Категорія: Новини

Впровадження технологій точного землеробства зростає, причому великі ферми є лідерами у впровадженні передових інструментів для підвищення ефективності, зниження витрат та збільшення врожайності сільськогосподарських культур.

Згідно зі звітом Міністерства сільського господарства США (USDA), майже 70% великих ферм, що визначаються як ті, що мають річний валовий дохід понад $1 мільйон, використовують такі технології, як монітори врожайності, системи автоматичного керування та карти ґрунту для покращення своєї діяльності.

Це суттєво відрізняється від лише 13% дрібних ферм, які повідомили про використання аналогічних технологій у 2023 році, згідно з даними Служби економічних досліджень Міністерства сільського господарства США.

Чому більші ферми частіше впроваджують точне землеробство

Точне землеробство — це використання передових технологій для оптимізації сільськогосподарських практик та максимізації продуктивності. Для великих ферм переваги цих технологій є суттєвими.

Зосереджуючись на підвищенні врожайності сільськогосподарських культур, зниженні операційних витрат та управлінні непередбачуваними погодними та ринковими коливаннями, великі фермерські господарства мають більше фінансових ресурсів для інвестування в технології. Це полегшує їм впровадження інструментів, які потребують значних початкових витрат, таких як монітори врожайності, системи автоматичного керування та автоматизоване обладнання.

Згідно з опитуванням Міністерства сільського господарства США, нерівність у впровадженні технологій є разючою. У той час як 681 тис. великих ферм використовували технології підтримки рішень, такі як монітори врожайності та карти ґрунтів, лише 131 тис. малих ферм застосовували ці інструменти.

У звіті підкреслюється, що великі підприємства не лише мають фінансові можливості інвестувати в такі технології, але й можуть отримати більше вигоди від їх впровадження. Технології точного землеробства, особливо ті, що зосереджені на автоматизації та прийнятті рішень на основі даних, можуть призвести до підвищення ефективності, кращого управління ресурсами та, зрештою, вищої норми прибутку.

Ключові технології, що сприяють впровадженню точного землеробства

Серед різноманітних інструментів точного землеробства, кілька виділяються своїм широким використанням на великих фермах:

1. Монітори врожайностіЦі пристрої вимірюють кількість та якість врожаю під час його збору. Надаючи дані в режимі реального часу, монітори врожайності дозволяють фермерам оцінювати мінливість поля та приймати обґрунтовані рішення щодо управління культурами та розподілу ресурсів.
2. Системи автоматичного керуванняЦі системи є невід'ємною частиною великомасштабної сільськогосподарської техніки, такої як трактори та комбайни. Автокерування використовує технологію GPS для керування обладнанням, зменшуючи людські помилки та оптимізуючи точність таких операцій, як посадка, удобрення та збір врожаю. Згідно зі звітом Міністерства сільського господарства США, 70% великих ферм використовували системи автокерування, порівняно з лише 9% малих ферм.
3. Карти ґрунтів та аналіз данихТехнологія картографування ґрунтів надає детальну інформацію про стан ґрунту на всій фермі, дозволяючи фермерам приймати точні рішення щодо зрошення, удобрення та посадки. Розуміючи мінливість складу ґрунту та рівня вологості, великі фермери можуть збільшити врожайність та зменшити виробничі витрати.

Фактори, що впливають на впровадження технологій

У звіті Міністерства сільського господарства США висвітлено кілька факторів, що впливають на впровадження точного землеробства, серед яких найважливішими є розмір ферми та фінансові ресурси. Більші ферми з вищими доходами та здатністю робити довгострокові інвестиції частіше впроваджують технології, що потребують значного початкового капіталу.

З іншого боку, менші підприємства, особливо ті, що генерують менше 14 150 000 фунтів стерлінгів на рік, стикаються з труднощами у виправданні початкових інвестицій через обмежені бюджети та нижчу норму прибутку.

Окрім фінансових обмежень, характер ферми також відіграє певну роль у впровадженні технологій. Ферми, що вийшли на пенсію, або ті, що керуються фермерами, які наближаються до виходу на пенсію, часто менш схильні інвестувати в нові технології, оскільки їхня довгострокова участь у сільськогосподарському бізнесі може бути невизначеною.

