Хочете дізнатися, де ґрунт на вашому полі родючіший, а де — більш виснажений і як це врахувати під час внесення добрив чи висіву? Усе це можливо завдяки ґрунтовому скануванню. Але скільки воно коштує, що реально дає і чи варте воно того?
Сканування в дії: швидко, автоматизовано, точно
Ідея сканування ґрунту не про фантастику. Йдеться про автоматизований аналіз під час руху техніки без зупинок і лопат. Пристрій зчитує дані про ґрунт у режимі реального часу. Паралельно з тим, як ви сієте або обробляєте поле, сенсори вже фіксують, де ґрунт легший, де важчий, де більше вологи або гумусу, а де лужне середовище. Це вже не точка на карті, а ціла мапа мікрозон поля.
Завдяки супутниковим технологіям роздільна здатність карт постійно зростає. Наприклад, європейська програма Copernicus зі своїми супутниками Sentinel-2 дозволяє бачити навіть дрібні відмінності в структурі ґрунту чи стані рослин. Це космічний рівень агрономії в буквальному сенсі. До речі, програму Copernicus реалізують у партнерстві з Європейським космічним агентством (ЄКА).
22 січня поблизу нідерландського містечка Холтен на полі працював сканер Dualem21hs. Це електромагнітний сканер, що безконтактно вимірює електропровідність ґрунту і може «зазирнути» на глибину до 3 м. Електромагнітна індукція дає змогу безконтактно оцінити електропровідність ґрунту, яка змінюється залежно від структури, вологості та складу. Наприклад, глинистий чи вологий ґрунт має вищу провідність, ніж піщаний або сухий
У чому сенс картографування ґрунту
Все зводиться до мінливості ґрунтів. Один гектар майже ніколи не рівноцінний іншому. Навіть у межах одного поля ґрунт може мати радикальні відмінності: за щільністю, типом, органічною речовиною, pH тощо. Раніше для цього брали кілька зразків, змішували й надсилали до лабораторії — у результаті отримували усереднене значення.
Сканери змінюють гру. Вони дають змогу створювати зональні карти та диференціювати все від кількості висівного матеріалу до норми добрив і ЗЗР. Інакше кажучи: де треба — додамо, де не варто — зекономимо.
А як же поживні речовини? Це слабке місце більшості нинішніх сканерів. Вони добре зчитують фізичні властивості (тип ґрунту, вологість, pH), але з поживними елементами складніше. Деякі виробники обіцяють, що їхні сенсори можуть оцінити вміст азоту чи калію, але до лабораторної точності їм ще далеко.
Одразу після проходу техніки дані потрапляють у програму, яка розбиває поле на чотири підзони за різними значеннями ЄC. Це дає змогу точно обрати місця для відбору зразків
Дороге задоволення
Сканери — задоволення не з дешевих. Крім самого обладнання, потрібне його налаштування, калібрування, інтеграція з технікою та софтом. Не дивно, що технологія приживається повільно. Хоча в Нідерландах уже понад 15 років великі господарства активно застосовують такі рішення, іноді все йде не за планом.
Яскравий приклад — Topsoil Mapper (відомий також як SoilXplorer). Це австрійський стартап, який пропонував перспективний сканер, але торік збанкрутував. Технологію придбала компанія Pessl Instruments, однак історія показова: не всі рішення виживають на ринку.
Інший приклад — SoilReader, датчик ближнього інфрачервоного випромінювання, вмонтований у сошник. Його створював канадсько-нідерландський інженер Ерік Айзінг. Сенсор обертається прямо в ґрунті й обіцяє миттєво визначати вологість та вміст поживних елементів. Однак, попри гучні анонси, про масовий запуск SoilReader у виробництво й продаж поки що нічого не чути: сайт не працює, а сам автор не виходить на зв’язок.
