Журнал «Агроинвестор»
Элементы точного земледелия внедряются более 10 лет, но не активно
Уровень освоения технологий точного земледелия в России остается низким, их применяют не более 10% всех сельхозпроизводителей. Главные стоп-факторы — высокая цена, технологическая отсталость и нехватка квалифицированных кадров. Тем не менее перспективы развития этого рынка в стране эксперты оценивают как хорошие.
За рубежом технологии точного земледелия или отдельные их элементы используются очень активно. Так, по оценке Агрофизического НИИ Санкт-Петербурга, в странах Евросоюза их применяют около 80% фермеров, в США — 60%. Заметных успехов добились производители Бразилии, Дании, Японии, Аргентины. Российские аграрии только начинают внедрять эти технологии, сейчас те или иные элементы используют лишь около 5-10% производителей.
Отстаем от Запада
Ученые определяют точное земледелие как концепцию сельского хозяйства, которая включает современные технические возможности и новые биологические достижения, в том числе генетики и селекции. «Принципиальное отличие точного земледелия от обычного в том, что поле рассматривается как неоднородное, и в соответствии с этим проводятся различные агротехнические операции», — рассказывает член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией информационного обеспечения точного земледелия Агрофизического НИИ Вячеслав Якушев. Другими словами, предполагается дифференциация вносимых доз удобрений, норм высева, полива
Элементы точного земледелия начали появляться в США и Канаде с развитием GPS (конец 1960-х — начало 1970-х), а спутниковые снимки стали доступны западным фермерам еще в конце 1980-х, обращает внимание руководитель отдела цифрового земледелия и инноваций в странах СНГ компании Bayer Денис Серегин. Из-за того, что за рубежом эти технологии внедряются уже на протяжении полувека, фермеры там находятся на совершенно другом уровне их понимания и использования, нежели в России. «Западные аграрии — это уже во многом операторы различных мониторинговых систем, — говорит он. — До половины своего рабочего времени фермер проводит перед экраном монитора, получая и обрабатывая данные, принимая правильные решения».
Если в Европе, особенно Западной, эти технологии так или иначе применяются практически в каждом хозяйстве, то в нашей стране есть компании, которые даже не слышали о них, утверждает менеджер по продукту «Клаас-Восток» Леонид Яковлев. Кроме того, из-за дороговизны внедрения полного цикла технологий точного земледелия пока их могут себе позволить только крупные российские агрохолдинги.
По оценке директора департамента маркетинга «Ростсельмаш» Прохора Дармова, в России электронные системы в АПК применяют лишь около 7% от общего числа сельхозпроизводителей, а непосредственно технологии точного земледелия внедряет еще меньшее число предприятий. Для сравнения, в странах Европы их используют 69% и 47% аграриев. Однако сейчас наблюдаются тенденции увеличения спроса на них благодаря высоким темпам развития рынков сельхозтехники, оснащенной различными электронными системами, а также самих электронных систем. «Если два года назад мы оснащали системами автовождения и картографирования урожайности десятки машин, а системами дистанционного мониторинга техники — только пару сотен, то теперь счет идет на сотни и тысячи машин, оснащенных решениями для точного земледелия и оборудованных системами дистанционного мониторинга», — отмечает Дармов.
Самые прогрессивные российские компании стали внедрять технологии точного земледелия еще около 10 лет назад, начав с освоения самых простых элементов, в частности, с систем курсоуказателей для сельхозтехники, знает Яковлев. На опытных полях Агрофизического НИИ эти технологии используются с 2003 года. «Появились компании, предлагающие технику, оборудование и программы для точного земледелия, и не только те, которые адаптируют зарубежные разработки, но и те, которые создают собственные», — говорит Якушев.
