Принципы построения эффективного агроскаутинга и роль дронов в нем

Давление вредителей, болезней растений и сорняков на сельскохозяйственное производство ежегодно вызывает озабоченность во всем мире. Статистика потерь от вредных организмов подчеркивает необходимость эффективных стратегий управления ими. 

Недавнее исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, подтвердило потери урожая, связанные с патогенами и вредителями:

от 10,1% до 28,1% на пшенице 

от 24,6% до 40,9% на рисе 

от 19,5% до 41,1% на кукурузе 

от 8,1% до 21% на картофеле

от 11% до 32,4% на сое 

В России наметилась устойчивая тенденция роста вредных организмов широкой специализации, то есть способных повреждать широкий спектр сельскохозяйственных растений и накапливаться в севооборотах полевых культур. Эта тенденция четко прослеживается в производстве и применении средств защиты растений в стране, за последние 10 лет оно выросло 2,5 раза, что свидетельствует о высокой зависимости отрасли от химических методов защиты растений.

По прогнозам ФАО ООН, к 2050 году население мира достигнет 10 миллиардов человек, сокращение потерь сельскохозяйственной продукции имеет решающее значение для удовлетворения возросшего спроса на продовольствие. Для смягчения сельскохозяйственных потерь, как в мире, так и в России, все больше внимания уделяется стратегиям комплексной (интегрированной) защиты растений, которые сочетают в себе меры по прогнозированию и раннему выявлению проблем, контроль с использованием организационно-хозяйственного, агротехнического, биологического и химического методов защиты растений.

Что такое агроскаутинг и зачем он нужен

Важным инструментом для принятия своевременных и точных решений в системе организационно-хозяйственных мероприятий является агроскаутинг. 

По сути, агроскаутинг – это систематический мониторинг состояния сельскохозяйственных культур с целью своевременного выявления проблем и оперативного реагирования на них.

Разные виды вредителей, болезней растений и сорняков проявляются на полях в разные фазы развития культуры, как правило они фенологически связаны, но в отдельные годы с отклонениями температур, осадков или влажности воздуха от средних многолетних показателей фенология вредных организмов опережает или отстает от развития культурных растений. Например, в 2022 году в центральных регионах России лёт бабочек и отрождение гусениц второго поколения хлопковой совки начался на 2-3 недели позже обычного. Многие хозяйства, следуя технологическим картам, ориентированным на фенофазу сои, провели обработку в запланированные сроки, но пропустили массовый лёт вредителей. В результате, потери урожая от вредоносности и упущенных сроков обработки достигали 50%.

Роль прогностических подходов

В цифровой системе "АссистАгро" мы разработали автоматизированный инструмент «Календарь скаутинга», работающий по комплексу триггеров. 

Модуль синхронизирует мониторинг с биологическими циклами и фенологическими прогнозами культур и вредных организмов, учитывает региональные климатические особенности. Основные задачи, которые решает «Календарь скаутинга» – верификация прогнозов, получаемых с использованием искусственного интеллекта и обоснование применения средств защиты растений. Пример эффективной работы скаутов по предикторам календаря – ситуация с хлопковой совкой в 2024 году. Прогноз появления второго поколения вредителя «сработал» в 1-2 декадах августа, когда большая часть полей сои миновала уязвимые фазы развития. 

Благодаря рекомендациям «Календаря скаутинга» были установлены феромонные ловушки, что позволило зафиксировать период массового лёта вредителя. Несмотря на высокую численность фитофага, в установленные сроки он не представлял серьезной угрозы для культуры. В результате хозяйства сэкономили на защитных мероприятиях. «Календарь скаутинга» работает с большинством видов полевых культур и вредных организмов. Несмотря на то, что инструмент настроен на максимально точные сроки обследования полей в течение вегетационного периода, своевременному выявлению потенциальных угроз способствует оперативный и качественный мониторинг. 

«Придорожная агрономия»: почему визуального осмотра уже недостаточно

Общаясь с фермерами, наши эксперты отмечают повышенный спрос на экспресс диагностику фитосанитарного состояния полей. 

Традиционные методы учетов с использованием рамок, сачков и ловушек, требуют значительных временных и трудозатрат. Качественное обследование поля, площадью 100 га на выявление сорняков занимает 45-60 минут, с учетом перемещений агронома за рабочий день получается обследовать 500-800 га, за рабочую неделю – 3000-4000 га. Один агроном-консультант, как правило обслуживает 15-20 тыс.га полей, однократное и качественное обследование которых займет до 5-7 недель.

В условиях ограниченных ресурсов хозяйства все чаще прибегают к «придорожной агрономии» – визуальному осмотру состояния участка в нескольких точках, как правило в зоне полевых дорог, что не всегда отражает реальное фитосанитарное состояние всего поля.

Очевидно, что современный агробизнес нуждается в инновационных решениях, которые позволят проводить быстрый и эффективный скаутинг с использованием передовых технологий. Одним из таких решений является применение дронов – беспилотных летательных аппаратов.

