Руководство по внесению удобрений с помощью БПЛА в Индонезии: точное внесение удобрений для различных семян и масличной пальмы.

В условиях стремительного развития интеллектуального сельского хозяйства в Индонезии беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для внесения удобрений давно перестали быть просто «инструментом для разбрасывания удобрений» и стали ключевой современной сельскохозяйственной технологией, сочетающей в себе эффективность, защиту окружающей среды и точность. Они идеально подходят для различных сценариев посева в ключевых сельскохозяйственных регионах Индонезии, таких как Ява (Бантен, Западная Ява), Суматра (Северная Суматра, Джамби), Калимантан (Восточный Калимантан, Западный Калимантан), Бали и Сулавеси, эффективно решая проблемы «неравномерного, трудоемкого и расточительного» традиционного ручного внесения удобрений — что особенно важно для Индонезии, страны с высокой зависимостью от импортных удобрений (ежегодная потребность превышает 13 миллионов тонн, в то время как внутреннее производство составляет всего около 3,5 миллионов тонн). Благодаря преимуществам зависания на малой высоте, точного контроля количества и высокой адаптивности к рельефу местности, они позволяют создавать индивидуальные планы внесения удобрений в соответствии с потребностями роста различных регионов и различных семян. В конце концов, «аппетиты» яванского риса, суматранской кукурузы, калимантанской масличной пальмы, балийских фруктов и овощей, а также характерных для горных районов Сулавеси культур совершенно разные. Слепое внесение удобрений не только приводит к растрате сельскохозяйственных материалов, но и негативно влияет на рост и урожайность. Сегодня мы популяризируем основные принципы внесения удобрений с помощью БПЛА в Индонезии и разберем научные методы внесения удобрений для различных типов семян с учетом особенностей выращивания на Яве, Суматре, Калимантане и других ключевых регионах Индонезии. Это поможет фермерам в разных частях Индонезии добиться точного внесения удобрений, улучшить качество продукции и увеличить доходы, а также ответить на призыв правительства к повышению эффективности использования удобрений.

Многие считают, что внесение удобрений с помощью БПЛА — это просто «воздушное внесение удобрений», но на самом деле это систематический проект «адаптация нагрузки + точное управление + адаптация к условиям местности». Суть заключается в достижении «внесения удобрений по требованию и точной доставки» с помощью технических средств. Именно поэтому технология может адаптироваться к различным регионам и типам местности в Индонезии, таким как равнины Явы, холмы Суматры, горные районы Калимантана и рисовые поля, и является более выгодной, чем традиционное внесение удобрений. В настоящее время технология внесения удобрений с помощью дронов в Индонезии широко применяется на крупных индонезийских островах, таких как Ява, Суматра, Калимантан и Бали, охватывая общую площадь более 1 миллиона му [1], и используется в плане посадки кукурузы на 100 000 гектаров в особом районе Джокьякарты, в сочетании с интеллектуальными системами мониторинга IoT для обеспечения научной основы точного внесения удобрений.

С точки зрения технических принципов, внесение удобрений с помощью БПЛА в основном делится на два режима: внесение твердых удобрений (разбрасывание гранулированных удобрений) и внесение жидких удобрений (распыление жидких удобрений/внекорневая подкормка), которые основаны на трех основных модулях: во-первых, летная платформа. Многороторные БПЛА универсальны и подходят для небольших участков и сложных ландшафтов, таких как горные районы Сулавеси и холмистые районы Калимантана, в то время как БПЛА с неподвижным крылом эффективны и подходят для крупномасштабных работ на равнинных полях на Яве (Западная Ява, Центральная Ява) и Суматре (Северная Суматра, Южная Суматра); во-вторых, система внесения удобрений. При внесении твердых удобрений плотность регулируется с помощью центробежных разбрасывающих устройств, а при внесении жидких удобрений размер капель регулируется с помощью распылительных форсунок, чтобы избежать сноса удобрений ветром, что подходит для работы в районах с ярко выраженными сезонами ветров, таких как Суматра и Ява, а также адаптируется к изменчивым ежемесячным осадкам в Индонезии (ежемесячное количество осадков часто составляет менее 180 мм в сухой сезон с июля по сентябрь); В-третьих, система точного управления. Благодаря позиционированию GNSS (погрешность ≤ 2 см) и системе управления полетом, она может самостоятельно планировать маршруты, фиксировать высоту и скорость, обеспечивая «отсутствие повторного опрыскивания или пропусков опрыскивания». Например, соответствующие технологии местных индонезийских предприятий сельскохозяйственной техники позволяют достичь переменного внесения удобрений на уровне квадратных метров с погрешностью в пределах ±5% [1], а сельскохозяйственные БПЛА с искусственным интеллектом могут быть также оснащены технологией мультиспектральной визуализации для мониторинга состояния посевов и заражения вредителями, что еще больше повышает точность внесения удобрений.

