СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА УРОЖАЯ И ПЛАНИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ МАСЛИЧНЫХ И ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
top of page
​

УДК

in process

DOI

10.53988/24136573-2019-05-07

To cite the content of the article, please use the following description

To cite the content of the article, please use the following description

Козубенко, И. С. Современные системы мониторинга урожая и планирования урожайности масличных и зернобобовых культур в сельском хозяйстве Российской Федерации / И. С. Козубенко, О. А. Моторин, М. И. Свищева // Управление рисками в АПК. – 2019. – № 5. – С. 73-80. – DOI 10.53988/24136573-2019-05-07.

KOZUBENKO I.S., MOTORIN O.A., SVISHCHEVA M.I.
MODERN CROP MONITORING SYSTEMS AND YIELD PLANNING FOR OILSEEDS AND LEGUMES IN THE AGRICULTURE OF THE RUSSIAN FEDERATION

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ | ECONOMICAL SCIENCES
КОЗУБЕНКО И.С., МОТОРИН О.А., СВИЩЕВА М.И.

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА УРОЖАЯ И ПЛАНИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ МАСЛИЧНЫХ И ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Козубенко Игорь Сергеевич – советник Министра транспорта Российской Федерации, Москва, Россия
E-mail: kozubenkois@mintrans.ru
SPIN-код: 2042-1619

Моторин Олег Алексеевич – кандидат политических наук, доцент, Институт экономики и управления АПК, РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, Москва, Россия.
E-mail: ol.motorin@gmail.com
SPIN-код РИНЦ: 4096-8796

Свищева Маргарита Игоревна – начальник отдела, ФГБУ «Центр Агроаналитики», Москва, Россия
E-mail: m.svishcheva@mcx.ru

annotation

В статье рассматривается современные системы мониторинга урожая и повышения урожайности масличных и зернобобовых культур. Рассматривается опыт работы организаций гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды России, а также США, Китая и Европейского союза. Анализ мирового опыта позволяет сделать выводы, указанные в заключительной части статьи.

Keywords

Гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, зарубежный опыт, сельскохозяйственный мониторинг, дистанционное зондирование Земли, наземные обследования.

KOZUBENKO I.S., MOTORIN O.A., SVISHCHEVA M.I.

MODERN CROP MONITORING SYSTEMS AND YIELD PLANNING FOR OILSEEDS AND LEGUMES IN THE AGRICULTURE OF THE RUSSIAN FEDERATION

Igor S. Kozubenko - Advisor to the Minister of Transport of the Russian Federation, Moscow, Russia
E-mail: kozubenkois@mintrans.ru

Oleg A. Motorin – Editor in Chief, Candidate in Political Sciences, Associate Professor, Institute of economics and management, RSAU – MAA named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
E-mail: ol.motorin@gmail.com

Margarita I. Svishcheva – Head of Branch, Agroanalytics Center, Moscow, Russia.
E-mail: m.svishcheva@mcx.ru

Annotation

The article discusses modern crop monitoring systems and increasing the yield of oilseeds and leguminous crops. The experience of the organizations of hydrometeorology and environmental monitoring in Russia, as well as in the USA, China and the European Union, is considered. The analysis of world experience allows us to draw the conclusions indicated in the final part of the article.

Keywords

Hydrometeorology and environmental monitoring, foreign experience, agricultural monitoring, remote sensing of the Earth, ground surveys.

Article text

В Российской Федерации составление прогнозов урожая сельскохозяйственных культур является одной из основных задач Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). В частности, в структуре одного из подведомственных учреждений Росгидромета, ФГБУ «Гидрометцентр России», функционирует Отдел агрометеорологических прогнозов, включающий несколько лабораторий, среди которых отдельно можно выделить лаборатории зерновых культур и технических культур. В рамках Cоглашения между Минсельхозом России и Росгидрометом последний передаёт Минсельхозу России и подведомственным ему организациям прогнозы урожайности и валового сбора основных сельскохозяйственных культур (озимых пшеницы и ржи, яровых пшеницы и ячменя, кукурузы, гречихи, всех зерновых и зернобобовых культур, семян подсолнечника, корней сахарной свеклы, клубней картофеля) по федеральным округам и в целом по Российской Федерации, составляемые в период вегетации.
Важно отметить зарубежный опыт в части осуществления сельскохозяйственного мониторинга и прогнозирования урожая в государственном масштабе. В частности, в США работы по прогнозированию урожая проводятся с начала 1980-х гг. Национальной сельскохозяйственной статистической службой (NASS); в Китае – с 1990-х гг. Метеорологической службой Китая с использованием Системы мониторинга роста сельскохозяйственных культур и прогнозирования; Европейским союзом (ЕС) с 1988 г. Управлением мониторинга сельскохозяйственных ресурсов MARS.

