Главная

Повышение эффективности использования пашни с помощью геоинформационных и космических технологий

Производство продукции растениеводства в Российской Федерации и, в первую очередь, производство зерна характеризуется положительной динамикой. В период с 1996 по 2010 годы среднегодовой валовой сбор зерна в весе после доработки по пятилетним периодам составил в 1996-2000 гг. – 65,1 млн.тонн, в 2001-2005 гг. – 78,8 млн.тонн, в 2006-2010 гг. – 85,2 млн.тонн.

Рост производства происходил на фоне ряда устойчивых тенденций с противоположной направленностью: одна группа тенденций с очевидностью способствовала увеличению урожайности, другая же могла оказывать сдерживающее влияние на повышение валового сбора.

Так, с 1996 года по 2010 год количество внесенных минеральных удобрений на 1 га посевов пшеницы в сельскохозяйственных организациях увеличилось с 17 кг д.в. до 41 кг д.в., степень износа основных фондов сократилась с 41,1% до 32,7%, причем тенденция к снижению началась с 2001 года, когда степень износа уже достигала 50,8%.

С другой стороны, за этот же период времени, нагрузка на 1 трактор увеличилась с 115 га до 236 га, произошло уменьшение количества зерноуборочных комбайнов на 1000 га с 5,4 единиц до 3 единиц, среднегодовая численность работников занятых в сельском хозяйстве снизилась с 9,3 млн.человек до 6,1 млн.человек, посевная площадь под зерновыми культурами уменьшилась с 53,4 млн.га до 32 млн.га.     

Таким образом, снижение количества единиц техники на 1 га, уменьшение посевных площадей и числа занятых работников на фоне повышения валового сбора зерна свидетельствует об устойчивом повышении эффективности использования пашни.

Можно ожидать, что тенденция повышения эффективности использования каждого гектара пашни будет в кратко- и среднесрочной перспективе только укрепляться. Это будет обусловливаться не только стремлением к увеличению прибыльности производства, но и в качестве компенсаторной меры для ослабления негативного влияния опережающего роста цен на ключевые ресурсы, необходимые для сельскохозяйственного производства. Так, если принять стоимость реализованной пшеницы за 1 единицу, то цена за автомобильный бензин по отношению к цене пшеницы с  2000 года по 2010 год увеличилась с 3 единиц до 5,5 единиц, за дизельное топливо - с  2,5 единиц до 4,4 единиц, за тракторы - с  122 единиц до 397,6 единиц, за зерноуборочные комбайны – с 305 единиц до 1201,1 единиц, за удобрения – с 0,7 единиц до 5,6 единиц*.

В этой связи, системы и технологии, обеспечивающие повышение эффективности сельскохозяйственного производства и управления производством, будут особенно востребованы у сельхозтоваропроизводителей.  

Совместное использование отраслевых геоинформационных систем и технологий  мониторинга посевов из космоса является одним из наиболее перспективных решений для управления отраслью растениеводства, поскольку позволяет получать оперативную информацию о состоянии посевов, проводить геопространственный анализ по динамике развития культур, определять проблемные поля и участки, требующие приоритетного внимания, и способные при проведении соответствующих технологических операций дать прибавку урожайности.

Как показывает практика, внедрение в отрасли растениеводства геоинформационной системы (ГИС) «ЦПС:АгроУправление» (разработчик ООО «ЦентрПрограммСистем») и технологий космического мониторинга, имеющихся у ООО «Инженерно-технологический центр СканЭкс», помогает решать целый спектр управленческих задач, начиная с периода  появления всходов и заканчивая уборочными работами.

В земледельческих зонах, где возделывают озимые культуры, мониторинг посевов можно начинать уже с апреля, получая информацию о состоянии культур, вышедших из зимовки (рис.1). 

Космоснимок показывает, что на части полей произошла гибель посевов или озимые вышли из зимовки в угнетенном состоянии. Оперативное получение информации о состоянии культур позволило провести на ранних этапах вегетации необходимые агротехнические мероприятия (подсев, пересев, подкормки) именно по тем полям и участкам, которые того требовали. В результате, на каждый вложенный рубль экономический эффект составил 68 рублей.   

