CC BY
153
УДК 632.952.633
Фитосанитарная экспертиза поля и системы поддержки принятия решений
Т.З. ИБРАГИМОВ,
заведующий лабораторией
Всероссийского НИИ фитопатологии
С.С. САНИН,
заведующий отделом,
академик РАН
e-mail: [email protected]
Сельское хозяйство становится все более сложным, наукоемким, материально затратным. В условиях его интенсификации задача науки состоит не только в разработке новых технологических процессов, но и в их эффективной производственной адаптации.
В последние годы в практике сельского хозяйства многих стран все большее распространение получают информационные системы (технологии), помогающие производителю грамотно, с наименьшими рисками управлять технологическими процессами. Они применяются во всех отраслях сельскохозяйственного производства, в том числе и в защите растений.
Чем вызван возрастающий интерес к разработке таких систем? Прежде всего, требованиями эко-
номики - получение максимальной прибыли (продукции) при минимальных затратах и безопасности для окружающей среды.
Фитосанитарное, агроэкологи-ческое и хозяйственно-экономическое многообразие складывающихся ситуаций заставляет при выборе решений анализировать большой объем самой разнообразной информации. В этом случае уже недостаточно ограничиваться только мониторингом вредящих биообъектов - их диагностикой и оценкой интенсивности развития. В условиях многофакторности анализируемых процессов и многовариантности принимаемых решений необходима не только фитосанитарная диагностика больного растения, но и фи-тосанитарная экспертиза «больного» поля.
Фитосанитарная экспертиза поля - это система фитосанитар-ных, агроэкологических и агрометеорологических наблюдений и анализов, позволяющая оценивать текущую фитосанитарную си-
туацию и прогнозировать ее развитие, в том числе и потери урожая (рис. 1).
В процессе выполнения каждого этапа фитосанитарной экспертизы учитывается и анализируется множество показателей. Например, при экспертизе поля зерновых культур, пораженного только одним заболеванием, необходимо учитывать порядка десяти факторов, а при комплексной оценке состояния всех вредящих объектов (болезни, вредители, сорные растения) их число будет значительно выше.
Современные достижения информационных технологий (технологии «Большие данные» - «Big Data») позволяют в настоящее время оперативно анализировать любой объем информации.
Системы поддержки принятия решений (СППР-DSS), возникшие как естественное развитие управленческих информационных систем, приспособлены к решению задач управленческой деятельности и являются инструментом оказания помощи специалистам, принимающим решения.
Системы СППР-DSS в защите растений во многом являются продолжением развития информационных технологий для систем прогноза и управления.
Мониторинг и прогноз агрометеорологических и агроэкологических данных
Идентификация вредящих биообъектов
Мониторинг развития и распространения вредящих биообъектов
Моделирование и прогноз вредоносности вредящих биообъектов
Анализ и прогноз хозяйственно-экономических показателей
Система поддержки принятия решений
1. Блок-схема взаимодействия систем фитосанитарной экспертизы и поддержки принятия решений
В настоящее время разработан и используется ряд систем поддержки принятия решений в управлении защитой агроценозов сельскохозяйственных культур, в частности зерновых культур, от вредных организмов.
Так, в Германии разработана и функционирует на базе Интернета система ProPLANTExpert для управления защитой зерновых культур. Она использует информацию, получаемую с автоматических метеорологических станций. Помимо этого, пользователь вводит в систему фазу развития растений, интенсивность проявления болезни, а также перечень фунгицидов и регуляторов роста (если есть такая возможность). Пользователь получает рекомендации, каким препаратом проводить обработки и в какие сроки [1].
В Англии создана система DESSAC для поддержки принятия решений по защите зерновых культур от болезней. Система устанавливается на компьютер пользователя. При запуске программы пользователи системы автоматически получают с ближайшей метеостанции метеорологическую информацию (текущую и за предшествующий период), вводят агроэкологические данные, степень развития и распространения болезни и стоимость фунгицида. Программа использует математические модели, которые имитируют появление и развитие листьев, развитие болезни, потенциальные потери урожая от болезни и эффективность различных фунгицидов. Рекомендуются такие компоненты элементов управления, как выбор сорта, дата обработки, фунгициды и их нормы расхода [5].
В Нидерландах фирма «Dacom» разработала систему PLANT -Plus. Модель, используемая системой, учитывает информацию о состоянии растений, развитии болезни, предшествующие и про-
гнозные погодные условия (локальные). Она рекомендует когда и как обрабатывать посевы фунгицидами [2].
В США работает система More Crop для управления защитой пшеницы и ячменя от болезней в Северо-Западном Тихоокеанском регионе. Она создана для 30 болезней - как широко распространенных на всей территории США, так и развивающихся только в данном регионе. Для принятия решений учитываются факторы, влияющие на развитие и вредоносность болезни, эффективность защитных мероприятий и их экономическая целесообразность. В общей сложности анализируется 11 факторов [3].
