Журнал «Агротехника и технологии»
Современные хозяйства пытаются максимально автоматизировать процесс полива сельскохозяйственных земель. Сегодня на рынке представлен большой выбор оборудования, способного облегчить аграриям принятие решений, контроль и управление системами орошения. Это метеорологические станции, датчики влажности почвы, различные системы мониторинга, автоматический или удаленный запуск насосных станций и поливных установок. Об эффективности их применения и возможностях, которые открываются опытному сельхозпроизводителю, журналу "Агротехника и технологии" рассказали эксперты рынка
«Сельскохозяйственное орошение в период распада Советского Союза сильно пострадало и утратило свой масштаб», — обратился к истории вопроса Александр Самсонов, основатель компании ALLcerr.com (студия дизайна агробизнеса).
Он отметил, на примере конца 1990-х годов можно увидеть полный упадок этого направления: даже выстоявшие отечественные «Фрегаты» планомерно уходили на металлолом.
«Положительный сдвиг в орошении произошел в 2000-е годы, когда в течение 2-3 лет наблюдались засухи, и волей-неволей аграрии были вынуждены внедрять новые технологии, — вспоминает Александр Самсонов. — Именно тогда появилось множество компаний, представляющих производителей европейской и американской техники и технологий».
По его словам, одним из грамотных внедрений в сфере малого и среднего бизнеса стали оросительный машины барабанного типа, работающие за счёт энергии воды и не требующие наличия энергоносителей и глобальных затрат. Все машины небольшой мощности стали максимально просты в эксплуатации, компактны, снабжены электронными счётчиками норм вылива и скорости движения. «Благодаря этому мелкие фермерские хозяйства получили возможность расширить номенклатуру выращиваемой продукции и повысить урожайность», — подчеркивает Александр Самсонов.
В крупном сегменте, как замечает Самсонов, также произошли изменения. «Так, модернизированные машины с большой производительностью позволили справляться с задачами по поливу неровных участков, а всеобщая автоматизация процессов — управлять сельскохозяйственным поливом», — говорит основатель компании ALLcerr.com.
Специалист по поливальной технике APH Group (поставщик комплексных решений для выращивания и хранения овощей) Роман Яковлев отмечает, что в настоящее время, действительно, большое внимание уделяется системам автоматизации оборудования. «На данный момент уже существуют и применяются системы автоматизации, позволяющие управлять дождевальными машинами дистанционно», — подтверждает он. — Эти технологии позволяют снизить эксплуатационные расходы и получать достоверную информацию о режимах работы машин в режиме онлайн».
О том, что в последнее время системы орошения развиваются в направлении автоматизации и повышения управляемости проектом также говорит Максим Духинов, директор по развитию бизнеса Valley Irrigation (производство и поставка механизированных систем орошения). В качестве примера Духинов приводит систему удалённого доступа с помощью GSM-сигнала, которой оборудованы современные установки. По словам специалиста, она позволяет контролировать работу дождевальной установки на расстоянии: включать и выключать, изменять различные параметры.
«В сферу автоматизации и удалённого доступа попадают и другие составляющие — насосы, погодные станции и датчики влажности, — продолжает Максим Духинов. — Таким образом, руководитель и агроном получают возможность без лишних временных затрат управлять проектом по орошению, отслеживая важные параметры в режиме онлайн».
Александр Самсонов, говоря о мелиорации, отмечает появление планировщиков полей, привязанных к GPS, благодаря которым аграрии получают равномерно спланированное поле, на котором исключён поверхностный сток воды и эрозия почв.
По мнению Александра Беня, директора краснодарского представительства компании «Югполив Королев Агро» (системы орошения под ключ), основное направление развития систем орошения сельхозземель — рациональное использование воды. Достичь этого можно за счёт внедрения капельного орошения (наземного и внутрипочвенного), автоматизации полива и сверхточных дозирующих устройств питания для растений, а также датчиков контроля за состоянием почвы и растений.
«Очень важно при поливе не нанести урон почвам, не засолить орошаемые земли, — обращает внимание Александр Бень. — Обязательное условие для проектирования систем орошения — это получение химического состава воды. Если вода плохого качества, рекомендуется установить системы обратного осмоса, чтобы получить воду оптимального качества».
Геометрия полей
На подходах к орошению полей со сложной конфигурацией стоит остановиться подробнее.
Как рассказал Александр Самсонов, в направлении орошения сложных участков полей прослеживается определённая тенденция: если в 2000-х годах машины были, в основном, кругового и фронтального типа, то в настоящее время они также работают по принципу сегментного орошения.