Для цих операцій переваги точного землеробства можуть не переважати витрати, особливо якщо фермер планує поступово відмовитися від активного землеробства найближчим часом.

Боротьба за широке впровадження

Хоча технології точного землеробства пропонують очевидні переваги, їхнє широке впровадження відбувається повільніше, ніж очікувалося. Незважаючи на зростання використання таких інструментів, як монітори врожайності та системи автоматичного керування на великих фермах, деякі технології ще не отримали значного поширення на різних розмірах ферм. Наприклад, дрони, портативні пристрої для моніторингу худоби та роботизовані доїльні апарати залишаються недостатньо використаними навіть серед великих ферм.

Використання дронів, які часто розглядаються як перспективний інструмент для моніторингу врожаю та аналізу полів, було зафіксовано лише у 12% великих сімейних ферм у 2023 році. Інші високотехнологічні інструменти, такі як роботизовані доїльні апарати та портативні пристрої для худоби, також мали низькі темпи впровадження, а фермери вагаються використовувати ці технології через вартість, складність або невизначені переваги.

Роль виробників обладнання

Оскільки попит на точне землеробство продовжує зростати, виробники сільськогосподарської техніки збільшують свої інвестиції в передові технології. Компанії розробляють більш доступні та доступні рішення для задоволення потреб ширшого кола фермерів, включаючи тих, хто має невеликі підприємства.

Однак, попри ці зусилля, ринок залишається складним, і багато фермерів все ще вагаються впроваджувати нові технології в умовах складної сільськогосподарської економіки.

Виробники також зосереджуються на створенні автоматизованих систем, які можуть допомогти оптимізувати продуктивність тракторів, комбайнів та іншої сільськогосподарської техніки. Ці інновації спрямовані на те, щоб допомогти фермерам скоротити витрати на робочу силу та підвищити продуктивність, забезпечуючи більшу привабливість технологій точного землеробства для фермерів будь-якого розміру.

Висновок

Технології точного землеробства пропонують суттєві переваги фермерам, особливо тим, хто керує великомасштабними операціями. Завдяки таким інструментам, як монітори врожайності, системи автоматичного керування та карти ґрунтів, великі ферми можуть оптимізувати свою продуктивність, знизити витрати та подолати труднощі, пов'язані з нестабільними ринками та непередбачуваною погодою. Однак високі початкові витрати на ці технології продовжують перешкоджати їх впровадженню серед невеликих ферм, особливо тих, що мають обмежені фінансові ресурси.

Оскільки сільськогосподарська галузь продовжує розвиватися, ймовірно, що використання точного землеробства розширюватиметься ще більше. Для дрібних фермерів розробка більш доступних рішень буде ключовою для забезпечення доступності цих технологій для всіх. Майбутнє сільського господарства, схоже, все більше формуватиметься цифровими інструментами, які дозволять фермерам приймати розумніші рішення на основі даних у своїй діяльності.

Точне землеробство (Precision Ag) – інноваційний підхід до сільського господарства, який поєднує технології, дані та передові методології, змінив сільськогосподарський ландшафт.

Використовуючи такі інструменти, як GPS-навігація, дрони, датчики та аналіз даних, фермери можуть максимізувати ефективність, зменшити відходи та оптимізувати врожайність. Однак ця революційна галузь не виникла ізольовано. Її еволюція глибоко вкорінена у багатовікові сільськогосподарські практики, демонструючи, як минуле служить прологом до майбутнього.

Озирнувшись назад: Основи точного землеробства

Сільське господарство завжди було сферою інновацій. Задовго до появи сучасних технологій фермери покладалися на пильне спостереження, досвід та метод спроб і помилок для підвищення продуктивності.

Такі практики, як сівозміна, зрошення та селекційне розведення, є прикладами ранніх форм точного землеробства. Ці методи, хоча й рудиментарні за сучасними стандартами, заклали основу для сучасних сільськогосподарських стратегій.

