По заветам Иоффе

Современное сельское хозяйство работает по тем же принципам, что и любой бизнес: постоянное стремление снижать себестоимость единицы продукции и повышать производительность в расчете на единицу затраченных ресурсов.

Традиционные инструменты достижения этих целей по-прежнему актуальны, но их потенциал почти достиг предела, возможного при современном уровне технологий. В то же время появились новые инструменты, в частности, спутниковые и компьютерные технологии, ставшие общедоступными.

Совокупность этих инструментов применительно к земледелию получило название «точное земледелие». Вместо того чтобы пахать, сеять, вносить удобрения «на глаз», как это делалось на протяжении всей предыдущей истории сельского хозяйства, сегодня фермеры могут рассчитать количество семян, удобрений и других ресурсов для каждого участка поля с точностью до метра.

Интересно заметить, что еще в 1955 году на Всесоюзном совещании агрономов, зоотехников и биологов наш великий физик и организатор науки Абрам Федорович Иоффе, основавший в том числе Агрофизический институт, прозорливо заметил: «Недалеко то время, когда решающую роль в управлении сложнейшей отраслью человеческой деятельности будет играть электронный агроном, способный учесть множественность сложнейших зависимостей в сельском хозяйстве и предложить единственно правильное решение по оперативному управлению сельскохозяйственным предприятием». И это время пришло: ряд компаний, научных институтов и вузов активно внедряют методы точного земледелия в практику российского сельского хозяйства.

Наш собеседник — один из ведущих специалистов в области точного земледелия, автор многочисленных научных работ в этой области Егор Валерьевич Березовский — долгое время возглавлял Центр точного земледелия Полевой опытной станции Тимирязевской сельскохозяйственной академии. Сейчас он руководитель направления «Точное земледелие» в России немецкой компании — производителя сельскохозяйственной техники Amazone.

— В чем суть метода точного земледелия? Какую задачу он решает?

— В традиционном земледелии единицей измерения служит поле. То есть дозы внесения удобрений, сроки посева, нормы обработки определяются в расчете на поле. А в точном земледелии единицей измерения служат буквально метры квадратные. То есть мы рассматриваем поле не как единое целое, а как составленное из отдельных участков, как правило совпадающих с шириной захвата работающих на поле орудий, и управляем ростом развития растений применительно к каждому участку поля.

Абрам Федорович Иоффе, основавший в том числе Агрофизический институт, прозорливо заметил: «Недалеко то время, когда решающую роль в управлении сложнейшей отраслью человеческой деятельности будет играть электронный агроном, способный учесть множественность сложнейших зависимостей в сельском хозяйстве и предложить единственно правильное решение по оперативному управлению сельскохозяйственным предприятием»

«Точное земледелие»

Сейчас технические средства — GPS и ГЛОНАСС-навигаторы — позволяют при сборе урожая сделать карту урожайности применительно к каждому участку поля. Для этого при уборке измеряется поток зерна в каждой точке поля, одновременно определяется и влажность зерна. В результате урожайность привязана к пространственным координатам. И если посмотреть на полученную карту урожайности такого поля, то оказывается, что урожайность практически на любом поле может различаться вдвое. Условно, если средний урожай сорок центнеров с гектара, то где-то будут участки по двадцать, а где-то по шестьдесят. Разбег очень и очень большой.

Поэтому возникла идея управлять этим процессом и постараться сделать так, чтобы урожайность была одинаково высокая по всему полю, либо там, где не получается это сделать, вообще не сажать, не вносить удобрения, средства защиты, не тратить усилия на эти участки.

Этой теме уже лет двадцать, если не больше. И законодатели мод в этом американцы, сельское хозяйство которых похоже на наше. У них такие же большие просторы, как у нас, и не такая высокая плотность населения, как в Европе.

А отправной точкой для широкого и разнообразного использования точного земледелия стали, как ни удивительно, события, связанные с войной в Ираке. Известно, что точность GPS-сигнала, который используется для определения координат, долгое время была искусственно занижена для гражданского применения, чтобы эту систему не могли использовать другие страны для оборонных целей. Но когда началась война в Ираке, у военных не хватило специализированных GPS-навигаторов, и компания Trimble предложила использовать гражданские. А для того, чтобы это стало возможным, американскому правительству пришлось открыть доступ к сигналу более высокой точности, и гражданские пользователи всего мира впервые смогли испробовать достоинства точного позиционирования.