Каждое хозяйство само принимает решение о том, какую технику и технологии использовать и в каком объеме. Это зависит от географии, возможного севооборота, количества посевных площадей и, конечно же, финансового состояния предприятия, перечисляет Серегин. По его мнению, сейчас в России период активного освоения практически всего спектра элементов точного земледелия, но больше всего востребованы глобальное спутниковое позиционирование, географические информационные системы (ГИС), а также системы мониторинга и контроля техники и качества выполненных работ. GPS в России оборудовано более 80% всей техники, знает Серегин. В первую очередь речь о навигаторах-курсоуказателях. Число машин, оснащенных интегрированными автопилотами, которые фактически сами поддерживают траекторию, тоже постоянно увеличивается. «Также стремительно развивается рынок ERP-систем (Enterprise Resource Planning System — система планирования ресурсов предприятия) для сельского хозяйства, технологий контроля и учета в различных отраслях сельхозпроизводства, рынок специализированных данных и программ для их хранения и обработки, для принятия правильных и своевременных решений», — добавляет он.
Активный рост интереса отечественных аграриев к точному земледелию отмечает и руководитель исследовательского отдела ExactFarming Софья Железова. «Сельхозпроизводители возлагают большие надежды на беспилотные исследования и спутниковый мониторинг: он становится все качественнее, улучшается разрешение снимков, есть возможность скачивать их бесплатно, соответственно, накапливается информация о состоянии полей», — рассказывает она. Кроме того, пользуются спросом технологии дифференцированного применения удобрений, и вскоре ожидается переход к дифференцированной защите растений, что позволит существенно экономить без снижения качества урожая.
По словам Дармова, в России наиболее востребованы системы дистанционного мониторинга техники, позволяющие контролировать сливы топлива, остановки машин, их отклонения от маршрута, выгрузки урожая. Если же рассматривать непосредственно технологии точного земледелия, то наиболее популярны оценка влажности (в том числе мгновенная, как часть комплекса технологий точного земледелия), картографирование урожайности и автовождение. По расчетам специалистов «Клаас-Восток», системы сбора данных об урожайности на полях уже установлены на 25-30% от общего числа зерноуборочных комбайнов в стране. А вот внедрение компьютерного программного обеспечения для ведения учетной политики полевых работ, севооборота
Опыт отечественных аграриев
Опрошенные «Агроинвестором» сельхозпроизводители уже несколько лет внедряют те или иные технологии точного земледелия. Специалисты «Агроко» используют в работе на полях в Центральном Черноземье картирование, элементы спутникового сервиса по определению NDVI-индекса, прогнозированию урожайности, технологии позиционирования машин и механизмов, а также системы спутникового мониторинга для контроля работы сельхозтехники. Группа стала осваивать точное земледелие более пяти лет назад на всей площади (25 тыс. га). «Начинали с картирования: составили электронную карту, затем оснастили машины датчиками, которые позволяют увидеть их в работе, параллельно стали изучать технологию, которая позволяла точно располагать сельхозтехнику на поле, — вспоминает член совета директоров компании Алексей Иванов. — Сначала работали с различными системами параллельного вождения, но в итоге перешли к собственной системе RTK (Real Time Kinematic — «кинематика в реальном времени» — совокупность приемов и методов получения точных координат) и точному расположению ретрансляторов, которые получают спутниковые сигналы и раздают их на технику».
Агрофирма «Прогресс» (Краснодарский край) три года назад начала с освоения автопилотированной техники со степенью точности 2,5 см на всех операциях. «Закупили четыре автопилота, которые охватывали всего 1 тыс. га из наших 20 тыс. га, теперь у нас 36 автопилотов на тракторах и опрыскивателях, которые обрабатывают все наши посевы, — делится начальник сектора точного земледелия и мониторинга техники компании Павел Забудко. — Они получают сигналы с RTK-вышек, которые расположены по всей территории полей. Вся техника оборудована системами GPS и ГЛОНАСС для отражения скоростных режимов и контроля правильности выполнения всех технологических операций». По его словам, выбор пал на автопилотную технику, так как ее использование сокращает потери и расход топлива. Также в этом сезоне агрофирма внедрила дифференцированное внесение удобрений.