Промислова революція 18-го та 19-го століть ознаменувала значний поворотний момент. Механізоване обладнання, таке як плуги, сівалки та молотарки, підвищило ефективність, дозволивши фермерам обробляти більші земельні ділянки.

У цей період також з'явилися хімічні добрива та пестициди, що ще більше підвищило врожайність сільськогосподарських культур. Ці інновації заклали основу для прецизійних технологій, які з'явилися у 20-му та 21-му століттях.

Поява сучасного точного землеробства

Концепція точного землеробства, якою ми її знаємо сьогодні, почала формуватися наприкінці 20 століття з розвитком супутникових технологій, обчислювальної потужності та геоінформаційних систем (ГІС). Ключові віхи цього періоду включають:

1. Технологія GPS (1990-ті роки): Впровадження систем GPS здійснило революцію в сільському господарстві, забезпечивши точну навігацію техніки. Фермери тепер могли оптимізувати схеми посадки, удобрення та збору врожаю, зменшуючи перекриття та мінімізуючи втрати ресурсів.
2. Моніторинг врожайності (1990-ті роки): Монітори врожайності, встановлені на зернозбиральних комбайнах, надавали детальні дані про показники врожаю, допомагаючи фермерам визначати ділянки з високою та низькою врожайністю на своїх полях.
3. Дистанційне зондування (2000-ті): Використання супутникових знімків та дронів дозволило фермерам з безпрецедентною точністю контролювати стан сільськогосподарських культур, стан ґрунту та використання води.
4. Технологія змінної швидкості (VRT): VRT дозволила фермерам застосовувати такі засоби, як насіння, добрива та пестициди, зі змінними нормами по всьому полю, адаптованими до конкретних потреб різних зон.

Ці інновації ознаменували перехід від узагальнених сільськогосподарських практик до управління, орієнтованого на конкретну ділянку, значно підвищивши ефективність та сталий розвиток.

Сучасний стан справ: точне землеробство сьогодні

У 21 столітті точне землеробство стало наріжним каменем сучасного сільського господарства. Сучасні технології включають передові датчики, алгоритми машинного навчання та аналіз даних у режимі реального часу. Ключові тенденції, що формують сучасний ландшафт, включають:

• Великі дані та штучний інтелект: Фермери зараз збирають величезну кількість даних зі своїх полів, включаючи склад ґрунту, погодні умови та врожайність. Штучний інтелект обробляє ці дані для отримання корисної інформації.
• Інтернет речей (IoT): Розумні датчики та пристрої Інтернету речей дозволяють постійно контролювати польові умови, що дає змогу приймати рішення в режимі реального часу.
• Автономні машини: Самокеровані трактори та роботизовані комбайни зменшують потреби в робочій силі, одночасно підвищуючи точність та ефективність.
• Фокус на сталому розвитку: Точне землеробство відповідає зростаючому акценту на сталому розвитку, мінімізуючи використання ресурсів, зменшуючи вплив на навколишнє середовище та покращуючи поглинання вуглецю в ґрунтах.

Майбутнє точного землеробства

Заглядаючи в майбутнє, точне землеробство готове до подальшого розвитку, оскільки нові технології змінюють галузь. Деякі з найперспективніших розробок включають:

• Редагування генів: Такі інструменти, як CRISPR, можуть дозволити створювати культури, спеціально розроблені для точного землеробства, з характеристиками, оптимізованими для місцевих ґрунтових та кліматичних умов.
• Прогнозна аналітика: Досягнення в галузі штучного інтелекту та машинного навчання підвищать точність прогностичних моделей, допомагаючи фермерам передбачати такі проблеми, як спалахи шкідників або погодні аномалії.
• Технологія блокчейн: Блокчейн може підвищити прозорість та відстежуваність у ланцюгах постачання сільськогосподарської продукції, забезпечуючи етичне постачання та справедливе ціноутворення.
• Розширені можливості підключення: З розгортанням мереж 5G сільські райони отримають доступ до високошвидкісного інтернету, що дозволить використовувати ще більш досконалі технології точного землеробства.