По сравнению с традиционным ручным и механическим внесением удобрений, основные преимущества внесения удобрений с помощью БПЛА заключаются в трех моментах: во-первых, высокая эффективность. Один БПЛА может обрабатывать 300-500 му в день, а некоторые высокоэффективные модели могут достигать 600 му в день, что в 30-200 раз больше, чем при ручной работе [1], что подходит для крупных посевных площадей, таких как рисовые поля на Яве и кукурузные поля на Суматре — что критически важно для Индонезии, где 80% обрабатываемых земель находятся в семейном владении, а 70% индивидуальных фермеров имеют менее 1 гектара земли, что затрудняет механизацию; во-вторых, высокая точность. Он может динамически регулировать количество удобрений в зависимости от плодородия почвы и стадии роста семян в разных регионах, и коэффициент использования удобрений увеличивается более чем на 25%. Применение в провинции Бантен на Яве позволяет сэкономить около 15% затрат [2], что помогает снизить давление высокой зависимости от импорта удобрений [1]; в-третьих, высокая адаптивность. Он легко может работать на равнинных полях Явы и Суматры, горных террасах островов Сулавеси и Нуса-Тенгара, а также на рисовых полях и пальмовых плантациях Калимантана, избегая повреждения урожая, вызванного механическим прикатыванием, и повреждения корней, вызванного ручным топтанием [4] [5], а также обеспечивая эффективные решения для борьбы с вредителями на пальмовых плантациях, такими как нашествие мешочниц.

Индонезия, известная как «страна десяти тысяч островов», имеет очевидные региональные различия в климате и почве. Ява, как самый густонаселенный остров (на него приходится почти 55% населения страны), в основном занимается равнинным земледелием и является основным районом производства риса и пшеницы; Суматра, с ее богатыми холмистыми землями, является ключевой базой для выращивания кукурузы и масличной пальмы; Калимантан, с обширными горными и рисовыми полями, специализируется на выращивании масличной пальмы и риса; Бали славится своими фруктами, овощами и рапсом. Тип семян определяет цикл роста, распределение корней и потребность культуры в удобрениях, а региональные различия (плодородность почвы, климатические условия) дополнительно влияют на план удобрения. Некоторые семена любят азот и нуждаются в ранней стимуляции роста, что подходит для основных районов производства риса и пшеницы, таких как Ява (Бантен, Западная Ява) и Суматра (Северная Суматра); другие семена любят калий и ориентированы на укрепление плодов на более поздней стадии, что подходит для районов производства фруктов, овощей и пальм, таких как Бали и Ява (Восточная Ява). Некоторые семена имеют низкую потребность в удобрениях и требуют точного контроля во избежание ожога всходов, что подходит для горных районов, таких как острова Сулавеси и Нуса-Тенгара. Основное преимущество беспилотной системы подкормки в Индонезии заключается в том, что она точно учитывает эти различия, позволяя каждому семени «получать правильное удобрение, получать достаточное количество удобрения и избегать потерь». Ниже мы рассмотрим конкретные планы подкормки с помощью БПЛА в зависимости от типа семян и с учетом особенностей посадки на Яве, Суматре, Калимантане и других ключевых регионах Индонезии.

