Элементы точного земледелия. Агрохимическое обследование в точном земледелии

ФГОУ ВПО Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П.Горячкина

 

 

 

Кафедра «Инновационные технологии»

 

 

Реферат

На тему:

«Элементы точного земледелия. Агрохимическое обследование в точном земледелии».

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 33 группы

Энергетического факультета

Ермош А.О.

 

 

Москва, 2013

 

Содержание:

Введение………………………………………………………………………...3

История развития точного земледелия………………………………………..3

Общие понятия о точном земледелии………………………………………...5

Агрохимическое обследование в  точном земледелии……………………….6

Заключение……………………………………………………………………...9

Список литературы……………………………………………………………10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Точное земледелие, или как его  иногда называют прецизионное земледелие, является новой, технически более совершенной  технологией по производству растениеводческой  продукции. Сегодня, научный и технический  прогресс, позволяет широко применять  в земледелии современные технологии при планировании и выполнении агротехнологий. Сегодня уже достаточно часто  используются бортовые компьютеры, GPS-приемники, методы дистанционного зондирования (ДДЗ), геоинформационные системы (ГИС), а  также системы поддержки принятия решений (СППР).

Точное земледелие уже более 20 лет  активно используется в Европе, США  и Китае, а настоящий «бум», оно  сейчас переживает в Южной Америке, в частности в Бразилии. В основном это связано с бурным экономическим  ростом и желанием снизить издержки производства. Технология точного земледелия популярна также в Голландии  и Дании. В этих странах сильно развито животноводство, а система  точного земледелия применяется  для снижения себестоимости кормов. Бесспорный лидер по внедрению технологии точного земледелия - это США.

По статистическим данным, в США  в 2006 г. 80% фермеров применяли отдельные  элементы технологии точного земледелия. Эта страна занимает лидирующие позиции  по поставке оборудования для точного  земледелия. В России техники и  оборудования для точного земледелия практически не производится, в основном существуют лишь опытные образцы, которые  требуют доработки. На Украине исследования проблем точного земледелия ведутся  уже более шести лет и принесло свои плоды.

Будущее - за широким использованием точного земледелия в с.-х. производстве. Результаты его внедрения в значительной степени зависят от постановки на серийное производство машин для  дифференцированного удобрения  почвы с установленными на них  оптическими (или иными) приборами  агрохимического анализа.

История развития точного земледелия

Суть качественно новой системы  земледелия, которое на Западе получило название точного (или прецизионного), состоит в том, что для получения  с данного поля (массива) максимального  количества качественной и наиболее дешевой продукции для всех растений этого массива создаются одинаковые условия роста и развития без  нарушения норм экологической безопасности. Точное земледелие внедряется путем  постепенного освоения качественно  новых агротехнологий на основе принципиально  новых, высокоэффективных и экологически безопасных технических и агрохимических средств.

Первыми весомых результатов в  использовании электронных устройств  на с/х технике добились разработчики машин для защиты растений. Например, опрыскиватель Hydroelectron фирмы Tecnoma, получивший золотую медаль на международной  выставке SIMA-1976 в Париже, был оборудован электронным регулятором подачи раствора пропорционально скорости движения агрегата. Аналогичную машину разработала английская фирма Agmet. По сравнению с используемыми в  странах СНГ аналогами в них  поддерживается постоянный в единицу  времени расход раствора, а норма  его внесения на 1 га значительно  варьируется при каждом переключении передачи, изменении частоты вращения двигателя и буксовании колес, что  обеспечивает экономию до 20% ядохимикатов. А это не только экономический, но и экологический эффект.

Сложнее решались вопросы точного  высева семян зерновых колосовых  культур. Экспериментальные образцы  таких сеялок были показаны на международной  выставке в Мюнхене в 1982 г., а серийная машина с электронным регулятором  высева фирмы Blanchot появилась лишь через  три года и была отмечена на парижской  выставке SIMA-1985. Фирма Rider (Германия) пошла  еще дальше, создав сеялку Saxonia, которая  обеспечивает заданные не только расстояние между семенами в рядке, но и глубину  их заделки.