Сельское хозяйство с точностью до сантиметра

— И как же используются технологии точного земледелия?

— Поначалу эти технологии использовались при внесении удобрений, потом начали появляться приборы, дополнительно повышающие точность, в частности геостационарные спутники для передачи поправок всем потребителям, находящимся в зоне их покрытия — от двух до пяти тысяч квадратных километров, и стало возможно использовать эти системы для посева. И наконец, появились устройства, обеспечивающие точность плюс-минус один сантиметр — так называемые наземные RTK-станции, Real Time Kinematic. И это позволило использовать их для междурядных обработок системами с автоматическим вождением.

А совместное использование GPS и ГЛОНАСС позволяет повысить возможности использования системы даже в неудобьях: в оврагах, на крутых склонах, на высоких горизонтах.

Кроме того, появились машины, которые могут вносить удобрения по программе. Чтобы, например, не вносить их два раза на одном и том же месте. Это же и нагрузка на окружающую среду, и неоправданные затраты. И может обернуться превышением допустимых концентраций вредных веществ в продукции. Хорошая машина для внесения удобрения запоминает, где она уже их внесла, где не внесла, и в том месте, где уже внесла, сама отключится.

Более того, современные машины учитывают время на разгон и торможение: когда, например, опрыскиватель разгоняется или тормозит, он одни распылители задействует, когда вышел на рабочий режим — другие.

А компания Amazone, в которой я сейчас работаю, получила золотую медаль на выставке «Агросалон» за машину для внесения удобрений, которая учитывает направление и силу ветра и подстраивается под его характеристики: навстречу ветру она сильнее бросает удобрения, а по ветру бросает слабее. Сейчас есть возможность установки метеостанций на опрыскиватель, и, если скорость ветра больше десяти метров в секунду и опрыскивать нельзя, машина сама вам сразу даст красный сигнал.

Кроме того, мы сейчас имеем возможность мониторить работу машин, то есть отслеживать, где машина находится, какую норму она вырабатывает, какая у нее скорость движения, какие распылители на ней установлены, даже сколько удобрения туда загрузили и когда она разгрузилась, чтобы воровства не было тех же удобрений. И мы можем передавать карту заданий для машины дистанционно: где вносить, где не вносить удобрения.

— А при каких еще операциях используются эти методы?

— Другое направление развития точного земледелия — управление ростом и развитием растений в режиме реального времени. Со спутника, или с беспилотника, или с помощью оптического сенсора, который устанавливается на крыше трактора, можно оценивать состояние фотосинтеза растений и степень их развития применительно к каждому участку поля. И в зависимости от этого нужно применять, скажем, на одних участках быстродействующие удобрения, которые начинают работать уже через десять дней после внесения. А на других, если вы видите, что фотосинтез идет не так, как вам хотелось бы, и ситуацию уже невозможно исправить, отказаться от подкормки азотными удобрениями. Сейчас эта технология активно развивается в России, и уже есть отечественные беспилотники гражданского сектора, которые позволяют видеть поле как на ладони.

Правило ростового разбавления

— Как определяется состояние фотосинтеза?

— Делается съемка в красном и инфракрасном спектрах. Как известно, растения нам кажутся зелеными, потому что они поглощают красный свет. И чем больше они красного поглощают, тем более темно-зелеными они нам кажутся. И, соответственно, мы оцениваем состояние фотосинтеза по поглощению инфракрасного излучения. А дальше агроном выходит в эти точки и принимает решение, что делать. А это, в частности, позволяет получать более качественное зерно и повышать его экспортный потенциал.

То есть мы управляем развитием растений, а кроме того, через контроль фотосинтеза можем понять, в какой фазе развития растения находятся, и уже на ранней стадии оценить возможный урожай. Исходя из прогнозов урожайности, можно внести необходимое количество удобрений. Чем большую урожайность мы планируем получить, тем больше удобрений нужно внести. Это называется правило ростового разбавления. Если у вас получается третий класс зерна, то у зерна появляется экспортный потенциал. А в мире зерно сейчас стоит дорого — двести долларов за тонну, потому что в Европе неурожай, там все засушило.

