Сільське господарство 4.0 — приклад розвитку в Україні

Фото: depositphotos.com

Аграрне виробництво в Україні в уяві деяких людей досі може асоціюватись зі старою технікою радянських часів, неефективним менеджментом чи технологіями минулого століття. Насправді вже не один рік фермери у своїх господарствах використовують і роботизовану техніку, і інтернет речей (IoT), і бездротові сенсорні мережі (WSN) чи кіберфізичні системи що вже стали ключовими елементами сучасного агробізнесу. Наскільки глибоким і широким є проникнення сучасних технологій в агробізнесі України, можна побачити зі статистичного інфографічного довідника «Агробізнес України». Довідник створили фахівці агро медіахолдингу Latifundist Media та агенції візуальних комунікацій Top Lead.

Поява технологій точного землеробства

Ще 1990-ті роки ознаменувалися появою точного землеробства у світі. Цей період характеризувався застосуванням автопілотів на сільгосптехніці, моніторингом врожайності, диференційованим внесенням добрив та управлінням на основі даних. Фермери почали використовувати технології для більш ефективного управління земельними ресурсами.

З початком 2010-х років сільське господарство вступило в еру цифрового землеробства. Цей період характеризувався впровадженням систем фармменеджменту (FMS), аналізом даних у реальному часі, розвитком послуг з доданою вартістю та оптимізацією використання ресурсів. Цифрові технології дозволили фермерам приймати більш обґрунтовані рішення, підвищуючи ефективність та сталість виробництва.

Сучасний етап, що почався приблизно з 2020 року, відзначається інтеграцією технологій. Штучний інтелект та машинне навчання, використання роботизованої техніки, інтернет речей (IoT), бездротові сенсорні мережі (WSN), а також кіберфізичні системи стали ключовими елементами сучасного агробізнесу. Аналітика великих даних та системи підтримки прийняття рішень допомагають фермерам оптимізувати всі аспекти сільськогосподарського виробництва.Важливо зазначити, що в умовах війни український агробізнес переживає складні часи. Багато дрібних фермерів не розвиваються, а банкрутують чи передають землі в обробіток іншим. Великі агрокомпанії здебільшого заморозили програми оновлення техніки та технологічного розвитку через фінансові обмеження. Через військові дії, обмеження на використання безпілотників та проблеми з постачанням, технологічний прогрес значно уповільнився. Наведена нижче статистика відображає досягнення агросектору України, який в умовах війни все ж намагається оптимізувати процеси. Проте ситуація суттєво відрізняється між регіонами країни та окремими господарствами.

Які технології використовують українські аграрії?

Згідно з даними опитування 50 українських агропідприємств різного масштабу (від мікро, малих і середніх до великих агрохолдингів), можна виокремити декілька основних напрямків використання технологій в українському агросекторі.

У сфері керування с/г технікою найпопулярнішим є використання автопілотів. Це системи, які дозволяють трактору чи комбайну рухатися заданим маршрутом без постійного втручання оператора, що значно підвищує точність обробки полів та зменшує перекриття, повторні обробки однієї ділянки, на 5-10%.За даними опитування, їх застосовують у 80% опитаних підприємств.

Використання технологій в агро

Значного поширення набули й датчики для моніторингу: трекери рівня пального — у 70% господарств та відстежування розташування і поточного стану техніки — у 70%.

Використання ліній навігації та динаміки поля також має високий рівень впровадження — 60%. За допомогою GPS-технологій фермери створюють віртуальні маршрути на полі, які допомагають техніці рухатися паралельними проходами з мінімальним відхиленням у кілька сантиметрів чи навіть міліметрів.

Трохи менше розповсюджені автоматичні обприскувачі (34% господарств) та RTK-технології (Real Time Kinematic) для точного позиціонування (52% господарств). RTK — це високоточна система позиціонування з точністю до 2 см, яка працює через базові GPS-станції та дозволяє виконувати найбільш точні операції, такі як сівба, внесення добрив чи міжрядна культивація. Динаміка поля відображає зміни стану ґрунту та посівів у часі, що дозволяє приймати оперативні рішення щодо обробітку.