США. Миссия Национальной сельскохозяйственной статистической службы США – формирование актуальных и достоверных статистических данных. Технологии и данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) являются одним из главных инструментов, улучшающих точность статистических данных. NASS использует данные ДЗЗ для сбора и проверки статистических данных, оценки посевных площадей и прогнозирования урожайности. NASS постоянно сотрудничает с Сельскохозяйственной научно-исследовательской службой Департамента по сельскому хозяйству США (USDA) в области использования космических данных для раннего прогнозирования урожайности. NASS также создает информационные продукты о вегетационных условиях, основанные на вегетационном индексе NDVI, измеряемые в течение вегетационного периода по данным метеорологических спутников. NASS осуществляет научную и информационную поддержку деятельности USDA, используя независимый подход к определению возделываемых посевных площадей на разных уровнях управления.

Публикация отчетов по определенным площадям и культурам NASS привязана строго к определенным датам. Проводятся также выборочные детальные обследования сельхозземель на тестовых полигонах для постоянного уточнения существующих моделей прогноза урожайности.
Китай. Современная оперативная система сельскохозяйственного мониторинга в КНР включает следующие взаимосвязанные системы:
• Система космического сельскохозяйственного мониторинга Китая Министерства сельского хозяйства (CHARMS);
• Система наблюдения за посевами Китая Китайской академии наук (CCWS);
• Система мониторинга роста сельскохозяйственных культур и прогнозирования урожайности Китая Метеорологической службы Китая.

Основной интегрирующей системой является CHARMS, которая разработана Центром применения данных дистанционного зондирования Министерства сельского хозяйства. Она предусматривает определение следующих основных параметров мониторинга, необходимых для прогнозирования урожайности 5 основных культур Китая:
• Динамика изменения посевных площадей;
• Рост растительности;
• Окружающая среда и чрезвычайные ситуации (засухи, наводнения);
• Деградация пастбищ;
• Нагрузка на пастбища;
• Степень увлажнения сельхозземель.

Центр обеспечивает информацией о состоянии и предполагаемом объеме урожая Министерство сельского хозяйства и соответствующие сельскохозяйственные управления в установленные даты 5 раз в месяц в течение вегетационного периода. Обеспечивается информация для принятия решений Министерством сельского хозяйства.
Проводятся также наземные обследования на тестовых участках. Обследуются полигоны размером 500х500 м. Общее количество тестовых полигонов по стране – около 6 тысяч. Разработаны специальные геоинформационные системы (ГИС) для работы с данными сельскохозяйственного мониторинга. Разработана система прогнозирования урожайности сельхозкультур, основанная на данных ДЗЗ (использование индекса поверхности листа LAI), моделях роста растений, климатических моделях, моделях, использующих тренды, и др. Применяются пространственно-распределенные модели роста растений. Осуществляется валидация и контроль точности. Принимается во внимание фактор засухи. Продуктивность прогнозируется с учетом изменения посевных площадей. Система CCWS, разработанная Институтом дистанционного зондирования Академии наук Китая, обслуживает, помимо этой страны, и другие зернопроизводящие страны. CCWS публикует 7 месячных бюллетеней и 20 обзоров каждый год, которые являются важным информационным источником для правительственных организаций при принятии управленческих решений.

