Технологии, машины и оборудование. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Статья научная
Введение. Озимая пшеница – ключевая зерновая культура, продуктивность которой во многом определяется оптимальным азотным питанием. Оптимизация азотного питания озимой пшеницы в современных условиях крупного агрохолдинга требует дифференцированного внесения удобрений, однако агрономы сталкиваются с проблемой выбора доз и отсутствием комплексных, валидированных методик применительно к большому количеству полей. Существующие подходы не учитывают всего спектра факторов, что затрудняет принятие решений. Разработка методов валидации и моделей искусственного интеллекта для дифференцированного внесения азотных удобрений критически актуальна для повышения продуктивности и эффективности возделывания озимой пшеницы. Проблемой является отсутствие методов валидации и модели дифференцированного внесения азотных удобрений в работе нейросети для оптимизации процессов возделывания озимой пшеницы и повышения производительности сельскохозяйственных угодий. Цель исследования. Разработка и внедрение технологии дифференцированного внесения азотных удобрений для оптимизации процессов возделывания озимой пшеницы. Материалы и методы. Выполнялся сравнительный полевой эксперимент на полях АО «Рассвет» Усть-Лабинского района Краснодарского края дифференцированного внесения азотных удобрений (две подкормки). Для проведения исследований выбраны два поля с озимой пшеницей площадью 83 и 68 га. Каждое поле было разделено на три варианта: российская схема – в зону низкой продуктивности вносилось больше удобрений, европейская схема – в зону низкой продуктивности вносилось меньше удобрений, хозяйственная схема – единая доза удобрений. Разрабатывалась LSTM-модель на основе усредненных вегетационных индексов (EVI, NDWI, REP, SR) со спутниковых снимков Sentinel-2 за девять месяцев. Для увеличения обучающей выборки была предпринята попытка синтезирования данных на пиксельном уровне, а итоговые прогнозы продуктивности сглаживались и конвертировались в карты-задания для дифференцированного внесения удобрений с нормами, рассчитанными по исторической корреляции. Лабораторные исследования отбора растений проводились в Кубанском ГАУ и на опытной станции учебно-опытного хозяйства «Кубань». Объектом исследования являлся технологический процесс дифференцированного внесения удобрений по модели искусственного интеллекта и его влияние на вегетацию, урожайность и качественные показатели озимой пшеницы. Результаты исследования. Диапазон урожайности озимой пшеницы (комбайновой и биологической) по российской схеме на первом поле составил 90,9...101,5 ц/га; европейской схеме – 89,2...96,4 ц/га; хозяйственной схеме – 89,9...90,9 ц/га. На втором поле соответственно 87,4...99,6 ц/га; 92,4...98,5 ц/га; 87,8...93,6 ц/га. Усредненная урожайность по первому полю выше на 6,31 % по российской схеме и на 2,56 % по европейской схеме по сравнению с хозяйственной схемой. По второму полю выше на 5,25 % по европейской и на 3,08 % по российской по сравнению с хозяйственной схемой. Практически все исследованные варианты можно отнести к 3-му классу зерна. Увеличение натуры прямо пропорционально снижению содержания протеина и клейковины по обоим полям вариантов искусственного интеллекта. Содержание протеина по всем вариантам искусственного интеллекта (кроме варианта европейской схемы второго поля) ниже на 0,23–1,5 %. Содержание клейковины по всем вариантам искусственного интеллекта (кроме варианта европейской схемы второго поля) ниже на 0,53–3,3 %. Натура по вариантам искусственного интеллекта выше на 0,33–1,6 %. Содержание клейковины по всем вариантам искусственного интеллекта (кроме варианта европейской схемы второго поля) ниже на 0,53–3,3 %. Обсуждение и заключение. Экономический анализ хозяйства по комбайновой урожайности показал, что при использовании европейской технологии производственные затраты снизились на 400 тыс. руб. по сравнению с контрольной схемой, а затраты на удобрения уменьшились на 2 567 руб. с одного гектара. Выручка с одного гектара увеличилась на 6 401 руб. и условной прибыли на 9 546 руб. Валовая прибыль также увеличилась на 150 тыс. руб., а рентабельность выросла на 5,3 % по сравнению с контрольной схемой. Результаты предложенных методов валидации и созданной модели дифференцированного внесения азотных удобрений использовались в работе нейросети. Эффективность работы нейросети оценена в реальных условиях сельского хозяйства по урожайности путем создания шкалы работы по отношению с существующими методами внесения удобрений (повышение урожайности от 2,56 до 6,31 %). Представленные результаты полевых экспериментов демонстрируют высокую практическую значимость предложенной технологии дифференцированного внесения азотных удобрений, которая требует проверки производственных испытаний на большем количестве полей. Перспективы исследования включают дальнейшее расширение площади применения разработанной технологии и ИИ-модели.
Бесплатно
Эффективность применения шин низкого давления при возделывании озимого ячменя
Статья научная
Введение. Отсутствие комплексного анализа влияния шин низкого давления на рост и развитие зерновых культур (размерно-массовые характеристики различных частей растений, болезни и т. д.), урожайность по следу и вне следа с использованием наземных измерений, снимков с беспилотного летательного аппарата и из космоса остается актуальной проблемой. Цель работы - определить с использованием цифровых технологий, дистанционных и наземных измерений, на какой из элементов структуры урожая и на каком этапе оказывает наибольшее влияние давление в шинах при возделывании озимого ячменя. Материалы и методы. Наземный мониторинг всходов проводился с использованием стандартных методик полевого оыта. Дистанционный мониторинг всходов выполнялся в течение вегетации озимого ячменя беспилотными летательными аппаратами (Phantom 4 Pro, Mavic 2 Enterprise Dual) и космоснимками (системы OneSoil, SkyScout). Результаты исследования. В результате проведенного в течение одного года исследования доказана эффективность применения шин низкого давления при возделывании озимого ячменя. При сравнении эффективности использования шин низкого давления с шинами стандартного давления получили повышение биологической урожайности на 4,4 %, комбайновой - на 9,5 %. Обсуждение и заключение. Определено, что давление в шинах оказывает влияние на рост и развитие озимого ячменя, развитие болезней, а также урожайность. При этом заметна разница показателей при движении шины по следу и вне следа. Таким образом, важным вопросом интенсификации сельскохозяйственного производства, наряду с использованием современных технологий и технических средств, высокопродуктивных сортов и гибридов, средств защиты растений, является использование шин низкого давления.
Бесплатно
