Способ прогнозированного управления возделыванием зерновых культур Российский патент 2024 года по МПК G06F17/40 G06F17/16 G06Q50/02 A01G7/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области возделывания зерновых культур в сельском хозяйстве при использовании в составе систем поддержки принятия решения (СППР) специалистом и может быть применено в сельскохозяйственных предприятиях различного уровня. Уровень техники.

Известен способ управления возделыванием зерновых культур, (Михайленко И.М.; Государственное научное учреждение Агрофизический научно-исследовательский институт Россельхозакадемии. Способ автоматизированного управления формированием урожая. Патент №2264703 РФ, МПК A01G 1/00 (2000.01), А01В 79/02 (2000.01). Опубл. 27.11.2005 Бюл. №33), изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает в себя операции по получению информации о состоянии почвы, растений и погодных условий на каждом малом фрагменте сельскохозяйственного поля путем выполнения измерительного прохода сельскохозяйственной машины и сопоставления с сигналами автономной системы определения пространственных координат. На основании этой информации предварительно, при использовании математических моделей влияния почвенных и климатических факторов на конечный урожай и моделей растений и почвенной среды, определяют оптимальную программу изменения средних по полю показателей развития растений и параметров почвенной среды путем поиска максимума по параметрам технологических операций критерия оптимальности, учитывающего разность между стоимостью урожая и затратами на его получение. Затем проводят операции сравнения в реальном времени оптимальных значений с фактически измеренными состояниями растений и почвенной среды, на основании чего формируют параметры технологических операций, выполняемых рабочими проходами сельскохозяйственных машин, где общий размер технологического воздействия складывается из предварительно найденного оптимального среднего и локальной оперативной поправки. Это обеспечивает повышение надежности формирования урожая.

Недостатками рассматриваемого способа являются то, что оптимальная программа изменения средних по полю показателей развития растений и параметров почвенной среды определяется без учета взаимосвязанных условий поддержания плодородия почвы (воспроизводство плодородия земель сельскохозяйственного назначения) - сохранение и повышение плодородия почв посредством систематического проведения агротехнических, агрохимических, мелиоративных, фитосанитарных, противоэрозионных и иных мероприятий, и обеспечения питания культуры - содержание почвенных элементов питания, определяемых потребностью в обеспечении жизненного цикла развития культуры, поскольку учет этих условий возможен при описании математическими моделями взаимосвязи процессов поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры с процессами воздействия на свойства почвенной среды компонент агротехнологии - комплексы технологических операций по управлению продукционным процессом сельскохозяйственных культур в агроценозах, почвенно-климатической зоны, агрометеорологических условий, показателями развития растений. Такие математические модели неизвестны, поскольку процессы в растительных экосистемах еще недостаточно изучены сами по себе и применение теоретического подхода к моделированию агроэкосистем достигнуто лишь на уровне реализации отдельных блоков комплексной модели, (Хворова Л.А., Брыксин В.М., Гавриловская Н.В., Топаж А.Г. Математическое моделирование и информационные технологии в экологии и природопользовании: монография. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2013. 277 с.). Поэтому, существенные признаки способа не связаны с условиями поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры.

Невыполнение условий поддержания плодородия почвы может привести к деградации почвы (деградации земель сельскохозяйственного назначения) - ухудшение свойств земель в результате природного и антропогенного воздействий и нарушению воспроизводства плодородия. Невыполнение условий обеспечения питания культуры в оптимальной программе приводит к ошибкам в оптимальном регулировании реальной агроэкосистемы, в том числе прогнозировании урожайности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ управления продукционными и технологическими процессами выращивания сельскохозяйственных культур, (Огнивцев С.Б. Способ управления продукционными и технологическими процессами выращивания сельскохозяйственных культур. Патент №2758768 РФ, МПК G06Q 10/06 (2012.01), G06Q 50/02 (2012.01), А01С 7/00 (2006.01). Опубл. 01.11.2021, Бюл. №31), включающий стадии сбора данных, регулирования и принятия решения для каждой фазы выращивания и развития растения на основе соответствующей фазы t экспертной системы Э_t, образующие последовательность взаимосвязанных экспертных систем Э={Э₁, …Э_T-1} и содержащие пополняемые и модифицируемые базы знаний для каждого из этапов t экспертной системы Э_t. Стадия сбора данных включает сбор и передачу в блок ввода информации о состоянии основных показателей, по крайней мере, растения, почвы, наличия и поведении вредных организмов, метеоусловий в зоне выращивания растения, характеризующих состояние каждого из упомянутых элементов в момент времени t, создание и хранение в базе данных технологических воздействий набора технологических воздействий на, по меньшей мере, растения, почву, вредные организмы и метеоусловия. Стадия регулирования включает в себя создание набора регулирующих правил выращивания растения на каждом этапе Э_t, заданных в виде условий, для чего определяют качественное состояние объекта по состоянию основных показателей, полученных на стадии сбора, прогнозируют основные показатели в момент t_i+1 по известному t_i с учетом возможных вариантов управлений U_t. Стадия принятия решения исходя из состоянии основных показателей на этапе времени t_i включает определение оптимального варианта управления из возможных и сравнение полученных состояний основных показателей при помощи правил перехода в следующий момент времени t_i+1, при этом управление оценивают экспертом по качественным показателям культурного растения, почвы и вредных организмов в момент времени t_i+1 с учетом погодных условий, прогнозируемых для этого этапа Э_t развития растения. При этом учитывают стоимость ресурсов, которые необходимо использовать при каждом управляющем воздействии U_t, стоимость прибавки урожая, которое это воздействие U_t приносит.