Застосування штучного інтелекту на полях

Штучний інтелект (ШІ) активно проникає в агросектор України, стаючи потужним інструментом аналітики та прийняття рішень на основі великих масивів даних. Серед найпоширеніших застосувань ШІ-технологій виділяється прогнозування врожаю, яке використовують 22% агропідприємств — ці системи аналізують історичні дані, поточний стан посівів, погодні умови та інші фактори для точного передбачення майбутньої врожайності.

З таким же рівнем впровадження (22%) використовується штучний інтелект для ідентифікації та прогнозування загроз для культур — алгоритми, які виявляють потенційні проблеми (хвороби, шкідники, бур'яни) на ранніх стадіях та пропонують оптимальні стратегії захисту.

Значного поширення набули також системи прогнозування розвитку культур на базі ШІ — їх застосовують 18% опитаних господарств для моделювання росту рослин та прогнозування дат настання критичних фаз розвитку.

У сфері точного землеробства 12% аграріїв довіряють штучному інтелекту планування норм добрив — коли алгоритми на основі аналізу ґрунтових проб, карт урожайності та інших параметрів формують рекомендації щодо оптимальних доз внесення поживних речовин.

Застосування ШІ в агро

Інноваційні системи комп'ютерного зору для оцінки рівня стиглості та виявлення хвороб рослин використовують 10% респондентів — ці технології аналізують фотознімки посівів та ідентифікують проблеми ще до того, як вони стануть помітними для людського ока. З аналогічною частотою (10%) штучний інтелект задіяний у плануванні оптимального підбору сортів та гібридів — коли аналітичні системи опрацьовують дані про характеристики різних сортів, умови вирощування та історичну продуктивність для рекомендації найбільш підходящих варіантів для конкретних полів. Найменш поширеним, але перспективним напрямком є використання ШІ для планування логістики врожаю (5%).

NDVI та польові метеостанції

У галузі високотехнологічного моніторингу та аналізу даних абсолютне лідерство займає використання NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) — нормалізованого диференційного індексу рослинності, що розраховується на основі відбиття рослинами червоного та інфрачервоного світла. Цей аналіз супутникових знімків для визначення індексів вегетації та розвитку рослин використовують 56% респондентів, що дозволяє їм виявляти проблемні ділянки поля, прогнозувати врожайність та приймати рішення щодо диференційованого внесення добрив чи засобів захисту рослин.

Також значну роль у сучасному агробізнесі відіграють власні польові метеостанції — автономні пристрої, що вимірюють ключові погодні параметри в реальному часі та допомагають прогнозувати ризики появи хвороб і шкідників. Використання таких метеостанцій поширене серед 32% опитаних підприємств, що свідчить про зростаючу потребу в точних локальних погодних даних для оптимізації агротехнічних заходів.

Точне землеробство при сівбі

У процесах точної сівби лідером стало застосування систем автоматичного відключення секцій сівалки на перекриттях — технології, що запобігає подвійному висіву насіння на ділянках, які вже були засіяні. Таке рішення застосовують 65% агропідприємств, що суттєво заощаджує посівний матеріал та запобігає загущенню посівів.

Значного поширення набуло також використання змінної норми висіву — метод, при якому кількість насіння на гектар автоматично змінюється залежно від потенціалу ділянки поля, характеристик ґрунту чи рельєфу місцевості. Цю технологію практикують 48% респондентів, оптимізуючи таким чином розміщення посівного матеріалу та підвищуючи врожайність.

Менш поширеними залишаються датчики керування глибиною висіву — високоточні системи, що забезпечують рівномірне розміщення насіння на заданій глибині незалежно від рельєфу та щільності ґрунту. Їх використовують лише 16% опитаних, що вказує на потенціал для подальшого впровадження цієї прогресивної технології.

