Современные аграрии располагают обширным арсеналом интеллектуальных технологий: от беспилотных летательных аппаратов и разных сенсоров до малых бортовых компьютеров, дополненных мобильными, а также разными веб-приложениями. Целью всех этих инноваций является хорошее повышение эффективности сельскохозяйственного производства. Некоторые разработчики, стремясь к более широкому воздействию, создают решения, направленные не только на увеличение урожайности, но и на минимизацию негативного воздействия сельского хозяйства на окружающую среду. Наше приложение также разрабатывается с этой целью. Следует отметить, что сельское хозяйство является одним из наиболее экологически неблагоприятных секторов мировой экономики, генерируя около 24% выбросов парниковых газов, что превышает суммарные выбросы всех видов транспорта.

Однако технологии способны оказать существенную помощь в борьбе с глобальным потеплением. Точное земледелие – перспективное решение этой проблемы. Согласно докладу Всемирного экономического форума, внедрение технологий точного земледелия на 15-25% фермерских хозяйств к 2030 году позволит сократить выбросы парниковых газов на 10%.

Начать выращивать с заботой о природе можно с малого, установив приложение для «умного» земледелия. Например, наше приложение помогает решать фермерам сразу несколько проблем: выброс CO2, вырубка лесов, деградация почв и адаптация к повышению средних температур. Здорово, правда? А теперь подробней.

Выбросы парниковых газов

За последние 50 лет использование азотных удобрений в сельском хозяйстве выросло на 800%. С одной стороны, это позволило увеличить урожайность. С другой стороны, широкое использование азотных удобрений привело к резкому росту выбросов закиси азота (N2O). Это парниковый газ, который удерживает тепло в 300 раз сильнее, чем углекислый. Кроме того, при чрезмерном использовании азотные удобрения просачиваются через почву и попадают в грунтовые воды. Но если использовать азотные удобрения с учётом потребностей растений и особенностей почвы, выбросы закиси азота можно значительно сократить.

Для этого в веб-версии приложения мы разместили калькулятор удобрений для дифференцированного внесения. Приложение по вегетационному индексу NDVI определяет насыщенность почвы азотом в конкретном участке и рассчитывает точные нормы удобрений. Благодаря дифференцированному внесению азота, фермеры могут оптимизировать использование химических удобрений и уменьшать выбросы N2O.

Веб-приложение автоматически определяет зоны с высоким, средним и низким вегетационными индексами NDVI. Для каждой зоны можно ввести точную норму удобрений и затем создать карту-задание для техники

Расширение сельхозугодий и вырубка лесов

Как можно увеличить площадь сельскохозяйственных земель? В основном, это делают за счет вырубки тропических лесов. Уменьшение их площади мешает Земле охлаждаться в дневное время и приводит к выделению большого количества парниковых газов.

Более того, чтобы прокормить растущее население (а нас будет около 10 млрд к 2050 году), сельскохозяйственное производство должно вырасти примерно на 70%. Учитывая, что вырубка лесов негативно сказывается на окружающей среде, расширение пахотных земель за счёт вырубки — не выход. Более безопасное решение — повышать урожайность на уже освоенных пахотных землях.

Опять обращаемся к нашему приложению. Оно позволяет фермерам выделять на поле зоны продуктивности. Это участки с разными показателями урожайности и плодородия. Один из наших экспериментов показал, что урожайность на разных участках поля может отличаться на 400%! Зная о том, как именно варьируется продуктивность на поле, фермеры могут быстрее найти проблемные участки, устранить причины низкой урожайности и улучшить плодородие почвы.

Приложение строит зоны продуктивности на поле по данным вегетации в определённые фенофазы. Для расчёта зон используются данные вегетации за последние четыре года

Помимо веб-приложения следить за зонами продуктивности можно в нашем мобильном приложении. В нем можно наблюдать за изменением вегетационного индекса NDVI и отслеживать, что происходит в труднодоступных участках поля. Такой мониторинг позволяет выявлять аномалии в развитии растений на ранних этапах и предотвращать возможные потери урожая.

Деградация почв

Деградация почв также ведёт к росту выбросов парниковых газов. В земле удерживается в три раза больше углекислого газа, чем в воздухе. При разрушении почв эти газы высвобождаются в атмосферу и усиливают парниковый эффект.

Ситуация усугубляется тем, что мы уже потеряли почти 33% всех пахотных земель в мире. Если темпы разрушения почв сохранятся, в течение следующих 60 лет человечество рискует потерять оставшуюся часть плодородных земель. С этим надо что-то делать.

Зоны продуктивности в нашем веб-приложении позволяют фермерам бесплатно внедрять и развивать технологии дифференцированного внесения на своих полях. Такие технологии не просто экономят ресурсы, но и уменьшают негативное воздействие сельскохозяйственного производства на окружающую среду. В веб-приложении фермер может определить и проанализировать зоны продуктивности на поле, а затем выбрать культуры для посева, рассчитать семена и удобрения с учётом особенностей почвы.

Такой подход позволяет снизить количество используемых удобрений и предотвратить излишнюю обработку почвы.

Адаптация к повышению средних температур

С ростом температур фермерам становится сложнее выращивать привычные культуры. Представители Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) утверждают, что урожайность пшеницы и кукурузы уже снижается из-за изменения климата. Но на долю именно этих культур приходится 40% суточной нормы калорий для населения планеты. Новости от Национальной академии наук США тоже совсем не обнадеживают: повышение средней температуры на каждый градус будет сокращать общую урожайность всех культур на 5−15%.

Выходит, даже небольшие изменения температуры и осадков могут навредить урожаю, не говоря уже о штормах, засухах и лесных пожарах. Кроме этого, в более тёплом климате активнее распространяются сорняки, вредители и некоторые болезни растений.

Наши ребята в курсе проблемы и уже разработали неплохую фичу, которая помогает сгладить эффект от повышения температур. Это графики эффективных температур и накопленных осадков. Их можно посмотреть в веб-приложении. Теперь можно следить за количеством тепла и влаги, которые получают растения, и оценивать изменение этих показателей. Это помогает прогнозировать наступление феностадий и планировать полевые работы.

Графики эффективных температур и накопленных осадков помогают также предсказывать развитие болезней. Построить такие графики для своих полей можно бесплатно в веб-приложении

Также для контроля состояния почвы и погодных условий в полях мы разработали метеодатчик. С его помощью можно оптимизировать графики полива, выбирать даты сева и внесения удобрений, планировать выходы техники в поле. Метеодатчики, вместе с графиками эффективных температур и накопленных осадков, могут стать ценными инструментами для отслеживания и прогнозирования развития растений.

Автор: Саша Яковлев
Источник: https://habr.com/