Умное сельское хозяйство: Сбор мелких плодов. Беспилотные тракторы. Опрыскивание дронами. Растения-ябеды. Вертикальное земледелие. Новые рынки. Умная ферма.

Умное сельское хозяйство.

Об успехах сельского хозяйства XXI века.

Изменения в сельском трудe в последние сто лет привели к тому, что могучему пахарю, потихоньку приходит конец.

Первый удар ему нанесла так называемая зеленая революция XX века.

Она стоит на пяти столпах.

1. Производство минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов. Тут самое важное – это получение азота из атмосферного воздуха, габеровский синтез аммиака, открытый в 1911 году. Отныне земля более не теряла на долгие годы своего плодородия, а гусеницам и тле пришлось уступить людям львиную часть урожая.

2. Селекция растений и животных. Выведение сверхурожайных, стойких, здоровых и прочих сортов.

3. ГМО. Генетически модифицированные растения приобретали требуемые характеристики быстрее и надежнее, чем созданные селекцией. Новые сорта злаков и овощей позволили получать с того же куска земли в десятки раз большие урожаи.

4. Механизация производства. Тракторы, комбайны, сеялки и веялки позволили сократить количество населения, занятого в сельском хозяйстве, до фантастического минимума. Сегодня в США, например, в этой области трудится менее 2% населения, которые без проблем кормят оставшиеся 98%, при том что Штаты еще и являются крупнейшим мировым экспортером продовольствия.

5. Логистика и хранение. Быстрый транспорт, мегахолодильники, разные методы консервации, сушки, сублимирования и прочее. Человечество научилось так сохранять запасы пищи, что вопросы продовольственной безопасности резко утратили свою остроту. И тем не менее даже после зеленой революции фермерский, крестьянский труд во многом оставался физически тяжелым, ограничивающим свободу человека, который делал его своей профессией и оказывался буквально прикован к полям, садам и пастбищам потребностями своих зеленых и мычащих питомцев.

XXI век готов полностью освободить человека от облагораживающего труда не земле.

Посмотрим во что превратилось сельское хозяйство.

Сбор мелких плодов.

Раньше на время сбора урожая было принято нанимать сезонных рабочих, которые составами передвигались по аграрным регионам, предлагая свои услуги. Когда в считаные дни нужно было обобрать усыпанные вишнями, сливами, виноградом или оливками растения, прежде чем те сгниют на корню, требуется огромное количество рабочих рук. Сбор такого урожая считался самой тяжелой фермерской работой XX века, которая практически не поддавалась автоматизации. Вот зерновые убрать или корнеплоды – это комбайны прошлого поколения умели, но для тонкой работы с хрупкими ягодами и плодами требовались точные и ловкие пальцы человека, что существенно увеличивало стоимость фруктов. Сегодня за несколько часов убрать гигантские сады или виноградники может один фермер, сидящий в кондиционированной кабине.

Например, комбайны фирмы Pellenc умеют аккуратно расстилать полотнища под оливками и бережно стряхивать на них плоды. Обхватив ствол, они множественными гибкими щупальцами ловко убирают виноградины, вишни или нежные ягоды голубики с кистей и веток, сортируют их, удаляя неликвид, и аккуратно ссыпают в контейнеры подготовленную к продаже или обработке продукцию. Самое тяжелое физическое усилие для человека при работе на такой машинке – необходимость открывать и закрывать дверь ее кабины.

Беспилотные тракторы.

Сегодня на поля выходят настоящие умные беспилотники.

Таков например, Case IH Magnum ACV с системой автоматического вождения AccuGuide. Этот трактор получает заданный маршрут и участок, сам едет в поле, сам пашет или засеивает указанное поле, обходя препятствия, после чего мирно возвращается в гараж, отсылая фермеру на смартфон полный отчет о проделанной работе. Хорошо, это пока концепт, в серийном производстве таких тракторов еще нет, но фермеры ждут массового появления аналогичной техники уже в ближайшие три-пять лет. А пока они довольствуются тем, что полностью автоматическое управление на многих вариантах сельхозтехники позволяет трактористам не крутить баранку, а управлять действиями машины с экранов в кабине.

Опрыскивание дронами.

Еще один не только тяжелый, но и опасный для здоровья этап выращивания многих культур – это обработка растений пестицидами. Опрыскивание садов до сих пор часто производится практически вручную, так как обработка полей с самолетов, во-первых, затратна, а во-вторых, ведет к серьезному перерасходу ядов, что тоже дорого и не слишком полезно для окружающей среды. Передовые фермеры, однако, для этих целей уже вовсю используют дроны, которые исправно порхают над яблонями и рапсом. Литраж бункера для залива состава у самого маленького сельскохозяйственного дрона – от 5 до 10 литров, и этого хватает примерно на гектар. За час маленькие дроны способны обработать до четырех гектаров, большие – в несколько раз больше. Задача фермера – сидеть в кресле, управлять полетом, изредка вставлять в бункер заправочный шланг и менять аккумуляторы «птички». Больше всего дронов на одну фермерскую душу используется в Японии, что неудивительно, если вспомнить, что средний возраст тамошнего фермера выше 60 лет. Стоимость фермерского дрона составляет от 1 до 30 тысяч долларов, и чаще, чем для опрыскивания или внесения удобрений, они используются для мониторинга угодий: хозяин облетает все свои поля и сады, изучая проблемы прямо из кабинета.

Растения-ябеды.