Группа «АгроТерра» подошла к освоению технологий точного земледелия глобально и создала целую систему. Технологические инновации в компании визуализируются в виде пирамиды, которая состоит из четырех взаимосвязанных блоков. Первый отвечает за свойства поля и окружающей среды, служит для сбора данных о свойствах растений, почвы, погоды, вредоносных объектах. Второй собирает информацию о состоянии техники: данные с бортовых компьютеров о текущих операциях, заправке и расходе топлива, уходе за оборудованием (Total Productive Maintanence). Третий блок контролирует производство и логистику — работает с элеваторами, сервисным центром, растениеводческими хозяйствами и др. Четвертый следит за финансами, в нем собирается управленческая отчетность обо всех ресурсах, которые планируется использовать для выполнения производственных операций и получения результата. «Обработка данных из этих блоков проводится в аналитическо-диспетчерском центре компании, а результаты через разные программы используют сотрудники всех подразделений „АгроТерры“, — рассказывает представитель компании Виктория Рындина. — Консолидированная информация в виде дашбордов служит основой для проведения оперативных производственных совещаний, а структурированные глобальные данные нужны для глубокого анализа причинно-следственных связей и корректировки производственной стратегии».
В 2015 году для проведения агрохимического обследования почвы компания собственными силами начала массовый отбор почвенных образцов при помощи автоматического пробоотборника с GPS-привязкой. Так происходит мониторинг состояния почв в одних и тех же точках из года в год, можно видеть прогресс и совершенствовать технологию агрохимического обследования и внесения удобрений. Это позволило вдвое сократить расходы на операцию и намного увеличить точность исследования и сопоставимость данных, утверждает Рындина. «В прошлом году это направление было расширено до Испытательного центра, в его состав входят агрохимическая и семеноводческая лаборатории, — говорит она. — Специалисты центра самостоятельно анализируют ключевые показатели для развития агрокультур. Уже проанализировано примерно 2/3 полей. Также мы провели агропроизводственную группировку земель. Теперь перераспределяем удобрения так, чтобы обеспечить оптимальный баланс элементов питания растений».
Еще один блок исследований в компании связан с совершенствованием технологий растениеводства. Оно основано на результатах полевых опытов и работы системы деляночных экспериментов. Во время них исследуют эффективные сорта и гибриды, тестируют разные варианты системы защиты растений и удобрений для возделываемых компанией агрокультур: пшеницы, сои, кукурузы, сахарной свеклы, рапса. В 2016 году экспериментальные технологии использовались на 190 полях и почти 500 делянках. «С этого года информацию о выполненных на полях операциях, производственных технологиях, погоде все руководители растениеводческого блока видят в режиме онлайн через специальный планшет», — добавляет Рындина.
Мониторинг погоды и состояния посевов в «АгроТерре» производится на двух уровнях: наземном и удаленном. Наземный уровень обеспечивают специалисты созданной в компании профессии агроскаут. Все полученные данные вносятся в единую систему, а специалисты из диспетчерского центра проводят их первичную обработку. «В случае отклонений от нормы, в том числе болезней, вредителей и сорняков, агроскауты оперативно информируют производственный блок, специалисты которого корректируют работу. В 2016 году агроскауты помогли повысить урожайность на 15%», — утверждает Рындина.
Удаленный мониторинг погоды обеспечивается внутренней сетью метеорологических станций, данные с которых поступают в центральную базу. На всех полях используется информационный сервис отслеживания погодных условий. Информация в него поступает из глобальных метеорологических моделей, в том числе из Росгидрометцентра. Также специалисты «АгроТерры» заложили систему экспериментов, позволяющую использовать погодные данные для прогноза развития заболеваний и вредителей, что делает более рациональным применение СЗР. «На полях экспериментальных хозяйств мы практикуем дифференцированное внесение удобрений. Системы навигации и автопилотирования установлены на всей самоходной сельскохозяйственной технике, — продолжает Рындина. — К системе GPS-мониторинга подключен весь машинно-тракторный парк, включая грузовики и легковые автомобили».
