Задачи и структура информационно-коммуникационной системы «умного» органического хозяйства

Показали, что производство органической продукции – это активно растущий мировой бизнес: в 2017 году он занимал более 1,4 процента всех сельскохозяйственных угодий планеты. Подчеркнули актуальность цифровизации на фоне постоянного роста базы данных, которые фермеру необходимо оперативно и эффективно обрабатывать. (Цель исследования) Сформировать структуру информационно-коммуникационной системы «умного» растениеводческого органического хозяйства и необходимую базу данных для ее обучения и обеспечения функционирования. (Материалы и методы) Использовали ранее выполненные исследования, включая созданные базы данных и информацию из литературных источников. С 2016 года для заполнения экспериментальными данными информационной базы проводится многофакторный опыт c картофелем в рамках органического севооборота. (Результаты и обсуждение) Сформировали структуру информационно-коммуникационной системы «умного» растениеводческого органического хозяйства. За ее основу приняли цифровую карту территории и цифровые модели сельскохозяйственных культур. Решили в ходе работы системы ежедневно вносить изменения в цифровую модель сельскохозяйственной культуры на основе поступающей агроэкологической информации, а также подготовить рекомендации по оптимальному выбору и использованию очередных технологических операций. Выявили, что в полевом опыте за четыре года урожайность картофеля в контрольном варианте (без внесения компоста и пестицидов) составила в среднем 21,7 тонны на гектар, а при использовании компоста и биофунгицида Картофин она увеличилась до 26,7 тонны на гектар. Рассчитали уравнения множественной линейной регрессии, описывающие зависимость содержания минеральных форм азота в почве в июне от суммы активных температур в этот период и дозы компоста (коэффициент корреляции 0,658) и зависимость урожайности картофеля от содержания в почве минеральных форм азота в первую декаду июня и суммы активных температур в мае – июне (коэффициент корреляции 0,667). (Выводы) Представили структуру информационно-коммуникационной системы органического сельхозпредприятия, обосновали возможность ее полной реализации в качестве инструмента, помогающего агропроизводителям осуществлять экологически безопасное, конкурентоспособное и эффективное органическое производство на новом уровне.

1. Ponisio L.C., M’Gonigle L.K., Mace K.C., Palomino J., de Valpine P., Kremen C. Diversification practices reduce organic to conventional yield gap. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2015. 1396.

2. Scialabba N., Müller-Lindenlauf M. Organic agriculture and climate change. Renewable Agriculture and Food Systems. 2010. Vol. 25. Special Iss. 2. 158-169.

3. Попов В.Д., Минин В.Б., Максимов Д.А., Папушин Э.А. Обоснование интеллектуальной системы управления органическим производством в растениеводстве // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. N4(97). С. 28-41.

4. Измайлов А.Ю., Годжаев З.А., Гришин А.П., Гришин А.А., Дорохов А.С. Цифровое сельское хозяйство (обзор цифровых технологий сельхозназначения // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. N2(31). С. 41-52.

5. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Шогенов Ю.Х. Интенсивные машинные технологии, роботизированная техника и цифровые системы для производства основных групп сельскохозяйственной продукции // Техника и оборудование для села. 2018. N7. С. 2-7.

6. Измайлов А.Ю., Смирнов И.Г., Ильченко Е.Н., Гончаров Н.Т., Лужнова Е.С., Афонина И.И. Управление производственными процессами полеводческих предприятий с использованием информационных и цифровых технологий // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. N1(30). С. 180 190.

7. Rakhimova S., Kunanbayeva K., Goncharenko L., Pigurin A. Balanced system of indicators for the assessment of innovative construction projects efficiency. International Science Conference SPbWOSCE-2018 «Business Technologies for Sustainable Urban Development». 2019. Vol. 110. 02154.

8. Hyun S., Yang S.M., Kim J., Kim K.S., Shin J.H., Min Lee S.M., Lee B.-W., Beresford R.M., Fleisher D.H. Development of a mobile computing framework to aid decision-making on organic fertilizer management using a crop growth model. Computers and Electronics in Agriculture. 2021. Vol. 181. 105936. 2-9.

9. Краусп В.Р., Королев В.А. Направление развития систем автоматизированного управления электророботизированными агрегатами полеводства // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. N6(21). C. 122-130.

10. Hofmeijer M.A.J., Melander B., Salonen J., .Lundkvist A., Zarina L., Gerowitt B. Crop diversification affects weed communities and densities in organic spring cereal fields in northern Europe. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2021.Vol. 308. 107251.

11. Pacifico D., Paris R. Effect of Organic Potato Farming on Human and Environmental Health and Benefits from New Plant Breeding Techniques. Is It Only a Matter of Public Acceptance? Sustainability. 2016. Vol. 8. 1054.

12. Raymundo R., Asseng S., Cammarano D., Quiroz R. Potato, sweet potato, and yam models for climate change: A review. Field Crops Research. 2014. Vol. 166. 173-185.

13. Goeser N.J, Mitchell P.D., Esker P.D., Curwen D., Weis G., Bussan A.J. Modeling Long-Term Trends in Russet Burbank Potato Growth and Development in Wisconsin. Agronomy. 2012. N2. 14-27.

14. Minin V.B., Popov V.D., Maksimov D.A., Ustroev A.A., Papushin E., Melnikov S.P. Developing of Modern Cultivation Technology of Organic Potatoes. Agronomy Research. 2020. Vol. 18. Special Iss. 2. 1359-1367.

15. Titova J.A., Novikova I.I., Boykova I.V., Pavlyushin V.A., Krasnobaeva I.L. Novel solid-phase multibiorecycled biologics based on Bacillus subtilis and Trichoderma asperellum as effective potato protectants against Phytophthora disease. Sel’sko­khozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology]. 2019. Vol. 54(5). 1002-1013.

16. Briukhanov A., Subbotin I., Uvarov R., Vasilev E. Method of designing of manure utilization technology. Agronomy research. 2017. Vol. 15(3). 658-663.

17. Гостев А.В., Пыхтин А.И., Любицкий Н.И. Программное обеспечение рационального выбора адаптивных технологий возделывания зерновых культур как элемент цифровизации земледелия. Программное обеспечение рационального выбора // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. N23(6). C. 189-209.

18. Seifu F., Betewulign E. Evaluation of Potato (Solanum tuberosum L.) Varieties for Yield Attributes. Journal of Biology, Agriculture and Healthcare. 2017. Vol. 7. N21. 15-22.

19. El-Zehery T.M. Organic Fertilizers Effect on Potato (Solanum tuberosum L.) Tuber Production in Sandy Loam Soil. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 2019. Vol. 10. N12. 857-865.

20. Ahmed F., Mondal M., Akter B. Organic Fertilizers Effect on Potato (Solanum tuberosum L.) Tuber Production in Sandy Loam Soil. International Journal of Plant & Soil Science. 2019. Vol. 29. N3. 1-11.

21. Hagman J.E., Martensson A., Grandin U. Cultivation Practices and Potato Cultivars Suitable for Organic Potato Production. Potato Research. 2009. Vol. 52. 319-330.