«Допустим, круговая машина совершает неполный круг, и три её сегмента при помощи электроники делают поворот по наружному или внутреннему радиусу, — объясняет он. — В этом случае сектора, которые не захватываются основной частью машины при помощи электроники и концевой пушки, могут быть политы посредством управления через регуляторы давления».
В хозяйстве «АгроНеро» (дочерняя компания «Белой Дачи Трейдинг»), расположенном в Ярославской области, используют для полива овощей и салата четыре катушки барабанного типа и одну машину кругового типа.
Общая площадь орошения составляет 96 га. «Наиболее производительны машины кругового полива, которые не требуют применения тракторов для перемещения, и обслуживаются одним оператором», — делится опытом генеральный директор компании «АгроНеро» Александр Абрамчук.
В его компании используется оборудование ведущих мировых производителей: Ferbo, Irrimec (Италия), «АЙТЕДЖ» (Франция), которые, по словам генерального директора, предлагают привлекательную цену при достойном качестве.
Продолжая тему орошения полей со сложной конфигурацией, Александр Бень подчеркнул, что важно не только обеспечить водой каждое растение, но подавать воду равномерно, одинаково для каждого растения. Это залог высоких стабильных урожаев.
Для этих целей в проектах со сложным рельефом он рекомендует применять регуляторы давления на трубопроводах и установить капельные линии с компенсатором давления в каждом эмиттере (встроенной в полиэтиленовую трубку капельницы). «Это позволяет равномерно подавать воду на участках со сложным рельефом на большие длины рядов», — уверяет Александр Бень, добавляя, что капельные трубки со встроенным компенсированным эмиттером в большинстве случаев делают систему полива дешевле за счет экономии на диаметрах распределительных трубопроводов.
Еще одним экономичным вариантом поделился Александр Шаталов, генеральный директор компании «Меленский картофель» (Брянская обл.; выращивание, упаковка и реализация овощей). На полях его компании общей площадью 4 тыс. га работают дождевальные машины кругового типа T-L (США), которые оснащены гидравлическим приводом колёс вместо электрического. «Благодаря этому достигается плавное движение машин и равномерное распределение воды при поливе даже при сложном рельефе местности», — объясняет Шаталов, добавляя, что гидравлический привод также позволяет существенно снизить расходы на электроэнергию.
В свою очередь, Максим Духинов обращает внимание на то, что современные технологические новинки позволяют решать нишевые задачи, которые направлены на орошение отдельных видов культур. «Например, недавно созданная технология высокоскоростного двигателя X-Tec позволяет дождевальной установке орошать поле площадью 40-60 га за 4-5 часов, что в два раза быстрее по сравнению с предыдущими моделями», — говорит Духинов.
Такая скорость, как утверждает специалист, сокращает время полива, а также открывает новые возможности по внесению удобрений и средств защиты растений. «Помимо этого, существуют установки с угловым плечом, которое выдвигается и охватывает дополнительную площадь, позволяя оросить до 90% поля в зависимости от его конфигурации», — добавляет Духинов.
По словам Романа Яковлева из APH Group, помимо стандартных круговых и линейных машин на рынке представлены линейные машины с функцией «сухого разворота», позволяющие орошать два параллельных участка, либо Г-образные участки полей. «Кроме того, предлагаются ипподромные линейные машины, круговые машины Corner с дополнительным крылом для полива углов, которые позволяют орошать до 97% площади квадратного участка поля, что на 10-15% больше в сравнении со стандартной круговой машиной», — замечает Яковлев.
Как достичь максимальной эффективности?
По словам Александра Самсонова, эффективность систем орошения зависит от совокупности факторов, таких как характеристика участка, состав почв, грамотно продуманный севооборот, оперативность возврата на исходную точку полива. «Поэтому правильно оценивать эффективность полива по затратам, вложенным на 1 га площади, и по итоговым результатам получения урожая, его качеству и фактической реализации», — считает он.
Вот почему, по словам Самсонова, широкое распространение получило применение полевых метеостанций с системой датчиков, позволяющих оценить норму увлажнения, спрограммировать кратность и нормы полива в течение сезона. «Эта методика благоприятно влияет на рост урожайности сельхозкультур благодаря возможности избежать критических точек в отсутствие влаги для питания», — уточняет он.
