CC BY
37УДК 621.824.33
статья поступила 19.05.2023
Б.В. Семенов, студент, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень; научный руководитель В.А. Антропов, кандидат биологических наук, доцент кафедры математики и информатики, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
БУДУЩЕЕ АГРОТЕХНИКИ: ТЕНДЕНЦИИ И ИННОВАЦИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ, КОТОРЫЕ БУДУТ НАБЛЮДАТЬСЯ В 2023 ГОДУ
Любое обсуждение агробизнеса в 2022 году было бы неполным без рассмотрения ключевых тенденций и инноваций в сельском хозяйстве, так как за последние два десятилетия мировое производство основных культур увеличилось более чем на 50%. Как сельскохозяйственным компаниям удалось удвоить производство за двадцать лет, и как они могут добиться еще более впечатляющих результатов в условиях растущего населения планеты? Короткий ответ - инновационные сельскохозяйственные технологии.
Ключевые слова: сельское хозяйство, инновации, технологии, искусственный интеллект, автоматизация, данные, мониторинг, производительность.
B.V. Semenov, V.A. Antropov
Northern Trans-Ural State Agricultural University
THE FUTURE OF AGRICULTURAL TECHNOLOGY: TRENDS AND INNOVATIONS IN AGRICULTURE THAT WILL BE OBSERVED IN 2023
Any discussion of agribusiness in 2022 would be incomplete without considering key trends and innovations in agriculture, since over the past two decades, global production of staple crops has increased by more than 50%. How have agricultural companies managed to double production in twenty years and how can they achieve even more impressive results in the face of a growing global population? The short answer is innovative agricultural technologies.
Key words: agriculture, innovation, technology, artificial intelligence, automation, data, monitoring, productivity.
Сельскохозяйственные предприятия больше не могут позволить себе полагаться на решения, основанные на интуиции, процессы, ориентированные на человека, и технологии, рожденные в предыдущие века. Победителями завтрашнего дня станут те, кто внедряет инновации в сельском хозяйстве сегодня.
Почему инновации IoT в сельском хозяйстве заставят вас забыть о традиционном сельском хозяйстве? Когда мы говорим о сельском хозяйстве, мы представляем себе традиционное земледелие, которое основывается на ручном труде, применении удобрений, использовании тяжелой техники и пестицидов. Однако, инновации IoT (интернет вещей) в сельском хозяйстве могут изменить этот подход и забыть о традиционном животноводстве и земледелии.
Основные преимущества IoT в сельском хозяйстве:
1. Улучшение качества сельскохозяйственной продукции: IoT позволяет оптимизировать процессы выращивания растений, снизить возможность заболевания растений и благодаря этому повысить качество и количество урожая.
2. Оптимизация использования воды и удобрений: 1оТ-технологии позволяют оптимизировать полив и использование удобрений, что приводит к более эффективному и экологически чистому использованию водных ресурсов.
3. Снижение затрат на труд и ресурсы: с использованием 1оТ-технологий в сельском хозяйстве можно снизить затраты на труд и ресурсы благодаря автоматизации процессов выращивания, предотвращению болезней и вредителей.
4. Мониторинг и управление: IoT позволяет в реальном времени мониторить состояние урожая и почвы, управлять процессами удобрения и полива, предотвращать заболевания и определять точное время уборки [1].
Таким образом, инновации IoT в сельском хозяйстве могут значительно улучшить производительность и эффективность, снизить затраты на ресурсы, улучшить качество продукции и помочь бороться с экологическими проблемами. Это приведет к большому повышению производительности на меньших площадях, возможности выращивания круглый год и улучшению экономических показателей.
Искусственный интеллект, ML и прогнозная аналитика в агротехнологиях. На каждом этапе сельскохозяйственного жизненного цикла фермеры должны принимать десятки своевременных и эффективных решений. В прошлом выбор урожая, подготовка почвы, использование удобрений, посев семян, орошение, защита от сорняков, сбор урожая и хранение определялись решениями, основанными на интуиции, ручных расчетах и субъективных мнениях.
Сегодня лица, принимающие решения в сельском хозяйстве, могут сэкономить много времени, получать точные прогнозы и принимать более эффективные решения, используя инновационные идеи в сельском хозяйстве, основанные на технологиях машинного обучения (ML) и искусственного интеллекта (AI) [2].