Дроны и ИИ в борьбе с сорняками

Компания "ГеомирАгро" разработала систему учета сорняков с помощью дронов, которая значительно упрощает процесс мониторинга полей. Беспилотники, оснащенные камерами высокого разрешения и программным обеспечением, способны за 20-30 минут произвести осмотр поля площадью 150-200 га, определить групповой состав сорняков, их численность и распределение по полю. Данные, собранные дронами, обрабатываются с помощью искусственного интеллекта в автоматическом режиме, предоставляя пользователям детальную информацию о структуре засоренности полей с указанием проблемных зон. На основании полученных данных рекомендательная система приложения предлагает временное окно для обработки, состав баковой смеси и норму расхода пестицидов. Хозяйства получают доступ к данным и рекомендациям на компьютере, планшете или смартфоне и принимают решение для предотвращения проблем за несколько дней до того, как они станут очевидными.

Рост цифрового мониторинга

За три года эксплуатации цифрового мониторинга полей площадь осмотров выросла в пять раз: с 300 тысяч гектаров до 1,5 миллионов гектаров. Территория охватывает практически все регионы России – от Калининградской области до Дальнего Востока. Наши эксперты регулярно принимают участие в агрономических конференциях, представляя аналитику фитосанитарных проблем полевых культур. По итогам мониторинга 2024 года установлено, что 95% площадей засорены выше порога вредоносности: на 30% участков плотность сорняков превышает 100 экз/м², а на 5% – достигает более 500 экз/м². Полученная информация была обработана алгоритмами искусственного интеллекта, пользователи получили не только отчеты об осмотрах, но и рекомендации по нормам расхода запланированных гербицидов и прогноз их эффективности, что позволило применить корректировки в составе баковой смеси.

Для ускоренного мониторинга вредителей в цифровой системе “АссистАгро” используются феромонные и цветовые фотоловушки, позволяющие дистанционно в режиме реального времени получать информацию о ежедневной динамике лёта фитофагов и соответственно заблаговременно планировать защитные мероприятия. Модуль использует алгоритмы искусственного интеллекта, способные распознавать видовой состав насекомых. Он интегрирован с «Календарем скаутинга» и прогнозными моделями, учитывающими климатические условия, фазы развития растений и биологию насекомых.

Своевременный мониторинг заселения полей вредителями позволяет не только реагировать на текущие угрозы, но и предсказывать их фенологию, включая наиболее чувствительные к инсектицидам периоды развития.

Три подхода к защите от болезней

Говоря о мониторинге и принятии решений по защите от болезней, сегодня практикуются три подхода к защите культур: 

1. Превентивная обработка фунгицидами

2. Регулярный мониторинг

3. Применение цифровых технологий для прогнозирования заболеваний 

Превентивный подход заключается в проведении профилактических обработок согласно заранее разработанным техническим картам. Этот метод прост и доступен, но имеет свои недостатки, например период активности большинства фунгицидов составляет 7-14 дней, поэтому прием требует более 2-х – 3-х обработок, что может быть экономически неоправданно. Регулярный мониторинг предполагает постоянный мониторинг состояния полей, что позволяет оперативно выявлять проблемы, но требует значительных трудозатрат.

С целью организации мониторинга и защиты полевых культур от болезней цифровая платформа “АссистАгро” предлагает использовать «Календарь скаутинга» с интегрированным прогнозным модулем, учитывающими фенологию патогена, погодные условия и историю появления болезни в прошлые годы. Такой подход представляет идеальный баланс между превентивными обработками и рутинным скаутингом и позволяет планировать обработки при высоком риске зараженности, сохраняя эффективность, оптимизируя человеческие ресурсы и финансовые затраты. Интеграция с «Календарем скаутинга» создает комплексную систему управления фитосанитарным состоянием поля.

С целью прогнозирования урожайности и подсчета элементов продуктивности культур, в системе реализованы инструменты верификации прогнозов с использованием дронов, смартфонов и предиктивной аналитики. Сегодня пользователям доступны модули по распознаванию и подсчету густоты стояния растений на ранних фазах развития, анализ ошибок и отклонений при посеве культур, учет количества колосьев, корзинок перед уборкой и подсчет зерен в початках кукурузы и маслосемян в корзинках подсолнечника, анализ состояния кагатов сахарной свеклы в поле.

«Бизнес-аналитика»: визуализация, 

прогноз и факторный анализ

Все полученные в системе данные обрабатываются модулем «Бизнес-аналитика» и представляется пользователям в виде удобной визуализации данных. Это помогает предприятиям экономить время на обработку данных, избежать ошибки их неверной интерпретации, находить новые возможности. Одной из реализаций «Бизнес-аналитики» является факторная модель урожайности, позволяющая определить, какой вклад каждый фактор вносит в общий результат. Например, в 2024 году перед крупным агропредприятием стояла задача проанализировать влияние повышения дозы удобрений на 20% на урожайность кукурузы. Для этого была применена факторная модель, которая оценила влияние погодно-климатических и агрохимических условий на продуктивность культуры. Согласно результатам анализа, ключевыми факторами, способствующими увеличению урожайности, были количество осадков и фотосинтетическая активная радиация, дополнительные затраты на удобрения оказали незначительный вклад.

ИИ как помощник агронома: не замена, а усиление

Искусственный интеллект пока не способен полностью заменить знания и опыт агрономов, однако в ближайшем будущем он станет важным дополнением, трансформируя подходы к принятию решений и совершенствуя методы ведения сельского хозяйства. Примером таких изменений является цифровая платформа “АссистАгро”, которая охватывает свыше миллиона гектар в различных регионах России. Эта система ежегодно совершенствует инструменты агроскаутинга, помогая пользователям принимать более качественные и обоснованные управленческие решения.

Статья подготовлена Станиславом Борисовым, руководитель направления агрономии  ГК Геомир