При этом Самсонов отмечает, что наряду с положительной тенденцией в России все ещё наблюдается сельскохозяйственная безграмотность аграриев. «Например, фронтальные машины приобретаются для полива широколистных кормовых культур в острозасушливой зоне. Как итог, листовая засуха губит большую часть неправильно подобранной культуры, и эффективность орошения сводится к минимуму», — иллюстрирует свою мысль специалист.
Самсонов обращает внимание аграриев, что для выбора оптимального способа полива необходимо не только проанализировать множество факторов, целей и возможностей, но, прежде всего, опираться на потребности хозяйства. С ним согласен Валерий Масланов, руководитель овощеводческого дивизиона агрохолдинга «АФГ Националь» (селекция, производство риса и зерновых культур, садоводство, овощеводство, переработка). Он также указывает на то, что выбор того или иного вида орошения зависит от потребностей хозяйства. «Если одним подойдет капельный полив, обеспечивающий постепенное увлажнение почвы на нужных участках, то для других более эффективными окажутся круговые машины, равномерно распределяющие брызги по большой площади, которые отличаются минимальным расходом воды», — рассуждает Масланов.
Еще один возможный вариант, о котором, по его мнению, не стоит забывать — дождевальные машины барабанного типа (катушки), которые, хотя покрывают меньшую площадь и не дают такой тонкой дисперсии брызг, но зато удобны в эксплуатации и стоят значительно дешевле.
При этом Валерий Масланов рекомендует обратить особое внимание на уровень энергопотребления, надёжность моторов и приводов. Так, прежде, чем выбрать максимально эффективную систему орошения и конкретный бренд, специалисты агрохолдинга «АФГ Националь» провели анализ рынка и сравнили решения разных производителей. В итоге компания остановилась на круговых и фронтальных машинах Valley, а также барабанных машинах Nettuno.
По словам Максима Духинова, в орошении необходимо найти золотую середину: недостаточное количество влаги приводит к сокращению урожайности, переизбыток — к появлению болезней и снижению качества. «Поэтому стратегия орошения не только для каждой культуры, но и для отдельно взятого региона должна отличаться и учитывать множество факторов, — объясняет он. — В их числе — тип почвы и её способность удерживать влагу, погодные условия и ежедневые испарения, вид культуры и стадию её развития, возможности оросительной системы по внесению воды и др.».
Анализируя данную информацию, как уверяет специалист, можно принимать решение о том, сколько влаги потребуется растению в ближайшие несколько дней, чтобы культура не вошла в состояние стресса и не потеряла в урожайности и качестве.
Кстати, на российском рынке уже начали появляться разработки, анализирующие, когда и в каком объёме нужно поливать выращиваемые культуры. Для этого в программе используется целый арсенал средств для анализа информации — погодные станции и датчики влажности, а также вегетативный индекс NDVI.
«Первоочередным в выборе системы полива является её экономическая и агрономическая эффективность, а точнее баланс между стоимостью и эффективностью для той или иной культуры», — говорит Александр Бень.
В качестве примера он приводит культуры сплошного сева, такие как горошек, соя, свёкла, для которых оптимальными будут системы полива дождеванием: спринклеры, барабанные или широкозахватные дождевальные машины. «В любом случае, для того, чтобы принять правильное решение, необходимо посчитать затраты на 1 га поливной площади, прибавку урожая на той или другой системе полива, учесть качество урожая, его стандартность, и затем, резюмируя полученные данные, выбрать наиболее эффективную систему полива», — напоминает Александр Бень.
Экономия ресурсов
В наше время, по наблюдению Александра Самсонова, налицо переход на энергоэффективное производство. Экономить водные ресурсы, как уверяет специалист, можно за счёт применения полевых метеостанций, поливов с нормами вылива не более 8-9 мм в сутки и постоянного учёта рабочих процессов. «Также одним из возобновляемых источников воды является правильно продуманная система мелиорации с наличием отводных каналов и пруда-накопителя», — делится Самсонов.
Кроме того, направлением сельскохозяйственного полива, ведущим к экономии ресурсов, специалист считает систему капельного орошения, которая получила широкое распространение на территории южных регионов страны. «В этом случае наряду с поливом мы ещё вводим в прикорневую систему растений элементы питания, макро- и микроудобрения, биопрепараты», — подчёркивает он.
«Оптимизировать расход воды и сократить энергозатраты поможет автоматизация, — уверен Александр Бень. — Например, применение современных экономичных насосных станций, управляемых контролером с частотным регулированием оборотов электромоторов в зависимости от заданного расхода воды и с заданным давлением». Такая автоматика, по его словам, доказала свою эффективность в теории и на практике. Пользователи экономят до 30% электроэнергии, затраченной на полив.
