Журнал «Агротехника и технологии»
Урожайность сельскохозяйственных культур во многом зависит от возможности получения агрономом точных данных о погодных условиях. Своим мнением о роли агрометеостанций в прогнозировании урожая и получении информации о распространении вредных объектов, с журналом «Агротехника и технологии» поделился независимый эксперт Илья Добренко
Автономные метеостанции в ближайшем будущем станут незаменимым инструментом для развития сельского хозяйства. Однако на сегодняшний день далеко не каждый производитель такого оборудования может похвастаться эффективным комплектом необходимых датчиков.
Большая проблема сегодня заключается и в отсутствии возможности предоставления данных в нужных для аграриев единицах, которые дали бы возможность разработать математические алгоритмы, позволяющие достоверно прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур и связанные с ним риски. Также немаловажный вопрос связан с возможностью круглогодичной эксплуатации метеостанций.
Всё это негативно сказывается на перспективе развития автономной агрометеорологии в сельском хозяйстве. В то же время, агрометеостанции, состоящие из оптимального комплекта датчиков, способны предоставлять широкий спектр данных с местности, поскольку связанны не только с метеорологией, но и с агрофоном конкретного поля. В частности, они имеют возможность прогнозировать распространение вредителей, болезней, сорной растительности и получать данные о запасах продуктивной влаги в метровом слое почвы.
Рассмотрим на примере, какая информация, получаемая с агрометеостанций, используется в хозяйствах Волгоградской области:
1. История погоды в целом. Позволяет хранить «историю поля», оценивать причины возникновения инцидентов, а также страховых случаев, что важно при работе со страховыми компаниями;
2. Годовая сумма активных температур (от +10°С). Позволяет оценить термический потенциал региона с целью принятия решения о целесообразности ввода в севооборот новых культур в богарном и орошаемом земледелии (Рис. 1);
3. Влажность воздуха (%) и температура (t°С). Позволяет оценить риски, связанные с распространением инфекционных заболеваний и вредителей на культурах (Рис. 1);
4. Влажность почвы (%). Позволяет оценить влагообеспеченность поля, что даёт возможность скорректировать проведение мероприятий по почвообработке и поливу (Рис. 2);
5. Скорость и направление ветра (м/с), осадки (мм). Эти данные позволяют рационально планировать внесение пестицидов и агрохимии в поле, опираясь на достоверную информацию;
6. ФАР — фотосинтетически активная радиация (кДж/см2). Позволяет сельхозтоваропроизводителю раскрыть потенциал действительно возможной урожайности (ДВУ) сухой биомассы основной продукции в регионе (ДВУОП). Даёт понимание того, к чему можно стремиться и позволяет точно рассчитать расходы на СЗР, агрохимию и мелиорацию, а также позволяет получать информацию, в каком регионе, наоборот, можно избежать затрат.
Рассчитать ДВУОП культуры можно по следующей формуле:
ДВУОП= ((ФАРВ· ФАРК·104)-%ПП)/кДжСБ, где:
ДВУОП - максимально возможный урожай сухой массы основной продукции сельхозкультуры;
ФАРВ - количество фотосинтетически активной радиации, накапливающейся за период вегетации основной культуры, кДж/см2;
ФАРК - коэффициент усвоения ФАР для тонколистных культур — около 2% (0,02) усвоения, для широколиственных — около 4% (0,04);
104 - коэффициент перевода в абсолютные величины;
%ПП - процент побочной продукции от целого растения (урожай/пожнивные остатки);
кДжСБ - калорийность 1 кг сухой биомассы культуры.
Необходимо помнить, что расчёт по приходящему ФАР, как основному фактору, изначально подразумевает наивысшую культуру земледелия, и такой способ прогноза совершенно не применим на богарном земледелии (в особенности в зонах, где лимитирующим фактором является продуктивная влага в почве). Данный способ расчёта урожайности подходит больше для защищённого грунта, где все факторы находятся под полным контролем, за исключением солнечного света, где можно принять решение о дополнительном досвечивании.
Другой способ прогноза урожайности, который можно применить для богарного земледелия, где урожай напрямую зависит от наличия света, тепла и влаги проводится с помощью расчёта биогидротермического потенциала. Взаимоотношения этих факторов в своё время очень хорошо показал советский ученый А. М. Рябчиков в своих расчётах, которые с высокой точностью позволяют определить потенциал продуктивности культуры в конкретной климатической зоне.