В Дании разработана и эксплуатируется система Landbrugsinfo, созданная для помощи консультантам и фермерам в принятии оперативных решений (с использованием Интернета) по возделыванию полевых культур с учетом складывающейся агрометеорологической и фитосанитарной ситуации. Помимо фитосанитарных рекомендаций по защите от болезней и вредителей, она дает советы по внесению удобрений, поливу и другим приемам растениеводства [4].
Большая часть эксплуатируемых в настоящее время систем является коммерческими. Пользователи приобретают программные средства для своего компьютера или
2. Потери урожая зерна от болезней (ц/га) в 1992—2012 гг. по регионам России
Биологическая, хозяйственная и экономическая эффективность защиты пшеницы от септориоза с использованием СППР
Среднее (мин.- -макс.)
система СППР принятая система
Биологическая эффективность (%) 64,5 (42-87) 55 (50-65)
Сохраненный урожай (ц/га) 6,9 (4,6-10,5) 5,5 (3,5-6,5)
Чистая прибыль (руб/га)* 2492 (1500-3700) 1997 (1200-2900)
* В ценах 2010 г.
оплачивают к ним доступ в Интернете.
Для России применение систем поддержки принятия решений для защиты зерновых культур на основе фитосанитарной экспертизы особенно очевидно и значимо.
На рис. 2 показаны потери урожая пшеницы от листостебельных инфекций в разных регионах европейской части РФ. Видно, что большая часть зерновой продукции производится в зонах нерегулярного развития массовых вспышек болезней. Кроме того, в пределах каждой зоны отдельные сельскохозяйственные массивы различаются по технологиям возделывания культур (сорта, предшественники, агрофон и т.д.), что определяет разную интенсивность развития заболеваний и потери урожая. Защитные обработки, проводимые на территориях, где пораженность растений не достигает хозяйственно значимого (опасного) уровня, будут убыточны.
В нашем институте разработаны модели, описывающие развитие основных болезней озимой и яровой пшеницы, их вредоносность и эффективность защитных мероприятий. Модели учитывают состояние растений, погодные усло-вия,устойчивость сортов, особенности агротехники, ожидаемый урожай и ряд других факторов.
На основе этих моделей разработан ряд компьютерных программ по управлению защитой пшеницы от бурой ржавчины, септориоза, мучнистой росы и других болезней.
Программы построены в диалоговом режиме. Для принятия решений необходимо ответить на ряд задаваемых вопросов о фотометрических, фитосанитарных, агроэкологических и других условиях, складывающихся на конкретном поле. Компьютер выдает решение - проводить защитные
опрыскивания, продолжить или прекратить наблюдения. Если проводить опрыскивания, то каким препаратом (фунгицидом, биопрепаратом, индуктором устойчивости).
Например, представленная в виде цифровой электронной доски PhytoSan «Фитосанитарная экспертная система состояния посевов пшеницы (Септориоз листьев - Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici))» состоит из 5 окон:
1-е - содержит название системы;
2-е - для ввода фитосанитарной информации;
3-е - отображает прогноз фитосанитарной ситуации;
4-е - отображает рекомендации по возможным вариантам действий в зависимости от прогноза фитосанитарной ситуации и планируемой урожайности;
5-е - состоит из вспомогательных блоков системы, позволяющих получить экранную копию, информацию о текущей версии программного обеспечения и ее авторах, перейти на интернет-страницу, посвященную патогену Mycosphaerella graminicola в базе данных «Fungal Databases Nomenclature and Species Banks» Международной Микологической Ассоциации (International Mycological Association) (http:// www.mycobank.org), на страницы веб-сайта Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии (http://vniif.ru) с текстовой информацией по биологии патогена, его вредоносности, развитии и распространенности,
а также о препаратах и методах защиты посевов пшеницы.
Прогнозная фитосанитарная ситуация определяется суммированием соответствующих рисков (сумма возможных рисков в пределах от 0 до 1). Система позволяет легко расширять или уменьшать число факторов и изменять их значения.
Рекомендации выдаются в зависимости от прогноза фитосанитарной ситуации и планируемой (ожидаемой) урожайности.
Что обеспечивает практическое применение систем принятия решений по защите растений? Многие из рассмотренных выше СППР не нашли широкого применения в растениеводстве России из-за высоких требований к профессиональной подготовке агрономов хозяйств. При разработке наших систем мы учитывали реальное положение со специалистами по защите растений на производстве. С программами могут работать даже неквалифицированные пользователи после несложной подготовки.
В таблице приведены результаты испытаний системы принятия решений по защите пшеницы от септориоза, полученные в ходе 25 производственных опытов, проведенных в разных регионах России. Применение СППР позволяло на 10-20 % повысить биологическую эффективность и на 20-25 % - чистую прибыль.