«Волгоградская АгроПромышленная компания» тоже начала осваивать элементы точного земледелия на 90% своих полей (за исключением орошаемых участков). Хотя пока находится только на начальном этапе, в 2017 году предполагается сбор первичных данных. В частности, компания внедряет точное спутниковое позиционирование для параллельного вождения и контроля тяжелой техники, сбор статистики условий работ на полях для анализа зон обработки по критериям скорости и времени, а также беспилотную съемку участков пашни для оценки вегетации. В числе преимуществ используемых предприятием технологий — контроль и наличие собранной статистики об условиях работ на полях, что в дальнейшем позволит принимать решения по оптимизации: корректировать графики работ, оценивать эффективность сотрудников, снижать потери ГСМ, говорит ведущий специалист по ГИС компании Вера Бодрова. «Мониторинговые исследования зависимости индекса вегетации от типичных и сезонных климатических условий Волгоградской области, от определенных методов агрохимической обработки агрокультуры позволят в дальнейшем прогнозировать урожайность, предотвращать потери урожаев», — рассчитывает она.
Преимущества точного земледелия
Согласно данным статистических исследований НТЦ «РобоПРОБ» (научно-исследовательский центр, участник проекта «Сколково», занимается внедрением проектов точного земледелия с 2002 года), в России площадь пашни, обрабатываемой с использованием оборудования, оснащенного системами точного земледелия, ежегодно увеличивается на более чем 3,5%. В мире этот показатель превышает 5%. «С ростом уровня агротехники мы будем наблюдать экспоненциальное увеличение затрат на новое оборудование», — считает гендиректор компании Владимир Елисеев. Яковлев отмечает прогрессивный рост спроса на технологии точного земледелия: он, по наблюдениям специалистов «Клаас-Восток», даже не линейный, а скачкообразный. Если сравнивать с другими странами, то процент хозяйств, которые их внедряют, пока ниже, чем в Европе, США или Аргентине, но выше, чем в государствах Евразийского союза. В ближайшем будущем эти технологии станут внедрять все более активно, уверен Яковлев. «Они становятся дешевле в силу их эволюции, а значит, доступнее, в то же время есть спрос, и скоро выгоду от их использования будет легко посчитать», — говорит он.
Технологии точного земледелия в зависимости от их вида имеют ряд преимуществ, в числе которых — упрощение работы сельхозпроизводителей, возможность рационального распределения ресурсов, увеличение производительности труда. «Точное земледелие может эффективно помочь хозяйству минимизировать колебания урожайности и увеличить производительность труда, — уверен Серегин. — Например, до появления GPS, чтобы правильно выполнить работы на поле, нужно было затратить большое количество ресурсов: обойти и обмерить поле, разметить и отметить флажками, где должна проехать техника,
Благодаря использованию систем картографирования урожайности можно выявить неоднородности внутри поля и принимать взвешенные решения, основанные на точных данных, отмечает Дармов. В итоге аграриям можно значительно экономить средства — как на внесении удобрений, так и при посеве — за счет того, что становится возможным их дифференцированное использование в зависимости от продуктивности тех или иных участков поля. Внедряя системы автовождения, можно уменьшить количество проходов машин по полю, тем самым не только экономя топливо, но и меньше повреждая посевы. Использование сеялок с опцией, которая дает возможность автоматически отключать высев на уже засеянных участках, используя сигнал GPS или ГЛОНАСС, дает возможность экономить семена, а значит, деньги, добавляет региональный представитель компании «Амазоне» в Центральном федеральном округе Илья Царьков. Применяя технологию дифференцированного внесения гербицида сплошного действия, можно добиться от 15% до 60% экономии препарата (зависит от уровня засоренности полей).
Системы автоматического вождения, установленные на тракторах, экономят порядка 10-15% от стоимости всех полевых работ, которые выполняются машиной за счет снижения перекрытий, отмечает Яковлев. «Кроме снижения расхода различных ресурсов, это открывает возможность работы в ночное время, когда плохо видно, где обработанная площадь, а где — нет, — поясняет он. — В то же время механизатору не нужно постоянно думать, куда ехать: он просто контролирует движение трактора и не управляет им — работа выполняется более качественно».
Системы дистанционного мониторинга техники сокращают расходы на потери топлива из-за несанкционированных действий персонала предприятия на 15-20%, снижают непроизводственные простои техники, оптимизируют процессы логистики, позволяют контролировать объем собранного зерна с каждого поля. У аграриев есть возможность отслеживать сроки и качество выполнения сельхозработ.