При таких ценах на зерно сельхозтоваропроизводители чувствуют себя очень уверенно и зарабатывают хорошо. Нередки случаи, когда рентабельность производства продовольственного зерна достигает семидесяти процентов.

А наши приемы позволяют, во-первых, обеспечить экономию пестицидов и агрохимикатов, то есть не вносить там, где они уже внесены, а во-вторых, увеличить отдачу — вносить туда, где вы гарантированно получите урожай.

Между прочим, в Европе существует очень интересная система. Мониторинг урожайности — это у них уже дело обычное: летают спутники, летают беспилотники, что позволяет оценить, какой урожай будет у вас на поле. А это, в свою очередь, позволяет им еще до уборочной строить прогнозы и заключать контракты на поставку, на логистику.

Поэтому сколько и какого урожая вы получите у себя на поле — это не секрет, там про всех всё известно. Но там проверяют и то, сколько удобрений вы внесли. И если вы удобрений внесли много, а урожай ваш не соответствует количеству внесенных удобрений, особенно если вы внесли больше, чем нужно, азотных удобрений, то вы будете платить штраф за то, что нанесли ущерб окружающей среде.

— Вы сказали, что высокая точность нужна для междурядной обработки системами с автоматическим вождением. А почему?

— В этом случае трактор может двигаться в автоматическом режиме по технологической колее, которая закладывается при посеве, либо по междурядьям. Главное, чтобы трактор и культиватор не повреждали растения. В отличие от традиционных технологий механизатор в это время может курить, ворон считать, а трактор будет работать. Есть уже технические решения, когда трактор сам разворачивается и машина в этот момент автоматически перестает распределять удобрения или опрыскивать. Остается только не забыть ее загрузить. Фактически это робот, в котором на всякий случай сидит механизатор. Я думаю, что появление беспилотных тракторов — это перспектива пяти, максимум десяти лет.

— А как используют карту урожайности?

— Когда речь идет о внесении удобрений, которые работают не один год, а несколько лет. Это в первую очередь фосфорные и калийные удобрения. Для их внесения надо знать историю состояния поля. В результате получают карты потенциальной урожайности, когда каждый участок поля оценивается по вероятности получения урожая. Отбираются пробы почвы в хороших местах, в плохих местах, и на основании этого агрохимобследования делается карта предписания: здесь одно содержание элементов питания, здесь другое.

И дальше директор совместно с экономистом и агрономом обсуждают, почему на том или ином участке поля низкая вероятность получения урожая и что надо сделать, чтобы ее поднять, — какие удобрения и сколько внести.

Для реализации технологии точного земледелия необходима сельхозтехника, оснащенная бортовым компьютером, а геоинформационными системами и системы глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС

«Точное земледелие»

А хороших тракторов нет

— Расскажите, пожалуйста, о своей фирме.

— Компания Amazone — это производство машин, от посева до уборки. Компания немецкая, но в Самаре она создала завод по производству машин с высокой степенью локализации.

— А собственно российские компании, тот же «Ростсельмаш», как-то с вами сотрудничает и вообще занимается этим направлением машиностроения?

— Прежде чем перейти в Amazone, я работал в Тимирязевке, несколько раз участвовал в совещаниях с «Ростсельмашем» и говорил им: начните делать комбайны, которые могут создавать карты урожайности. И только-только, буквально год назад, насколько мне известно, там начали делать отечественные системы картирования урожайности. До этого наши комбайны не были приспособлены к задачам точного земледелия, поэтому на них устанавливались только иностранные системы картирования урожайности. Может быть, инженеры, не верили и не вели разработки отечественных систем. Сейчас разработки ведутся небольшими творческими коллективами, есть хорошие примеры: «Глонаша», «Агронавигатор» — вот неполный список небольших бортовых сельскохозяйственных компьютеров отечественного производства.

— А можно модернизировать обычные трактора или другую сельхозтехнику под эти задачи?

— Да. Несколько лет мы совместно с Институтом проблем управления РАН примерно этими вопросами и занимались: установкой системы автоматического управления на трактора. Например, на трактор «Беларусь». Потому что у нас, к сожалению, в России хороших универсально-пропашных тракторов нет.