Недостатками рассматриваемого способа являются то, что управление продукционными и технологическими процессами выращивания сельскохозяйственных культур осуществляется без учета взаимосвязанных процессов поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры. Плодородие почвы является ключевым фактором сохранения почвенных ресурсов при землепользовании для выращивания сельскохозяйственных культур. Нарушение процессов поддержания плодородия почвы может привести приводит к деградации почвы. Прогнозирование уровня плодородие можно определить по балансу питательных веществ- количественное выражение содержания питательных веществ в почве на конкретной площади с учетом всех статей их поступления (внесение удобрений, природные источники и т.д.) и расхода (вынос с урожаем, естественные потери - вымывание, смыв, улетучивание и т.д.) в течение определенного промежутка времени ("Круговорот и баланс питательных веществ и гумуса почвы/ URL: https://agromage.com/stat_id.php?id=1381). При этом прогнозируемый запас элементов питания почвы с учетом возврата и минимального уровня элементов питания почвы для сохранения плодородия должен быть не менее выноса элементов питания посевами и сорняками. Несоблюдение этого условия может привести к приводит к истощению почвы и к ее деградации.

В приведенном способе управление заключается в создание набора регулирующих правил выращивания растения, заданных в виде условий, для чего определяют качественное состояние объекта по состоянию основных показателей, полученных на стадии сбора, прогнозируют основные показатели в момент t_i+i по известному t_i с учетом возможных вариантов управлений U_t. при этом управление оценивают экспертом по качественным показателям культурного растения, почвы и вредных организмов в момент времени t_i+1 с учетом погодных условий, прогнозируемых для этого этапа Э_t развития растения. При этом учитывают стоимость ресурсов, которые необходимо использовать при каждом управляющем воздействии U_t, стоимость прибавки урожая, которое это воздействие U_t приносет. Совокупность существенных признаков способа обеспечивает технический результат - создание эффективного способа управления выращиванием основных сельскохозяйственных культур для максимального получения сельскохозяйственной продукции при наименьших затратах живого и овеществленного труда.

Данный технический результат обеспечивается без учета взаимосвязанных условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры, поскольку отсутствуют признаки оценки баланс питательных веществ и их взаимосвязи с регулированием продукционного и технологического процессов выращивания сельскохозяйственных культур.

Несоблюдение взаимосвязанных условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры может привести к истощению почвы и к ее деградации.

Раскрытие сущности изобретения.

Техническая проблема, решаемая предполагаемым изобретением, заключается в прогнозировании управления возделыванием зерновых культур, предотвращающего деградацию почвы при обеспечения питания культуры.

Технический результат, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, заключаются в прогнозировании рабочего состава технических средств - состав технических средств для выполнения на поле технологических операции прогнозируемой агротехнологии, управляющих воздействий на объект управления - почва, с параметрами регулирования, как минимум, агротехнические, агрохимические, мелиоративные, фитосанитарные, противоэрозионные, органические, посевы зерновой культуры с параметрами регулирования, как минимум, агрохимические, фитосанитарные, обеспечивающие поддержания плодородия почвы, предотвращающее ее деградацию, питание культуры, и выполнение управляющих воздействий рабочим составом технических средств.