Гамма-випромінювання, провідність та електромагнетизм
З непередбачуваним ринком зіткнувся і Едді Лунстра з консалтингової компанії з питань ґрунтів Loonstra & Van der Weide. Він став піонером у розробці сканера ґрунту de Mol у 2001 році. «Ми просто зарано почали. У той час у сільському господарстві не було достатнього світового попиту на цю технологію та пов’язані з нею послуги», — відверто говорить Лунстра. Сьогодні разом зі своїм партнером він консультує з питань використання та управління ґрунтами в усіх аспектах.
Ще одна компанія Loonstra, RH AgSystems, є наступником The Soil Company з 2020 року. Вона розробляє та постачає системи ґрунтових датчиків RH3S, такі як Optimizer та Surveyor. Обидві використовують ту саму технологію, що й de Mol: пасивне гамма-випромінювання. Цю саму технологію використовують у ґрунтовому сканері північноамериканського виробника SoilOptix.
Едді Лунстра пояснює, що на вимірювання пасивного гамма-випромінювання не впливає вологість ґрунту чи вміст солей, на відміну від вимірювань провідності та електромагнітних вимірювань, і це робить отримані дані більш надійними.
Едді Лунстра продовжує: «Ви можете скласти карту ґрунту та згрупувати ці дані в одну або кілька зон, або ж використовувати їх для моделювання, в якому всі виміряні точки ґрунту враховуються у рекомендаціях. Ми робимо останнє. Майте на увазі, що жодне сканування ґрунту не дає абсолютних значень і виміряні дані завжди слід перевіряти на реальних зразках ґрунту. Ми зосереджуємося на вирощуванні сільськогосподарських культур, а не лише на відборі проб для складання карт живлення». Компанія Loonstra & Van der Weide пропонує базові рекомендації щодо вапнування та детальні рекомендації про певні поживні речовини.
Жоден сканер не дає абсолютно правильних значень — для їх валідації потрібні зразки ґрунту. Але на відміну від класичного методу, де місця для проб визначають навмання, тут їх підказує саме сканування
Veris відкрив ринок (і очі)
З 2011 року в Нідерландах активно працює ґрунтовий сканер Veris MSP3 від американської компанії Veris Technologies. Vantage Agrometius представила пристрій у Нідерландах і разом з Agrifirm та кількома підрядниками створила консультаційну службу зі сканування ґрунту. Сьогодні Vantage Agrometius також постачає ґрунтові сканери Veris iScan та U3.
«Сканер Veris MSP3 залишається найпопулярнішим у Нідерландах. Його використовують сім компаній-підрядників», — пояснює координатор послуг розумного землеробства у Vantage Agrometius. MSP3 визначає електропровідність ґрунту в шарах від 0 до 30 см та від 0 до 90 см за допомогою електрично заряджених дисків, які проходять крізь ґрунт. Структуру й текстуру ґрунту (глина, пісок та мул) можна визначити з цих даних. Датчик ближнього інфрачервоного випромінювання безперервно визначає відсоток органічної речовини, а ґрунтовий зонд збирає дані ґрунту для вимірювання pH.
Сканер U3 має вужчий спектр функціональності. Він може стаціонарно вимірювати pH. Його використовує один нідерландський підрядник. Інший сканер iScan призначений для монтажу на знаряддя та не вимірює pH. Після сканування дані перевіряють і на кожну ділянку відбирають щонайменше чотири зразки ґрунту. «Ми надсилаємо результати аналізу зразків ґрунту до Veris для калібрування необроблених даних. Калібровані дані кваліфікують та передають клієнту».
