Використання ЗЗР — один із ключових факторів, що позначаються на врожайності. Обдумане застосування агрохімікатів на початкових етапах росту — запорука повноцінного формування та розвитку культури.
Оптимізація використання ЗЗР — один з основних факторів прибутковості
Протягом 2016-2018 років ринок ЗЗР в Україні збільшився на 12% (з $820 млн до $920 млн). Разом із тим, обсяг препаратів, що вносяться, збільшився на 4%. Україна здатна забезпечити себе пестицидами у розмірі не більше ніж 20%, і суттєво залежить від імпорту.
У 2017 році ціна ЗЗР для аграріїв збільшилася на 30%. Після масштабної ліквідації хімічних підприємств Китаю (в межах обраного країною курсу на зменшення хімічного виробництва), ціни на деякі види продукції зросли вдвічі (азоксистробін). Оптимізація використання ЗЗР — важливий фактор досягнення прибутковості агровиробництва.
Близько 30% від усієї кількості втрат врожаю зумовлені проблемами з бур’янами
Бур’яни нерівномірно розподіляються на різних областях поля — це їх особливість. Своєчасне виявлення та обробка вогнищ появи — найважливіший фактор контролю їх поширення.
З розвитком технологій на зміну малоефективному і складному візуальному огляду прийшли способи спостереження із використанням БПЛА і супутників дистанційного зондування Землі. Вони дають змогу оцінювати стан посівів на великих площах з необхідною періодичністю. Також останнім часом для визначення забур’яненості застосовуються технології машинного навчання та робототехніка.
Щорічні втрати від шкідників, хвороб і бур’янів можуть досягати до 40% від світового врожаю. Близько 30% від усієї кількості втрат викликані проблемами з бур’янами. Отримати високу врожайність окремих культур (кукурудза, ріпак та ін.) без правильного застосування ЗЗР в принципі неможливо.
Традиційні способи боротьби з бур’янами полягають у внесенні гербіцидів на все поле. Ця практика спричиняє перевитрату діючої речовини, що збільшує витрати агровиробника та призводить до забруднення довкілля.
Звести до мінімуму використання ЗЗР і зберегти продуктивність — завдання точного землеробства. Реалізувати цю задачу допоможе виявлення та ідентифікація бур’янів за допомогою спеціальних технічних інструментів.
Застосування супутників для вирішення проблеми
Супутниковий моніторинг економічно найбільш вигідний для виявлення бур’янів. Однак після появи сходів визначити забур’яненість за допомогою супутників — неможливо, через схожість відбивної здатності бур’янів та сільськогосподарських культур. Спектральна реакція цільових бур’янів має чітко відрізнятись від фону. Тому на практиці супутники застосовуються або для визначення ступеню ураження поля бур’янами до появи сходів, або на вільних від культур полях. Також ДЗЗ (дистанційне зондування землі) використовують для оцінки результативності боротьби з бур’янами, завдяки періодичності отримання знімків.
Моніторинг забур’яненості за допомогою дронів
У зв’язку зі стрімким розвитком БПЛА та поліпшенням їх технічних параметрів (час польоту, якість фотообладнання) — збільшується економічна ефективність їх застосування.
Моніторинг за допомогою БПЛА проводиться на різних етапах вегетаційного розвитку рослин. Обладнані сучасними RGB-камерами камерами дрони отримують знімки з високою роздільною здатністю 1-2 см/піксель, яка дозволяє виявити окремі культури та бур’яни.
На початкових стадіях росту просапних культур знімки БПЛА застосовують для визначення наявності бур’янів у міжряддях. За допомогою алгоритмів обробки знімків ідентифікуються ряди посівів та міжряддя. Таким чином, уся рослинність у міжряддях визначається як бур’ян.
Отримана інформація може використовуватись для створення карт диференційованого внесення гербіцидів. Щоб визначити тип бур’янів та результативний спосіб боротьби з ними, доцільно обстежити найбільш проблемні ділянки.
На початкових етапах розвитку культур також ефективна оцінка рослинної маси. Для цього застосовують обльоти БПЛА з гіперспектральними камерами та вегетаційні індекси. Зважаючи на специфіку розвитку бур’янів (високу швидкість росту), ділянки з високим значенням індексу NDVI вірогідно вражені, тому потребують негайної уваги агровиробника.
Технології машинного навчання для визначення бур’янів — рішення платформи Hummingbird
Машинне навчання дає позитивні результати в питаннях ідентифікації рослин. Однак технологія вимагає великої кількості даних, які “навчатимуть” систему. Збір цих даних — надзвичайно складне завдання, за яке взялась компанія Hummingbird Technologies. Сьогодні ця платформа пропонує своє ефективне рішення проблеми забур’яненості.