Применение искусственного интеллекта в агротехнологиях позволяет собирать и обрабатывать большие объемы данных, что помогает аграриям принимать осознанные решения в области посева, роста и сбора урожая. С помощью алгоритмов машинного обучения, на основе данных о климатических условиях, почвенном составе и обработке растений можно определить оптимальную стратегию управления урожаем.
Применение прогнозной аналитики позволяет предвидеть возможные проблемы в производстве и разрабатывать планы борьбы с ними заранее. Также анализ данных дает возможность прогнозировать влияние риска на производство и принимать меры для снижения этого риска [7].
Применяя все эти технологии, возможно увеличение урожайности и экономической эффективности производства. Благодаря этому сельское хозяйство может более эффективно использовать ресурсы и уменьшить число неблагоприятных климатических воздействий на урожай.
Как блокчейн воплощает в жизнь инновационные идеи в сельском хозяйстве? Невозможно не упомянуть блокчейн, говоря о ключевых инновациях в сельском хозяйстве и фермерстве. Блокчейн и технология распределенных реестров (DLT) уже используются практически на каждом этапе сельскохозяйственного бизнес-цикла для:
- упрощения цепочек поставок сельскохозяйственной продукции;
- повышения безопасности пищевых продуктов и устранения контрафактных продуктов;
- отслеживания полного маршрута продукта от поля до магазина;
- снижения финансовых рисков и содействия справедливой торговле;
- предоставления сертификатов, требуемых органами власти;
- предоставления фермерам и предприятиям бесперебойных финансовых и страховых услуг [3].
Так как сельское хозяйство всегда было уязвимо к непредсказуемым погодным и климатическим изменениям, услуги страхования имеют решающее значение для финансового благополучия сельскохозяйственного бизнеса.
С помощью смарт-контракта, основанного на блокчейне, выплаты возмещения могут быть автоматически инициированы после выполнения договорных условий. Например, если месячное количество осадков не достигает определенного уровня, указанного в контракте, фермер может автоматически получить компенсацию в течение срока действия контракта [3]. Смарт-контракты, разработанные с использованием технологии распределенной бухгалтерской книги, делают процесс выплаты возмещения быстрым, простым и безопасным.
Тенденции автоматизации в сельском хозяйстве открывают новые горизонты. Современные технологии и больший доступ к информации открывают новые возможности для автоматизации сельского хозяйства. Это может повысить эффективность производства и увеличить доходы фермеров.
Одной из ключевых тенденций является использование роботов и дронов для выполнения различных задач на полях. Роботы могут выполнять монотонные и опасные операции, такие как полив, уборка сорняков и будут значительно уменьшать затраты на рабочую силу. Дроны могут выполнять съемку и обследование полей, обнаруживать заболевания растений и давать информацию об уровне увлажнения.
Еще одной тенденцией является использование Big Data и аналитики данных для улучшения производства и планирования сельскохозяйственных операций. С помощью данных можно определить наилучшее время для посева, удобрения и сбора урожая, а также определить наиболее эффективные методы производства [4].
В области животноводства также может наблюдаться автоматизация. Введение систем автоматического кормления и сбора молока может улучшить производительность животноводства и уменьшить количество необходимой рабочей силы.
Таким образом, тенденции автоматизации в сельском хозяйстве открывают новые горизонты для улучшения производительности и увеличения доходов фермеров.
Будущее здесь: вертикальное и комнатное земледелие. Глобальное изменение климата привело к экстремальным погодным условиям, которые, в свою очередь, приводят к нехватке земли для сельскохозяйственных целей. Правительства и предприятия объединяют усилия, чтобы донести инновационные идеи в области сельского хозяйства до населенных городских районов, пустынь и других земель, где традиционные методы ведения сельского хозяйства и подходы не работают.
О том, как Intellias помогла разработать решение для автоматического освещения вертикальной фермы и систему мониторинга роста. Сельское хозяйство с контролируемой средой (CEA) - одна из ключевых новых технологий в сельском хозяйстве, которая определит будущее устойчивого земледелия. CEA использует только правильное сочетание света, влажности, температуры воздуха и питательных веществ, чтобы растения получали все необходимое, где бы они ни росли.
Тенденция ведения сельского хозяйства в помещении и вертикальном земледелии стала возможной благодаря CEA. Крытые и вертикальные фермы могут быть построены практически в любой части мира, независимо от окружающей географии и климатических условий.