В Индонезии основным сценарием применения удобрений с помощью БПЛА являются зерновые культуры (рис, кукуруза, пшеница и т. д.), в основном при крупномасштабном выращивании. Они широко выращиваются на Яве (Западная Ява, Центральная Ява), Суматре (Северная Суматра, Южная Суматра), Калимантане (Восточный Калимантан, Южный Калимантан), Сулавеси и других регионах. Необходимо найти баланс между эффективностью и урожайностью. Ключевым моментом является точное внесение азота, фосфора, калия и микроэлементов в соответствии с региональным климатом Индонезии (тропический муссонный климат, сухой и дождливый сезоны) и пиковым периодом потребности в удобрениях в период роста. Внесение удобрений с помощью БПЛА для зерновых культур в Индонезии стало предпочтительным методом для крупных фермерских хозяйств и государственных сельскохозяйственных проектов благодаря своей высокой эффективности и точности, что способствует повышению уровня самообеспеченности страны продовольствием [2].

Пшеница имеет длительный период роста (220-250 дней) и большую потребность в удобрениях. Для получения 100 кг зерна ей необходимо усвоить 2,8-3,1 кг чистого азота, 1,2-1,5 кг пентоксида фосфора и 2,9-3,3 кг оксида калия в соотношении примерно 3:1:3. Применяется принцип «акцент на базовые удобрения и умелое внесение подкормки», что подходит для климатических особенностей основных районов выращивания пшеницы, таких как провинция Бантен на Яве и провинция Северная Суматра на Суматре. В этих районах умеренное количество осадков и подходящая температура, и необходима ключевая подкормка в период весеннего вегетирования и кущения [2], особенно для борьбы с последствиями засухи в сухой сезон [1].

План внесения удобрений с помощью БПЛА: ① Этап базового внесения удобрений (перед посевом): Применяется твердое удобрение, выбирается комплексное удобрение со сбалансированным соотношением азота, фосфора и калия. Высота полета БПЛА контролируется на уровне 2-3 метров, скорость — 3-4 м/с, равномерность внесения поддерживается выше 90%. Для высокоурожайных полей на Яве (Бантен, Западная Ява) и Суматре (Северная Суматра) вносится 40-60 кг комплексного удобрения на му, в сочетании с органическими удобрениями для лучшего эффекта, создавая основу для всходов и кущения пшеницы; ② Этап подкормки: В период возобновления роста растений используется жидкое удобрение, распыляется раствор комплексного удобрения с высоким содержанием азота, вносится 20-25 кг на му на Яве, Суматре и других местах для стимулирования эффективного кущения. Местные фермеры также могут использовать многоспектральные БПЛА для мониторинга состояния рассады и внесения переменных удобрений в соответствии с местными условиями [2], что также широко используется в плане посадки кукурузы в Джокьякарте [1]; в период кущения увеличить внесение высокоазотистых комплексных удобрений, 25-30 кг на му, для повышения устойчивости к полеганию, адаптируясь к ветреным условиям Суматры и Явы; в период от колошения до налива зерна опрыскивать внекорневым удобрением 1% мочевины + 0,2% дигидрофосфата калия для продления функционального периода листьев и повышения массы тысячи зерен, смягчая влияние засушливого сезона на урожайность [1].

Примечание: Фосфор имеет решающее значение на стадии всходов пшеницы. При внесении удобрений с помощью БПЛА можно соответствующим образом увеличить подачу фосфора; калий добавляется на более поздней стадии, чтобы избежать преждевременного старения. Избегайте полетов при сильном ветре, чтобы предотвратить снос удобрений ветром.

Рис является основной продовольственной культурой в Индонезии, и правительство Индонезии уделяет особое внимание повышению урожайности риса [2]. Для производства 100 кг риса требуется 1,6-2,5 кг азота, 0,8-1,2 кг фосфора и 2,1-3,0 кг калия, в соотношении примерно 2:1:3. Рис также нуждается в двух микроэлементах: кремнии и цинке. Кремний повышает устойчивость к полеганию, а цинк снижает процент пустых зерен, адаптируясь к потребностям выращивания риса в условиях тропического муссонного климата Индонезии (обильное количество осадков в сезон дождей, засуха в сухой сезон). Внесение удобрений с помощью БПЛА в Индонезии позволяет эффективно улучшить использование удобрений и снизить потери воды, что особенно подходит для рисовых полей на Яве и Калимантане.