Фотографія сканування ґрунту у Вальтермонді за 2014 рік. Тоді Vantage Agrometius однією з перших привезла в Нідерланди сканер Veris MSP3. Разом з Agrifirm і підрядниками вони створили першу консультаційну службу зі сканування ґрунту. І цей сервіс не втрачає актуальності досі
pH — це наслідок
SoilMasters (результат співпраці компаній FleurenTech, Healthy Soil та Van den Borne Potatoes) присутня на ринку Нідерландів з 2020 року в галузі сканування, аналізу ґрунту та консультування. SoilMasters використовує серед іншого ґрунтові сканери EM38 та Dualem21hs, які вимірюють провідність ґрунту безконтактно за допомогою електромагнітної індукції. Це роблять, наприклад, за допомогою мобільної платформи, на яку встановлюють сканер. А саму платформу агрегатують із квадроциклом. Сьогодні Dualem21hs найчастіше використовуваний сканер. Він може вимірювати провідність на глибині 3 м, але ми використовуємо шар від 0 до 50 см.
Одразу після сканування програма аналізує дані, й сканована ділянка поділяється на чотири зони на основі значень електропровідності. У кожній зоні беруть зразок ґрунту для перевірки. Для ділянок площею до 25 га достатньо чотирьох зразків ґрунту. Зразки аналізують у Сполучених Штатах за методом Альбрехта, дані вносять у звіти про ґрунти, а потім на цій основі створюють рекомендації. «Значення EC добре корелюють з параметрами аналізу Альбрехта і в такий спосіб надають цінність сканованим зонам та варіаціям у межах ділянки. Ви отримуєте щось на зразок плану «ґрунтового будинку», як ми його називаємо. Ми також можемо отримати відсоток органічної речовини та pH зі сканувань, але обидва показники насправді є результатом управління землевласником. Те саме стосується доступності поживних речовин, таких як N, P та K. Якщо ваш «ґрунтовий будинок» у порядку, органічна речовина, pH та рівень поживних речовин також будуть змінюватися в кращий бік», — наголошує Ван Гурп, представник Healthy Soil.
Вартість ґрунтових сканерів і сканування ґрунту в Нідерландах
У програмі Healthy Soil Dualem21hs в основному використовують для сканування ґрунту. Це дає уявлення про співвідношення мінералів у ґрунті, що слугує основою для визначення умов для біології ґрунту та, за бажанням, текстури (глина, пісок та мул) у верхньому шарі ґрунту до 50 см. Вартість становить 125 євро за гектар, плюс чотири платежі по 117,50 євро за зразки ґрунту на максимум 25 га. Також доступний багаторічний пакет із щомісячною оплатою.
Loonstra & Van der Weide використовують пасивний датчик гамма-випромінювання. Картування варіацій pH та органічної речовини для таких цілей, як вапнування, коштує кілька десятків євро за гектар. Детальний аналіз про варіації текстури ґрунту (глина, пісок та мул), баланс вологи, а також вміст кальцію, магнію та NPK коштує від 100 до 125 євро за гектар, включно зі зразками ґрунту.
Карти ґрунтових зон Soil-Data, що надають уявлення про варіації органічної речовини та текстури (глина, пісок та мул), а також, за бажанням, pH, коштують 50 євро за ділянку плюс два платежі по 70–80 євро за зразки ґрунту.
Карта ґрунту, створена за допомогою сканера Veris MSP3 через Vantage Agrometius, коштує 595 євро плюс 100 євро за гектар, включно зі збиранням зразків ґрунту. Це дає уявлення про варіації структури та текстури ґрунту (глина, пісок та мул), органічної речовини та pH.
27 шарів даних
У 2022 році Syngenta започаткувала співпрацю з британською компанією SoilOptix, щоб вивести в Європу технологію під назвою Interra Scan — справжній скарб для агронома.
Що вимірює Interra Scan? Практично все. «Ми отримуємо 27 шарів даних ґрунту, — розповідає Арон Бом, експерт із нових агротехнологій у Syngenta для регіону Бенілюкс. — Це і вологість ґрунту, і вміст органічної речовини, і pH, і тип ґрунту (глина, пісок, мул), і навіть поживні елементи, як-от калій, магній чи фосфати. Якщо треба, можемо також оцінити вміст азоту, залежно від текстури та рівня органіки».
