Обзор "ИТ в национальных проектах" подготовлен

Системы орошения и управления водными ресурсами в Израиле

Недостаток воды является серьезным препятствием в развитии сельского хозяйства Израиля. Из-за нехватки воды почти половина пахотной земли орошается искусственно. Сезон дождей здесь длится с октября по апрель, а жарким летом осадки не выпадают совсем. С момента образования государства Израиля в 1948 году сельскохозяйственное производство увеличилось в двенадцать раз, в то время как потребление воды для сельхозпромышленности возросло лишь втрое. Стоимость земли увеличилась в три раза, а стоимость воды — в пять.

Несмотря на то, что наибольшая часть водных ресурсов находится на севере и в центре страны, сельское хозяйство также активно развивается и в засушливых южных и восточных районах.

Страна, победившая засуху

Данный факт вызвал необходимость построения интегрированной системы водоснабжения, которая осуществляла бы поставку  воды с севера на юг. Единственным существенным резервуаром пресной воды является озеро Кинерет (Галилейское море), из которого ежегодно выкачивается в среднем 400 млн кубометров воды для южных районов.  Общий годовой запас воды составляет примерно 2 млрд кубометров. Вследствие чрезмерного использования воды и частых засух, фактический доступный запас воды составляет 1.5-1.7 млрд кубометров. Ежегодно на сельское хозяйство выделяется около 1 млрд кубометра, половину которой составляет повторно используемая и соленая вода.

Нехватка воды, а также жесткая ценовая политика приводят к использованию соленой и повторно переработанной воды. Соленая вода используется для орошения культур, терпимых к соли, таких как хлопок. Использование рекуперированной воды для орошения пищевых культур требует высокого уровня очистки. С этой целью применяются уникальные технологии обработки почвы. После троекратной очистки воду пропускают через слои песка, которые служат в качестве биологического фильтра.

С начала 50-ых годов были приложены большие усилия в исследование процесса орошения. Было доказано, что использование воды гораздо более эффективно при герметичном орошении, чем при поверхностном поливе. Вследствие этого производители оросительного оборудования разработали совершенно новую технику и приспособления, такие как системы капельного орошения (поверхностного и внутрипочвенного), которые направляют поток воды непосредственно в корневую зону растений, автоматические клапаны и компьютеризированные контроллеры, медиа- и автоматизированные системы фильтрации, малоразрядные пульверизаторы и минипульверизаторы.

Современное оросительное оборудование позволяет улучшить контроль и мониторинг процесса орошения, которые могут быть полезными для более эффективного водопользования. Сеть агро-метеорологических станций, охватывающая всю страну, позволяет в режиме реального времени передавать фермерам метеоданные, используемые для настройки и корректировки систем орошения. Различные устройства для мониторинга влажности почвы, такие как тензиометры, системы автоклав и датчики электрического сопротивления, используются для произведения более точных настроек. За последние пятьдесят лет среднегодовое потребление воды для полива гектара земли сократилось с 8000 до 5000 кубометров, в то время как сельское хозяйство распространилось в более засушливые районы на юге и востоке страны.

Фитомониторинг — комплексная диагностика состояния растений

Пожалуй, наибольшего внимания заслуживает система фитомониторинга растений, в разработке которой Израиль является несомненным лидером. Фитомониторинг — непосредственный и непрерывный контроль за процессом роста растений, направленный на усовершенствование управляемых факторов урожайности — становится мировым стандартом развитого сельского хозяйства, которое в ближайшие десятилетия изменит подход растениеводов к своей работе. В последнее время фермеры и производители сельхозпродукции всего мира все больше применяют новую технологию для достижения более высокой урожайности. Фитомониторинг позволяет сократить использование природных ресурсов и обеспечить тем самым охрану окружающей среды. Таким образом, за счет повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур увеличиваются доходы производителей сельхозпродукции и снижается стоимость выращивания.

Мониторинг роста растения

Источник: официальный сайт компании PhyTech

Фитомониторинг - это специализированная информационная система реального времени, главным образом предназначенная для садоводства и плодоводства. Главной целью применения системы является получение новой информации о плодах и урожае, необходимой для поддержки процессов принятия решений в отношении климата (по мере возможности) и управления системами орошения.