Значна частина сільськогосподарського поля може не містити зовсім ніяких бур’янів або їх наявність буде мінімальною. Планові обльоти полів допоможуть оцінити загрозу поширення бур’янів. На основі обробки отриманих знімків складається карта наявності бур’янів.
Технологія Hummingbird пропонує три продукти для виявлення бур’янів та створення карт-завдань на диференційоване внесення гербіцидів.
Один з продуктів визначає зони забур’яненості на полі на основі вегетаційного індексу NDVI. Це здійснюється до посіву та диференційованого внесення ґрунтового гербіциду. На заході поширена практика внесення страхового гербіциду. У такому випадку обліт дронами та визначення зон забур’яненості проводиться після посіву до появи сходів. Цей продукт підходить для всіх культур, а саме озимі та ярові пшениця, ячмінь, ріпак, кукурудза, соняшник, соя, картопля, цукровий буряк.
Для посівів просапних культур з широкими міжряддями (понад 40 см) — зони забур’яненості визначаються за допомогою БПЛА, оснащених RGB-камерами. Картографування бур’янів у міжряддях відбувається шляхом видалення із зображення культури та пошуку залишкової зеленої маси. Все це здійснює система штучного інтелекту. Після чого створюється карта диференційованого внесення страхового гербіциду.
Такі карти можуть складатися до обробки полів ЗЗР і впродовж 10-14 днів після обробки — для визначення ефективності проведеного обприскування та виявлення стійких до гербіциду бур’янів.
В Україні ці послуги вже доступні.
Обліт для моніторингу наявності бур’янів перед внесенням хімікатів для різних культур виконується на певних стадіях розвитку рослини.
Наявність бур’янів у міжряддях озимого ріпаку визначається після застосування грамініцидів для встановлення ділянок зі стійкими до їх впливу рослинами.
Не менше трьох разів обстежуються посіви соняшника і кукурудзи.
Інші інноваційні рішення боротьби з бур’янами
Інтеграція датчиків та сенсорів у сільськогосподарське обладнання дозволяє автоматизувати процеси виявлення і видалення бур’янів. Навісне обладнання для тракторів і сільськогосподарських машин вже використовується для роботи на просапних культурах і в садах.
Системи WeedSeeker компанії Trimble та WEEDit надають можливість диференційовано вносити гербіциди.
Точкове обприскування бур’янів проводиться завдяки світлодіодам, які сканують поверхню у червоному та інфрачервоному спектрі. Відбите світло аналізується, якщо виявляється бур’ян — тоді подається сигнал на форсунку, і вона спрацьовує.
Принципово інше рішення пропонує система XPower, яку вже використовують New Holland та Case IH. У цьому випадку застосовуються не агрохімікати, але електрострум. За словами розробників система знищує бур’яни до коренів. У зв’язку зі зростаючою стійкістю бур’янів до пестицидів, такі системи як XPower зможуть знайти свою нішу на ринку.
Розробки у сфері робототехніки
Автоматизація процесів обробки бур’янів — найважливіший аспект автономного сільського господарства.
Економічна вигідність рішень поки не підтверджує впровадження робототехніки в сільське господарство. Системи роботизованої прополки використовують комп’ютерний зір для ідентифікації бур’янів і точкового розпилення. Вони дають можливість заощадити 90% коштів на пестициди (у порівнянні з польовим обприскуванням), але ціна придбання та обслуговування технології на даному етапі дуже висока.
Серед розробок, які пройшли польові випробування виділяються: платформа для сільськогосподарських і прополювальних робіт BoniRob від компанії Bosch; AgBot II (QUT) — робот для автономного внесення добрив, виявлення і класифікації бур’янів, а також механічного або хімічного контролю над бур’янами; “Вбивця бур’янів” від EcoRobotix — робот для посіву ріпаку та буряка, що зменшує витрати на пестициди у 20 разів; RIPPA (розроблений науковцями University of Sydney) — робот, що працює на сонячній енергії, ідентифікує, видаляє і здійснює точкове обприскування, та інші.
Робототехніка з часом стане доступнішою для агровиробників і збільшить ефективність боротьби з бур’янами. Але сьогодні найбільш результативне рішення — це платформи, які аналізують знімки дронів за допомогою машинного навчання. На основі цієї інформації системи створюють карти забур’яненості й диференційного внесення гербіцидів. Такі рішення дають змогу заощадити до 20% гербіцидів, підвищивши при цьому врожайність.