Существенными признаками, находящиеся в причинно-следственной связи с указанными техническим результатом являются следующие действия или условия их осуществления: выполняют технологические операции агротехнологии рабочим составом технических средств на объекте управления, а агротехнологию и рабочий состав технических средств определяют в начале сезона возделывания, при этом

устанавливают: свойства почвы - физико-химические, водно-физические, ландшафтно-экологические, фитосанитарные, (понимаются в общепринятом смысле, источник ОСТ 10 294-2002 - ОСТ 10 297-2002); условия внешней среды: почвенно-климатической зоны- как минимум, сумм температур, обеспеченных в 8 годах из 10, в диапазоне 5-10°С, 10-12°С, годовых осадков, мм, коэффициентом увлажнения, эмпирического коэффициента испаряемости, даты заморозков с вероятностью проявления 1 раз в 5 лет в воздухе и на почве, агрометеорологические условия - как минимум, фотосинтетическая активная радиация (ФАР), термические ресурсы территории, условий влагообеспеченности вегетационного периода, сумма атмосферных осадков, гидротермический коэффициент; параметры севооборота- чередование культур во времени, схемой севооборота, периодом ротацией; условия произрастания культуры - хозяйственно-биологическая характеристика сорта, включая вегетационный период (от всходов до хоз. спелости и по фазам развития), поражение болезнями и повреждение вредителями, морфологическое описание сорта (для апробации), требования сорта к условиям внешней среды и агротехнике, включая тип почвы, нормы высева семян, в кг/га, сроки посева, данные по изучению сорта при разных агроприемах (сроки сева, нормы высева) и по разным предшественникам, урожай, ц/га.

измеряют исходное содержание основных химических элементов почвы - содержание в почве макроэлементы С, N, Р, К, Si, мезоэлементы S, Са, Mg, Fe, Na, Al, Cl, микроэлементы В, Mn, Co, Cu, Mo, Zn, V, I, Se, ультрамикроэлементы, инертные элементы, гумусовых элементов почвы - содержание в почве, как минимум, гуминовых кислот, фульвокислоты, гуминов,

прогнозируют потенциальную засоренность посевов сорняками - виды сорняков и их количество на основе данных о количестве жизнеспособных семян в слое почвы,

формируют прогнозируемые альтернативы агротехнологий и альтернативный состав технических средств - состав агрегатов, планируемый для выполнения на поле технологических операции агротехнологии из базового состава технических средств- совокупность агрегатов, необходимых для механизации работы по возделыванию сельскохозяйственных культур агротехнологии, в соответствии требованиями к формированию агротехнологии - как минимум, требования систем севооборота, обработки почвы, внесения удобрений, защиты растений, свойствами почвы, содержания основных химических и гумусовых элементов почвы, требования, определяемые условиями внешней среды, произрастания культуры, производственно-ресурсным потенциалом, экологическими ограничениями и воспроизводством почвенного плодородия, содержащие список технологических операции на объекте управления, в том числе, операции поддержания плодородия почвы- операции, как минимум, почвозащитной обработки, проведение химической мелиорации, внесение органических и минеральных удобрений, и операции обеспечения питания культуры в сезоне- операции, как минимум, предпосевной и основной обработки почвы, посев, уход за посевами, внесение минеральных удобрений, защиту растений, уборку, при участии ЛПР на основе опыта, справочных данных, полевых экспериментов, типовых аротехнологий, рекомендаций агронауки,

при этом прогнозируют урожайность и корректируют потенциальную засоренность посевов сорняками с учетом операций защиты растений,

прогнозируют вынос основных химических элементов почвы культурой и сорняками в соответствии с нормативными и справочными материалами,

осуществляют выбор из альтернатив агротехнологию и рабочий состав технических средств с участием ЛПР по критерия экономической эффективности- критерий, в общем виде отражающий величину чистого дохода (или прибыли) с учетом предотвращенного экологического ущерба и производственных затрат альтернативного состава технических средств:

где: m - номер альтернативы, М - число альтернатив, - стоимость валовой продукции; - производственные затраты; У_m - величина эколого-экономического ущерба сельскохозяйственного производства; K_m - коэффициент эффективности природоохранных мероприятий; - затраты, направленные на предупреждение и ликвидацию ущерба в сельском хозяйстве; - затраты, обеспечивающие эколого-экономический эффект, включая и природоохранные мероприятия (стр. 332, Кирюшин В.И., Кирюшин С.В. Агротехнологии: Учебник.- СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 464 с.), C_ijk - текущие эксплуатационные затраты (без реновации) на выполнение i-й операции k-м машинно-тракторным агрегатом в j-м периоде; X_ijk - число k-х агрегатов, используемых на выполнение i-й работы в j-м периоде; B_n B_s - соответственно балансовые цены n-х энерго- и s-x сельхозмашин; R_n, R_s - доля отчислений на реновацию (от балансовой цены) n-х энергомашин, s-x сельхозмашин; XN_n - число n-х энергомашин в составе машинно-тракторного парка; XS_s - число s-x сельхозмашин; I, J, К, N, S - соответственно множество видов механизированных работ, рабочих периодов полевого сезона, видов машинно-тракторных агрегатов, энергомашин и сельхозмашин,

