Локально-стрічкове диференційоване внесення добрив

Головна ідея такого підходу — створення максимально сприятливих умов для вирощування культур на кожній ділянці окремо взятого поля. Однією з подібних технологій є система диференційованого внесення добрив. Саме про неї йдеться у першій серії спецпроекту ІнноАгро.

Диференційоване внесення добрив — що це?

Диференційоване внесення добрив, або ж ДВД, це система, що забезпечує зміну доз добрив залежно від складу ґрунту, потреб кожної зони поля та планованої врожайності.

При традиційному землеробстві розподіл поживних речовин в межах поля відбувається нерівномірно, внаслідок чого на полі з’являються «залисини»: ділянки зі слабкими або зрідженими сходами. Звичайно, це негативно позначається на врожайності, причому різниця в урожайності на окремих ділянках поля може досягати 500%-600%.

Саме тут стане у нагоді ДВД, при якому потрібна кількість добрив для кожної ділянки визначається шляхом лабораторних аналізів проб ґрунту та складання карти полів. Ці карти визначають задачі для задіяної в польових роботах техніки. При цьому використовують супутникову навігацію та спеціалізовані програми для дистанційного керування технікою. Така методика дозволяє отримати максимальну врожайність та скоротити об’єми добрив, що вносяться.

Більш детально про історію запровадження технології

Особливості нової технології вивчалися на полях інноваційного агрохолдингу «Кернел» — «Дружба-Нова». У 2016 році площа полів, на яких було запроваджено систему локального внесення добрив, у цій компанії склала 150 тис. га.

Етап перший: відбір проб

Місця взяття проб визначаються за електронною картою. Локалізація цих точок на місцевості встановлюється з допомогою GPS-моніторів, встановлених на автомобілі чи квадроцикли. У «Дружба-Нова» використовують 3 автомобілі та 2 квадроцикли з німецькими автоматичними відбірниками проб. Глибина проколу залежить від товщини орного шару та становить зазвичай 30 см. На площі 5-10 га в середньому робиться 15-20 таких проколів.

Етап другий: аналіз проб

Отримані проби ґрунту підсушують у сушильних шафах при температурі 30-40⁰С до повітряно-сухого стану. Далі ґрунт звільняють від сміття й перетирають за допомогою спеціального млина. Підготовлений таким чином ґрунт відправляють у лабораторію, де проводиться його аналіз декількома методами. У результаті лабораторних досліджень встановлюють ступінь насичення ґрунту кожним хімічним поживним елементом. Усю отриману інформацію заносять до комп’ютерної бази даних, а також передають до відділу геоінформаційних систем (ГІС).

Етап третій: будування карти

Отримані дані завантажують до програми побудування карти поля. За ними створюють окремі карти для фосфору, калію, азоту, а також рівня кислотності ґрунту. Новітні технології дозволяють накладати зображення з карт одне на одне, щоб отримати комплексну картину.

На практиці для поля площею 100 га, розбитого на ділянки по 10 га, буде отримано близько 200 значень для кожного хімічного елемента (за умови, що на кожній ділянці візьмуть 20 проб).

 Етап четвертий: внесення добрив

 Карта-завдання завантажується до бортового комп’ютера, який під час переміщення техніки по полю визначає своє місцезнаходження та спів ставляє його з картою-завданням. Цей комп’ютер взаємодіє з системами розподілу добрив, що змінюють положення дозуючих заслінок при проходженні тієї чи іншої ділянки поля.

Техніка «Кернел» обладнана системами навігації, дисплеями та модемами провідних виробників: Trimble, Raven і John Deere. На інтернет-ресурси цих компаній з підрозділу ГІС завантажують карти-завдання, а звідти вони надходять на бортові комп’ютери техніки. Також передається інформація про рельєф місцевості, що дає змогу оптимізувати рух по полях і врахувати перешкоди.

Процес внесення добрив контролює диспетчерський пункт, він вчасно реагує на відхилення основних показників від запланованих значень. Також відстежуються норми витрати добрив і пального, відхилення від маршруту, простої. Уся отримана інформація завантажується на портал Сonnectedfarm.

 Обладнання

«Ми використовуємо 547-сильний гусеничний трактор John Deere для кращого зчеплення та меншого тиску на ґрунт. Гусениці дають змогу раніше вийти в поле та пізніше з нього вийти, оскільки колеса можуть грузнути при високій вологості ґрунту. Трактор заправляється пальним раз на день, відпочиває лише одну годину під час ранкової перезміни та годину — під час вечірньої. Можна сказати, він працює цілодобово, коли є така потреба», — пояснює інженер з точного землеробства кластеру «Дружба-Нова» Валерій Даценко.

Агрегат здійснює рихлення ґрунту на глибину 30 см, а добрива вносить на глибину 13-15 см. Може працювати з одним або двома видами добрив одночасно — зараз це, наприклад, хлористий калій та амофос.

Два бункери з об’ємом 3 т при інтенсивності внесення 60-90 кг/га можуть обробити 50 га без дозаправки добривами. З бункера за допомогою пневмоподачі по рукавам довжиною близько 15 м через розподільник рівномірно подається на сошники добриво. Відстань між лапами — 70 см. У компанії переобладнано додатково 38 причіпних бункери для керування змінною нормою внесення, які працюють як з додатковими системами управління нормою, так і через ISO BUS з’єднання.