Преимущества вертикального земледелия включают:
- сведение к минимуму рисков, связанных с вредителями и болезнями;
- снижение потребности в использовании химикатов, пестицидов и гербицидов;
- снижение затрат на рабочую силу и уборочную технику;
- производительность круглый год;
- точные системы орошения, которые могут сократить потребление воды на 90%;
- мониторинг и контроль условий на ферме в режиме реального времени для поддержания идеальных условий для каждого растения;
- экономия на обслуживании земли, оборудовании, рабочей силе и гербицидах значительно перевешивает первоначальные инвестиции.
Вертикальное земледелие напрямую связано с новыми технологиями в сельском хозяйстве, такими как гидропоника и аэропоника, которые позволяют выращивать растения, используя жидкие питательные среды или пар вместо почвы [5].
Еще одной устойчивой сельскохозяйственной техникой, используемой в вертикальном земледелии, является аквапоника, которая подразумевает одновременное выращивание растений и рыбы. В аквапонике растения очищают воду для рыбы, а рыба снабжает растения питательными веществами.
Технический документ по сельскому хозяйству без выбросов. Географические информационные системы (ГИС) обеспечивают множество преимуществ для управления на полях:
1) оптимизация использования земли: ГИС позволяют определить оптимальное использование земли с учетом климатических условий, типа почвы и других параметров;
2) улучшение планирования посевной работы: ГИС позволяют определить оптимальное время для посевной работы, а также места, где засуха или повышенная влажность могут повлиять на урожайность;
3) оптимизация использования удобрений: ГИС помогают определить оптимальные дозы удобрений в зависимости от типа почвы и других параметров. Это дает возможность уменьшить излишнее использование удобрений и снизить затраты на них;
4) сокращение ущерба от болезней и вредителей: ГИС помогают определить места, где скопления болезней и вредителей могут повлиять на урожайность, что позволяет принимать меры для их предотвращения;
5) установление мониторинга в режиме реального времени: с помощью ГИС можно установить систему мониторинга посевной работы, зональности почв и состояния
растений, чтобы быстро реагировать в случае возникновения проблем в процессе роста и устранять их [6].
ГИС помогают улучшить качество управления на полях, увеличить урожайность и снизить затраты на производство.
Подведение итогов. В 2022 г. сельское хозяйство имеет мало общего с общепринятыми представлениями о сельском хозяйстве. В 2021 г. в пищевые и сельскохозяйственные технологии было инвестировано в общей сложности 12,8 миллиарда долларов, и есть все основания ожидать нового инвестиционного рекорда в 2023 г.
Перед лицом глобальных вызовов, включая рекордный рост населения и изменение климата, тенденции устойчивого развития в сельском хозяйстве являются императивными. Единственным способом обеспечить достаточное количество продовольствия для удовлетворения растущего спроса является использование инноваций в сельском хозяйстве.
Технологические компании уже помогают сельскохозяйственным предприятиям по всему миру обеспечить стратегический рост, прибыльность и эффективность, внедряя инновационные идеи в сельском хозяйстве.
Библиографический список
1. Балабанов, В. И. «Интернет вещей» в сельском хозяйстве / В. И. Балабанов, М. С. Романенкова. - Текст : непосредственный // Доклады ТСХА : Материалы международной научной конференции, Москва, 05-07 декабря 2017 года. Том Выпуск 290, Часть 2. - Москва : Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева, 2018. - С. 71-74. - ББК ХМОд8Т.
2. Управление сельхозпредприятием с использованием космических средств навигации (ГЛОНАСС) и дистанционного зондирования Земли : монография / Е. Ф. Шульга, А. О. Куприянов, В. К. Хлюстов [и др.]. - Москва : Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева, 2016. - 286 с. - ББК WOKYYP. -Текст : непосредственный.
3. Баутин, В. М. Умные кадры для «умных ферм» / В. М. Баутин, В. И. Балабанов, Е. В. Березовский. - Текст : непосредственный // Вестник ГЛОНАСС. - 2012. - № 1. - С. 41-44. - ББК ТРБУХР.
4. Холманских, М. В. Мониторинг в АПК посредством использования веб сервисов / М. В. Холманских, А. А. Садов, Л. К. Кибирев, О. М. Вырова. - Текст : непосредственный // Научно-технический вестник. Технические системы в АПК. - 2019. - № 5 (5). - С. 13-19. - ББК UOYGFW.