осуществляют в течение сезона мониторинг состояния посевов - оценка фенологического состояния, степени засоренности, фитосанитарного состояния и агрометеорологических условий, и корректируют, с участием ЛПР, технологические операций агротехнологии,

отличающего тем, что выбор агротехнологии и рабочего состава технических средств по критерию экономической эффективности осуществляют при выполнении дополнительных условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры. Дополнительные условия следуют из соотношения баланса питательных веществ, как минимум из баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, при этом, используя представление значения компонент баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, упорядоченных по их составу, одной размерности (значение отсутствующих компонент равно 0) в виде вектора-строки (вектор)-матрица, состоящая из одной строки размерностью [l×N] элементов Х=[х₁, x₂, …x_n,] с компонентами равные значению упорядоченного числового ряда размерностью n чисел (Векторная строка. Обозначение. Операции и использованная литература // URL: https://ruwiki.press/es/Vector_fila), условия баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, вектор запишется в виде:

где: Н_р - вектор исходных основных химических и гумусовых элементов почвы;

H_wn - вектор выноса основных химических элементов почвы культурой и сорняками;

- вектор прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы;

- вектор прогнозируемого возврата основных химическихэлемен-тов почвы операциями обеспечения питания культуры;

H_i, H_j вектора возврата основных химических и гумусовых элементов почвы соответственно связанные с i-ой операцией поддержания плодородия почвы как минимум, ротацией предшественника, внесение удобрений, восстановление гумуса и j-ой операцией обеспечения питания культуры в сезоне, как минимум, внесением удобрений, агротехнологией обработки почвы, интенсивностью агротехнологии,

При этом значение компонент векторов H_i, H_j в операциях агротехнологии определяется ЛПР на основе экспертных оценок, справочных данных, полевых экспериментов, рекомендаций агронауки, поскольку математическое описание взаимосвязи возврата элементов почвы с операциями агротехнологии на основе функционального или теоретического подхода с описанием их динамики на основе физически интерпретируемых зависимостей отсутствует.

определяют вектор минимального плодородия почвы H_mbs - значение основных химических и гумусовых элементов почвы, достаточных для поддержания минимального плодородия почвы, определяемый экстраполяцией среднего значений вектора Н_р за прошлые периоды возделывания, при отсутствии признаков деградации почвы, на текущий сезон, определяют условие поддержания плодородия почвы из условий баланса химических и гумусовых элементов питания почвы в начале сезона при условии полного выноса прогнозируемого возврата: не менее прогнозируемого значения основных элементов почвы H_mbs при покомпонентным сравнением векторов:

Условие обеспечения питания культуры, определяется покомпонентным сравнением векторов:

где: учитывает излишний возврат элементов питания операциями агротехнологий обеспечения поддержания плодородия почвы

- вектор максимального значения обеспечения питания культуры, определяемый генетическими свойствами культуры, превышение которого не несет прибавки урожая;

Приведенные соотношения иллюстрируются на фиг. 1.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена графическая иллюстрация состав и соотношение векторов баланса химических и гумусовых элементов питания почвы. Ось X представляет упорядоченный компонентный состав векторов в соответствии с почвенными элементами питания. По оси Y даны относительные значения компонент векторов в кг/га:

Н_р - вектор исходных основных химических и гумусовых элементов почвы;

H_mbs - вектор минимального плодородия почвы;

- вектор максимального значения обеспечения питания культуры;

- вектор прогнозируемого возврата основных химических элементов почвы операциями обеспечения питания культуры;

H_wn - вектор выноса основных химических элементов почвы культурой и сорняками;

- вектор прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы;

На фиг. 2 изображено устройство для реализации способа управления возделыванием зерновых культур. Устройство состоит из базового состава технических средств МТП 1, рабочий состав технических средств для выполнения операций поддержания плодородия почвы MTПs 2 и операций обеспечения питания культуры в сезоне МТПk 3, объекта управления, включающее почву 6, посевы культуры 7 поля 5, метеостанции 4, преобразователь данных 8, системы поддержки принятия решений (DSS-система) 9, включающая ЭВМ 10 в составе блоков: реляционной СУБД (OLTP- Online Transaction Processing) 11, хранилище данных (ХД, Data Warehouse) 12, многомерного анализа данных (OLAP Online Analytical Processing) 13, выявление скрытых закономерностей Data Mining 14, интерфейс пользователя 15 и лица принимающего решения ЛПР 16.

