Точно в цель - как точное земледелие растет за счет открытий

Точное земледелие имеет потенциал радикально улучшить сельское хозяйство, делая его более эффективным и предсказуемым. Увеличение спроса на продукты сельского хозяйства вследствие роста населения, более широкое внедрение технологий дифференцированного внесения удобрений, дистанционного зондирования и навигации среди фермеров по всему миру, а также поддержка со стороны правительств в использовании методов точного земледелия также будут способствовать росту рынка. Однако высокая начальная стоимость современного сельскохозяйственного оборудования и ограниченные технические знания и навыки фермеров могут замедлить этот рост.

Господин навигатор

Спутниковая навигация остаётся ключовой технологией, используемой для точного земледелия. Рынок точного земледелия находится на начальной стадии роста, и ожидается, что этот рост будет продолжаться благодаря распространению среди фермеров технологий глобального позиционирования, навигации и дистанционного зондирования. Прогнозируется, что этот рынок вырастет с $8,5 миллиарда в 2022 году до $15,6 миллиарда к 2030 году с ежегодной средней ставкой роста в 7,9%. Одним из ключевых факторов, способствующих этому росту, является увеличивающееся внимание фермеров к повышению производительности своих полей и увеличению выхода сельскохозяйственной продукции в связи с ростом населения и спросом на продукты питания.

Основными технологиями, применяемыми в точном земледелии, включают интеллектуальные датчики, системы глобального позиционирования (ГЛОНАСС, GPS, BeiDou и Galileo), автоматическое управление и наведение, а также технологии дифференцированного внесения удобрений (VRT). Эти технологии помогают снизить расходы на труд и оптимизировать использование ресурсов, что уменьшает потери в сравнении с традиционными методами сельского хозяйства. Технология VRT включает в себя программное и аппаратное обеспечение, контроллеры и системы глобального позиционирования, позволяющие контролировать количество ресурсов, применяемых фермерами в определенных местах. Технология дистанционного зондирования позволяет более эффективно управлять земельными, водными и другими ресурсами. Дроны также используются для опрыскивания, обрезки и прополки, а также для получения высококачественных изображений, что позволяет фермерам дистанционно контролировать свои угодья. Работы, проводимые до сбора урожая, такие как прополка, опрыскивание удобрениями и осмотр участка, составляют значительную часть операционных расходов ферм. Ожидается, что в ближайшие 10 лет передовые технологии точного земледелия будут продолжать снижать потребность в ручном труде.

Прогнозируется, что к 2050 году население мира достигнет 9,7 миллиарда человек, что потребует увеличения сельскохозяйственной продукции на не менее чем 70% для удовлетворения потребностей в пище. Это означает, что существующие методы сельского хозяйства должны быть усовершенствованы, а также требуются новые методы производства продуктов. Новые технологии, включая вертикальное земледелие, гидропонику и искусственный интеллект, будут играть важную роль в удовлетворении этого растущего спроса. Это также оказывает давление на фермеров и обязывает их производить пищу, что представляет собой большую нагрузку на окружающую среду. Современные технологии, такие как робототехника и дроны, а также программное обеспечение компьютерного зрения, изменяют сельское хозяйство.

Инвестиции в стартапы в области сельскохозяйственных технологий значительно возросли в последние годы, увеличившись на 370% с 2013 года, достигнув $4,7 миллиарда в 2019 году при 695 сделках. Объем сделок о слияниях и поглощениях (M&A) также заметно увеличился с 2014 года, достигнув $6,3 миллиарда при 131 сделке M&A. С увеличением числа участников в этой сфере ожидается, что агротехнологическая отрасль привлечет дополнительные инвестиции от институциональных и стратегических инвесторов. Она также будет стремиться решить проблемы, связанные с устойчивостью, производительностью на фермах, устойчивостью к гербицидам и пестицидам, а также сложной экономикой традиционного сельского хозяйства. В последние десять лет венчурные инвестиции в агротехнологический сектор продолжали расти. В 2020 году инвестиции в агротехнологии увеличились на 45,8% до $7,0 миллиарда по сравнению с $4,8 миллиарда в 2019 году. В 2021 году они достигли $11,3 миллиарда, представляя пик инвестиций.

Бесследные датчики

Исследователи из Японии разработали биоразлагаемые датчики влажности почвы, которые могут измерять влажность и внесением питательных элементов улучшать состав почвы. Эти датчики представляют собой тонкую нанобумагу, покрытую воском и оснащенную проводящей линией из олова. Одной из главных особенностей этой разработки является её биоразлагаемая подложка, что означает, что после завершения сезона они могут быть оставлены в почве, где восковое покрытие разрушится, и датчики будут естественным путем деградировать, предоставляя почве дополнительные питательные вещества.