Минуле як пролог: уроки з історії

Шлях точного землеробства підкреслює важливий урок: інновації ґрунтуються на фундаменті минулого. Ранні сільськогосподарські практики навчили нас важливості спостереження та адаптації. Епоха механізації підкреслила цінність ефективності та масштабованості. Сучасне точне землеробство поєднує ці уроки з передовими технологіями для вирішення проблем прогодування зростаючого населення світу.

Розуміючи та цінуючи історичний контекст точного землеробства, ми можемо краще орієнтуватися в його майбутньому. Минуле служить не лише дороговказом, а й нагадуванням про те, що прогрес – це безперервна подорож, що корениться у винахідливості та стійкості тих, хто був до нас.

Висновок

Точне землеробство є свідченням сили людських інновацій та незмінної актуальності історії. Стоячи на порозі нових проривів, важливо усвідомлювати, що прогрес завтрашнього дня буде формуватися на основі розуміння сьогодення та уроків минулого. Приймаючи цю спадкоємність, ми можемо забезпечити подальший розвиток точного землеробства, сприяючи сталому та процвітаючому майбутньому як для фермерів, так і для планети.

З 1990-х років точне землеробство прагне революціонізувати сільське господарство, надаючи виробникам детальну інформацію про свої врожаї та технології для ефективного використання цих даних.

Було досягнуто багатьох досягнень, що підвищили точність у сільському господарстві. Сучасні трактори можуть самостійно керувати за допомогою GPS, а фермери тепер можуть регулювати норму внесення насіння та добрив. Також спостерігається прогрес у генетиці сільськогосподарських культур та боротьбі з бур'янами.

“Єдине, що ми не вдосконалили, це сенсор”, — сказав Пабло Соброн, засновник Impossible Sensing. “Здатність бачити важливі речі як у рослинах, так і в ґрунті та корінні”.”

Соброн та його команда вчених у Сент-Луїсі зараз розробляють другий прототип датчика, призначеного для встановлення на задній частині саджалки. Цей датчик дозволить фермерам бачити інформацію в режимі реального часу про рівень поживних речовин, стан ґрунту, стан води та інші фактори, що впливають на окремі рослини, під час їхнього проїзду полями.

“Ми вважаємо, що точніші знання про те, які ділянки ферми потребують більше чи менше добрив, допоможуть фермерам вносити правильну кількість”, – сказав Соброн. “Справжня цінність і потреба тут полягає в тому, щоб надати розуміння та знання, вказуючи, що і коли робити”.”

Ці дані мають допомогти фермерам приймати рішення, які не лише покращать їхні прибутки, але й зменшать надмірне використання добрив та хімікатів, а також зроблять зрошення більш цілеспрямованим.

Однак, Соброн визнав, що досягнення в точному землеробстві ще не повністю трансформували сільське господарство.

“Це не виправдовує ажіотажу, з яким його рекламували”, – сказав він.

Ймовірно, пройдуть роки, перш ніж перспективні інструменти, такі як лазери, будуть впроваджені на тисячах, не кажучи вже про мільйони акрів сільськогосподарських угідь.

“Експерименти — це ризик”, — сказав Білл Лі, фермер з округу Маршалл, штат Іллінойс, який разом зі своїм братом вирощує близько 2200 акрів кукурудзи та сої. З початку 1980-х років Лі поступово додавав до свого обладнання більше точних інструментів, які допомагали йому ефективніше садити насіння та застосовувати добрива, гербіциди та фунгіциди.

Але ці зміни відбуваються повільно, пояснив він.

“Це не стрибок з обома ногами, це процес”, – сказав Лі. “Це просто надто дорого, і є надто великий ризик зробити цей стрибок і зрозуміти, що в кінці немає ями для стрибків у висоту, а шматок бетону”.”

У деяких випадках нові сільськогосподарські технології можуть коштувати понад 140 000 фунтів стерлінгів. Лі готовий зробити такі інвестиції, якщо побачить економічну віддачу. Цей фінансовий фактор є вирішальним, оскільки багато ферм працюють з невеликою рентабельністю.