План подкормки с использованием БПЛА: ① Этап выращивания рассады: Применить жидкий способ подкормки, опрыскивать разбавленным раствором комплексного удобрения, 20-30 кг на му. Внести «запасное удобрение» за 4-5 дней до пересадки, 6-7 кг мочевины на му, чтобы помочь рассаде быстро позеленеть после пересадки; ② Полевой этап: Использовать твердое удобрение в качестве основного, внести 2000-3000 кг перепревшего органического удобрения + 20-30 кг комплексного удобрения на му, сочетая глубокую вспашку и разбрасывание — подходит для плодородных равнинных рисовых полей Явы и засушливых рисовых полей Калимантана; Внести мочевину в качестве подкормки в период кущения, 5-10 кг на му (для монокультурного риса на Суматре (Южная Суматра)) или 10-15 кг на му (для двукратного выращивания риса на Яве (Западная Ява, Центральная Ява)); В период от формирования метелки до колошения следует сосредоточиться на подкормке калием, внести 10-15 кг высокоазотистого комплексного удобрения на му и одновременно опрыскать цинковым удобрением, чтобы избежать снижения урожайности из-за дефицита питательных веществ, что поможет достичь поставленной правительством цели повышения урожайности риса [2].

Примечание: Рис в основном выращивают на рисовых полях. Высота полета БПЛА контролируется на уровне 3-4 метров, чтобы избежать чрезмерного разбрызгивания капель в воду и связанных с этим потерь; в холмистых районах Калимантана (Восточный Калимантан, Западный Калимантан) и Сулавеси маршруты могут планироваться вдоль горизонталей. При каждом увеличении уклона на 5° высота полета уменьшается на 0,5 метра.

Кукуруза — важная зерновая культура в Индонезии, особенно в холмистых районах Суматры и горных районах Калимантана. Кукуруза имеет характеристики потребности в удобрениях: «высокое содержание азота, высокое содержание калия и среднее содержание фосфора». Яровой кукурузе требуется 3,5-4,0 кг азота и 5-6 кг калия для получения 100 кг зерна, а летней — 2,5-2,7 кг азота и 3,7-4,2 кг калия. Периоды кущения и образования большого колоска являются пиковыми периодами потребности в удобрениях, и кукуруза предпочитает цинк, адаптируясь к потребностям роста кукурузы в тропическом климате Индонезии, особенно в борьбе с засухой и вредителями в сухой сезон [1].

План внесения удобрений с помощью БПЛА: ① Базовый этап внесения удобрений: Применение твердых удобрений, внесение 2000-3000 кг органических удобрений + 30-40 кг комплексных удобрений (соотношение азота, фосфора и калия 15-15-15) на му. При внесении с помощью БПЛА контролировать размер частиц 2-5 мм, чтобы избежать засорения оборудования — подходит для крупных кукурузных полей на Суматре (Северная Суматра) и Калимантане (Южный Калимантан); ② Этап подкормки: Внесение легкого удобрения для стимуляции всходов, 5-10 кг мочевины на му, распыляемого в жидком виде; Внесение удобрения для укрепления стеблей на ранней стадии, 15-20 кг высокоазотистого комплексного удобрения на му; Внесение тяжелого удобрения для стимуляции формирования метелки, 20-25 кг высокоазотистого и высококалиевого комплексного удобрения на му. Скорость полета БПЛА составляет 4-6 м/с, а ширина разбрасывания контролируется на уровне 5-8 метров, чтобы обеспечить равномерное покрытие кукурузного полога удобрениями; на более поздней стадии внесение цинкового удобрения улучшает полноту зерна, а также сочетается с многоспектральным мониторингом для предотвращения повреждений от вредителей [1].

Семена сельскохозяйственных культур (масличная пальма, соя, арахис, фрукты и овощи и т. д.) являются опорой сельскохозяйственной экономики Индонезии [2], особенно масличная пальма — Индонезия является крупнейшим в мире производителем пальмового масла, площадь посевов которой в 2010 году составляла около 9,2 млн гектаров, а экспорт составляет 40% от мирового [3]. Эти культуры либо имеют мелкий размер зерна, требуют точного удобрения, либо имеют особые условия выращивания. Удобрение с помощью БПЛА должно быть ориентировано на «точность и гибкость», чтобы избежать повреждения урожая или потери сельскохозяйственных материалов, адаптируясь к особенностям выращивания сельскохозяйственных культур в различных регионах Индонезии. Среди них масличная пальма, как основная сельскохозяйственная культура в Индонезии, широко выращивается на Суматре (Джамби, Северная Суматра) и Калимантане (Восточный Калимантан, Западный Калимантан) — правительство Индонезии создало в этих четырех регионах зоны концентрации пальмового масла [3], и необходимо разрабатывать индивидуальные планы удобрения с помощью БПЛА в соответствии с циклом ее роста. Внесение удобрений с помощью БПЛА в Индонезию является ключом к повышению урожайности и качества масличной пальмы, а также помогает сократить разрыв между эффективностью производства пальмового масла в Индонезии (3,8 т/га) и Малайзии (4,6 т/га) [3].