Группа ученых под руководством Такааги Касуги (Takaaki Kasuga) провела эксперименты, внедряя эти датчики в горшки с рассадой японской шпинатной горчицы. Олово, используемое в проводящей линии датчиков, не оказывало вредного воздействия на растения, в то время как медь, находившаяся в некоторых вариантах, негативно влияла на их рост даже при низких концентрациях. Олово также оставалось нейтральным по отношению к почвенным микроорганизмам, не обнаруживая бактерицидных свойств. Полевые эксперименты продемонстрировали эффективность этих датчиков, которые при разной влажности почвы излучали изменяющиеся тепловые сигналы, которые можно было записать с помощью тепловых камер. Это открывает перспективы для применения данной разработки в сельском хозяйстве и повышения его эффективности.

За натуральный интеллект

Планы Министерства экономического развития, которые предполагают обязательное внедрение технологий искусственного интеллекта (ИИ) для крупных получателей субсидий и клиентов, приобретающих сельскохозяйственную технику по льготному лизингу, вызвали опасения в агробизнесе. Особенно обеспокоен этой инициативой Национальный союз производителей молока «Союзмолоко», в членство которого входят компании, такие как «Эконива», PepsiCo и Viola. Организация обратилась к Министерству с просьбой не обязывать аграрии внедрять ИИ для получения субсидий.

В письме организации отмечается, что внедрение технологий ИИ требует дополнительных инвестиций, особенно в период, когда предприятия сельского хозяйства сталкиваются с негативными последствиями международных событий, что приводит к увеличению себестоимости производства. «Союзмолоко» также напомнил, что предоставление льготных кредитов и лизинга способствует стабилизации ситуации, и предупредил, что ограничение доступа к государственной поддержке может привести к росту операционных расходов и ухудшению доступности сельскохозяйственной продукции для потребителей.

В октябре, Министерство экономического развития опубликовало проект постановления правительства, который предписывает внедрять технологии искусственного интеллекта с 2024 года для определенных получателей субсидий. Эта мера будет касаться компаний с годовой выручкой от 800 миллионов рублей. В список субсидий войдут такие льготы, как выгодные кредиты и лизинг сельскохозяйственной техники и оборудования, возмещение части расходов на производство сельскохозяйственной техники и компенсации убытков при предоставлении скидок на лизинг общественного транспорта.

Министерство сельского хозяйства (Минсельхоз) явно выразило свою недовольство в отношении дополнительных требований, связанных с внедрением искусственного интеллекта, в части предоставления льготных кредитов аграриям, и они активно работают над исключением таких мер из предлагаемого постановления.

Согласно главе Национальной мясной ассоциации Сергею Юшину, внедрение ИИ в сельском хозяйстве должно иметь экономический смысл, и многие компании не видят неотложной необходимости в этом. Дмитрий Леонов, заместитель председателя правления «Руспродсоюза», подчеркнул, что экономическая обстановка в пищевой промышленности уже сложная, и дополнительные нагрузки нежелательны. Источник в отрасли также отметил, что стоимость сервисов для точного земледелия и учета значительно возросла за последние несколько лет.

Другие секторы также отнеслись с опаской к инициативе Министерства экономического развития. В ассоциации «Росспецмаш», которая объединяет производителей машин и оборудования, отметили, что внедрение ИИ должно осуществляться по собственной инициативе, мотивированной конкуренцией, а не по обязательству. Борис Лоран, первый заместитель председателя Общественного совета при Министерстве транспорта, отметил, что некоторые регионы сильно нуждаются в обновлении городского пассажирского транспорта, но они не смогут справиться с этой задачей без поддержки.

Представители Министерства экономического развития подчеркнули, что данная инициатива направлена на стимулирование спроса на разработки с применением искусственного интеллекта, и она не затронет малый бизнес, который может считать ее обременительной.

В АПК нехватка облаков

Эксперты утверждают, что работа сельскохозяйственной техники без использования облачных сервисов и технологий точного земледелия приводит к замедлению темпов развития сельского хозяйства. По данным исследования, проведенного доктором технических наук и заведующим кафедрой эксплуатации и технического сервиса Кубанского государственного аграрного университета, Евгением Труфляком, 73% из 150 опрошенных экспертов согласились с этим утверждением.