За словами директора BioSTL Agrifood Чеда Ціммермана, досі існує розрив між новими доступними технологіями та фермерами, які їх використовують, оскільки багато хто не може дозволити собі випробувати щось нове на всіх своїх полях.

“Ми не можемо вимагати від них брати на себе більше ризику, просто зменшувати свій прибуток заради досягнення чиєїсь мети”, – сказав Циммерман.

Це створює тиск на компанії, щоб вони довели, що їхні технології точного землеробства справді працюють. Багато хто над цим працює, зазначила Елісон Дойл, заступниця директора Дослідницького парку Університету штату Айова.

“Багато сільськогосподарських компаній позиціонують себе більше в технологічній сфері, ніж у традиційному сільському господарстві”, – сказав Дойл.

Праця є головним фактором. Сьогодні сільськогосподарських робітників менше, ніж у минулому, а сучасні ферми набагато більші, додав Дойл.

“Коли у вас такий великий бізнес, де ціни на сировинні товари та ресурси залишаються такими, якими вони є, ви шукаєте крихітну маржу, де тільки можете її знайти”, – сказала вона. “Тому ці точні інструменти стають необхідними”.”

Університет штату Південна Дакота (SDSU) започаткував програму навчання та допомоги фермерам у використанні точного землеробства.

У Брукінгсі, штат Південна Дакота, нова програма точного землеробства SDSU успішно заохотила місцевих та деяких інших фермерів Середнього Заходу впроваджувати більше технологій у своїй діяльності. Однак фермери в інших штатах повільніше впроваджують цю технологію.

SDSU став першим університетом у країні, який створив програму, що навчає та допомагає фермерам використовувати точне землеробство, що є наукою про інтеграцію нових технологій та традиційних методів для підвищення операційної ефективності, що призводить до збільшення врожайності сільськогосподарських культур та мінімізації впливу на навколишнє середовище.

Наприклад, використання супутників глобального позиціонування допомагає доставляти хімікати та добрива саме туди, де вони найбільше потрібні.

Алі Мірзахані Нафчі, доцент Центру точного землеробства, зазначив, що навчальний заклад працює над розширенням використання цієї технології через освіту та дослідження, щоб зробити її більш практичною для фермерів.

“Я дуже оптимістично налаштований, що це спрацює. І ми побачимо зміни не лише в Південній Дакоті, а й у всій країні та у світі”, – сказав Нафічі.

Згідно з дослідженням Міністерства сільського господарства США, Південна Дакота має один з найвищих відсотків використання, де 53% фермерів використовують технологію точного землеробства.

В інших штатах Середнього Заходу, таких як Північна Дакота, Айова, Іллінойс та Небраска, понад половина фермерів використовують точне землеробство, згідно з дослідженням, проведеним Школою менеджменту та економіки Несса SDSU.

Однак, як показало дослідження Ness, у масштабах країни лише 27% фермерів використовують методи точного землеробства для управління сільськогосподарськими культурами або худобою.

Переваги точного землеробства та труднощі його впровадження

Технології точного землеробства стають дедалі популярнішими серед фермерів. Автоматичне керування технікою є однією з широко використовуваних технологій. Воно допомагає фермерам керувати своєю технікою без необхідності робити це вручну. Ще однією важливою технологією є “геореференція”, яка передбачає отримання цифрових зображень для точного визначення місцезнаходження.

Супутникові знімки також широко використовуються, і, згідно з дослідженням Ness, майже 601 тис. фермерів спробували їх. Ця технологія дозволяє фермерам бачити свої поля зверху. Дослідження показують, що технології точного землеробства зазвичай збільшують врожайність сільськогосподарських культур на 41 тис. та покращують ефективність внесення добрив на 71 тис., згідно з дослідженням Асоціації виробників обладнання. Крім того, точне землеробство зменшує використання гербіцидів, пестицидів, викопного палива та води.

Однак, незважаючи на переваги підвищення прибутковості та врожайності, такі фактори, як вартість та брак загальних знань про точне землеробство, завадили багатьом фермерам використовувати ці технології так широко, як очікувалося.