У компанії розповідають, що далеко не всі сервісні компанії, що працюють в Україні, здатні впроваджувати системи диференційованого внесення добрив «під ключ».

«Навіть компанії, що продають сервіс, не знають, як встановити обладнання, як його настроїти та запустити. Постачальники обладнання можуть його продати чи, в кращому разі, змонтувати, та й то не завжди вдало. Змінюються версії програмних продуктів, контролерів, системи управління в техніці, з якою працює агрегат внесення, і виникають проблеми. Але коли у господарстві є відповідна команда спеціалістів, є бажання співробітників впроваджувати нові технології, багато можна зробити самостійно», — ділиться досвідом Костянтин Шитюк.

Локально-стьожкова математика

За роки використання технології ДВД «Кернел» напрацював значний досвід та зібрав величезну базу даних. Якщо у 2015 році ця технологія була реалізована у рамках трьох кластерів на площі 55 тис. га, то в 2016 році компанія використала єдину технологію внесення добрив на всіх кластерах (близько 70% площ) – локально-стьожкову з роботою по карті-завданню з однією або змінною нормою.

Як показала практика, нова технологія внесення збільшує ефективність використання добрив на 10%-30% і таке ж зменшення фізичної ваги поживних речовин. Сьогодні «Кернел» використовує найбільш консервативний варіант зменшення норми — на 10%. У грошовому перерахунку це дає скорочення витрат на внесення добрив приблизно на 150-160 тис. грн на 1 га.

Для локального внесення змінних норм добрив потрібні інвестиції у переобладнання техніки, причому переобладнання одного агрегату обійдеться у 280-400 тис. грн (при наявності техніки з навігаційною системою та бункера). Таким чином, перехід одного агрегату на нову технологію внесення окупиться при обробці 2000 га за сезон.

Окрім економії на добривах також скорочуються витрати на ПММ та деякі інші статті. При цьому урожайність підвищується: по даним «Кернел», врожайність соняшнику зростає на 0,3-0,6 т/га, кукурудзи — на 0,5-0,7 т/га. А це додаткові 2-4 тис. грн прибутку з кожного гектару.

Складнощі впровадження

Впровадження інноваційних рішень завжди супроводжується технічними або організаційними складнощами. У даному випадку найчастіше виникають проблеми з досягненням необхідної просторової точності та правильністю дозування.

Особливу увагу слід приділити налагодженню механізмів калібрування дозуючої системи бункера та точності дозування і рівномірності розподілу добрив від бункера до сошників.

Можливі також «системні конфлікти» між телекомунікаційними пристроями різних виробників, ще одна проблема — не завжди висока якість бездротового зв’язку, який потрібен для завантаження завдань та отримання звітів.

Відчути себе інноватором можна, поглянувши на технологію очима співробітника «Кернел».

Майбутнє технології: процес має значення

Диференційоване внесення добрив здійснюється по одному принципу. Але формування вихідних даних та їх використання в організації процесу диференційованого внесення добрив може здійснюватись різними способами.

Зараз конкурують два основних підходи. Умовно їх називають офлайн та онлайн-підхід. В першому випадку внесення по кожній ділянці поля визначається заздалегідь, і техніка працює по вже введеній програмі з усіма розрахунками по кожній ділянці  поля. Так працюють в «Кернел».

Онлайн-спосіб дозволяє отримати розрахунок і корекцію необхідних норм добрив  прямо під  час проведення цієї операції, в полі. Даний метод нагадує поетапну стратегію, передбачає використання датчиків-спектрометрів, які можуть знаходитись на безпілотнику чи тракторі, що рухається. Сенсор випромінює світло на двох хвилях разної довжини та вимірює відбиття від поверхні рослин. Різниця, що виникає, в червоному та інфрачервоному спектрах тісно корелює з густиною рослинності та її насиченістю поживними речовинами. На основі отриманих даних обчислюються стандартизовані індекси різниць рослинного покриву — їх налічується близько двох десятків.Серед них і найбільш відомий вегетаційний індекс NDVI. Ці індекси вираховуються потім спеціальною програмою, що визначає за заданим алгоритмом оптимальну норму для кожної ділянки поля.

І так крок за кроком, в режимі онлайн з одночасним внесенням добрив. Майбутнє — саме за розвитком цієї системи, вважає Костянтин Шитюк.

«Головні напрямки розвитку цієї технології пов’язані з переходом від оффлайн до онлайн-керування внесенням добрив, — вважає спеціаліст. — Це передбачає появу нових сенсорів для визначення рівня забезпеченості грунтів тим чи іншим елементом живлення на основі метода неруйнівного контролю, використання внесення більшої кількості продуктів одночасно».

Онлайн-керування диференційованим внесенням добрив – наступний етап розвитку цієї технології. І тим сільгоспвиробникам, які тільки планують запровадити новітні методики, варто не тільки вивчати досвід зарубіжних та українських першопроходців у ДВД, але й придивитися до рішень, що стануть мейнстрімом у найближчому майбутньому. Адже сьогодні успішний розвиток бізнесу прямо залежить від швидкості запровадження інновацій.   

Все про локально-стрічкове внесення добрив за 9 хвилин.

Віталий Сальник, Latifundist.com