Целью исследовательского проекта является демонстрация того, как в будущем можно будет автоматизированно и практично внедрять локальную азотную подкормку – с использованием дронов, анализа изображений и многоуровневых делянок. Полученные на данный момент результаты показывают, что местоположение фермы играет решающую роль в стратегии удобрения, пишет Джереми Дин в статье немецкой фермерской газеты Bauernzeitung.
Совместный проект «AutoFenster» реализуется с апреля 2024 года в Институте сельскохозяйственных и городских экологических проектов Берлинского университета имени Гумбольдта (IASP) на сельскохозяйственной исследовательской станции в Берге (Бранденбург). Проект, финансируемый Федеральным министерством сельского хозяйства, продовольствия и внутренних дел Германии, направлен на разработку практических решений для автоматизированного получения рекомендаций по азотной подкормке в течение трёх лет. Помимо IASP, в проекте участвуют технологические компании Fraunhofer IGP, Pix4D и сельскохозяйственные компании, такие как Havellandhof Ribbeck.
Цель состоит в том, чтобы использовать многоспектральные снимки с дронов для отслеживания фактического поглощения азота культурой в течение всего вегетационного периода. Регулярные облёты проводятся каждые две недели от посадки до сбора урожая. Для этого на поле организуется градуированный опыт по азоту (0–150% от установленной потребности в удобрениях в семь этапов). Этот опыт распределяется по различным почвенным зонам и зонам урожайности. Это создаёт шкалу на поле, по которой можно определить фактическое поглощение азота культурой.
На основе этих значений будут разработаны автоматизированные рекомендации по внесению удобрений. Особенно хорошо у озимой пшеницы поглощение азота можно отслеживать по зелёному цвету (содержанию хлорофилла). Анника Бехлер, руководитель проекта AutoFenster, в своей магистерской диссертации определила, что мультиспектральные изображения, полученные с помощью дронов, и полученные на их основе вегетационные индексы хорошо подходят для оценки содержания хлорофилла. Поскольку озимая пшеница особенно чувствительна к азоту, а использование вегетационных индексов уже хорошо изучено, проект сосредоточен преимущественно на этой культуре.
Основное внимание уделяется использованию пневматических разбрасывателей удобрений или внесению жидких удобрений с помощью секционного управления, без необходимости использования дорогостоящего специализированного оборудования. В итоге предполагается создание системы, которая автоматически создаёт и оценивает сравнительные делянки, не требуя значительных дополнительных усилий со стороны фермеров. AutoFenster также будет учитывать несколько параметров одновременно, включая тип почвы, сорт, количество осадков, уровень азота и стадию BBCH (последнее определяется с помощью анализа изображений с помощью программного обеспечения Pix4D).
Pix4D специализируется на фотограмметрии. С помощью Pix4Dfields компания уже несколько лет разрабатывает практические решения для сельского хозяйства. Среди них — Magic Tool, который обнаруживает различия на местности и может использоваться, например, для выявления сорняков или повреждений, нанесенных животными. Программа также позволяет создавать отчёты на основе искусственного интеллекта (ИИ) с информацией о текущих стадиях развития BBCH и состоянии растений. Оба приложения призваны способствовать разработке рекомендаций по внесению удобрений в будущем.
Институт земледелия имени Фраунгофера отвечает за оценку технологии и её практической пригодности. Он исследует точность и степень автоматизации существующих технологий применения, а также возможности и ограничения использования системы с имеющейся в продаже сельскохозяйственной техникой.
Поскольку проект стартовал только в апреле 2024 года, изначально использовались существующие территории с давней историей аэрофотосъёмки. Тем не менее, уже доступны предварительные результаты, в том числе с поля с точками от 25 до 65 в радиусе 400 метров. Различия в усвоении азота значительны и зависят от типа почвы и режима осадков. Особенно на лёгких почвах внесение азота в высоких концентрациях не дало большего положительного эффекта, чем внесение азота в низких концентрациях. По словам исследователи Анники Белер, это было обусловлено в первую очередь чрезвычайно сухой весной, когда выпало менее 50% от нормы осадков. Усвоение азота из гранулированных удобрений также значительно замедлилось: вместо обычных одной-двух недель, иногда требовалось четыре недели, чтобы первые изменения в зелёном цвете стали заметны. По словам доктора Андреаса Мусколуса, руководителя экспериментальной станции в Берге, это поднимает практические вопросы: ждать дождя или вносить удобрения? И сколько азота фактически усваивается в засушливые периоды? И если вносить удобрения, то где это наиболее целесообразно?
Ученые хотят обеспечить возможность ретроспективной оценки стратегий удобрения. Сочетание многоуровневых испытаний и анализа изображений позволяет визуализировать фактическое усвоение азота с разбивкой по зонам урожайности. Это позволяет фермерам точно оценить, где каждая стратегия была наиболее эффективна. Д-р Мусколус называет это «масштабированием по полю». Для каждого поля создаётся внутренний эталон, что позволяет проводить практическую оценку, специфичную для конкретного поля. Важное отличие от других систем: оценка не является обобщенной, а дифференцированной по участкам.
IASP уделяет особое внимание привлечению аграриев, так как это единственный способ проведения практических исследований. Фермеры Havellandhof Ribbeck вносят свой практический опыт в проект. Изначально исследователи сосредоточились на системах точного внесения минеральных удобрений, аграрии, со своей стороны, показали им, как система может работать с управлением секциями в системах внесения жидких удобрений.
На 5 гектарах фермы также была применена градуированная шкала азота в качестве контроля. Из-за засухи на опытных участках было проведено всего два внесения, тогда как на ферме – три. В настоящее время проводится оценка результатов. «Удобрение можно оценить только ретроспективно», – подчеркивает доктор Андреас Мусколус.
Начав с озимой пшеницы как целевой культуры, учёные в дальнейшем перейдут к исследованиям на рапсе и сахарной свеклы. Разработанные для фермеров рекомендации по итогам проекта будут адаптированы к сортам, погодным условиям, почве, а также количеству и частоте внесения азота с использованием уже существующих технологий без необходимости покупать спецоборудование.
Источник: Bauernzeitung. Автор: Джереми Дин.
