которые появляются. И я думаю, что, возможно, SDSU могла бы лучше справляться с этой задачей”, — сказал Карелс.

Над этим сейчас ведется работа в рамках программы.

Одно из изменений заключается в добавлении большего количества специализированных направлений для сбора большего объема данных по точному земледелию.

“Раньше у нас был единый подход ко всем студентам, обучающимся по программе точного земледелия, то есть мы объединяли агрономию и технологии, создавая единую эффективную программу”, — сказал Мутукумараппан. “Теперь мы делаем ее более удобной для пользователей. У нас есть три разных направления. Одно — для изучения технологий. Другое — для агрономии. И третье — для работы с данными и электронными средствами обработки почвы”.”

“В настоящее время наши новые преподаватели работают над разработкой биосенсоров и беспилотных летательных аппаратов”, — сказал Мутукумараппан.

Цель программы — проведение дополнительных исследований, которые сделают точное земледелие более практичным для фермеров, что, в свою очередь, может повысить уровень его внедрения.

Цель программы — увеличить количество участников на 201 TP3T в течение следующих пяти лет, чтобы достичь этой цели. Миссия SDSU — упростить эту технологию и сделать ее более практичной для фермеров, сказал Нафчи.

В настоящее время в программе участвуют 66 студентов.

“У нас отличные ресурсы в плане здания. Однако нам не хватало преподавательского состава, человеческих ресурсов для проведения различных мероприятий, предоставления услуг и проведения исследований в этом помещении”, — сказал Мутукумараппан. “За последние два года нам удалось нанять трех новых преподавателей для проведения высококлассных исследований, привлечения дополнительных средств на исследования и развития нашей исследовательской программы”.”

Источник: South Dakota News Watch