Осуществление изобретения

Способ прогнозированного управления возделыванием зерновых культур осуществляется устройством, фиг. 2, структурно состоящим из системы поддержки принятия решения СППР (DSS-система) 9, включающая ЭВМ 10, лица принимающего решения ЛПР 16, базового состава технических средств МТП 1, рабочий состав технических средств, включая технические средства для выполнения операций поддержания плодородия почвы МТПs 2 и операции обеспечение питания культуры в сезоне МТПk 3, объекта управления, включающего почву 6, посевы культуры 7 поля 5, преобразователь данных 8, метеостанции 4.

При этом в начале сезона устанавливают: свойства почвы 6, условия внешней среды, параметры севооборота, условия произрастания культуры, потенциальную засоренность посевов 7 сорняками, измеряют исходное содержание основных химических и гумусовых элементов почвы 6, в течении сезона возделывания производят мониторинг состояния посевов 7, агрометеорологических условий, включая данные метеостанции 4 и вводят в диалогом режиме ЛПР 16 в блок преобразователя данных 8, где преобразуются в цифровой вид и перемещаются в блок реляционная СУБД (OLTP) 11 с дальнейшим перемещением в хранилище данных ХД (Data Warehouse) 12 в структурированном виде в соответствии со списком:

1) справочной, научно-технической, нормативной информации, рекомендаций агронауки, связанные с агротехнологиями возделывания культуры, по технологии защиты растений, условиями произрастания культуры;

2) справочной, технико-экономической, нормативной информации, как минимум, базового состава технических средств;

3) федерального или регионального регистра производства продукции растениеводства, содержащие типовые агротехнологии - совокупность взаимосвязанных технологических операций по возделыванию сельскохозяйственной культуры (с заданными количественными, качественными характеристиками и технико-экономическими показателями), выполняемыми в наиболее благоприятных экологических условиях для данной культуры в пределах почвенно-климатической зоны, и адаптеры - наборов технологических процессов и сельскохозяйственной техники для их реализации;

4) ретроспективные, статистические данные, как минимум, урожайности, условий внешней среды, минимального плодородия почвы;

5) свойства почвы, исходное содержание основных химических и гумусовых элементов почвы;

6) потенциальную засоренность посевов сорняками;

7) параметры севооборота;

8) условия внешней среды;

9) условия произрастания культуры;

10) данные мониторинга состояния посевов, агрометеорологических условий, включая данные метеостанции 4.

Кроме этого, хранилище данных ХД 12 содержит параметрические альтернативы, каждая из которых содержит альтернативу агротехнологии и связанные с ней расчетные параметры: урожайность, вектор выноса основных химических элементов почвы H_wn, вектор исходных основных химических и гумусовых элементов почвы Н_р, вектор прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы вектор прогнозируемого возврата основных химических элементов почвы операциями обеспечения питания культуры вектора возврата элементов почвы соответственно связанные с i-ой операцией и j-ой операцией обеспечения питания культуры H_i, H_j, вектор минимального плодородия почвы H_mbs, вектор максимального значения обеспечения питания культуры

Аналитический блок представлен программными блоками средства многомерного анализа OLAP (On-Line Analytical Processing) 13, программное обеспечение, которое дает пользователю возможность обрабатывать данные в различных измерениях, направлениях или сечениях и инструментальные средства поиска данных 14 Data Mining Tools, программное обеспечение, которое осуществляет автоматический поиск важных образцов (моделей), или зависимостей в данных. При этом они содержат программные модели алгоритмов прогнозирования урожайности, как минимум, алгоритм оценки потенциальной урожайности, связанный параметрами поступлением света, тепла, влаги за период вегетации культуры, а также уровнем плодородия почвы и культурой земледелия и климатической формуле урожая, или алгоритм синоптико-статистического метода, позволяющий рассчитывать ожидаемую продуктивность зерновых до сева культур, прогнозирования агроклиматических условий, как минимум, моделированием погодных сценариев по данным лет-аналогов или технологии оценки агроклиматических ресурсов возделывания конкретных культур, реализующая идею последовательной подекадной диагностики наблюдавшейся в многолетнем разрезе погодной ситуации и в оценке ее соответствия требованиям культуры с помощью алгоритмов распознавания образов, алгоритм определения выноса основных химических элементов почвы культурой и сорняками, алгоритм определения вектора минимального плодородия почвы, алгоритм преобразования числовых рядов в вектор- строку, модель оценки альтернатив агротехнологий по критерию экономической эффективности с учетом выполнения дополнительных условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры в соответствии формулами (1-4) и реализуемая симплексным методом, коррекции потенциальной засоренность посевов сорняками заключается в перерасчете прогнозируемого количества сорняков с учетом их подавления технологическими операциями защиты растений альтернативной агротехнологии в соответствии с нормативной, справочной информации, коррекции технологических операций агротехнологии в течении сезона возделывания (производиться ЛПР по результатам мониторинг состояния посевов 7, агрометеорологических условий, включая данные метеостанции 4).