Сдерживающие факторы
При очевидных преимуществах технологий точного земледелия в России они внедряются неактивно. Одним из сдерживающих факторов является их высокая стоимость. Хотя, как отмечает Яковлев, за три последних года в долларовом эквиваленте цены на оборудование и системы для точного земледелия не изменились. Однако из-за роста курса доллара в рублях они стали дороже.
Тем не менее инвестировать в точное земледелие все же стоит. «Затраты первого уровня этих технологий окупаются в первый же сезон их внедрения», — утверждает Елисеев. Царьков, сравнивая цены на стандартный распределитель минеральных удобрений с механической настройкой и распределитель с оснащением, которое позволит вносить удобрения дифференцированно, отмечает, что первый будет стоить дешевле второго в полтора раза. «Но разница между ними в цене в зависимости от объемов внесения даже на небольших предприятиях окупится в первый же год использования машины, — вторит он Елисееву. — А в крупных холдингах это произойдет еще быстрее: чем больше объем работ — тем меньше срок окупаемости». Оснащение системами точного земледелия опрыскивателей делает машину дороже максимум на 15%, но затраты также вернутся не более, чем за год.
Системы автоматического вождения окупаются быстрее, чем полный цикл точного земледелия, обращает внимание Яковлев. «Эффективность внедрения всей системы можно увидеть только после прохождения полного цикла севооборота на полях, сроки возврата вложений в этом случае составляют два-три года, — поясняет он. — А один элемент мониторинга техники окупится уже через год».
Что касается цены, то, например, изготовление карты внутриполевой неоднородности на основании многолетних спутниковых данных с 1984 года с почвенным обследованием обойдется в €6-8/га. Стоимость складывается из цен на оборудование и подготовку карты устойчивой внутриполевой неоднородности (зон плодородия), на основании которой готовятся карты-задания, поясняет гендиректор компании «Агроноут» (резидент Сколково, создавший мобильное приложение «Дневник агронома» для ведения учета истории полей) Алексей Трубников. Стоимость электронных карт полей и агрохимического обследования составляет порядка 150-200 руб./га, говорит Елисеев. Для сравнения, их цена в США — около $31/га, или 1750 руб./га, а стоимость курсоуказателя первого уровня в зависимости от функций и производителя составляет от 70 тыс. руб. до 140 тыс. руб.
По словам Трубникова, внесение основного осеннего и предпосевного удобрений является самым затратным в структуре себестоимости выращивания агрокультур. Но если применять их дифференцированно, то расход удобрений будет на 10-15% меньше. Например, на сахарной свекле экономия составит от 1 тыс. руб. на гектар. Таким образом, на ней окупаемость составит меньше года, на сое и пшенице — два года. На зерновых система может окупиться быстрее, если использовать карты устойчивой внутриполевой неоднородности при дифференцированном севе, поясняет он. Стоимость оперативной спутниковой съемки, которая используется на второй и третьей азотных подкормках, дифференцированном опрыскивании, составляет менее €1/га, но при этом экономия на подкормках, по данным Трубникова, составляет порядка 250 руб./га, на опрыскивании — 500-600 руб./га.
Однако, по мнению ряда экспертов, высокая стоимость — вовсе не основной фактор, который тормозит развитие точного земледелия в России. «Первое, что останавливает — нехватка знаний, — уверен Царьков. — Требуется научный и интеллектуальный потенциал, квалифицированный, современный, образованный агроном и руководитель сельхозпредприятия». Якушев полагает, что главные причины отставания технологий — отсутствие государственной поддержки, сильная технологическая отсталость хозяйств и дефицит квалифицированных кадров. Также существенным тормозом является недостаточное импортозамещение в этой отрасли, вследствие чего стоимость оборудования остается относительно высокой, признает он. «Еще один момент — дефицит отечественных, адаптированных к российским почвенно-климатическим условиям и особенностям ведения хозяйственной деятельности технологий, — добавляет ученый. — Сюда входят и программные продукты, и технологии сбора и обработки данных, в том числе дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), технологии формализации и управления знаниями».