Масличная пальма является наиболее представительной экономической культурой в Индонезии, в основном распространенной в тропических дождливых районах, таких как провинция Джамби на Суматре и провинция Восточный Калимантан на Калимантане — эти регионы являются ключевыми зонами концентрации пальмового масла, определенными индонезийским правительством [3]. Она имеет длительный цикл роста (период экономической продуктивности может достигать 25-30 лет), большую и долгосрочную потребность в удобрениях. Основные характеристики потребности в удобрениях — «стимулирование роста на ранней стадии, стабилизация питания на средней стадии и акцент на калий и магний на поздней стадии». Соотношение азота, фосфора и калия составляет примерно 1:0,3:1,5. В то же время необходимо восполнять дефицит микроэлементов, таких как магний, бор и цинк, чтобы избежать пожелтения листьев и низкой скорости завязывания плодов, вызванных дефицитом питательных веществ. Внесение удобрений с помощью БПЛА для масличной пальмы в Индонезии может эффективно решить проблему неравномерного внесения удобрений на крупных плантациях, а на некоторых крупных пальмовых плантациях были внедрены БПЛА с искусственным интеллектом, которые могут переключаться между системами распыления жидкости и гранулированного внесения для многофункциональных операций [1].

План подкормки с помощью БПЛА: ① Стадия рассады (1-2 года, период без плодоношения): Использовать жидкий способ подкормки, адаптируя многороторный БПЛА. Высота полета 2,5-3 метра, скорость 3-4 м/с. Выбрать высокоазотистый комплексный раствор удобрения, внести 15-20 кг на му, опрыскивать один раз в месяц для стимулирования роста корней и утолщения стебля саженцев масличной пальмы. На стадии рассады на Суматре (Джамби, Северная Суматра) можно соответствующим образом увеличить содержание фосфора для адаптации к местной кислой почве; ② Стадия молодого плодоношения (3-4 года, начальный период плодоношения): Сочетать твердые и жидкие удобрения. В качестве базового удобрения выбрать комплексное азотно-фосфорно-калиевое удобрение (соотношение 15-5-15), внести с помощью БПЛА в твердом виде, 30-40 кг на му, один раз в 3 месяца; ③ В период роста ежемесячно опрыскивать жидким калийным удобрением из расчета 10-15 кг на му, в сочетании с магниевым удобрением для улучшения фотосинтеза листьев — это критически важно для роста масличной пальмы в дождливом климате Калимантана; ③ На стадии полного плодоношения (более 5 лет, высокоурожайная стадия): сосредоточиться на восполнении калия и магния. Для твердого удобрения выбирают высококалийное комплексное удобрение (соотношение 10-5-20) из расчета 40-50 кг на му, вносить раз в 2 месяца, что подходит для крупномасштабных плантаций масличной пальмы на Суматре (Джамби, Северная Суматра) и Калимантане (Восточный Калимантан, Западный Калимантан) — эти регионы составляют основную часть производства пальмового масла в Индонезии [3]; В период цветения и плодоношения опрыскивать жидким борным удобрением + цинковым удобрением из расчета 0,5-1 кг борного удобрения и 0,3-0,5 кг цинкового удобрения на му. ④ Во время полета БПЛА обходит верхушку кроны масличной пальмы и распыляет непосредственно на средние и нижние листья для повышения эффективности поглощения; ④ Стадия старения (более 20 лет): уменьшить количество азотных удобрений, увеличить количество фосфорных и калийных удобрений, 25-30 кг комплексного удобрения на му, чтобы продлить период экономической продуктивности, в соответствии с политикой правительства Индонезии по поощрению развития пальмового масла [3].

