Технология орошаемого земледелия — одна из основ становления древних цивилизаций. Крупнейшие из них отличало умение распоряжаться важнейшим природным ресурсом. Достигаемое с помощью полива продовольственное изобилие, способствовало освоению ремёсел и развитию общества. В наши дни эта технология не теряет своей актуальности. А что будет в будущем с системами ирригации?
Тысячи лет целью развития сельскохозяйственных технологий было расширение использования природных ресурсов. Лишь в двадцатом веке, с ростом населения планеты, остро встал вопрос сохранения природных богатств для последующих поколений. Вода — не исключение.
На пороге водного кризиса
Прогнозы ученых внушают тревогу. К 2050 году население Земли должно увеличиться более чем на 30 % и составить 9 миллиардов человек. Спрос на сельскохозяйственную продукцию будет расти, рассчитывать на пропорциональное увеличение сельскохозяйственных площадей не приходится. Увеличение урожайности возделываемых земель, в том числе за счет повышения эффективности использования воды — залог продовольственной безопасности планеты.
Сегодня в мире 80% потребляемой пресной воды расходуется на сельское хозяйство. В США орошаемыми являютсялишь 18 % сельскохозяйственных земель, при этом они обеспечивают 50% урожая. В мире с орошаемых площадей поступает 40% от общего объёма продовольствия.
В будущем конкуренция за потребление водных ресурсов с другими отраслями увеличится. Главной задачей орошаемого земледелия является повышение урожайности без увеличения расходов воды. Кроме того, важно снизить антропогенное воздействие на природу.
В таких условиях основными направлениями развития систем орошения являются:
- внедрение технологий мониторинга процессов орошения (для оптимизации расхода воды);
- внедрение технологий точного орошения;
- повышение автоматизации процессов.
Технологии мониторинга
Правительства многих стран предоставляют сельхозпредприятиям льготы на использование воды. Экономия воды в таких странах не являлась достаточным экономическим стимулом для фермеров. Сегодня сельскохозяйственные культуры потребляют в 2-3 раза больше воды, чем это необходимо для нормального роста. В среднем более 50% поливной воды, минуя корневую систему растений, просачивается в грунтовые воды.
Точное количество воды в нужное время — залог сохранения высоких урожаев. Современные технологии призваны помочь фермерам в планировании ирригационного процесса для рационализации использования воды. Интерес к смарт-технологиям растёт, если в 2015 году стоимость рынка оценивалась в 0,5 млрд долларов, то по прогнозам в 2021 году это значение достигнет 1,5 млрд.
На рынке существует множество систем мониторинга состояния почвы и погодных условий в режиме реального времени (John Deere Field Connect, Lindsay Corp.’s Growsmart). Они помогают принимать эффективные управленческие решения. Некоторые из этих систем позволяют не только наблюдать за изменениями условий, но и дистанционно управлять системами орошения.
Компания CropX разработала датчики влажности. Для одного поля достаточно трёх датчиков. Информация о влагообеспеченности участков будет приходить на смартфон. CropX привлекла инвестиции некоторых крупных компаний, среди которых Bayer.
Система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) предлагает пользователю возможность мониторинга и контроля количества воды в системе в режиме реального времени. Программа измеряет количество воды в резервуарах и каналах, позволяет оператору дистанционно управлять режимами работы задвижек, шлюзов, насосно-силового оборудования, перераспределяя воду. Применение системы повышает эффективность ирригации и снижает потери воды при хранении.
Компания Sprinkl работает над контролёрами для модернизации существующих спринклерных систем. Датчики Sprinkl контролируют работу спринклеров исходя из данных влажности. Это позволяет экономить воду на поливе отдельных участков поля, если в нём нет необходимости.
Рынок заполнен стартапами по разработке технологий, призванных упростить принятие решений. Спутниковые снимки, данные мультиспектральных и инфракрасных датчиков, условияэватотранспирации, картографирование поступают на сенсорные дисплеи, с рекомендациями по регулированию процессов.
В Индии протестировали систему, уточняющей график орошения на основе локализованного прогноза погоды, информации по влажности почвы, испарению. В стране 90% используемой пресной воды приходится на сельскохозяйственный сектор. Проект SCORRES был профинансирован компанией Innovate UK. При разработке плана полива использовались знания местных фермеров о специфике роста разных культур в регионе. Применение микроорошения с учётом рекомендаций, снизило потребление воды до 80%, местами вдвое увеличив урожай.
«Результаты проекта очень обнадёживают и имеют потенциал для создания стабильного ресурсоэффективного будущего глобального сельскохозяйственного сектора», — руководитель проекта профессор Эдди Оуэнс.