Формирование параметрических альтернатив производиться блоками 12-15 при участии ЛПР 16. Процедура инициируется ЛПР через интерфейс пользователя 15. При этом, из хранилища данных ХД 12 извлекаются в соответствии со списком 1)-10) и, по одной из программных моделей, определяемой ЛПР, определяют прогнозированное значение урожайности, вектор минимального плодородия почвы, ЛПР формирует альтернативы агротехнологий в соответствии с требования к формированию агротехнологии, включая альтернативный состав технических средств, корректируют потенциальную засоренность посевов сорняками, устанавливают вынос основных химических элементов питания почвы, формируют вектора исходных основных химических и гумусовых элементов почвы Н_р, выноса основных химических элементов питания почвы H_wn, прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы и прогнозируемого возврата основных химических элементов почвы операциями обеспечения питания культуры программой преобразования числовых рядов в вектор- строку. Сформированные параметрические альтернативы передаются в хранилища данных ХД 12.

Осуществляют выбор из альтернатив агротехнологию и рабочий состав технических средств с участием ЛПР по математической модели оценки альтернатив агротехнологий по критерию экономической эффективности с учетом выполнения дополнительных условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры в соответствии формулами (1-4) и реализуемая симплексным методом происходит в вычислительных структурах СППР 12, 13, 14. При этом из хранилища данных ХД 12 извлекаются параметрические альтернативы, технико-экономические параметры агротехнологии и альтернативного состава технических средств, используемые в качестве исходных данных критерия экономической эффективности (1, 2) и дополнительных условий (3, 4).

Список технологических операций агротехнологии и рабочим составом технических средств в согласованном виде передается в базового состава технических средств МТП 1, где осуществляется комплектация рабочего состава технических средств для выполнения операций поддержания плодородия почвы МТПs 2, рабочего состава технических средств для выполнения операций обеспечения питания культуры в сезоне МТПk 3 и выполняются технологические операции агротехнологии на поле 5.

В течение сезона возделывания возможна корректировка технологических операций агротехнологии ЛПР по результатам мониторинг состояния посевов 7, агрометеорологических условий, включая данные метеостанции 4.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ управления возделыванием зерновых культур характеризуется тем, что выполняют технологические операции агротехнологии рабочим составом технических средств на объекте управления, а агротехнологию и рабочий состав технических средств определяют в начале сезона возделывания, при этом устанавливают: свойства почвы - физико-химические, водно-физические, ландшафтно-экологические, фитосанитарные; условия внешней среды: почвенно-климатической зоны - сумма температур, обеспеченных в 8 годах из 10, в диапазоне 5-10°С, 10-12°С, годовых осадков, мм, коэффициент увлажнения, эмпирический коэффициент испаряемости, даты заморозков с вероятностью проявления 1 раз в 5 лет в воздухе и на почве, агрометеорологические условия - фотосинтетическую активную радиацию (ФАР), термические ресурсы территории, условия влагообеспеченности вегетационного периода, сумму атмосферных осадков, гидротермический коэффициент; параметры севооборота - чередование культур во времени, схему севооборота, период ротаций; условия произрастания культуры - хозяйственно-биологическую характеристику сорта, включая вегетационный период от всходов до хозяйственной спелости и по фазам развития, поражение болезнями и повреждение вредителями, морфологическое описание сорта, требования сорта к условиям внешней среды и агротехнике, включая тип почвы, нормы высева семян, в кг/га, сроки посева, данные по изучению сорта при разных агроприемах - сроки сева, нормы высева и по разным предшественникам, урожай, ц/га, измеряют исходное содержание основных химических элементов почвы - содержание в почве макроэлементов С, N, Р, К, Si, мезоэлементов S, Са, Mg, Fe, Na, Al, Cl, микроэлементов В, Mn, Co, Cu, Mo, Zn, V, I, Se, ультрамикроэлементов, гумусовых элементов почвы - содержание в почве гуминовых кислот, фульвокислоты, гуминов, устанавливают потенциальную засоренность посевов сорняками - виды сорняков и их количество на основе данных о количестве жизнеспособных семян в слое почвы, формируют альтернативы агротехнологий и альтернативный состав технических средств - состав агрегатов, планируемый для выполнения на поле технологических операций агротехнологии из базового состава технических средств - совокупность агрегатов, необходимых для механизации работы по возделыванию сельскохозяйственных культур агротехнологии - требования систем севооборота, обработки почвы, внесения удобрений, защиты растений, свойств почвы, содержания основных химических и гумусовых элементов почвы, требования, определяемые условиями внешней среды, произрастания культуры, производственно-ресурсным потенциалом, экологическими ограничениями и воспроизводством почвенного плодородия, в том числе операции поддержания плодородия почвы - операции почвозащитной обработки, проведение химической мелиорации, внесение органических и минеральных удобрений, и операции обеспечения питания культуры в сезоне - операции предпосевной и основной обработки почвы, посев, уход за посевами, внесение минеральных удобрений, защиту растений, уборку, при участии лица принимающего решения (ЛПР), при этом определяют урожайность и корректируют потенциальную засоренность посевов сорняками с учетом операций защиты растений, определяют вынос основных химических элементов почвы культурой и сорняками, осуществляют в течение сезона мониторинг состояния посевов - оценку фенологического состояния, степени засоренности, фитосанитарного состояния и агрометеорологических условий, и корректируют, с участием ЛПР, технологические операции агротехнологии, причем выбор агротехнологии и рабочего состава технических средств осуществляют при выполнении условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры, которые следуют из соотношения баланса питательных веществ, из баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, при этом условия баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, вектор H^*_p определяют:

H^*_p = Н_р + H_ats + H_atk - H_wn,

Н_р - вектор исходных основных химических и гумусовых элементов почвы; H_wn - вектор выноса основных химических элементов почвы культурой и сорняками; H_ats - вектор прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы; H_atk - вектор прогнозируемого возврата основных химических элементов почвы операциями обеспечения питания культуры;

H_i , H_j - векторы возврата основных химических и гумусовых элементов почвы, соответственно связанные с i-й операцией поддержания плодородия почвы, как минимум, ротацией предшественника, внесение удобрений, восстановление гумуса и j-й операцией обеспечения питания культуры в сезоне, как минимум, внесением удобрений, агротехнологией обработки почвы, интенсивностью агротехнологии, при этом значение компонент векторов H_i, H_j в операциях агротехнологии определяется ЛПР, определяют вектор минимального плодородия почвы H_mbs - значение основных химических и гумусовых элементов почвы, достаточных для поддержания минимального плодородия почвы, определяемый экстраполяцией средних значений вектора Н_р за прошлые периоды возделывания, при отсутствии признаков деградации почвы на текущий сезон, определяют условие поддержания плодородия почвы из условий баланса химических и гумусовых элементов питания почвы в начале сезона H^*_p, при условии полного выноса прогнозируемого возврата: H_atk - H_wn = 0, не менее прогнозируемого значения основных элементов почвы H_mbs при покомпонентном сравнении векторов:

Н_р + H_ats ≥ H_mbs,

условие обеспечения питания культуры определяется покомпонентным сравнением векторов:

H_{atk_max} ≥ H_atk ≥ H_wn – (Н_р + H_ats - H_mbs),

где: Н_р + H_ats - H_mbs учитывает излишний возврат элементов питания операциями агротехнологии обеспечения поддержания плодородия почвы H_ats; H_{atk_max} - вектор максимального значения обеспечения питания культуры, определяемый генетическими свойствами культуры, превышение которого не несет прибавки урожая. Изобретение позволяет создать эффективный способ управления выращиванием основных сельскохозяйственных культур для максимального получения сельскохозяйственной продукции. 2 ил.

Способ управления возделыванием зерновых культур, характеризующийся тем, что выполняют технологические операции агротехнологии рабочим составом технических средств на объекте управления, а агротехнологию и рабочий состав технических средств определяют в начале сезона возделывания, при этом

устанавливают: свойства почвы - физико-химические, водно-физические, ландшафтно-экологические, фитосанитарные; условия внешней среды: почвенно-климатической зоны - сумма температур, обеспеченных в 8 годах из 10, в диапазоне 5-10°С, 10-12°С, годовых осадков, мм, коэффициент увлажнения, эмпирический коэффициент испаряемости, даты заморозков с вероятностью проявления 1 раз в 5 лет в воздухе и на почве, агрометеорологические условия - фотосинтетическую активную радиацию (ФАР), термические ресурсы территории, условия влагообеспеченности вегетационного периода, сумму атмосферных осадков, гидротермический коэффициент; параметры севооборота - чередование культур во времени, схему севооборота, период ротаций; условия произрастания культуры - хозяйственно-биологическую характеристику сорта, включая вегетационный период от всходов до хозяйственной спелости и по фазам развития, поражение болезнями и повреждение вредителями, морфологическое описание сорта, требования сорта к условиям внешней среды и агротехнике, включая тип почвы, нормы высева семян, в кг/га, сроки посева, данные по изучению сорта при разных агроприемах - сроки сева, нормы высева и по разным предшественникам, урожай, ц/га,

