Гиперспектральная спутниковая съемка и моделирование роста сельскохозяйственных культур с помощью ИИ предлагают наиболее основанный на данных подход к управлению азотом на сегодняшний день.
Наука, лежащая в основе оптимальных норм внесения азота, хорошо известна, однако на практике большинство сельскохозяйственных культур по-прежнему либо перекармливаются, либо недокармливаются. Хотя ряд точных инструментов и датчиков направлены на решение этой проблемы, многие из них по-прежнему дают лишь часть картины, особенно когда речь идет о понимании биомассы сельскохозяйственных культур.
Спутниковая съемка стала очевидным ответом для фермеров и агрономов, поскольку она относительно дешева в использовании, дает возможность составить карту всего хозяйства и дает ценную картину урожайности.
Однако предыдущие поколения спутников могли распознавать биомассу сельскохозяйственных культур только путем обнаружения различных уровней плотности зелени в культуре — они не могли измерять содержание азота.
Теперь, благодаря достижениям в области гиперспектральных спутниковых технологий, британская агротехническая компания Messium разработала систему, которая, как утверждается, предоставляет данные лабораторного качества о концентрации азота непосредственно из космоса.
Используя комбинацию гиперспектральных спутниковых данных (включая данные за пределами видимого спектра), современных моделей роста сельскохозяйственных культур (DSSAT и APSIM) и аналитики искусственного интеллекта (ИИ), производители пшеницы могут получать полезную информацию из актуальной информации об общем содержании азота в культуре.
Джордж Марангос-Гилкс, соучредитель компании, рассказал британской агроконсалтинговой компании Hutchinsons: «Разница в том, что NDVI (нормализованный разностный индекс растительности, текущий стандарт сканирования сельскохозяйственных культур) использует всего три длины волн, тогда как гиперспектральные спутники используют 160 длин волн. Это эквивалентно проведению лабораторного анализа на каждых 5 кв. м вашей фермы каждую неделю. Гиперспектральные спутники работают в инфракрасном и невидимом спектре. Так же, как мы видим разные цвета, каждое химическое вещество на Земле поглощает и отражает волны разной длины. Поэтому, используя эту технологию, мы можем чётко видеть содержание азота в растениях, его количество и интенсивность. Хотя NDVI обеспечивает надежные оценки биомассы, он не дает никакой информации о балансе питательных веществ. Messium объединяет существующие агрономические исследования для оценки того, недостаточно или избыточно удобряется биомасса, выявляя случаи высокого уровня биомассы при низком уровне азота и наоборот».
Гиперспектральные спутники уже используются другими отраслями промышленности, включая горнодобывающие компании для поиска таких металлов, как золото, медь и литий, а также газовые компании для обнаружения утечек газа на трубопроводах.
Американское космическое агентство NASA запустило свой первый гиперспектральный спутник 20 лет назад, а в прошлом году были запущены первые коммерческие спутники. В следующем 2026 году Messium получит доступ к 15 спутникам для получения изображений.
Используя передовые модели роста сельскохозяйственных культур, пользователи получают рекомендации по внесению удобрений, включающие точные сроки и количество азотных удобрений, преобразованные в файлы с переменной нормой внесения (VRA).
Программа дает представление о состоянии урожая, сроках наступления неурожая, расстановке приоритетов на полях и расчете окупаемости инвестиций.
Пользователи также получают карты распределения азота высокого разрешения, на которых с точностью до 5x5 м определяются области избыточного и недостаточного внесения удобрений.
В первом сезоне испытаний программного обеспечения компания Messium обнаружила, что из 47 пилотных ферм по всей Европе 51% полей были переудобрены (до 40%), а 39% были недоудобрены (до 28%).
Джордж Марангос-Гилкс говорит: «Наши основные выводы из испытаний в Великобритании показали, что время играет решающую роль. Если вы вносите удобрения, а культура испытывает их дефицит в течение 1-2 недель, потери урожая будут значительными. Если вы вносите азот, когда культура насыщена избытком азота, ей гораздо сложнее его усвоить, и эффективность использования азота снижается».
Испытания, проведённые в 2024 году на ферме Hutchinson East Anglia Helix Farm, подтвердили это. Для пшеницы применялось восемь различных норм внесения азота от 100 до 250 кг/га, при этом стандартная норма составляла 200 кг/га.
«Messium обнаружил, что на участках было много азота, поэтому мы попросили фермера внести азот на 12 дней позже, чем остальное поле, одной полосой. После внесения азот усваивался гораздо лучше, и урожайность увеличилась на 0,6 т/га. Кривая разбавления азота показывает нам, когда поле, скорее всего, будет испытывать его дефицит, а моделирование роста сельскохозяйственных культур подсказывает, сколько азота следует вносить», рассказал представитель компании.
В 2025 году компания Messium провела испытания на 83 фермах в Северном полушарии, 46 из которых находились в Великобритании.
Результаты показали среднее повышение эффективности использования азота на 8%, при этом примерно три четверти ферм зафиксировали повышение урожайности в среднем на 5–6%, а на самых производительных полях удалось достичь прироста в 1 т/га.
Messium стремится обеспечить фермерам окупаемость инвестиций как минимум в размере 4:1. При поддержке Innovate UK, космических агентств Великобритании и ЕС, а также частных инвесторов компания получила инвестиции в размере 5,3 млн фунтов стерлингов, которые, по ее словам, помогут коммерческому запуску ее платформы в Великобритании, Европе и Австралии. Компания сотрудничает с Hutchinsons и Frontier в качестве стратегических партнеров по проведению испытаний в Великобритании.
Источник: Hutchinsons.