Виходить таке собі повне досьє на кожну ділянку поля, яке дає змогу ухвалювати дуже точні рішення: де сіяти більше, де менше, де підживлювати інтенсивніше, а де краще почекати.
Проте навіть найрозумніша система потребує перевірки. Усі сканування — це лише перший крок. На його основі визначають точки для взяття «живих» зразків ґрунту. Чотири або більше — залежно від площі. Далі має бути аналіз у лабораторії, який підтверджує чи коригує попередні висновки.
У результаті клієнт отримує як сирі дані з польового сканування, так і вивірену мапу, що пройшла лабораторну перевірку. Це як мати і фото, і медичну карту вашого поля — обидві потрібні, щоб діяти точно.
Супутники допомагають бачити під поверхнею
Виявляється, не тільки трактори й сенсори можуть працювати з ґрунтом — свою справу роблять і супутники. Компанія Soil-Data (раніше BioScope) створює карти ґрунтових зон на основі зображень із супутників Sentinel, що входять до європейської програми Copernicus. Як це працює?
«Ми використовуємо знімки орних земель, зроблені переважно взимку чи навесні, коли поле вже або ще голе», — пояснює Тамме ван дер Валь, директор Soil-Data. Знімки мають роздільну здатність 10 × 10 метрів, проте у хмарну погоду або якщо поле вкрите культурами зображення не такі точні.
Головна ідея — поєднувати супутникові знімки з іншими джерелами (наприклад, аналізом зразків або скануванням), щоб зрозуміти, як змінюється структура ґрунту, рівень органіки, pH тощо. За словами Тамме ван дер Валя: «Ми перевіряємо отримані дані на місцевості, беручи хоча б два зразки ґрунту на поле. Без них ані супутник, ані сканер не покажуть реальної картини».
Тобто супутник — це не заміна, а серйозне підсилення для фермера, який досі покладався лише на кілька усереднених проб.
Три різні пристрої в один ряд. У Нідерландах Національний проєкт точного землеробства (NPPL) провів два порівняльні тести сканерів у польових умовах, і кожен показав свої сильні та слабкі сторони. Результати є у відкритому доступі онлайн
Розумне управління
Масове сканування — добре. Але для цілеспрямованого управління азотом, як того хочуть урядові структури ЄС і аграрні асоціації, цього недостатньо. Річ у тім, що більшість сканерів не бачить мінеральний азот (N-мін) — а саме він критично важливий для врожаю та екології.
Щоб його оцінити, треба брати більше зразків вручну, а це час, гроші й люди. Як варіант розв’язання проблеми: у гру хочуть залучити роботів. Нідерландська галузева асоціація High Tech NL закликає розробляти роботизовані системи для аналізу ґрунту. Ідея — зробити відбір проб менш затратним і значно ефективнішим.
У підсумку сканери — це не чарівна паличка, а важливий крок у бік розумного управління полем. Вони допомагають уникнути перевитрат, підвищити врожайність і працювати з полем точніше. Водночас це довгострокова інвестиція, яка потребує вивчення, налаштування й готовності адаптувати господарство під нову реальність.
Сьогодні питання не в тому, чи використовувати картографування ґрунту, а як і коли це зробити так, щоб воно справді працювало на вас.
Гарм Йонкергоу: «Наша основна мета сканування ґрунту — отримати дані про варіативність кислотності»
На реальному прикладі
Господарство Jonkergouw із нідерландського Шайку (Північний Брабант) вже кілька років регулярно сканує свої поля. Власне, своїх полів у компанії майже немає — продукцію вирощують на орендованих ділянках. Це 250 га, де чергуються морква та цибуля-порей.
«Ми працюємо тільки на орендованій землі, тож мусимо добре розуміти, що під нами, — пояснює керівник господарства Гарм Йонкергоу. — З 2018 року ми щороку скануємо ділянки, які беремо в оренду на кілька років, за допомогою Veris MSP3. У 2018-му сканували одразу 100 га. Через надмірну вологу минулого року площа була меншою. У 2025-му плануємо охопити 60–70 га».
