Russian Federation
Russian Federation
The article is devoted to the problems of introducing digital technologies in agriculture and, in particular, in crop production. The current state and trends in the digitalization of agriculture in Russia are analyzed, and factors for increasing the efficiency of crop production in the context of the use of digital technologies are summarized. The issues of an adaptive landscape approach to farming based on digital technologies are considered, which allows opening up new opportunities for agricultural enterprises and contributing to their sustainable development.
agricultural landscape, geographic information modeling, crop production, precision farming, digitalization
Современные условия хозяйствования определяют, что конкурентоспособность отраслей, регионов и стран прямо зависит от уровня их технологического развития. Цифровизация экономики рассматривается как основной драйвер экономического роста. В современном обществе цифровые технологии оказывают значительное влияние на науку, производство и общественную жизнь. Широкомасштабная цифровизация также становится основным фактором для повышения производительности в сельском хозяйстве. Государственная Программа "Цифровая экономика Российской Федерации", принятая в 2018 году, отражает общее мнение ученых и аналитиков о пользе и эффективности цифровизации. Она призвана разработать принципы эффективного управления новыми формируемыми экономическими ресурсами и усовершенствовать управление имеющимися ресурсами [1].
Основные тенденции в цифровизации земледелия включают применение мобильных устройств для использования различных приложений, таких как расчет доз удобрений и ведение дневника агронома; интеграцию данных из разных устройств и датчиков, а также создание баз данных и совместимость форматов данных; использование онлайн сервисов для контроля состояния техники и посевов в режиме реального времени; дифференцированное внесение удобрений и пестицидов; автоматическое вождение и другие.
Последние достижения в цифровизации растениеводства в России активно включают системы параллельного вождения, информатизацию и мониторинг, картирование урожайности и дифференцированное внесение удобрений, а также создание электронных карт полей.
Основными факторами, которые помогают улучшить эффективность сельского хозяйства через использование цифровых технологий, являются:
- более тщательный контроль над материалами и ресурсами, что уменьшает влияние человеческого фактора. Контролируется использование топлива, предотвращаются потери зерна и нехватка семян и т.д. Это позволяет экономить топливо, семена, химические вещества и время работы, а также более точно соблюдать сроки проведения полевых работ, приводит к более интенсивному использованию сельскохозяйственной техники;
- более быстрое и обоснованное принятие решений о проведении сельскохозяйственных операций за счет быстрой обработки данных, их ясности и актуальности, что способствует повышению производительности и снижению потерь и рисков;
- совершенствование управления трудовыми ресурсами, включая разработку стандартов и норм, которые соответствуют определенной области и технологии. Возможность использования систем оплаты труда на почасовой основе. Увеличение производительности труда способствует повышению эффективности управления сельским хозяйством в целом, повышает престиж сельских профессий и привлекает новые кадры.
Согласно информации, предоставленной Аналитическим центром Минсельхоза России, применение цифровых технологий в экономике приводит к улучшению экологической ситуации и уменьшению расходов до 23% [2].
Рис. 1 – Структура затрат до и после внедрения цифровой экономики
(по данным Аналитического центра Минсельхоза России)
Специалисты отмечают, что уровень использования цифровых технологий в сельском хозяйстве России все еще остается низким. Они считают неправильным полагать, что точное земледелие сможет в ближайшем будущем полностью заменить традиционные подходы и агротехнологии. В нашей стране развитие точного земледелия идет не такими быстрыми темпами, как было прогнозировано 15-16 лет назад.
Значительные преграды даже в развитых странах заключаются в дополнительных расходах (45%), недостаточном понимании экономической выгоды (25%), трудностях в адаптации существующих технологий к применению в точном сельском хозяйстве (16%) и недостатке квалификации (14%) [4]. В России эти проблемы усугубляются низким процентом отечественного программного обеспечения, отсутствием роботизированной техники на российском рынке и низкой прибыльностью сельскохозяйственных предприятий.
Российские IT-продукты для сельского хозяйства стоят намного меньше, чем иностранные аналоги. Например, российские продукты стоят около 56 рублей за гектар, в то время как иностранные продукты стоят около 60 тысяч рублей за гектар. Однако большинство технологий, используемых в российском сельском хозяйстве, являются зарубежными. Кроме того, в российском сельском хозяйстве не хватает около 90 тысяч IT-специалистов [3]. Это происходит вместе с низким уровнем урожайности в России в сравнении с другими развитыми странами, недостаточной поддержкой государства для сельского хозяйства и значительными климатическими рисками. В России нет таких сильных колебаний урожайности из-за природных катастроф, как наблюдается в других крупных странах мира.