Европейский союз. Управление мониторинга сельскохозяйственных ресурсов (MARS) – подразделение Объединенного научно-исследовательского центра (Joint Research Center, JRC) – института, функционирующего при Европейской комиссии. MARS предназначен для обеспечения научно-технической поддержки политики ЕС в области сельского хозяйства и продовольственной безопасности, основанной на агрометеорологическом моделировании, полевых обследованиях, ГИС- и GPS-технологиях, дистанционном зондировании Земли. Деятельность подразделения охватывает развитие системы сельскохозяйственного мониторинга, прогнозирование урожайности, агрострахование, контроль сельскохозяйственной деятельности. В выполнении только ряда научно-исследовательских работ по вышеуказанным направлениям задействовано более 100 человек:
1) GeoCAP (геоинформационные методы контроля и управления);
2) Agri4Cast (прогнозирование продуктивности сельскохозяйственных культур);
3) FoodSec (оценка продовольственной безопасности;
4) CID — портал данных дистанционного зондирования Земли.

В рамках работы Agri4Cast разрабатывается система прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур, цель которой – обеспечение актуальными и достоверными прогнозами урожайности и продуктивности фитомассы. Система используется для принятия решений при реализации единой сельскохозяйственной политики ЕС. В рамках этой же работы разрабатываются сценарии влияния изменения климата на урожайность сельскохозяйственных культур.
Система MARS на ежемесячной основе создает информационные бюллетени, описывающие состояние большинства основных культур на территории Европейского союза. Эти бюллетени содержат, в том числе, подробную экспертную аналитику и данные о предполагаемой урожайности.

Методология прогнозирования урожая системы MARS включает работу по четырём основным направлениям:
1. Сбор, обработка и анализ метеорологических данных, включая температуру, осадки, солнечную радиацию, давление водяного пара, скорость ветра, испарение, эвапотранспирацию, климатический водный баланс, глубину снежного покрова). Данные собираются и обрабатываются на всю Европу на интервалах в режиме, приближенном к реальному времени, ежедневно, 10-дневно, ежемесячно, сезонно, на долговременном интервале. Производится агрегация и интерполяция данных по регулярной сетке. Рассчитывается прогноз погоды. На основе обработанной информации строится агрометеорологический анализ, метеоданные используются в моделях развития растительности;
2. Анализ космических снимков. Используются данные с низким (NOAA), средним (MODIS) и высоким разрешением (Sentinel). Производится создание композитов, интерполяция, сглаживание, создание информационных продуктов. По данным дистанционного зондирования рассчитывается NDVI, fAPAR, приходящее излучение, покрытие снегом. Производится оценка биомассы, оценивается продуктивность пастбищ. Производные продукты ДЗЗ используется для прогноза урожайности в региональном масштабе.

3. Моделирование развития растительности. Для моделирования развития сельскохозяйственной растительности используются модели, позволяющие рассчитать фитомассу и урожайность растительности по комплексу параметров окружающей среды. Используется информация о приходящей солнечной радиации, средней дневной температуре, осадках, типах почвы и обработки, сельскохозяйственный календарь и др. параметры сельскохозяйственных посевов. На выходе оценивается биомасса, индекс листовой поверхности (LAI) и др.
4. Статистический анализ и прогнозирование. Производится сбор статистики о влиянии разных условий на развитие сельскохозяйственных посевов, на основе этого уточняются модели развития растительности, биомассы. Статистический анализ комбинируется с аналитической экспертизой, после чего публикуется прогноз.

Проведённый анализ позволяет сделать следующие выводы:
1. Согласно зарубежному опыту, создание государственной системы прогнозирования урожая сельскохозяйственных культур в отрыве от организованной и налаженной системы мониторинга земель сельскохозяйственного назначения невозможно;
2. Формирование качественных прогнозов урожая требует учёта в моделях прогнозирования урожая различных данных: материалов наземных обследований, данных ДЗЗ, метеорологических и статистических данных и др.;
Задача прогнозирования урожая сельскохозяйственных культур должна решаться совместными усилиями профильными специалистами в разных направлениях (агрономия, агрометеорология, специализированная обработка данных ДЗЗ и др.).

Sources:


1. Данные мониторинга, предоставленные службами мониторинга урожая и прогнозирования
 

References:

1. Dannyye monitoringa, predostavlennyye sluzhbami monitoringa urozhaya i prognozirovaniya

All illustrations of the article:

bottom of page