— Но и «Ростсельмаш» трактора теперь производит, и Кировский завод…

— Это тяжелые трактора, а из маленьких, универсально-пропашных, только «Беларусь».

— Большие кировские трактора не подходят для ваших целей?

— Во-первых, они в междурядье не помещаются. К-700 — он же как танковый тягач проектировался. За него можно зацепить широкозахватные орудия для почвообработки, а для посева, междурядных обработок он не подходит. Для этого нужны маленькие машины. И они должны иметь возможность хорошо переводить орудия из рабочего положения в транспортное и управлять гидравликой прицепных машин. Для этого нужны большие потоки масла, до восьмидесяти–ста литров в минуту, а у наших тракторов используются гидронасосы, как правило, тридцать два литра в минуту и с нерегулируемым потоком.

Трактор оборудованый системами автоматического вождения

«Точное земледелие»

Кадров не хватает

— Насколько широко распространены в России приемы точного земледелия?

— В той или иной степени все начали использовать спутниковый мониторинг, смотреть и задумываться, почему в этом месте на поле у меня все хорошо, а в другом — плохо. Машин нашей компании, которые могут работать по технологиям точного земледелия, в России продано уже сотни. Это что касается внесения удобрений.

Что касается систем автоматического вождения, то, наверное, любой уважающий себя собственник должен использовать машины, трактора с системой автоматического вождения. Это не завтрашний день, это уже сегодняшний день. Я считаю, что все трактора на поле должны работать с системой автоматического вождения. Хотя продвигают в основном точное земледелие фирмы — производители техники и программного обеспечения.

— А если оценивать охват хозяйств в России, использующих эти методы, в процентах от их общего числа?

— Системами автоматического вождения оснащены все крупные хозяйства на сто процентов. Что касается дифференцированного внесения средств защиты растений, удобрений, то они есть примерно в двадцати процентах хозяйств. Но удобрения дорожают. Сегодня современные машины для внесения удобрений в крупном хозяйстве через себя пропускают удобрений где-то на миллион евро. А мы говорим, что мы можем сэкономить десять процентов от этой суммы. Получается очень большая экономия. Проблема в том, что для этих технологий требуется большее количество квалифицированных человеческих ресурсов. Скажем, мы увидели, что здесь растения развиваются плохо, а здесь хорошо, но, чтобы принять решение, на поле должен выйти агроном. И количество людей, которое требуется при наших технологиях, чтобы это сделать, сильно возрастает. А это нравится не всем директорам.

— А автономные системы навигации в ваших системах применяются?

— В основном спутниковые системы. Но определенные элементы инерциальных систем используются одновременно с GPS и ГЛОНАСС-навигацией. Подруливание и расчеты делаются на основании данных, получаемых от гирокомпасов и акселерометров.

Таких систем с инерциальными сенсорами, с гирокомпасами, так называемых навигационных контроллеров, я отечественного производства не видел. Может быть, они есть в военно-промышленном комплексе, но то, что делают в ВПК, очень дорого. А нужны они как ширпотреб, чтобы на каждый трактор поставить можно было.

— Часто утверждают, что у нас очень низкая техническая вооруженность хозяйств. Что у нас тракторов на один гектар в несколько раз меньше, чем в Европе, в Канаде, в Америке.

— Это как считать. Если в Европе фермер, то у него же очень часто два-три трактора, чтобы орудия не перецеплять. У него, скажем, тридцать гектаров земли, он до обеда пашет, после обеда сеет, ему невыгодно так часто перецеплять орудия. Ему выгоднее иметь несколько тракторов. А у нас же очень часто в три смены работают на одном орудии, особенно если это широкозахватные агрегаты.

У нас поля большие, крупная контурность, у них мелкая контурность. Одно дело поле в сто гектаров засеять, другое дело — в десять гектаров, там одних разворотов больше, чем самого поля. Поэтому сравнивать энерговооруженность по этому показателю некорректно.

— А на каких культурах можно использовать приемы точного земледелия?

— Практически на всех культурах. Если мы говорим про междурядные обработки, то это и картофель, и овощные культуры. Но на пшенице они получили самое высокое развитие.

— Каких сортов зерно используется — наших или зарубежных?