К сожалению, следует констатировать, что развитие цифровизации в России отстает от зарубежных стран, особенно в области цифрового управления растениеводством. На данный момент, только 10% земельных участков в России используют цифровые технологии, хотя необходимо преодолеть технологическое отставание и увеличить объем рынка информационно-компьютерных технологий в сельском хозяйстве как минимум в 5 раз к 2026 году. Большинство сельскохозяйственных предприятий не используют доступную информацию о составе почвы и истории полевых работ, не оснащены необходимыми датчиками для контроля технологического процесса, не используют беспилотные летательные аппараты и спутниковые снимки для мониторинга сельскохозяйственных культур и не отслеживают производительность.
В последнее время особую популярность приобретает точное земледелие, которое является одним из ключевых направлений цифровизации сельского хозяйства. Оно заключается в управлении агротехнологическими процессами, учитывая индивидуальные особенности каждого участка поля. Основные компоненты точного земледелия включают:
- получение информации о состоянии почвы и растений с определенной частотой и в нужном масштабе;
- анализ и интерпретация этой информации;
- разработка и внедрение решений, основанных на полученных данных.
Точное земледелие позволяет адаптировать агротехнологии и ресурсы точно под каждый участок поля, что позволяет улучшить эффективность сельскохозяйственного производства, снизить затраты и минимизировать отрицательное воздействие на окружающую среду.
Адаптивно-ландшафтный подход - это подход к точному выращиванию растений, который учитывает особенности каждого агроландшафта. Он получил широкое развитие и распространение в аграрной науке и производстве. Чтобы уточнить технологии по полям и вести адаптивно-ландшафтное земледелие в нашей стране, были разработаны научные рекомендации, а также положения и нормативы по проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия.
Сейчас адаптивно-ландшафтные системы земледелия тесно связаны с геоинформационными технологиями. Они позволяют привязывать информацию о полях к их координатам. Главным фактором повышения эффективности сельскохозяйственного производства и научных исследований становится сбор, обработка и анализ большого объема информации в виде единого информационного пространства.
Очень важно иметь электронные базы данных результатов агрохимического обследования и систему мониторинга земель сельхозназначения. В противном случае, отсутствие общей информационной платформы (или даже только ее хранение на бумажных носителях) создает трудности при анализе данных и делает результаты обследований практически бесполезными для дальнейших исследований [8].
Для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия важно классифицировать агроландшафты на конкретных территориях на региональном уровне.
Для планирования эффективного использования природных ресурсов и разработки соответствующих технологий все больше используется геоинформационное моделирование. Его целью является мониторинг климатических ресурсов разных ландшафтов в зависимости от их координат. Геоинформационное моделирование связывает графические объекты с таблицами базы данных, и изменение графического объекта приводит к изменению данных в таблицах.
Из результатов множества экспериментов стало понятно, что использование цифровых технологий и точного земледелия позволяет не только повысить урожайность, но и снизить затраты на ресурсы, в первую очередь на химические препараты и топливо. Экономия, достигаемая благодаря отсутствию пересекающихся областей обработки, составляет 20%. Производительность сельскохозяйственных машин увеличивается на 13-20% [7]. Рациональное использование дорогостоящих удобрений позволяет сэкономить до 500 рублей на гектар. Это является экономическим и экологическим обоснованием для цифровизации сельского хозяйства и применения точного земледелия.
Таким образом, для решения проблемы сохранения плодородия почвы и получения безопасной продукции необходимо использовать разнообразные методы удобрения и защиты растений, учитывая различные химические и фитосанитарные характеристики почвы на каждом отдельном участке. В данном подходе исключается как недостаток, так и избыток агрохимикатов путем применения заданий для точного внесения удобрений, основанных на картах с данными о состоянии почвы.
Ряд авторов [5] выделяют одиннадцать ключевых этапов для внедрения системы точного земледелия: параллельное вождение, создание карт и топографических планов полей, определение урожайности с помощью картирования, сбор образцов почвы, проведение анализа почвы на агрохимические показатели, составление карт плодородия, разработка карт-заданий для точного внесения удобрений и пестицидов, дифференцированное внесение удобрений оффлайн, дифференцированное внесение удобрений онлайн, наблюдение за сельскохозяйственной техникой в режиме онлайн, оперативный контроль ресурсов и точное управление предприятием на основе автоматизации сбора и обработки агротехнических данных, а также учета и планирования.
Общий успех в сельском хозяйстве зависит от решения трех основных задач: наличия информации, принятия правильных управленческих решений и возможности их реализации с помощью специализированных технических средств и программного обеспечения.
Для достижения максимального эффекта необходим комплекс программных и технических средств, включающий такие подсистемы, как:
- оборудование для точного земледелия, включающее датчики урожая, системы параллельного вождения и пробоотборники для системы дифференцированного внесения удобрений и пестицидов;
- мониторинг сельхозземель, включающий определение границ полей, отображение производительности труда и агрохимический мониторинг для анализа состояния почвы;
- отслеживание технологий, основанное на сборе данных с помощью GPS навигации и визуальном отображении движения техники и учете сельскохозяйственных работ;
- планирование и управление, включающее экономическое планирование, оперативное планирование и учет сельскохозяйственной продукции;
- бюджет и финансовый учет, включающие экономический анализ, бюджетирование и учет финансовых операций;
- публикация и доступ к данным через Интернет.