Он также указал на другую проблему, выявленную в исследовании, связанную с недостатком микроэлектроники и производственных мощностей. Согласно его словам, многие аспекты цифровизации в сельском хозяйстве зависят от микроэлектроники. Проблемы в российской микроэлектронике, недостаток производственных ресурсов, а также критическая зависимость от иностранных технологий, а также отставание на 10-15 лет от мирового уровня, являются факторами, замедляющими развитие сельского хозяйства. Около 70% экспертов разделяют эту точку зрения.

Согласно экспертам, решение этих проблем заключается в достижении технологического суверенитета. Для этого, как отмечает Евгений Труфляк, необходимо разработать программу стандартизации в области цифрового сельского хозяйства. Единая цифровая платформа и визуализация данных по сельскохозяйственной технике, а также установление протокола получения данных являются ключевыми шагами в этом направлении.

Магнитное реагирование

Влияние солнечной активности, которая является ключевым фактором космической погоды, на технологии точного земледелия обсудила Ребекка Бишоп, главный научный сотрудник американской Аэрокосмической корпорации, в радиопередаче «Сельское хозяйство сегодня» Университета Канзаса.

«Хотя это может показаться незначительным, космическая погода и солнечная активность станут темами, которые будут влиять на эффективность технологий, внедряемых повсеместно в сельском хозяйстве. Космическая погода - это то, что происходит на высотах, аналогично тому, как мы наблюдаем ежедневную погоду ближе к земной поверхности. Солнце излучает радиацию и заряженные частицы, и когда они воздействуют на магнитное поле Земли, это может вызывать различные эффекты. Большая солнечная активность увеличивает вероятность того, что эти эффекты затронут нас и наши технологические системы», - рассказала Бишоп.

«Корональные выбросы массы являются одним из видов солнечной активности, при которых сильные выбросы солнца выбрасывают заряженные частицы, известные как 'плазма'. Этим частицам может потребоваться от 12 часов до нескольких дней, чтобы достичь Земли, и последствия зависят от времени суток и ориентации магнитного поля Земли. Воздействие космической погоды неоднородно в разных частях мира, и оно действительно зависит от того, какое магнитное поле присутствует в конкретном местоположении. Например, в Южной Америке космическая погода часто бывает более суровой, чем на континенте США, из-за различий в магнитных полях», - пояснила эксперт.

Любое погодное явление всегда оказывает влияние на сельское хозяйство, а космическая погода оказывает особое воздействие на судовые системы и передачу данных.

«Глобальная навигационная система работает следующим образом: есть спутники GPS, которые передают радиосигналы на Землю. Ионосфера, состоящая из заряженных частиц, может повлиять на радиосигналы, рассеивая, изгибая или отражая их. В условиях стабильной и однородной ионосферы радиосигналы передаются без проблем. Однако при нарушениях и нестабильности в ионосфере сигналы могут либо не достигать GPS-приемников на Земле, либо искажаться. Эта проблема часто связана с атмосферными условиями и может влиять на технические системы GPS», - подчеркнула Бишоп.

Терри Гриффин, эксперт по точному земледелию из K-State, также согласился с этим мнением: «Правда, что при технических неполадках с GPS системами у фермеров причиной могут быть атмосферные явления, такие как воздействие космической погоды. Если что-то не работает, первая реакция - перезагрузить систему, попробовать еще раз, связаться с дилером. Однако если проблема связана с атмосферными мерцаниями, которые приводят к рассеиванию и искажению сигналов, то остается только ждать, пока космическая погода улучшится. Кроме того, большинство нарушений в ионосфере происходят ночью, реже - днем. С другой стороны, именно круглосуточная доступность GPS-систем является одним из аргументов в пользу их использования».

Бишоп также подчеркнула, что «с ростом использования GPS в повседневных задачах эти технологии стали неотъемлемой частью повседневной жизни, и почти каждая электронная система связана с GPS. Мы можем констатировать, что наша зависимость от GPS значительно увеличилась за последние два десятилетия, даже при относительной стабильности солнечных циклов. Тем не менее, аэрокосмические компании сотрудничают с профессионалами в области точного земледелия, чтобы лучше понимать потребности конечных пользователей и воздействие космической погоды на технологии. Мы также предоставляем фермерам прогнозы космической погоды. Центр прогнозирования космической погоды NOAA регулярно информирует о приближающихся солнечных бурях и увеличенной солнечной активности».

Источник: «АПК Эксперт»