Сучасні технології при збиранні врожаю

При збиранні врожаю технології точного землеробства суттєво оптимізують роботу комбайнів, серед яких найпоширенішими є бункерні датчики — електронні системи, що постійно вимірюють кількість та вологість зібраного зерна в бункері комбайна. Такі пристрої використовують 45% підприємств, що дозволяє їм контролювати якість збирання та планувати логістику зерна в режимі реального часу.

Майже такого ж рівня впровадження досягли системи картування врожайності — технології, що автоматично створюють детальні карти розподілу врожайності під час руху комбайна полем, фіксуючи продуктивність кожної ділянки з прив'язкою до GPS-координат. Карти врожайності полів у комбайні використовують 42% агропідприємств, отримуючи цінну інформацію для подальшого аналізу продуктивності поля, виявлення проблемних зон та диференційованого внесення добрив у наступному сезоні.

Внесення добрив та засобів захисту

При внесенні добрив сучасні українські аграрії активно впроваджують технологію змінних норм — метод, при якому спеціальні агрегати автоматично регулюють кількість добрив залежно від потреб кожної конкретної ділянки поля на основі попередньо складених карт завдань. Таку технологію використовують 40% підприємств, що дозволяє їм оптимізувати витрати на добрива та підвищувати ефективність їх використання.

Не менш важливою є функція автоматичного відключення секцій на перекриттях при внесенні добрив — система, що запобігає повторному внесенню добрив на ділянках, які вже були оброблені. Це рішення застосовують 36% респондентів, що допомагає уникнути перевитрат та запобігти шкоді від надмірного внесення добрив.Під час захисту рослин найпоширенішою технологією стало керування штангою оприскувача з частковим відключенням секцій — система, що автоматично вимикає подачу розчину на окремих ділянках штанги при проходженні над уже обробленими зонами. Майже 78% опитаних підприємств використовують технологію з посекційним відключенням розпилювачів, що значно зменшує перевитрати засобів захисту рослин (ЗЗР) та запобігає фітотоксичності для рослин.

У половині господарств впроваджено ще більш точну технологію — відключення окремих форсунок, коли кожен розпилювач працює як незалежна одиниця і може бути вимкнений точно в місці перекриття. Така система забезпечує максимальну економію препаратів та рівномірність обробки.

Справжнім проривом у галузі захисту рослин стало використання дронів для внесення ЗЗР, що дозволяють проводити обробку у важкодоступних місцях та на перезволожених ґрунтах без ущільнення ґрунту колесами техніки. Цю інноваційну технологію вже практикують 59% респондентів, що свідчить про її високу ефективність та перспективність у сучасному агровиробництві.

Аналіз даних з опитування 50 агропідприємств України демонструє значний прогрес у впровадженні цифрових технологій та інновацій у сільськогосподарській галузі. Ключовим спостереженням є високий рівень застосування цифрових технологій в інноваційних компаніях України, який сягає 80%. Це свідчить про готовність українського агробізнесу впроваджувати сучасні рішення для підвищення ефективності. Обробіток агродронами у 2021-2023 роках охопив 3,1 млн га сільськогосподарських земель, що підтверджує масштабне впровадження передових технологій на практиці.AgTech сектор України налічує приблизно 70 стартапів, що працюють у різних напрямках: управління земельним банком, точне землеробство, використання дронів та інші інноваційні рішення. За останні роки кількість стартапів та інвестицій значно зросла, що свідчить про динамічний розвиток галузі навіть у складних умовах війни.

Пріоритет у розвитку інновацій надається тому, що AgTech є однією з ключових галузей в рамках Глобальної інноваційної візії України 2030. Це підкреслює стратегічне значення цифровізації сільського господарства для економічного розвитку країни та її конкурентоспроможності на світовому ринку.