В настоящее время не существует единых комплексных решений в области цифровизации. Поэтому в будущем стоит задача объединить программное обеспечение и интегрировать его с бухгалтерским и управленческим учетом путем создания единых цифровых платформ.
Уже существуют "умные" устройства, которые позволяют контролировать полный цикл растениеводства и животноводства. Эти устройства передают и обрабатывают текущие параметры каждого объекта и его окружения, такие как оборудование и датчики, измеряющие параметры почвы, растений, микроклимата, характеристики животных и другие.
Благодаря объединению всех этих объектов в единую сеть, обмену и управлению данными на основе интернета вещей, а также развитию компьютеров с большей производительностью, программного обеспечения и облачных платформ, стало возможным автоматизировать большое количество сельскохозяйственных процессов. Это достигается путем создания виртуальной (цифровой) модели всего цикла производства и связанных звеньев цепочки создания стоимости [6].
Таким образом, можно сделать вывод о том, что цифровое сельское хозяйство представляет собой инновационный подход к организации хозяйственных процессов, который основан на применении цифровых технологий. Эти технологии включают интернет вещей, робототехнику, искусственный интеллект, анализ больших данных, электронную коммерцию и другие. Целью цифрового сельского хозяйства является производство сельскохозяйственной продукции и продовольствия с повышенной эффективностью и снижением затрат.
С помощью цифровых технологий возможно автоматизировать процессы в сельском хозяйстве, управлять различными аспектами производства и оптимизировать использование ресурсов. Например, с помощью датчиков и интернета вещей можно мониторить условия роста растений, управлять поливом и подачей удобрений, а также контролировать и предотвращать распространение вредителей.
Анализ больших данных позволяет сельским хозяйственным предприятиям собирать и анализировать информацию о почве, погоде, внешних факторах, спросе на рынке и других факторах, чтобы принимать более информированные решения о выращивании и сбыте продукции.
Электронная коммерция и цифровые платформы также играют важную роль в цифровом сельском хозяйстве, облегчая торговлю и сбыт продукции, создавая возможности для прямого контакта между производителями и потребителями.
В результате внедрения цифровых технологий, сельское хозяйство становится более продуктивным, эффективным и устойчивым, снижаются затраты на производство, а качество продукции повышается. Это открывает новые возможности для сельскохозяйственных предприятий и способствует обеспечению продовольственной безопасности и устойчивого развития.
1. Passport of the national project of the National Program “Digital Economy of the Russian Federation” (approved by the minutes of the meeting of the Presidium of the Council under the President of the Russian Federation for Strategic Development and National Projects dated June 4, 2019 No. 7) URL: https://base.garant.ru/ 72296050/#ixzz7CxBWsp68
2. https://rospatent.gov.ru/content/uploadfiles/presentations/motorin-20092018.pdf
3. https://www.forecast.ru/_ARCHIVE/HT_Mons/2017/2017_q4.pdf
4. Zhukova M.A., Ulezko A.V. Factors limiting the possibilities of initiating processes of digital transformation of agriculture // Financial Economics. 2019. No. 5. P. 456-459.
5. Lyubchich V.A., Kuramshin M.R. The use of telematic terminals for monitoring agricultural machinery in precision agriculture // Fields of the Trans-Urals. 2013. No. 6 (106). pp. 62-64.
6. Mulyarets, S.A. Features and problems of digital transformation of enterprises of the agro-industrial complex of Russia // Innovations and investments. 2021. No. 4.
7. Noah O.V. Characteristics and trends in the digital transformation of agriculture // Current issues of economics and management in industries and fields of activity at the present stage: materials of the All-Russian (national) scientific and practical conference. 2020. pp. 136-138.
8. Sibiryaev A.S., Zazimko V.L., Dodov R.Kh. Digital transformation and digital platforms in agriculture // Bulletin of NGIEI. 2020. No. 12 (115). pp. 96-108.
9. Serebryakova T.Yu., Suglobov A.E., Gordeeva O.G. Control of economic risks by agricultural organizations // The economics of agriculture in Russia. - 2021. - No. 7. - pp. 48-53.
10. Lukomets, A.V. Analysis of costs for the production of agricultural products and food based on structural shifts / A.V. Lukomets, A.E. Suglobov. // Economics of Agriculture of Russia. - 2022. - No. 12. - pp. 101-105.
11. Lukomets A.V. Resource support of crop production: monograph. - M.: LLC "Sam polygraphist". - 2022.- 212 p.
12. Lukomets A.V. Methodology and practice of crop resource support: monograph. - M.: Publishing and trading Corporation "Dashkov and K". - 2023.- 382 p.