Анна Карелс, студентка центру точного землеробства, зазначила, що хоча для початку потрібні гроші, зрештою це економить гроші в довгостроковій перспективі.

“Я думаю, що багатьом фермерам важко це усвідомити. Так, це може збільшити мої початкові витрати, але з часом це окупиться”, – сказав Карелс.

Нафчі зазначив, що зниження початкової ставки стимулюватиме більше фермерів використовувати цю технологію.

“Початкові витрати на внесення змінної норми занадто високі”, – сказав Нафчі. “Тож уявіть, що нам потрібна допомога. Можливо, якось зробити її дешевшою, або знизити початкові витрати, або просто надати стимул, інвестицію для них, і попросити їх просто спробувати. І тоді вони побачать, що віддача від їхніх інвестицій справді висока. Я дуже оптимістично налаштований, що вони цим скористаються”.”

Якщо початкові витрати занадто високі для деяких фермерів, існують програми допомоги. За даними Управління підзвітності уряду США, Міністерство сільського господарства США та Національний науковий фонд виділили майже 14200 мільйонів рупій на дослідження та розробки в галузі точного землеробства з 2017 по 2021 рік.

Ще однією причиною низьких показників впровадження є брак знань про нові технології. Але для фермерів Південної Дакоти є можливості дізнатися більше.

“Такі дилерські центри, як John Deere, організовують багато семінарів, де показують фермерам, як ним користуватися”, – сказав Карелс.

Центр точного землеробства Raven

Центр точного землеробства Raven був створений, щоб допомогти студентам цієї спеціальності практично ознайомитися з точним землеробством.

У будівлі є кімнати, заповнені обладнанням та продуктами точного землеробства, які студенти використовують для практичного навчання. Вона відкрилася у серпні 2021 року, вартість якої склала 46,2 мільйона тандурів, що робить її першою програмою точного землеробства в країні.

“Ми хочемо вивести нашу програму точного землеробства на новий рівень та покращити досвід для наших студентів”, – сказав Мутукумараппан.

Кафедра повинна продовжувати вносити зміни, щоб бути в курсі нових технологій. На думку деяких студентів, це одна з сфер, де програма може бути покращена.

“Програма точного землеробства має постійно змінюватися, щоб адаптуватися до всіх нових технологій, що з’являються. І я думаю, що, можливо, SDSU міг би трохи краще встигати за цим”, – сказав Карелс.

Це те, над чим програма працює.

Одна зі змін полягає в додаванні більшої кількості спеціалізованих спеціальностей для збору більшої кількості даних про точне землеробство.

“Раніше у нас був один рецепт для всіх студентів, які навчаються за програмою точного землеробства, тобто ми поєднуємо агрономію та технології та створюємо одну потужну програму”, – сказав Мутукумараппан. “Тепер ми робимо її зручнішою для користувачів. І у нас є три різні напрямки. Один – для технологій. Інший – для агрономії. А ще один – для обробки даних, електронних ударників”.”

“Наразі наш новий факультет працює над розробкою біосенсорів та безпілотних транспортних засобів”, – сказав Мутукумараппан.

Мета програми — провести більше досліджень, які зроблять точне землеробство більш практичним для фермерів, що, у свою чергу, може підвищити рівень його впровадження.

Програма має на меті збільшити рівень зарахування до 20% протягом наступних п'яти років, щоб зробити цю мету досяжною. Місія SDSU полягає у спрощенні цієї технології та її практичному застосуванні для фермерів, сказав Нафчі.

Наразі в програмі навчається 66 студентів.

“У нас як будівлі є чудові ресурси. Однак у нас не було багато викладацьких, людських ресурсів для виконання завдань, пропонування послуг та проведення досліджень у цій сфері”, – сказав Мутукумараппан. “За останні два роки нам вдалося найняти трьох нових викладачів для проведення високоякісних дослідницьких робіт, залучити більше дослідницьких коштів та допомогти нашій дослідницькій програмі розвиватися”.”

Джерело: South Dakota News Watch