Анализ космоснимков, сделанных на разных стадиях развития культур, позволяет увидеть объективную картину по степени развитости посевов в разрезе полей и участков (рис.2),   качеству выполнения полевых работ (рис.3), дружности созревания посевов зерновых культур на разных массивах или внутри одного массива (рис.4.). 

Рис.2. Идентификация состояния посевов по космоснимку. Белгородская область.

Поле 13. Культура: Озимая пшеница, Дата сева: 10.09.2011, Фенофаза 15.06.2012: налив зерна, Высота всходов: 90-100 см, Более светло-зеленый цвет на космоснимке соответствует  участкам с лучшими всходами.

Поле 14. Культура: Озимая пшеница, Дата сева: 11.09.2011, Фенофаза 15.06.2012: налив зерна, Высота всходов: 80 см, Более низкая растительность и менее густое насаждение соответствует темно-зеленому цвету на космоснимке. 

1-й фрагмент космического снимка от 11.06.2012,  2-й фрагмент космического снимка от 11.06.2012.

Рис.3. Дискование пара на поле 28. По оперативному учету, заносимому в ГИС «ЦПС:АгроУправление», дискование пара проводили в период с 11 по 17 июня. На снимке от 11.06.2012 видно, что пар еще не обработан, на снимке от 21.06.2012 -  пар обработан.

Рис.4. Мониторинг созревания озимой пшеницы. Тамбовская область.

А – тематическая карта посевов озимой пшеницы. Зеленым цветом обозначены поля с озимой пшеницей посева 2011 года.

Б – карта вегетационного индекса (NDVI). Красные овалы – группы полей с  посевами  озимой пшеницы. Цветовая шкала для озимой пшеницы на карте NDVI: Зеленый цвет на карте NDVI – активно вегетирующая культура (визуально на поле – зеленый цвет растений); Желтый цвет на карте NDVI – начало созревания (визуально на поле – бледно-зеленый цвет растений); Темный цвет на карте NDVI – созревание (визуально на поле желтый цвет растений).

На карте вегетационного индекса видны массивы посевов озимой пшеницы с выраженным недружным созреванием: №1, №3, №4, №7

Особый интерес представляет возможность оценки будущей урожайности озимых по снимкам, полученных в весенний период. Как уже упоминалось выше, оттенок цвета (светло-зеленый или темно-зеленый) свидетельствует о степени развитости посевов (см.рис.2), поэтому оправданным было использовать этот признак для проведения оценки будущей урожайности. Получение контрольного намолота по полям показывает, что по весенним снимкам действительно можно оценивать будущую урожайность озимой пшеницы.

Рис.5. Соответствие контрольного намолота и степени развитости посевов, определенной по снимку от 20.05.2012

Поля, которые распознавались по весеннему снимку, как площади с лучшим состоянием посевов имели урожайность в диапазоне от 44,9 и до 49 ц/га, на полях же с менее развитыми посевами урожайность была немногим более 41 ц/га.

Таким образом, использование специализированных геоаналитических систем вкупе с мониторингом посевов из космоса способны обеспечить повышение эффективности управления посевами, и при условии проведения соответствующих технологических операций по проблемным полям и участкам увеличить валовой сбор зерна.

 

Нефедьев Л.В., Кононов В.М.

ООО «ЦентрПрограммСистем»

 

*Данные взяты из статистических сборников Федеральной службы государственной статистики «Сельское хозяйство, охота и охотничье хозяйство, лесоводство в России», 2011 г.; «Сельское хозяйство, охота и лесоводство в России», 2009 г., 2004 г.; «Сельское хозяйство в России», 2002 г.

** Этот и последующие космоснимки включают данные ©CNES 2012 год, Отдел распространения Spot Image S.A., Франция, обработка космоснимков проведена ООО «ИТЦ СканЭкс»

28 мая, 2015
Статьи
Яндекс.Метрика