 Большой головной болью фермера всегда была сложность коммуникации с растениями, которые станут вять, гнить и чахнуть, но никогда не объяснят ясно и просто, какого рожна им не хватает. Сегодня эту проблему взялись решать в Массачусетском технологическом институте. Прикрепленный к корням контрольного растения датчик уже умеет сообщать на смартфон хозяину, что в этой почве данному огурцу не хватает азота, фосфора, бора, молибдена, калия, магния или черта в ступе, зато находятся нежелательные химические соединения и присутствует подозрительная биологическая активность.

Недалек тот день, когда каждая истеричная тыква сможет позвонить фермеру и наябедничать, что ее укусила мерзкая гусеница!

Вертикальное земледелие.

В ближайшие лет десять на планете появится немалое количество теплиц-небоскребов, высотой метров под двести, которые будут работать на гигантских солнечных батареях, начнут автоматизированно выращивать на движущихся конвейерах любые овощи, за которыми будет следить компьютер. И все это практически без участия человека.

Одновременно эти супертеплицы будут давать жителям своего района тепло и свет за счет, так сказать, отходов жизнедеятельности.

Несколько теплиц-башен – «Плантагон»в Швеции, «Стрекоза» в США – уже готовятся к постройке, но в реальности их еще не существует.

Зато существуют и вовсю функционируют более скромные системы, аналогичные проектам компании Urban Crops. Это небольшие, максимум 10 метров в высоту, оснащенные автоматикой и контроллерами вращающиеся стеллажи, на которых можно выращивать некоторые виды овощей – круглогодично и практически без участия человека. Ты просто заправляешь капельные системы нужными веществами и включаешь свою ферму.

Рентабельнее всего система оказывается для выращивания салатов, пряных трав и небольших цветов зимой. Человеческий труд тут используется лишь на этапе размещения семян в емкостях и фасовки урожая для отправки заказчикам. Ну, это если не учитывать работу компьютерщиков, мониторящих систему и устраняющих неполадки и сбои. Но уже сейчас понятно, что работающие по аналогичному принципу гигантские вертикальные фермы изменят весь сельскохозяйственный рынок. И, возможно, именно страх правительств, чиновников и общественных организаций перед слишком резкими изменениями несколько тормозит эти смелые проекты.

Новые рынки.

Биопластики из стеблей кукурузы и картофельных очистков, позволяющий производить все, что мы производим сейчас из нефти, – бесспорное будущее нашей цивилизации. Пакеты, одноразовые стаканчики, упаковки, мыльницы, банки и бутылки – все это прекрасным образом делается из биопластиков уже сейчас. Пока биопластики составляют менее 1% мирового рынка полимеров, но технологии в этой области активно развиваются, и спрос беспрестанно растет. Основное преимущество биопластика – это, конечно, его полная и оперативная сгораемость, к тому же его разложение не загрязняет землю, а только улучшает ее структуру (вот она, знойная мечта Греты Тунберг со товарищи).

Целлюлоза, белки, полимолочная кислота – основное сырье для биопластиков пока еще только выбирается, но фермеры стоят наизготове, готовясь потеснить нефтегазовую отрасль своими подсолнухами и редиской.

Другой открывающийся рынок для фермеров – биотопливо – уже доказал свою соблазнительность: рапсом, одной из основных культур, используемой для производства биотоплива, уже засажены гигантские территории по всему миру (включая Россию), спрос на него стабильно высок.

Правда, экологичность рапса вызывает большой скепсис.

Во-первых, эта культура очень обедняет почвы, а во-вторых, рапс нельзя выращивать без пестицидов, ибо вредители крестоцветных, все эти клопы и блошки, уничтожают его с огромным энтузиазмом, а частое опрыскивание ведет к массовой гибели пчел и шмелей в окрестностях рапсовых полей. А это вызывает гнев как пасечников, так и других фермеров, которые несут убытки из-за отсутствия насекомых-опылителей на своих полях.

Умная ферма.

Умные компьютеры и умные дома уже никого не удивляют, сейчас вовсю идут разработки систем «умная ферма», построенных по принципу IoT (Internet of things – «Интернет вещей»), когда одни предметы быта коммуницируют с другими без участия хозяина.

Скажем, холодильник дает смартфону заказ оформить доставку свежих яиц и молока, а включенная лампочка в прихожей дает сигнал бойлеру нагревать воду и так далее. Таких фермерских стартапов и уже реализующихся программ – десятки. Они создаются в Японии и Корее, Штатах и Нидерландах, но все эти концепции выглядят примерно одинаково.

Умное фермерское хозяйство будет представлять собой систему подземных и наземных труб и кабелей, датчиков и устройств для связи с космосом.

Как только датчики сообщают, что на поле Б влажность ниже рекомендованного хозяином процента, тут же включается капельный полив. Иссякает вода в резервуаре – начинают работать колодезные насосы. Как только со спутника пришел сигнал, что движется антициклон и грядет похолодание, теплицы сразу захлопывают форточки и двери. Слишком жаркое солнце – и над посевами вздымается сетка затенения. Фермер устанавливает желаемые параметры, но умная система всегда рада посоветовать ему, что, согласно биг-дате за последние семь лет, внесение магния под редьку на один процент больше приводило к лучшим результатам.

И, кстати, согласно мониторингу рынка, есть интересные фьючерсные заказы на чеснок, так что, если хозяин не против, мы заказываем семенной материал и заключаем контракт. Собрав автопилотным комбайном редьку, фермер дает приказ обработать поле от сорняков, и на поле выезжает устройство, выжигающее лазером вредителей и семена сорных трав, после чего вносит нужные удобрения. На смену лазеру выходит автопилот-сажатель, запихивающий в землю чеснок по выбранной фермером схеме посадки.

Кстати, управлять своим хозяйством фермер может хоть с пляжа: максимальная автономность и дистанционность умной фермы разрушают цепи, приковывавшие человека к земле столько тысячелетий.