Зачем пахать землю? И при чем здесь спутники, дроны и искусственный интеллект

На что обращают внимание агрономы

Почва — это дом для корней. И у этого дома есть несколько важных характеристик, на которые обращает внимание агроном.

Из чего построен дом: гранулометрический состав. Почва состоит из множества частичек разного размера — от крупных песчинок до мельчайших глиняных пылинок. По соотношению этих частиц ученые делят почву на разные типы: песчаная, супесчаная (почти песок, но с небольшой примесью глины), суглинистая (сбалансированное сочетание) и глинистая. Большинству культурных растений больше всего нравятся легкие суглинки: там и корням хорошо дышится, и вода задерживается. Если почва слишком песчаная, из нее быстро уходит вода, а если слишком глинистая, то в ней мало места для кислорода: слишком она плотная, как пластилин. Агрономы могут «подправить» состав почвы: добавить песка в глину (пескование) или глину в песок (глинование).

Насколько тесно в доме: плотность. Она зависит от размера частичек, из которых построен дом, — гранулометрического состава. Чем мельче частички, тем плотнее они могут прилегать друг к другу и тем выше плотность. Слишком плотная, утоптанная почва плохо впитывает воду, и корням в ней тяжело расти. Такую почву нужно рыхлить, а это требует немалых усилий.

Климат-контроль в доме: водно-воздушный режим. Очень важная штука! Он показывает, хватает ли корням и воды, и воздуха, а еще влияет на температуру почвы. «Климат-контроль» тоже зависит от «стройматериалов» дома. Глинистая почва хорошо держит влагу, как губка, но в ней меньше воздуха и она дольше прогревается весной. В песчаной почве же быстро уходит вода, зато много воздуха и прогревается она быстрее. Температура почвы важна, потому что от нее зависит, когда прорастут семена: обычно чем теплее, тем быстрее начинается рост.

Архитектура дома: структура почвы. Отдельные частички почвы склеиваются между собой в комочки-агрегаты, как бы формируя архитектурные стили. И таких стилей у почвы много: по форме частиц она может быть призматической, ореховатой, комковатой, зернистой (как икра), глыбистой (большие куски) и так далее. Лучшие варианты для растений — зернистый и мелкокомковатый. В такой почве корням легче дышать и получать воду. На то, какой будет структура, влияет много всего, включая химический состав почвы. Например, глинистая почва состоит из крупных, плотных комьев, а почва, богатая натрием, более рыхлая, чем та, в которой много кальция и магния.

Сколько комнат и коридоров в доме: пористость. Поры — это пустоты между комочками почвы и внутри них. От них зависит, достаточно ли в почве воды и воздуха, а еще в порах живут полезные почвенные микробы.

Все эти характеристики почвы агроном учитывает, когда готовится к посеву. Его главная задача — создать для будущих растений такие условия, чтобы получить максимальный урожай.

Как агрономы «ремонтируют» почвенный дом перед заселением? Предпосевная обработка почвы

Генеральная уборка с перестановкой — вспашка. Почву обрабатывают плугом на глубину 20–30 см. Плуг разрыхляет плотные слои, переворачивает пласты земли, чтобы улучшить доступ корней к питательным элементам, воде и воздуху. Вспашка заделывает вглубь остатки растений, в том числе и сорных, а это обогащает почву полезными веществами. 

Косметический ремонт: боронование. Это более мелкая обработка, не глубже 15 см. Боронование уничтожает сорняки и создает ту самую мелкокомковатую структуру почвы, лучшую для семян.

Сейчас техника для обработки почвы и посева ушла далеко вперед. Многие машины уже умеют точно дозировать семена, регулировать скорость и глубину их заделки, ориентируются по GPS и сами следят за своей работой.

А можно вообще не ремонтировать почву? Mini-till и no-till — минимальная и нулевая обработка

Нужно ли так сильно беспокоить почву каждый год? В поисках ответа на этот вопрос и появились системы минимальной (mini-till) и нулевой (no-till) обработки.

• Mini-till — вмешиваемся по-минимуму: обрабатываем почву не так глубоко (до 15 см), как плугом.

• No-till — вообще не вмешиваемся: ни вспашки, ни боронования. Семена сажают прямо в нетронутую землю.

Минимальная, или нулевая, обработка сохраняет естественную структуру почвы, уменьшает эрозию, то есть разрушение почвы, и экономит топливо. Но есть и минусы: сорняки не заделываются в почву, так что в борьбе с ними такой подход не помогает.

Удивительно, но иногда при меньших усилиях урожайность часто остается такой же высокой, как при традиционной обработке, или снижается незначительно. Такие ленивые (а на самом деле очень умные) системы популярны в Северной и Южной Америке и Австралии. В России их тоже начинают активно использовать, особенно в Сибири, на Урале и в некоторых центральных регионах.

Компьютеры на поле: как агроинформатика меняет игру

Сейчас на помощь агроному приходят спутники, дроны и искусственный интеллект:

• спутники делают высокоточные снимки полей, по которым можно понять, как себя чувствуют растения;

• дроны постоянно «патрулируют» поля, собирая самую свежую информацию;

• искусственный интеллект анализирует все эти гигантские объемы данных (Big Data) и делает прогнозы.

ИИ подсказывает, где именно нужно полить или внести удобрения, чтобы не обрабатывать все поле целиком. Данные обновляются постоянно, и агроному не нужно все время быть на поле.

Но есть и минусы. Современное оборудование стоит дорого и на начальном этапе требует больших финансовых вложений, которых часто нет у начинающего фермера. Второй минус, скорее нюанс: для использования дронов, спутников и прочего нужен интернет и связь, а интернет-покрытие стабильно далеко не во всех сельхозугодьях.