Обладнання, призначене для відстеження урожайності у межах поля, вперше з’явилося на початку 90-х років ХХ століття – і на сьогодні воно є невід’ємною частиною сучасного сільського виробництва. Господарства, які почали впроваджувати точне землеробство уже в той час, наразі мають сформовану історію своїх полів за кількарічний період та вже провели дослідження щодо можливостей застосування накопичених даних на практиці.
Основна ідея карти врожайності
Картографування урожайності відображає процес накопичення даних щодо врожайності культур з прив’язкою до певної ділянки на полі та відображає її властивості (такі як, наприклад, вміст вологи) до тих пір, коли культура дозріє. Для досягнення цієї мети було розроблено певні методики та велику кількість різноманітних сенсорних датчиків.
Основні компоненти карти врожайності зернових культур включають:
1) Сенсор обліку бункерного врожаю – визначає об’єм намолоченого зерна;
2) Сенсор визначення вологості – враховує вміст вологи зерна з різним його показником;
3) Сенсор чистої швидкості зернового шнека – використовується деякими системами картографування для підвищення точності
4) Обліку врожайності зернових;
5) GPS-антена – отримує сигнали з супутника;
6) Монітор відображення урожайності з GPS-приймачем – здійснює прив’язку до території та накопичує інформацію;
7) Головний датчик для визначення координат розміщення – розрізняє будь-які зміни положення на площі поля;
Датчик швидкості руху – визначає пройдений комбайном шлях впродовж робочого процесу (інколи швидкість руху визначається за допомогою GPS-приймача або радара чи ультразвукового сенсора).
Кожний датчик повинен бути відкалібрований відповідно до вказівок виробника. Правильно відкалібрований сенсор забезпечить точне конвертування його даних у фізичні величини. Під час робочого процесу на основі сигналів від всіх сенсорів створюється файл з фактичними даними. Згодом його можна конвертувати у текстовий формат або відобразити на карті за допомогою додаткового обладнання.
Процес створення карт урожайності
Урожайність підраховується з прив’язкою до координат розміщення комбайна на полі з допомогою GIS-обладнання. Інформація початкового файлу не є ідеально точною, оскільки координати, які фіксують розміщення комбайна на полі, не повністю збігаються з кількістю зерна, зібраного з певної ділянки. Адже процеси очистки в комбайні дещо затримують масу (це відбувається у тих випадках, коли не беруть до уваги поправку в реальному часі). Для усунення даної помилки в отримані GIS-дані вводять вищевказану поправку, і точки, які фіксував головний сенсор, зміщаються назад. Тривалість затримки зернової маси під час процесу очищення, зазвичай, залежить від комбайна, а інколи і від особливостей культури, але у більшості випадків для зернових культур вона становить 10-12 секунд.
Зазвичай, декілька точок даних (на початку і в кінці руху комбайна під час збирання) необхідно видаляти. Таким чином усувається похибка початкової і кінцевої затримки зернової маси. Початкова затримка потоку зерна відбувається на старті роботи комбайна, оскільки потік маси ще не стабілізований через властивість зернового шнека заповнюватися поступово. Подібним чином під час завершення роботи комбайну при обмолоті культури і його подальшому русі потік зернової маси в шнеку ще продовжується, спадаючи до нуля при повному його вивільненні. Для найбільш точного налаштування комбайна необхідно провести консультації з постачальниками обладнання для обліку врожаю.
Обробка свіжих даних для внесення поправки на затримку потоку зернової маси, а також видалення точок координат комбайна на початку і в кінці робочого процесу – основний процес фільтрації даних для їх наступної конвертації і відображення результатів обліку на карті.
Оцінка історії полів
Аналіз щорічного коливання врожайності у межах поля є важливим кроком у визначенні ділянок з потенційно високим або низьким рівнем. При вирішенні даного питання можна використовувати декілька способів. Перший – передбачає розрахунок відносної урожайності (нормування) для кожної точки або комірки сітки поля. Нормована урожайність визначається шляхом ділення фактичної урожайності на середнє її значення із усього поля.
Якщо культура вирощується в різних умовах, наприклад, коли одна частина знаходиться під зрошенням, або вирощуються різні сорти на різних ділянках, нормування урожайності також повинно проводитись по окремих частинах в межах однієї відмінності, і лише потім отримані дані переносяться в межі одного поля. На рисунку зображено історію відносної врожайності для поля кукурудзи (соя в 2000 році), яка вирощувалась на зрошенні (до 2001) і на круговому зрошенні (2002 рік).
Карти відносної врожайності кукурудзи і сої за 7 років (червоний колір зображує ділянки з низьким рівнем урожайності, а зелений – вище за середнє значення з поля).
Напрями потенційного використання
Картографування урожайності демонструє продуктивність культури в розрізі поля. З одного боку, ця інформація може бути використана для визначення просторових відмінностей на полі, які лімітують врожайність культури. З іншого – історія полів необхідна для встановлення планового урожаю для кожної ділянки, що дозволить змінювати витрати відповідно до їх потенційної продуктивності.
На схемі зображено можливі варіанти для ухвалення рішень щодо напрямків інвестицій на основі аналізу карт врожайності полів. Якщо коливання врожайності у межах поля не можна пояснити будь-якими його просторовими відмінностями, то у такому випадку поле приймається як одна суцільна ділянка. На сьогодні точне землеробство є багатообіцяючим напрямком у сільському господарстві.
У випадках, коли коливання врожайності у межах однієї ділянки не змінюються з року в рік, це може бути приводом для оцінки різних показників поля (забезпеченість поживними речовинами, особливості рельєфу, наслідки проведених агротехнічних заходів та інше).
У разі, коли причина коливань урожайності відома і вона може бути виправлена, всю площу поля можна довести до однорідного стану, що дозволить отримувати один рівень урожайності. Такого роду ідея є одним з головних завдань точного землеробства, проте втілити її в життя можна лише в окремих випадках. Для прикладу, диференційоване внесення вапна може бути направлене на вирівняння рівня рН на окремих ділянках поля. В даному випадку карта урожайності є підставою для проведення дослідження: чи справді низька кислотність є обмежуючим фактором урожайності? У свою чергу, карта кислотності ґрунтів використовується для встановлення норм внесення вапна. В іншому разі, може бути ухвалене рішення щодо проведення локалізованого глибокого розпушування для зниження щільності ґрунтів.
В більшості випадків повністю усунути фактори, які спричиняють строкатість урожайності, шляхом проведення одноразовогоо агротехнічного заходу неможливо у зв’язку з обмеженістю економічних і практичних можливостей аграріїв.
Висновок
Карта врожайності є одним з найбільш доступних джерел отримання просторової інформації для точного землеробства. При її розробці необхідно усувати дані, які можуть викривляти реальні значення урожайності на конкретній ділянці. Розрахунок середніх показників та їх згладжування зазвичай роблять для подальшого роз’яснення даних. Тривала історія полів необхідна для уникнення похибок, які можуть спричинити погодні умови або інші непередбачувані фактори впродовж окремих років. Зазвичай цього можна досягти при наявності карт за 5 останні років.
Інформація, отримана під час вивчення карти, може бути використана для виявлення факторів, які впливають на врожайність культури або для проведення відповідних диференційованих агротехнічних заходів, необхідних для досягнення запланованої врожайності. Аграріїв повинно зацікавити точне землеробство, оскільки вони завжди зможуть оцінити ефективність різних рішень для визначення найбільш ефективного у конкретних умовах.