измеряют исходное содержание основных химических элементов почвы - содержание в почве макроэлементов С, N, Р, К, Si, мезоэлементов S, Са, Mg, Fe, Na, Al, Cl, микроэлементов В, Mn, Co, Cu, Mo, Zn, V, I, Se, ультрамикроэлементов, гумусовых элементов почвы - содержание в почве гуминовых кислот, фульвокислоты, гуминов,

устанавливают потенциальную засоренность посевов сорняками - виды сорняков и их количество на основе данных о количестве жизнеспособных семян в слое почвы,

формируют альтернативы агротехнологий и альтернативный состав технических средств - состав агрегатов, планируемый для выполнения на поле технологических операций агротехнологии из базового состава технических средств - совокупность агрегатов, необходимых для механизации работы по возделыванию сельскохозяйственных культур агротехнологии - требования систем севооборота, обработки почвы, внесения удобрений, защиты растений, свойств почвы, содержания основных химических и гумусовых элементов почвы, требования, определяемые условиями внешней среды, произрастания культуры, производственно-ресурсным потенциалом, экологическими ограничениями и воспроизводством почвенного плодородия, в том числе операции поддержания плодородия почвы - операции почвозащитной обработки, проведение химической мелиорации, внесение органических и минеральных удобрений, и операции обеспечения питания культуры в сезоне - операции предпосевной и основной обработки почвы, посев, уход за посевами, внесение минеральных удобрений, защиту растений, уборку, при участии лица принимающего решения (ЛПР), при этом определяют урожайность и корректируют потенциальную засоренность посевов сорняками с учетом операций защиты растений,

определяют вынос основных химических элементов почвы культурой и сорняками,

осуществляют в течение сезона мониторинг состояния посевов - оценку фенологического состояния, степени засоренности, фитосанитарного состояния и агрометеорологических условий, и корректируют, с участием ЛПР, технологические операции агротехнологии, причем выбор агротехнологии и рабочего состава технических средств осуществляют при выполнении условий поддержания плодородия почвы и обеспечения питания культуры, которые следуют из соотношения баланса питательных веществ, из баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, при этом, условия баланса химических и гумусовых элементов питания почвы, вектор H^*_p определяют:

H^*_p = Н_р + H_ats + H_atk - H_wn ,

Н_р - вектор исходных основных химических и гумусовых элементов почвы;

H_wn - вектор выноса основных химических элементов почвы культурой и сорняками;

H_ats - вектор прогнозируемого возврата основных химических и гумусовых элементов почвы операциями поддержания плодородия почвы;

H_atk - вектор прогнозируемого возврата основных химических элементов почвы операциями обеспечения питания культуры;

H_i , H_j - векторы возврата основных химических и гумусовых элементов почвы, соответственно связанные с i-й операцией поддержания плодородия почвы, как минимум, ротацией предшественника, внесение удобрений, восстановление гумуса и j-й операцией обеспечения питания культуры в сезоне, как минимум, внесением удобрений, агротехнологией обработки почвы, интенсивностью агротехнологии,

при этом значение компонент векторов H_i, H_j в операциях агротехнологии определяется ЛПР,

определяют вектор минимального плодородия почвы H_mbs - значение основных химических и гумусовых элементов почвы, достаточных для поддержания минимального плодородия почвы, определяемый экстраполяцией средних значений вектора Н_р за прошлые периоды возделывания, при отсутствии признаков деградации почвы на текущий сезон,

определяют условие поддержания плодородия почвы из условий баланса химических и гумусовых элементов питания почвы в начале сезона H^*_p , при условии полного выноса прогнозируемого возврата: H_atk - H_wn = 0, не менее прогнозируемого значения основных элементов почвы H_mbs при покомпонентном сравнении векторов:

Н_р + H_ats ≥ H_mbs ,

условие обеспечения питания культуры определяется покомпонентным сравнением векторов:

H_{atk_max} ≥ H_atk ≥ H_wn – (Н_р + H_ats - H_mbs),

где: Н_р + H_ats - H_mbs учитывает излишний возврат элементов питания операциями агротехнологии обеспечения поддержания плодородия почвы H_ats;

H_{atk_max} - вектор максимального значения обеспечения питания культуры, определяемый генетическими свойствами культуры, превышение которого не несет прибавки урожая.