Система была разработана с учетом специфического мира растениеводов, поэтому она проста в эксплуатации и обслуживании, может быть легко установлена и настроена с учетом требований конкретного растениевода.

Система фитомониторинга прошла эксплуатационные испытания, была встречена агрономами и фермерами Израиля с большим энтузиазмом и вследствие этого получила поддержку Министерства сельского хозяйства страны.

Схема работы системы фитомониторинга

Источник: официальный сайт компании PhyTech

Несомненным лидером в области разработки приборов и комплектующих для системы фитомониторинга является израильская компания PhyTech. Компания реализует передовые решения с использованием современных датчиков, беспроводных средств связи и инновационным программным обеспечением для сбора и анализа данных. Предлагаемые системы повышают урожайность культур и сокращают затраты путем предоставления своевременной и точной информации о физиологическом состоянии растений и выявлении стрессовых условий до того, как они повлияют на растение или плод.

Компания предлагает широкий диапазон сенсоров для измерения как внешних изменений окружающей среды, таких как влажность почвы, температура и относительная влажность воздуха, уровень радиации, сила ветра, расход и уровень воды, так и для получения таких данных о растении, как размер плода, диаметр ствола или стебля, температура листьев и поток сока в растениях.

Разнообразие электронных датчиков для мониторинга роста растений

Источник: презентация Поляка Иехезкеля ¹

Ряд сверхточных датчиков предназначен для контроля за микроизменениями в диаметре ствола или стебля растения.  Серия измерительных датчиков позволяет записывать размеры и ежедневную динамику роста плода диаметром от 3 до 160 мм. Для измерения относительного потока сока растений разработаны три модели сенсоров — для листьев, стеблей и стволов. Микросенсоры для измерения температуры листьев обеспечивают высокую точность полученных данных с минимальным влиянием на тепловые режимы листьев. Благодаря динамическому и относительному характеру наблюдения системы фитомониторинга, обычно достаточно всего несколько экземпляров растений для высокой степени репрезентативности и мониторинга крупных плантаций.

Все данные, получаемые с сенсоров, поступают сначала на системы сбора данных, а уже затем передаются на компьютеры специалистов и представляются на мониторах в удобных для чтения и просмотра форматах, таких как графики и таблицы.

Одним из примеров успешной разработки систем фитомониторинга является модульная распределенная система PhyTalk, состоящая из четырех компонентов:

• Датчиков, измеряющих различные параметры и предоставляющих актуальную и точную информацию о растении и окружающих его климатических условиях.
• Средств связи, обеспечивающих беспроводное размещение датчиков и беспроводное соединение их с удаленными компьютерами по всему миру.
• Программного обеспечения, производящего анализ и представление данных в режиме реального времени и формате, удобном для чтения (графики и таблицы).
• Прикладных средств, таких как протоколы измерений и процедуры принятия решений для крупных садовых культур.

Обзор системы PhyTalk^TM

Источник: официальный сайт компании PhyTech

Система PhyTalk™ является усовершенствованной системой дистанционных беспроводных датчиков, обеспечивающих мониторинг растений. Система с помощью современных датчиков собирает физиологические и климатические данные непосредственно с листьев и стеблей растений и передает полученные данные программе, которая анализирует и представляет их в удобном для пользователя формате. PhyTalk™ предоставляет растениеводам и другим специалистам и консультантам уникальный инструмент для сбора и анализа данных, способный предупредить о критических ситуациях.

Другим инновационным и уникальным решением израильских ученых стала разработка системы мониторинга процесса фотосинтеза.

Камера системы мониторинга процесса фотосинтеза

Источник: каталог компании PhyTech

Четырехканальная система мониторинга процесса фотосинтеза (PTM-48M) обладает уникальной возможностью следить за обменом углекислого газа (CO2) одновременно в четырех неповрежденных листьях. Система оснащена комплексом из четырех самозажимных камер, которые действуют одна за другой таким образом, что одна из камер закрыта в то время, пока остальные остаются открытыми.

Сочетание современной науки, решимости и сильной государственной поддержки помогли израильским фермерам модернизировать сельское хозяйство страны и адаптировать его к изменяющимся геополитическим, рыночным и климатическим условиям.

Наталья Хохлова / CNews