В 1986 г. в результате тесного сотрудничества фирм - производителей тракторов и  сельхозмашин было признано рациональным многоканальный микропроцессор устанавливать  на тракторе, а на машинах использовать лишь унифицированные датчики. Так, например, на тракторе Case стали монтировать  микропроцессор и подключать к нему датчики и исполнительные механизмы.

Для объединения усилий по разработке и освоению в с/х производстве электронных систем в 1992 г. страны ЕС приняли план, предусматривающий  ускоренное финансирование из бюджета  ЕС перспективных направлений автоматизации  и компьютеризации с.-х. техники. В настоящее время к этой работе присоединились Венгрия, Чехия, Словения и Эстония. Причем в создании качественно  новых, высокоточных и высокопроизводительных машин западноевропейские страны значительно  обошли США и Канаду.

Необходимо отметить, что страны - члены СЭВ объединили свои усилия по электронизации с.-х. техники еще  раньше - в 1980 г. Координатором этой работы была Болгария, ну а результаты нам известны.

Благодаря использованию высокоточной техники в странах с развитым земледелием удалось поднять  урожайность зерновых культур до 90 ц / га и получить весомую прибыль. Вместе с тем было замечено, что  пестрота урожайности на полях, обработанных этой техникой, хотя и значительно  уменьшилось, но все-таки сохранилась. Следовательно, такое земледелие еще  не соответствует критериям точного. Агрохимический анализ почвы, взятой на участках с различной урожайностью, показал, что по содержанию азота, фосфора и калия они существенно различаются, хотя минеральные удобрения вносились с высокой равномерностью. Причина этого явления в том, что растения питаются не только веществами, вносимыми в почву при выращивании данной культуры, но и теми, что накопились в ней. Поэтому удобрения нужно вносить в почву дифференцирован но в зависимости от количества ранее накопленных в ней основных питательных веществ.

Однако внедрение такой технологии с использованием существующих технических  средств связано с большими трудовыми  и финансовыми затратами. В связи  с этим в разных странах начали разрабатывать способы и средства для упрощения и снижения стоимости  агрохимического анализа почвы, в том числе через урожайность  выращенной культуры на отдельных участках поля.

Первый экспериментальный образец  двухдисковой центробежной машины для  дифференцированного внесения одного вида минеральных удобрений продемонстрировала в 1994 г. на выставке Smithfield Farm Tech английская фирма KRM. Содержание питательных веществ  в почве определяется методом  инфракрасного фотографирования поля со спутника Земли с построением  картограммы поля, а координаты агрегата - с помощью систем GPS. Для непосредственного  изменения дозы вносимых удобрений  используется электронный прибор Calibrator 2002, функционально соединенный с  компьютером (на дискете которого записана картограмма удобрения поля) и  системой GPS. В 1995 г. фирма Amazone освоила  серийный выпуск центробежных машин ZA-Max с аналогичными приборами. Однако из-за дороговизны электронного оборудования (около 50% цены машины) они не получили широкого распространения.

Пионером освоения точного земледелия является Великобритания, где на ферме  в графстве Сафольк на протяжении трех лет проводили картографирование  урожайности, покоординатный анализ почвы  в аномальных зонах, а удобрения  вносились другой машиной фирмы Amazone-M-Tronic. Это обеспечило годовую  экономию в среднем по 17,2 фунта  стерлингов на каждом гектаре (по сравнению  с внесением постоянных доз по всему полю).

Общие понятия о точном земледелии

Точное земледелие - это управление продуктивностью посевов c учётом внутрипольной  вариабельности среды обитания растений. Условно говоря, это оптимальное  управление для каждого квадратного  метра поля. Целью такого управления является получение максимальной прибыли  при условии оптимизации сельскохозяйственного  производства, экономии хозяйственных  и природных ресурсов. При этом открываются реальные возможности  производства качественной продукции  и сохранения окружающей среды.