Кроме того, как рассказал Александр Бень, его компания «Югполив Королев Агро» уже несколько лет применяет для забора воды из открытых источников тип насосов, который изначально предназначен для других целей. Специалисты доработали их и теперь внедряют в сельском хозяйстве, что тоже позволяет экономить на электроэнергии и на капитальных затратах при строительстве системы полива.
Подводя итог, Максим Духинов отмечает, что, во-первых, оптимизации расхода воды и сокращению энергозатрат в значительной степени способствует оперативное получение информации. «Благодаря современным инструментам мониторинга хозяйство получает больше данных о наличии влаги в почве и погодных условиях, что позволяет принять своевременное решение о поливе, — поясняет он. — Это сводит к минимуму лишнюю работу всего оросительного оборудования, куда входят и дождевальные установки, и насосные станции».
Во-вторых, как подчеркивает Максим Духинов, сокращению затрат способствует возможность быстрого реагирования и быстрое изменение параметров. «Даже если агроном находится далеко от установок, он может их включить/выключить или изменить параметры работы, использую для этого удаленный доступ», — уточняет специалист.
Уровень автоматизации процессов
Современные системы автоматизации процесса полива, по мнению Александра Самсонова, достигли сегодня достаточно высокого уровня, и выполняют несколько важных задач. Прежде всего, к ним относится управление дождевальной установкой согласно планируемой и анализируемой датчиками степени увлажнения конкретного участка, рассказывает специалист. Во-вторых, систематизация управления движением конкретной машины и идущих рядом машин, причём системы управления дублируются как по концевым выключателям, так и по GPS. При этом система имеет удалённое управление и может быть привязана сразу к нескольким ПК, замечает он. И, наконец, система автоматизации позволяет получать графики поливов с отображением норм расхода воды, периодов критического недостатка поливной нормы и периода простоя. «Можно «опросить» каждый датчик и увидеть картину конкретного изменения влажности в данной точке», — подчеркивает Самсонов.
Однако, по мнению Александра Беня, в сельском хозяйстве уровень автоматизации находится пока ещё на середине пути. Конечно, признает он, за последние 20 лет в автоматике для полива изменилось многое: постепенно от простых таймерных систем, осуществляющих управление поливом по электрическому кабелю или даже частично по кабелю, а частично с помощью гидравлики по тонким трубкам (очень капризный способ управления поливом на больших участках со сложным рельефом), мы перешли к радиоуправлению от контроллеров, способных работать с сотней заданных условий и параметров.
Тем не менее, уверен Александр Бень, разнообразие, точность датчиков, а главное их доступность для сельхозпроизводителей остаются на низком уровне. «Но мы не останавливаемся, ищем симбиозы существующих параллельно устройств автоматизации, чтобы предоставить аграриям доступные и точные системы», — обнадеживает он.
В то же время, как рассказал Александр Абрамчук, современные хозяйства, имеющие десятки круговых систем, пытаются максимально автоматизировать процесс полива. В этом им помогают метеорологические станции, датчики влажности почвы, программное обеспечение по принятию решения, автоматический или удалённый запуск насосных станций и поливных установок.
С точки зрения Максима Духинова, уровень автоматизации отдельных элементов оросительных систем, внедрённых лидерами рынка, уже достаточно высок — удалённый доступ позволяет передавать любые команды, как если бы вы находились рядом с установкой или насосной станцией. В качестве примера он приводит оросительный проект в Липецкой области, где работает несколько десятков дождевальных установок. «При включении дополнительной установки насосная станция фиксирует снижение давления в системе и в течение нескольких минут увеличивает обороты насоса, тем самым повышая его», — рассказывает Духинов.
Тот же принцип, по его словам, действует при отключении дождевальной установки: система фиксирует избыточное давление и снижает обороты насоса, понижая давление. В результате, как поясняет Духинов, оператору нет необходимости вручную вводить настройки и изменять параметры работы насоса.
«Уровень автоматизации растет с каждым годом, — уверяет Роман Яковлев. — На данный момент можно сказать, что мы на пути цифровизации сельского хозяйства». Об этом, по его мнению, свидетельствует дистанционное управление дождевальными машинами, возможность мониторинга и управления машиной в режиме реального времени, возможность интеграции метеостанции и датчиков влажности на общую платформу, а также дистанционное управление насосными станциями.