Для такого расчёта необходимо совершить следующие действия:
1. Определить радиационный баланс из данных, собранных агрометеостанцией по следующей формуле:
R= (ФАРВ· (100%- ФАРВ·100/ ФАРГ))/ ФАРВ, где:
R — радиационный баланс;
ФАРВ - ФАР в кДж/см2, приходящие за вегетацию культуры;
ФАРГ - ФАР в кДж/см2, приходящие за год;
2. Далее необходимо провести расчёт балла биогидротермического потенциала региона:
БГТП=Нмм·Vдек/36R, где:
БГТП — биогидротермический потенциал региона;
Нмм - количество продуктивной влаги, мм в метровом слое почвы, или сумма осадков, мм * 0,7 (коэффициент поглощения влаги почвой);
Vдек - количество декад вегетации культуры/сорт;
36R — произведение количества декад в году и радиационного баланса.
3. После чего мы проводим расчёты действительно возможной урожайности культуры, ц/га:
ДВУОП=(Усбм·100) /(100-Вхп) ·∑Чсбм, где
ДВУОП — максимально возможный урожай сухой массы основной продукции сельхозкультуры;
Усбм - урожай абсолютно сухой биомассы БГТП·∑Чсбм, т/га;
Вхп - стандартная влажность продукции при хранении, %;
∑Чсбм - сумма частей основной и побочной продукции.
Контроль агрометеорологических условий как фактор, определяющий величину и качество урожая
Дмитрий Хомяков, профессор кафедры общего земледелия и агроэкологии факультета почвоведения МГУ имени М. В. Ломоносова
Сельское хозяйство не зря называют «цехом под открытом небом». Наука говорит нам, что свет, вернее его часть — фотосинтетическая активная радиация (ФАР), поступает на землю с избытком. Однако её аккумуляция в биомассе зелёных растений в лучшем случае составляет 1-1,5%. Их продуктивность зависит от складывающихся гидротермических условий, иными словами, баланса тепла и влаги на полях. А погодные условия всегда определяют величину урожая, его качество и, следовательно, экономику агропроизводства. Отсюда и существенные риски.
Сейчас в век «больших данных», помимо информации, предоставляемой сетью Росгидромета и Всемирной метеорологической организацией, сельхозпроизводителям предлагается также получать данные от собственной сети автономных метеостанций с удалённым доступом. Такая система устанавливается в поле, собирает актуальные погодные сведения с конкретной территории и через мобильное приложение передаёт их человеку. Помимо корректировки текущих агротехнологических операций это позволяет аграриям получать более точные метеорологические данные и фиксировать факты чрезвычайных погодных ситуаций для получения страховых выплат. Кроме того, автономные метеостанции могут быть востребованы и для иных целей, в том числе, в отраслях, не связанных с сельским хозяйством. То есть наличие автономных метеостанций позволило бы существенно в любой отрасли расширить сеть наблюдений, а аккумуляция и обработка информации дала бы возможность делать более точные и адекватные прогнозы и рекомендации.
Однако сейчас метеостанций для всех этих нужд не хватает. К тому же, существуют административные барьеры для их использования, такие как лицензирование и сертифицирование. Что же касается выбора метеостанции, то он зависит от того, какие данные вы хотите получать от её использования. От этого также зависит набор комплектующих, датчиков систем автономного питанияи т. д.
В Национальном союзе агростраховщиков (НСА) утверждают, что метеостанции важны не только для сельского хозяйства, но и системы агрострахования, ведь информация, получаемая с этих станций, используется для подтверждения страховых случаев. Поэтому вопросы по насыщению площадей и хозяйств локальными метеостанциям решаются на федеральном уровне с привлечением всех компетентных и заинтересованных ведомств.
Пилотный проект по расширению сети автономных метеостанций уже запустили в Алтайском крае и Республике Татарстан. В этих субъектах сеть Росгидромета расширили за счёт станций, которые приобретали сами регионы, в том числе, с применением отечественных решений. Однако в числе прочих проблем участники эксперимента столкнулись с административными барьерами, отмечают представители НСА.
Произведя эти расчёты по возможной урожайности, следует выставить плановую урожайность максимально приближенно к возможной урожайности, но не выше, и исходя из этого рассчитывать целесообразность в дополнительных издержках производства. При этом нужно использовать рекомендации балансового метода выноса элементов с 1 т продукции, что позволит понять истинную потребность внесения удобрений в туках и обеспечит достижение плановой урожайности.
Сегодня в сельском хозяйстве существует проблема диспаритета цен на сельскохозяйственную продукцию, которая связана с тем, что цены, регулируемые государством, остаются ежегодно на неизменном уровне, в то время как издержки производства (ГСМ, СЗР, агрохимия, семена) растут в пределах инфляции. Данный расчёт поможет хозяйствам в решении этой проблемы: его можно адаптировать под любое программное обеспечение метеостанций или же произвести самостоятельно, внося данные в таблицы Excel.