Такой подход, как показывает международный  опыт, обеспечивает гораздо больший  экономический эффект и, самое главное, позволяет повысить воспроизводство  почвенного плодородия и уровень  экологической чистоты сельскохозяйственной продукции. Например, фермер из Германии при внедрении элементов точного  земледелия добился повышения урожая на 30% при одновременном снижении затрат на минеральные удобрения  на 30% и на ингибиторы на 50%.

Точное земледелие включает в себя множество элементов, но все их можно  разбить на три основных этапа:

- сбор информации о хозяйстве,  поле, культуре, регионе

- анализ информации и принятие  решений

- выполнение решений - проведение  агротехнологических операций

Для реализации технологии точного  земледелия необходимы современная  сельскохозяйственная техника, управляемая  бортовой ЭВМ и способная дифференцированно  проводить агротехнические операции, приборы точного позиционирования на местности (GPS-приёмники), технические  системы, помогающие выявить неоднородность поля (автоматические пробоотборники, различные сенсоры и измерительные  комплексы, уборочные машины с автоматическим учётом урожая, приборы дистанционного зондирования сельскохозяйственных посевов  и др.) Ядром технологии точного  земледелия (второй этап из рассмотренных  выше) является программное наполнение, которое обеспечивает автоматизированное ведение пространственно-атрибутивных данных картотеки сельскохозяйственных полей, а также генерацию, оптимизацию  и реализацию агротехнических решений  с учётом вариабельности характеристик  в пределах возделываемого поля.

Агрохимическое обследование в точном земледелии

Применение агротехнологий без  учёта пространственной и временной  вариабельности параметров плодородия почв повсеместно приводит к нарушению  равновесия агроэкосистем. Технология XXI века - точное земледелие во многом построена  именно на оценке пространственно-временной  неоднородности сельскохозяйственных полей. Более того, от степени неоднородности зависит эффективность внедрения  новой технологии в конкретных хозяйствах. Если агрохимические и агрофизические показатели качества и плодородия почв значительно отличаются в пределах одного поля, то затраты на новую  технологию с большей вероятностью окупятся. Следовательно, первым необходимым  шагом при переходе на новую технологию является объективная оценка пространственно-временной  вариабельности сельскохозяйственных полей. Известно, что при внесении минеральных удобрений определяющие значение для расчёта доз удобрений под конкретную культуру имеют почвенно-климатические характеристики полей, включающие основные агрофизические и агрохимические параметры, такие как гранулометрический состав, кислотность, подвижные формы фосфора и калия, органическое вещество, плотность, влагообеспеченность, гидролитическая кислотность, сумма поглощённых оснований (N, P, K, Гумус, ph и др.). Для определения значений этих так называемых химических индексов плодородия проводится регулярное обследование почв.

Традиционно обследование проводится вручную, и самое главное, без  точной привязки к местности, поэтому  при повторном обследовании трудно с уверенностью утверждать, что пробы  были взяты в том же самом месте. Из этого следует, что информация, полученная таким способом, скорее всего не отражают реальную картину  и динамику изменения почвенных  показателей на поле, что в свою очередь приводит к неверным результатам  расчёта доз удобрений, и как  следствие это отражается как  на экономической политике хозяйства, так и на экологической обстановке.

Последние достижения науки и техники, особенно в области информационных технологий, позволяют выйти на качественно  новый уровень обследования почв. Для применения технологии точного  земледелия необходимо проводить обследование почв, используя датчики, приборы  и мобильные информационные системы, позволяющие исследовать вариабельность пространственно-ориентированных характеристик  почвенного и растительного покровов, в том числе конечного урожая в пределах конкретного поля.

Для агрохимического обследования «точным» способом используется мобильный  автоматизированный комплекс, оснащенный GPS-приемником, бортовым компьютером, автоматическим пробоотборником и специальным  программным обеспечением.