Ключовий інтерес — pH ґрунту, точніше, його коливання на ділянці.
«Звичайний змішаний зразок ґрунту не покаже, де саме кисло, а де ні. А для нашої моркви pH має критичне значення. Ці коливання не видно, на відміну від механічного складу ґрунту чи вологи, але їх можна виявити завдяки сканеру».
Сканування також допомагає визначити розподіл органіки, що використовують для внесення за картою-завданням. І хоча оцінити точний економічний ефект складно, сканування дає змогу працювати з ґрунтом більш прицільно.
Звісно, є питання ціни. «Залежно від площі, для нас сканування коштує від 150 до 200 євро за гектар. Але воно того варте — ми бачимо те, чого раніше не могли побачити», — підсумовує Гарм Йонкергоу.
Валерій ДУБРОВІН, менеджер з вуглецевого землеробства і здоровя грунту ТОВ «Сингента»
КОМЕНТАР
Покращення здоров’я ґрунту є ефективним лише за його обґрунтованої діагностики. Interra® Scan —це сервіс «повного медичного огляду» для ґрунту.
Технологія забезпечує агрохімічне картографування на 28 параметрів здоров’я ґрунту з неперевершеною роздільною здатністю понад 800 контрольних точок даних на гектар, інформує про загальні властивості ґрунту, включаючи текстуру ґрунту, вміст органічної речовини і вуглецю, pH, ємність катіонного обміну, вміст доступних макро- і мікроелементів.
Interra® Scan збирає і об’єднує два типи даних: інтенсивність гамма-випромінювання і дані лабораторних досліджень калібрувальних зразків ґрунту.
1. Сканування. Скануємо ґрунт за допомогою сканера SoilOptix® для вимірювання інтенсивності випромінювання природних ізотопів цезію 137, урану 238, калію 40 і торію 232. Сканер, встановлений на автомобілі на висоті 60 см над ґрунтом, рухається по полю з інтервалами 12 м і швидкістю до 20 км/год.
2. Відбір калібрувальних зразків. Наступним кроком ми відбираємо зразки ґрунту у встановлених системою точках та передаємо їх для аналізу в лабораторію.
3. Аналіз даних. Результати сканування і ґрунтові показники об'єднуються та обробляються за допомогою власного програмного забезпечення й алгоритмів для створення 28 шарів властивостей ґрунту високої чіткості, які ви можете переглянути на нашій платформі Interra® Scan.
4. Аналіз даних, стратегія управління зонами продуктивності й створення карт-завдань. Агрохімічні картограми Interra® Scan із високою роздільною здатністю надають практичну інформацію про стан ґрунту для аналізу зон продуктивності та прийняття стратегічних рішень щодо управління ними, визначення ключових параметрів для коригування, створення карт-завдань для точної меліорації, управління макро- й мікроелементами, оптимізації структури посіву (диференційована густота рослин) і системи захисту рослин (диференційоване внесення ЗЗР).
5. Підключення до систем диференційного внесення меліорантів і добрив, технологій змінної густоти рослин і диференційованих норм ЗЗР. Карти-завдання передаються у вигляді файлів, придатних для читання в режимі змінної норми внесення добрив і ЗЗР, на сумісні тракторні термінали для підтримки цільового внесення добрив.
У підсумку скажу, що головна перевага Interra® Scan — це швидкість отримання даних. За багатьма показниками отримати дані в лабораторії можна лише через тиждень, а то й через 2‒3 місяці. Сканер дає змогу отримати результати вже на 4‒5-й день. Минулого року ним було проскановано 2,5 тис. гектарів. Ми використовуємо сканер не лише на наших дослідних полях, а й надаємо послугу сканування для наших клієнтів.