Революция в агрономии

Владимир Путин поздравил аграриев с Днем работника сельского хозяйства, который в 2025 году отметили 12 октября. «За последние годы достижения нашего АПК стали настоящим предметом национальной гордости, примером динамичного поступательного развития, успешного освоения самых современных передовых технологий. В прошлом году в России были собраны рекордные урожаи риса и масличных культур. Урожай зерна вошел в пятерку лучших за новейшую историю страны. Производство скота и птицы обновило максимальные значения. Хороший задел для развития закладывается и в текущем году», – сказал президент в видеообращении.

Узнаем сегодня, благодаря каким технологиям отрасль сельского хозяйства совершила скачок развития.

IoT и управление угодьями

Сегодня аграрии активно используют сенсорные сети – это комплексы устройств, включающие IoT-датчики, а также метеостанции, почвенные зонды, различные фитопатологические сенсоры и феромонные ловушки с фотодетекцией насекомых-вредителей. Такой набор инструментов значительно облегчает и ускоряет работу специалистов, обеспечивая масштабный охват территорий.

«Процедура измерения запасов продуктивной влаги в почве раньше была значительно сложнее, – рассказал Юрий Куликов, эксперт-аналитик цифровой платформы «АгроСигнал». – Для этого требовалось провести ручное бурение на метровую глубину, послойно отбирая образцы через каждые 10 сантиметров. Эти пробы затем упаковывали в герметичные бюксы и доставляли в лабораторию, где определяли влажность, а затем пересчитывали значения в миллиметры влаги на гектар. Весь этот процесс отнимал много времени и требовал значительных человеческих ресурсов, поскольку необходимо было строго соблюдать методику на каждом этапе».

Сегодня благодаря почвенным зондам – специальным сенсорам, которые послойно измеряют на разных глубинах влажность, электропроводность, температуру, а иногда и pH – агрономы получают целый комплекс показателей. Эти данные доступны в реальном времени, что избавляет от необходимости постоянного бурения и лабораторных анализов. Такая экономия времени в сочетании с масштабным охватом территории, от тысяч до десятков тысяч гектаров, существенно упрощает принятие управленческих решений для крупных сельскохозяйственных предприятий.

Точные данные о ключевых характеристиках, например, о запасах влаги в почвенной толще или температуре верхних слоев почвы, становятся критически важными для принятия решений. Когда необходимо определить оптимальные сроки сева, объективная информация, полученная в реальном времени с помощью измерительных приборов, позволяет точно оценить, достигла ли температура на глубине заделки семян требуемых значений. Это исключает интуитивные предположения и дает четкое основание как для начала посевной, так и для ее обоснованного переноса.

«Применение сетей датчиков и IoT-платформ кардинально меняет принципы управления. Вместо того чтобы реагировать на уже возникшие проблемы – засуху, нехватку питательных веществ или развитие болезни, – агроном получает возможность их прогнозировать и предотвращать. Крупное угодье перестает быть «серой зоной», превращаясь в цифровую карту с точками данных. Это позволяет перейти от единого для всего поля регламента работ к прецизионному управлению», – добавил Павел Нефедов, руководитель проекта ГК «Прогресс Агро». При таком менеджменте специалисты принимают решения по поливу, внесению удобрений или средств защиты растений для каждого квадратного метра индивидуально.

Наиболее эффективными в ГК «Прогресс Агро» считают комплексные системы, объединяющие несколько типов приборов:

- для почвы: стационарные и мобильные датчики, измеряющие влажность, температуру, засоленность и содержание ключевых макроэлементов в реальном времени. Широко применяются также электронные электронные тензометры и портальные лаборатории для экспресс-анализа проб;

- для растений: мультиспектральные и гиперспектральные камеры , устанавливаемые на дроны или технику, позволяют оценивать индекс NDVI и другие показатели, выявляя стресс у культуры раньше, чем это становится видно невооруженным глазом;

- для животных: датчики в виде ошейников или имплантов, отслеживающие активность, температуру тела,  поведенческие паттерны  , которые могут быть ранними индикаторами заболеваний.

Технологии и метрологическое обеспечение

По словам Юрия Куликова, вопрос достоверности данных любого сенсора является первостепенным. Сегодня на рынке представлен ряд производителей, в том числе российских, чье оборудование  внесено в государственные реестры средств измерений. С юридической и метрологической точки зрения такое оборудование претендует на абсолютную истину, поскольку оно проходит обязательную поверку и калибровку по утвержденным методикам.

Однако существует и множество устройств, которые формально не являются средствами измерения. Допустим, почвенный зонд, измеряющий влажность и температуру. Цифры, которые он показывает, необходимо сопоставлять с референсными методами – например, с классическим лабораторным анализом образцов почвы на содержание влаги. Даже при отсутствии аттестованной методики для такого датчика базовые метрологические принципы остаются в силе. Калибровка устройства путем сравнения его показаний с эталонным методом чаще всего позволяет получить данные, пригодные для эффективного применения в производственных условиях.

«Если же говорить конкретно о метеостанциях, то здесь есть примеры, когда российское оборудование включено и в реестр средств измерений, и в реестр Росгидромета. К нему прилагаются детальные методики поверки, что делает его надежным источником данных. Эта надежность имеет не только технологическое, но и юридическое значение. Например, при страховых случаях, связанных с засухой, показания поверенной метеостанции могут служить официальным и весомым доказательством», – добавил Юрий Куликов.