Примечание: Большинство плантаций масличной пальмы расположены в гористых или наклонных районах. БПЛА необходимо планировать по маршрутам вдоль контурных линий, а высоту полета корректировать в зависимости от уклона (уклон ≤ 15°, высота 3 метра; уклон 15°-30°, высота 2,5 метра), чтобы избежать сноса удобрений; во время сезона дождей в Индонезии следует избегать работы за 24 часа до начала сезона дождей, чтобы предотвратить смывание удобрений дождевой водой; в течение всего периода выращивания следует регулярно использовать мультиспектральные БПЛА для мониторинга состояния питания листьев и динамической корректировки количества удобрений, что также может помочь прогнозировать заражение вредителями, такими как мешочницы [1].

Зерна рапса мелкие и легкие, с крайне низкой нормой высева. Норма высева обычного рапса составляет 0,3-1,0 кг на му, а гибридного рапса — всего 0,1-0,2 кг на му. Необходимо точно контролировать количество удобрений, чтобы избежать чрезмерно густого посева или сноса семян, адаптируясь к условиям выращивания рапса на Яве (Восточной Яве) и Бали — эти регионы обладают подходящим климатом и почвой для выращивания рапса и являются важными базами по производству рапса в Индонезии.

План подкормки с помощью БПЛА: Выбрать небольшой шнек (с малым шагом и плотными лопастями), подходящий для посева мелкозерновых семян; Высота полета контролируется на уровне 2-3 метров, а скорость не превышает 4 м/с во избежание сноса семян чрезмерным ветром; В качестве базового удобрения выбрать комплексное удобрение на основе серы, 20-30 кг на му, вносить в твердом виде; На стадии рассады опрыскивать жидким азотным удобрением, 5-8 кг на му, для стимуляции роста рассады; В период цветения вносить борное удобрение в жидком виде для повышения завязывания стручков и предотвращения опадания цветков.

Соя и арахис являются важными экономически значимыми бобовыми культурами в Индонезии, широко выращиваемыми на Суматре (Южная Суматра) и Калимантане (Южный Калимантан). Они способны самостоятельно фиксировать азот. Их потребность в удобрениях характеризуется «меньше азота, больше фосфора и калия». Избыточное внесение азотных удобрений следует избегать, чтобы предотвратить чрезмерный рост. Они предпочитают молибден и бор. Молибден способствует развитию корневых клубеньков, а бор — цветению и образованию стручков, адаптируясь к почвенным условиям и тропическому климату Суматры и Калимантана, а также подходит для смешанных посадок с масличной пальмой — распространенный способ выращивания в Индонезии [1].

План внесения удобрений с помощью БПЛА: ① Базовое удобрение: внесение твердых удобрений, 1500-2000 кг органических удобрений + 20-30 кг комплексных удобрений, состоящих в основном из фосфора и калия, на му, уменьшая количество азотных удобрений для адаптации к местной кислой почве; ② Подкормка: опрыскивание небольшим количеством азотных удобрений (3-5 кг на му) на стадии рассады для предотвращения дефицита азота; в период цветения и образования стручков опрыскивание жидкими фосфорными и калийными удобрениями + борными удобрениями, 10-15 кг фосфорных и калийных удобрений и 0,5-1 кг борных удобрений на му. Высота полета БПЛА составляет 3-4 метра, опрыскивание производится непосредственно на посевы, чтобы избежать повреждения лепестков; на более поздней стадии внесение молибденовых удобрений повышает эффективность фиксации азота и увеличивает урожайность, помогая фермерам увеличить доход в рамках поддержки сельскохозяйственной политики правительства Индонезии [2].

Примечание: Соя и арахис в основном выращиваются в смешанных посевах с масличной пальмой (распространенный способ посадки в Индонезии). При внесении удобрений с помощью БПЛА следует корректировать маршрут, чтобы избегать растений масличной пальмы и предотвратить попадание удобрений на листья, что может привести к их повреждению; в периоды высоких температур следует выбирать раннее утро или вечер для работы, чтобы уменьшить испарение жидких удобрений, адаптируясь к тропическому климату Индонезии с высокими температурами.