Автори:
- Чабанюк Ярослав Едуардович — студент 31-А групи, факультет агрономії, Уманський національний університет
- Третьякова Світлана Олексіївна — кандидат сільськогосподарських наук, доцент кафедри рослинництва, Уманський національний університет
Вступ. Останнє десятиліття стало свідком справжньої цифрової революції в АПК, де впровадження інформаційних рішень кардинально трансформувало традиційні підходи до обробітку землі та управління угіддями. Ці зміни перетворюють фермерство на високотехнологічну галузь, підвищуючи її рентабельність, точність, екологічну безпеку та рівень автоматизації.
На відміну від існуючих підходів, що розглядають технології ізольовано, у роботі запропоновано інтегративну модель від поєднання ГІС, дистанційного моніторингу, БПЛА та аналітичних платформ у контексті формування продуктивності пшениці озимої. Такий підхід дозволяє оптимізувати формування врожайності шляхом диференційованого впливу на ключові чинники: густоту стояння рослин, довжини колоса, кількості зерен у колосі та маси 1000 зерен, що в сукупності забезпечує підвищення врожайності пшениці на 15-25% порівняно з традиційними методами.
Мета дослідження – систематизувати та оцінити вплив ключових цифрових технологій на продуктивність і врожайність пшениці озимої.
Новизна дослідження полягає у комплексному аналізі сучасних цифрових технологій як взаємопов’язаних елементів єдиної системи трансформації аграрного сектору.
Методика дослідження. Дослідження базувалося на інтегрованому підході, що поєднував польові агрономічні експерименти з сучасними методами цифрового моніторингу на дослідній ділянці під озимою пшеницею.
Методологічна схема включала наступні етапи:
Розробка геоінформаційної моделі (ГІС) у програмному середовищі QGIS, що інтегрувала дані ґрунтового обстеження, історичні дані врожайності та адміністративні межі поля. На основі аналізу даних дистанційного зондування (супутникові знімки Sentinel-2) та БПЛА-зйомки попередніх років було проведено зонування поля.
В результаті досліджень було виділено три тестових зони з різним історичним потенціалом врожайності:
- Зона 1 (низький потенціал).
- Зона 2 (середній потенціал).
- Зона 3 (високий потенціал).
Для кожної зони були сформовані карти-завдання (Application Maps) для диференційованого внесення насіння та азотних добрив на основі вегетаційних індексів (NDVI) на ключових фазах розвитку.
Протягом вегетації проводився регулярний моніторинг за допомогою супутникового сервісу EOSDA Crop Monitoring (тижневий NDVI, метеодані) та БПЛА з мультиспектральною камерою (3 см/піксель) на фази кущення, виходу в трубку та колосіння. Дані БПЛА оброблялися для побудови ортофотопланів, карт рельєфу, індексів (NDVI, NDRE) та карт біомаси.
У кожній із трьох зон закладалися мікроділянки з різними нормами висіву (3.0, 4.5, 6.0 млн нас./га) сортів Летанівка та Іліас. Підживлення азотом проводилося диференційовано за картами-завданнями, сформованими на основі мультиспектральної зйомки БПЛА.
Наприкінці сезону проводився збір урожаю з мікроділянок з паралельним аналізом структури врожаю (довжина колоса, кількість зерен, маса 1000 зерен). Ці дані співставлялися з динамікою вегетаційних індексів, отриманих з БПЛА та супутників, для встановлення кореляційних залежностей.
Впровадження цифрового інструментарію дозволило перейти від уніфікованих до прецизійних управлінських рішень, що безпосередньо вплинуло на елементи структури врожаю.
Під час вирощування пшениці озимої важливим є також метод диференційованого внесення добрив (VRA), що допомагає вносити оптимальну кількість азотних добрив й таким чином запобігти надлишку азоту і, як наслідок, низькій врожайності культури. На основі карти вегетації можна розділити поле на зони, визначити, скільки азотних добрив необхідно кожній зоні, а також підрахувати, скільки ресурсів можна при цьому заощадити.