«Метрология – это один из ключевых вопросов. Большинство продвинутых хозяйств предпочитают гибридную модель: базовое обслуживание и калибровку проводит штатный специалист (инженер-агроном), периодическую поверку и углубленный ремонт – аккредитованные лаборатории. Это обеспечивает баланс между оперативностью и соблюдением стандартов точности», – добавил Павел Нефедов.

Влияние на урожайность и затраты

В ГК «Прогресс Агро» ключевой эффект от умных датчиков и регулярных замеров параметров окружающей среды видят в оптимизации ресурсов. Например, данные о влажности почвы в разных частях поля позволяют включать орошение точечно и только тогда, когда это критически необходимо. Это дает экономию воды и электроэнергии до 20-25%.

Аналогично с удобрениями. Датчики электропроводности почвы и спектральные снимки показывают, где действительно есть дефицит питания. Внося удобрения выборочно, а не по всему полю, хозяйство может снизить их расход на 15-20%, одновременно предотвращая перекорм и загрязнение окружающей среды.

«Что касается урожайности, то здесь работает раннее обнаружение проблем. Мультиспектральные камеры фиксируют стресс растений из-за болезни или нехватки элементов питания на 7-10 дней раньше, чем это видно глазу. Это окно позволяет точечно применить СЗР и спасти до 15-20% потенциального урожая, который был бы потерян при позднем реагировании», – рассказал Павел Нефедов.

«Прогнозные модели способны заранее предсказать вспышку болезни растений, – продолжил Юрий Куликов. – В их основе лежат данные с метеостанций, образующих разветвленную сеть датчиков. Эта система в режиме реального времени собирает информацию о приземном слое атмосферы, а математическая модель на ее основе вычисляет вероятные риски для конкретных посевов».

Аналогичный принцип применяется и для контроля над насекомыми-вредителями. Современные цифровые ловушки, оснащенные камерами, позволяют отслеживать динамику их численности в реальном времени. Специальные алгоритмы анализируют эти данные и предупреждают, когда популяция приближается к критической отметке, за которой следует ее неконтролируемый рост и значительный экономический ущерб.

Своевременное применение средств защиты растений позволяет сохранить не только урожай, но и его качество. «По приблизительным оценкам, предотвращенный ущерб может достигать 30% от потенциального урожая, что в денежном выражении для крупного хозяйства эквивалентно миллионам рублей», – заключил Юрий Куликов.

Трудности внедрения: технологии и управление

Главная сложность при работе с данными IoT-сенсоров заключается в том, что они должны быть не просто источником информации, а элементом целостной системы. «Если мы просто наблюдаем за изменением влажности почвы или температуры, но не имеем четкого алгоритма действий на основе этих данных, то их ценность резко падает», – рассказал Юрий Куликов. Ключевым становится наличие у предприятия структурированных бизнес-процессов, позволяющих оперативно реагировать на возникающие риски.

Допустим, прогностическая модель на основе данных сенсоров выявила угрозу со стороны вредного объекта – это первичный сигнал. Однако, чтобы использовать его эффективно, в хозяйстве должен быть отлажен механизм реакции. Именно от его четкости в конечном счете зависит КПД использования всей технологии.

Если такой механизм не проработан, нет быстрой логистики для поставки необходимых препаратов, не отлажена подготовка и выход опрыскивателей в поле – даже самая точная информация теряет смысл. В некоторых ситуациях важны считаные часы. Например, получив утром уведомление о риске вспышки численности вредителей, предприятие должно успеть провести обработку в тот же день.

Павел Нефедов также считает, что основные вызовы носят управленческий характер:

1. Обоснование затрат. Первоначальные инвестиции значительны, и не всегда просто доказать их эффективность владельцам, привыкшим к традиционным методам. Ключевой аргумент – цена незнания и потерь из-за неточных решений;

2. Цифровой разрыв. Наличие надежного интернета в полях – до сих пор острая проблема во многих регионах;

3. Квалификация персонала. Самая сложная задача – научить агрономов и механизаторов использовать данные для принятия решений. Часто требуется переобучение или привлечение новых специалистов – агроаналитиков.

Таким образом, успех определяется комплексом факторов: наличие сенсоров, интерпретация данных – силами штатных экспертов или с помощью цифровой системы – и способность предприятия быстро реализовать управленческое решение на практике.

Будущее умных измерений и устойчивое развитие

В ближайшие пять-семь лет нас ждет конвергенция нескольких трендов:

1.Миниатюризация и снижение стоимости датчиков, что сделает их массовыми;

2.Развитие агророботов, которые будут не только собирать данные, но и автономно осуществлять точечные воздействия ;

3.Интеграция данных с платформами ИИ, которые перейдут от диагностики к прескриптивным рекомендациям – будут сами предлагать оптимальные управленческие сценарии.

«Роль этих систем в обеспечении устойчивости сложно переоценить. Точное земледелие – это прямой путь к выполнению принципов «зеленой» экономики: снижение пестицидной нагрузки, рациональное использование водных ресурсов, сохранение плодородия почв. Умные измерители дают нам не только экономические, но и экологические аргументы, что становится критически важным в условиях ужесточающихся требований рынка и государства», – отметил Павел Нефедов.