— Что касается озимых культур, то это сорта нашей селекции, потому что Дедушка Мороз европейские все убивает. А что касается яровых культур, то мы здесь проиграли. Яровые сорта идут в основном иностранной селекции.

В Европе тоже постоянно занимаются озимыми. И они широко применяют генетические методы. Но это не трансгенные методы. Используется метод полиплодии, когда берутся пыльники растений, специальным веществом обрабатываются, в результате у клетки удваивается набор хромосом и появляется возможность делиться.

Таким образом, мы получаем растение, у которого очень выровнен генотип, поэтому, если вы посмотрите на сорта иностранной селекции, такое ощущение, что они пострижены, вот так они ровненько-ровненько идут, да. А у нас: выше-ниже, выше-ниже, — а почему? Мы отбор ведем по фенотипу, то есть по внешним признакам. А они создают сорта сразу генетически более однородными. А что значит «выровнены»? Это более высокая скорость уборки, и можно косить выше. Поэтому иностранные сорта более симпатичные, мы здесь, конечно, отстали лет на десять.

— Какой экономический эффект дает эта технология?

— Мы работаем в хозяйствах, где и три тысячи, и пять тысяч гектаров, и, по нашему опыту, во многих из них уже сто процентов азотных удобрений вносят дифференцированно.

Причем вроде бы удобрений то же самое количество вносится, как без наших методов, а уборка чуть ли не в два раза быстрее происходит. Потому что нет полегших растений, ведь где перекормили, они ложатся. А что значит «полегшее растение»? Это значит, что комбайн там медленнее идет, это поломки.

Кроме того, правильно удобрение внесли — растения более дружно созрели. Растения более дружно созрели — у вас сроки уборки сокращаются, комбайн быстрее по полю идет. Вот так оно одно за одно цепляется, и получается экономический эффект. Мы считаем, что от трех до пяти тысяч рублей на гектар можно дополнительно получить в результате внедрения наших технологий в земледелие.

А бывают хозяйства по сто тысяч гектаров. Там получается огромная сумма. Но, как я уже сказал, еще нужно где-то людей взять. Эта прибавка же не сама по себе, это же все за счет правильного агрономического решения.

Нужны гибридные люди

— И где вы берете кадры?

— Сейчас проблема номер один, мешающая внедрению наших технологий, — нехватка обученных кадров. Кадры готовят, но их уровень очень низкий. В сельхозвузы ребята приходят слабенькие. Они, может быть, и рады освоить технику, но не получается. Тем не менее ребята талантливые есть. Но где-то, наверное, один из двадцати остается в сельском хозяйстве. А более талантливые, более мозговитые, они куда? Они в город.

Во многих аграрных вузах компания Amazone открывает специальные классы. Плюс сами зимой проводим обучение и выезжаем в регионы, где проводим однодневные семинары специально для тех хозяйств, которые хотят заниматься технологиями точного земледелия. Где-то триста-пятьсот человек мы обучаем в течение зимы.

А еще на крупных мероприятиях — Днях растениеводства — компания проводит семинары. Собирали по сто человек и два раза вывозили их в Германию, где демонстрировали новые машины и проводили недельное обучение.

В Самаре сейчас учебный класс запустили специально на заводе для обучения наших клиентов, чтобы они правильно пользовались техникой и агрономическими методами. Я считаю, что серьезного эффекта можно достичь только на стыке агрономических и инженерных знаний.

Агроном — он же больше биолог, если хотите гуманитарий, а у инженера математический склад ума. И получается, что нужны такие люди-гибриды, в хорошем смысле этого слова. Их непросто найти, поэтому ко мне часто обращаются с просьбой найти таких людей. Предлагают сто тысяч рублей в месяц, и даже больше.

— А почему тогда в аграрные вузы маленький конкурс, если, казалось бы, зарплаты больше, чем в городе?

— Менталитет. На самом деле, менталитет. Реально сейчас в хозяйствах зарплаты больше, чем в городе. Механизатор во время уборочной, а он управляет комбайном, который стоит двести тысяч долларов, то есть это большая ответственность, получает до двухсот тысяч рублей в месяц. Даже, кто-то мне говорил, до двухсот восьмидесяти тысяч в месяц. Правда, это один месяц уборочный и с утра до ночи, но зато зима свободная.