Еще недавно в России существовала проблема недостаточной осведомленности о выгодах при использовании технологий точного земледелия, напоминает Дармов. В некоторых регионах аграрии с большим недоверием относятся к новым технологиям, они не готовы рисковать рублем, инвестируя в них, соглашается Железова. «Производители неактивно внедряют технологии точного земледелия из-за высоких цен, — говорит Яковлев. — Кроме того, люди привыкли работать совсем по-другому: многие никогда не видели технологий точного земледелия и поэтому в них не верят».
Трубников выделяет биологические и программные сдерживающие факторы. К первым относятся способы определения внутриполевой неоднородности поля и корректировки норм. «Например, практика показала, что только агрохимическое обследование не может быть основой для дифференцированного внесения удобрений, потому что зачастую нет связи между содержанием элементов питания и зонами фактической продуктивности, — поясняет он. — Бывает даже наоборот: в зонах с низкой урожайностью агрохимические анализы показывают высокое содержание элементов питания». Это объясняется тем, что урожайность падает и из-за других факторов, в частности, локального переувлажнения или, наоборот, дефицита влаги. В результате в зонах, где урожайность стабильно низкая, за счет меньшего выноса элементов питания происходит их накопление. Учесть все лимитирующие факторы можно, только если опираться на ретроспективный анализ фактической продуктивности: как распределялась урожайность внутри поля в прошлом году, два года назад и более.
Программные сложности связаны с подготовкой карт заданий для дифференцированного внесения. «Большинство программ громоздки и сложны для освоения. Иногда высококвалифицированный агроном тратит целый день на подготовку карт-заданий на два поля, — знает Трубников. — Учитывая загрузку агрономов в сезон, технологии координатного земледелия внедряют только энтузиасты и ученые».
Тормозом служит и правовой фактор. Хозяйства законодательно ограничены по установке мощных радиочастотных передатчиков на грани запрещения. Чтобы получить разрешение, может потребоваться полгода и более из-за сложности согласований с госорганами, добавляет Яковлев. Передавать же данные с хозяйства на технику, которая находится на полях, большинство аграриев могут только по мобильной связи, а поля ею не всегда хорошо покрыты.
Развитие технологий точного земледелия будет зависеть от того, кто будет собственником и инвестором хозяйств: если продолжится укрупнение сельхозпредприятий, то однозначно технология будет быстро набирать популярность. Если увеличения агроактивов и инвестиций не будет, то внедрение технологий точного земледелия будет минимальным, полагает Железова. Сейчас заметен тренд роста сельхозпроизводства, в России есть собственная система спутникового позиционирования ГЛОНАСС и спутники дистанционного зондирования Земли, развивается беспилотная авиация, происходит бурный рост робототехники. Все это означает, что перспективы у точного земледелия в нашей стране очень хорошие, уверен Якушев.
О понятиях
Технологии точного земледелия пришли в Россию с Запада, как и их название — precision agriculture (дословно — «точное сельское хозяйство»). При этом за рубежом отцы-основатели данного направления ссылаются на работы советских ученых 1970-х годов в области «программирования урожая», отмечает Вячеслав Якушев. По словам эксперта, к технологиям точного земледелия относятся электронные контуры полей и мониторинг техники; параллельное и автоматическое вождение техники по полю; мониторинг посевов с помощью космических аппаратов (КА) и беспилотников (БПЛА); дешифровка дистанционного зондирования Земли (ДДЗ); дифференцированное внесение агрохимикатов и семян; управление знаниями в области принятия решений.
Термин precision farming в западном понимании включал в себя именно технологии дифференцированного внесения расходных материалов — семян, удобрений, средств защиты растений — в зависимости от неоднородности поля по заранее подготовленным картам-заданиям, уточняет Алексей Трубников. И так как сейчас в России под этим термином понимаются практически все решения, которые имеют отношение к использованию спутниковых технологий в сельском хозяйстве — навигаторы для параллельного вождения, технологии спутниковой съемки, мобильные приложения, — для обозначения процесса дифференцированного внесения материалов специалисты часто используют термин «координатное земледелие».