Наши программы в 2015 г. будут переданы для использования в Россельхозцентр, а затем предполагается их широкое внедрение в
практику хозяйств, что позволит обоснованно оценивать необходимость проведения защитных опрыскиваний, определять оптимальную кратность и сроки проведения обработок, выбирать тип средств защиты и препараты, сокращать объемы применения средств защиты и затраты на их проведение, улучшать экологическую обстановку агротерриторий, повышать экономику защитных мероприятий.
В 2015 г. представленная выше и аналогичные ей системы будут доступны на сайтах ВНИИФ (vniif.ru) и Россельхозцентра (rosselhoscenter.ru)
ЛИТЕРАТУРА
1. http://www.proplantexpert.com/ expert/comDispatching
2. http://en.dacom.nl/products/ fungal-disease-system/
3. http://pnw-ag.wsu.edu/morecrop/
4. https://www.landbrugsinfo.dk/ Planteavl/Sider/Startside.aspx
5. Parsons D. J., Mayes J. A., Meakin, P., Offer A. et al. Taking DESSAC forward with the Arable Decision Support Community. / Aspects Appl. Biol. 72 «Advances in applied biology: providing new opportunities for consumers and producers in the 21st century», Association of Applied Biologists, Warwick, UK», 2004, p. 55-66.
Аннотация. Одной из основных составляющих современной, высокоэффективной защиты растений является совместное использование достижений фитосанитарной экспертизы и информационных технологий-систем поддержки принятия решений (СППР). Представлен обзор современных СППР используемых в защите пшеницы от болезней, дано описание системы PhytoSan «Фитосани-тарная экспертная система состояния
посевов пшеницы (Септориоз листьев -Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici))».
Ключевые слова. Фитосанитарная экспертиза; информационные технологии; системы поддержки принятия решений; система PhytoSan «Фитосанитарная экспертная система состояния посевов пшеницы (Септориоз листьев - Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici))».
Abstract. One of the main components of a modern, efficient plant protection is sharing achievements phytosanitary expertise and information technology-systems decision support (DSS). Presents an overview of modern DSS used in the protection of wheat from disease, describes the system PhytoSan («Septoria tritici blotch of wheat - Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici))».
Keywords. Phytosanitary expertise; information technology; decision support systems; system PhytoSan («Septoria tritici blotch of wheat - Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici))».
(ЩUPL
ПРЕВОСХОДНОЕ КАЧЕСТВО ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Зарегистрированные препараты БИТАП ФД 11, КЭ
(80 г/л десмедифама + 80 г/л фенмедифама) - послевсходовый гербицид, предназначенный для борьбы с однолетними двудольными сорняками на сахарной, столовой и кормовой свекле (60 г/л десмедифама + 60 г/л фенмедифама + 60 г/л этофумезата) - послевсходовый гербицид для борьбы с однолетними двудольными сорняками, включая щирицу, подмаренник цепкий, звездчатку среднюю, ярутку полевую, марь белую, виды горца на сахарной, столовой (кроме пучкового товара) и кормовой свекле
(700 г/л метамитрона) - селективный системный гербицид для борьбы с однолетними двудольными сорняками в посевах сахарной, кормовой и столовой свеклы
(800 г/кг манкоцеба) - контактный фунгицид защитного действия против фитофтороза, альтер-нариоза и ризоктониоза
(600 г/кг бенсульфурон-метила) - гербицид избирательного действия для послевсходового внесения на рисовых полях для борьбы с двудольными сорняками и осоками (360 г/л глифосата) - универсальный гербицид сплошного действия
(560 г/кг алюминия фосфида) - инсектицидный фумигант для борьбы с вредителями запасов в хранилищах различного типа
(330 г/л пендиметалина) - гербицид для уничтожения однолетних злаковых и двудольных сорняков (450 г/л напропамида) - селективный довсходовый почвенный гербицид для борьбы с однолетними злаковыми и некоторыми двудольными сорняками
(250 г/л циперметрина) - контактно-кишечный инсектицид на пшенице против клопа вредная черепашка и картофеле против колорадского жука
(250 г/л тебуконазола) - системный фунгицид, применяемый для защиты ряда сельскохозяйственных культур от комплекса болезней
ОГРН 1037739412325
Юр. адрес: 101000, Москва, ул. Мясницкая, д. 46/2, стр. 1, офис 318 ЗАО «Юнайтед Фосфорус Лимитед» Тел/факс: (495) 621-0420; 621-3038 E-mail: [email protected]
БИТАП ТРИО, КЭ
МЕТАФОЛ, СК
ПЕННКОЦЕБ, СП
ЛОНДАКС, СТС
СВИП, ВР КВИКФОС, ТАБ
ФИСТ, КЭ ДЕВРИНОЛ, СК
ЦИРАКС, КЭ
ТЕБУЗОЛ, ВЭ