Використання технології диференційованого внесення добрив (VRT) для підживлення сільськогосподарських культур відповідно до потреб конкретної ділянки дозволяє скоротити фінансові витрати та обсяги добрив, які використовуються марно внаслідок їх вимивання з полів. Вегетаційний індекс допомагає розділити поле на зони для обчислення VRA. У червоних зонах, де посіви розвиваються недостатньо, слід внести більше добрив.
Сучасні технології дистанційного моніторингу, зокрема аерофотозйомка з безпілотних літальних апаратів, надають аграріям унікальні аналітичні інструменти для прийняття управлінських рішень. Ортофотоплан, як геометрично коректне зображення місцевості, відіграє ключову роль у цьому процесі, починаючи від точного визначення площі і закінчуючи детальним аналізом стану посівів.
Отримані дані дозволяють не лише фіксувати агрономічні проблеми – такі як просіви, випадання рослин – проте й проводити їх кількісну оцінку шляхом вимірювання площ та створення векторних шарів для подальшого використання в системах точного землеробства. Аналіз показав високу кореляцію між значеннями вегетаційних індексів (NDVI, NDRE), отриманих на фазу колосіння з БПЛА, та кінцевими параметрами врожаю (маса зерна з колоса, маса 1000 зерен).
Важливим продуктом обробки даних БПЛА є карта рельєфу, яка візуалізує топографічні особливості поля за допомогою кольорової палітри та ізоліній. Ця карта є інструментом для виявлення проблемних зон, пов’язаних із мікрокліматом та гідрорежимом, а також для планування таких операцій, як створення завдань для систем паралельного водіння.
Подальший аналіз поля значно поглиблюється завдяки мультиспектральній зйомці, яка дозволяє зонувати територію за показниками стресу рослин, біомаси, вмісту хлорофілу та ступеня засміченості бур’янами.
На основі цих даних формується диференційована стратегія застосування засобів захисту рослин, що відкриває можливість вибору між традиційними методами та високоточним даним за допомогою агродронів, які мінімізують механічний вплив на ґрунт.
Важливою перевагою аерофотозйомки з БПЛА є можливість диференційованого обліку різних категорій земельних угідь, включаючи орні землі, сінокоси, пасовища, багаторічні насадження, пари, зяб та посіви.
Варто відзначити оперативну гнучкість безпілотних систем – вони дозволяють проводити зйомку навіть за умов обмеженої хмарності, що є істотною перевагою порівняно з супутниковими технологіями.
Важливим аспектом є вплив технологічних прийомів на продуктивність рослин. На формування структури колоса озимої пшениці суттєвий вплив справили біологічні особливості досліджуваних сортів та застосовані норми висіву насіння.
Кількість зерен у колоску залежала від біологічних особливостей сорту. Так, у сорту Летанівка кількість зерен у колосі становила 31–35, у сорту Іліас – 29–32 шт.
Маса зерна з одного колоса залежала від норми висіву насіння пшениці озимої. Так, в середньому маса зерна з одного колоса була у сорту Летанівка на рівні 1,35–1,39 г, у сорту Іліас – 1,31–1,36 г.
Висновки. Отримані дані щодо структури врожаю безпосередньо пов’язані з можливостями сучасних технологій діагностики стану посівів. Аналізуючи просторову мінливість посіву за допомогою мультиспектральної зйомки, можна виявити зони стресу рослин на ранніх стадіях.
Технології дистанційного зондування, такі як платформа EOSDA Crop Monitoring, значно підвищують ефективність підживлення рослин. Метод диференційованого внесення добрив (VRA) дозволяє не лише оптимізувати використання мінеральних добрив, але й запобігати екологічному забрудненню, пов’язаному з їх надлишковим застосуванням.