5. Садов, А. А. Возможность использования беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве для проведения анализов полей / А. А. Садов, А. В. Гладков, А. А. Байвердиев, П. Н. Шорохов. - Текст : непосредственный // Научно-технический вестник. Технические системы в АПК. - 2019. - № 3 (3). - С. 19-24. - ББК QLYRQG.
6. Черятьева, М. И. Математические методы в агрономии и сельском хозяйстве / М. И. Черятьева, В. А. Антропов. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LГV студенческой научно-практической конференции, посвящённой 75-летию Победы в Великой Отечественной войне, Тюмень, 19-20 марта 2020 года. Часть 2. - Тюмень : ГАУ Северного Зауралья, 2020. - С. 271-276. - ББК AGGEIC.
7. Антипина, А. А. Теория вероятностей в сельском хозяйстве и агрономии / А. А. Антипина, В. А. Антропов. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LГV студенческой научно-практической конференции, посвящённой 75-летию Победы в Великой Отечественной войне, Тюмень, 19-20 марта 2020 года. Часть 2. - Тюмень : ГАУ Северного Зауралья, 2020. - С. 230-234. - ББК FTEGBX.
References
1. Balabanov, V. I. «Internet veshchej» v sel'skom hozyajstve / V. I. Balabanov, M. S. Romanenkova. - Tekst : neposredstvennyj // Doklady TSKHA : Materialy mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii, Moskva, 05-07 dekabrya 2017 goda. Tom Vypusk 290, CHast' 2. - Moskva : Rossijskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - MSKHA im. K. A. Timiryazeva, 2018. -S. 71-74. - EDN XMOQST.
2. Upravlenie sel'hozpredpriyatiem s ispol'zovaniem kosmicheskih sredstv navigacii (GLONASS) i distancionnogo zondirovaniya Zemli : monografiya / E. F. SHul'ga, A. O. Kupriyanov, V. K. Hlyustov [i dr.]. - Moskva : Rossijskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - MSKHA im. K. A. Timiryazeva, 2016. - 286 s. - EDN WOKYYP. - Tekst : neposredstven-
nyj.
3. Bautin, V. M. Umnye kadry dlya «umnyh ferm» / V. M. Bautin, V. I. Balabanov, E. V. Berezovskij. - Tekst : neposredstvennyj // Vestnik GLONASS. - 2012. - № 1. - S. 41-44. -EDN TPBVXP.
4. Holmanskih, M. V. Monitoring v APK posredstvom ispol'zovaniya veb servisov / M. V. Holmanskih, A. A. Sadov, L. K. Kibirev, O. M. Vyrova. - Tekst : neposredstvennyj // Nauchno-tekhnicheskij vestnik. Tekhnicheskie sistemy v APK. - 2019. - № 5 (5). - S. 13-19. -EDN UOYGFW.
5. Sadov, A. A. Vozmozhnost' ispol'zovaniya bespilotnyh letatel'nyh apparatov v sel'skom hozyajstve dlya provedeniya analizov polej / A. A. Sadov, A. V. Gladkov, A. A. Ba-jverdiev, P. N. SHorohov. - Tekst : neposredstvennyj // Nauchno-tekhnicheskij vestnik. Tekhnicheskie sistemy v APK. - 2019. - № 3 (3). - S. 19-24. - EDN QLYRQG.
6. CHeryat'eva, M. I. Matematicheskie metody v agronomii i sel'skom hozyajstve / M. I. CHeryat'eva, V. A. Antropov. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i ho-zyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LIV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchyonnoj 75-letiyu Pobedy v Velikoj Otechestvennoj vojne, Tyumen', 19-20 marta 2020 goda. CHast' 2. - Tyumen' : GAU Severnogo Zaural'ya, 2020. - S. 271-276. - EDN AGGEIC.
7. Antipina, A. A. Teoriya veroyatnostej v sel'skom hozyajstve i agronomii / A. A. Antipina, V. A. Antropov. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy nauki i hozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov LIV studencheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchyonnoj 75-letiyu Pobedy v Velikoj Otechestvennoj vojne, Tyumen', 19-20 marta 2020 goda. CHast' 2. - Tyumen' : GAU Severnogo Zaural'ya, 2020. - S. 230-234. - EDN FTEGBX.
Контактная информация:
Семенов Борис Владимирович. E-mail: semenov.bv@edu.gausz.ru Антропов Валерий Анатольевич. E-mail: antropovva@gausz.ru
