Цифровое сельское хозяйство Республики Беларусь

УДК 631:004(476)
Цифровое сельское хозяйство Республики Беларусь / под общ. ред. 
В. Г. Гусакова ; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т систем. исслед. в АПК. – 
Минск : Беларуская навука, 2024. – 553 с. : ил.
ISBN 978-985-08-3139-2.
В представленном издании собраны и систематизированы результаты научной деятельности организаций Национальной академии наук Беларуси в сфере цифровизации 
сельского хозяйства, включая цифровизацию в сферах растениеводства, животноводства, переработки сельскохозяйственной продукции, управления и др.
Предназначено для научных сотрудников, руководителей, работников органов государственного управления, специалистов сельского хозяйства, перерабатывающей 
промышленности и агросервиса, преподавателей, магистрантов и студентов высших 
и средних учебных заведений аграрного профиля, а также всех интересующихся новыми технологиями в сфере сельского хозяйства.
Рекомендовано к изданию 
Ученым советом ГНУ «Институт системных исследований в АПК НАН Беларуси» 
(протокол № 18 от 5 сентября 2023 г.)
Р е ц е н з е н т ы:
доктор экономических наук, профессор А. Г. Шумилин,
доктор экономических наук, профессор А. С. Сайганов
ISBN 978-985-08-3139-2
© ГНУ «Институт системных исследований 
    в АПК НАН Беларуси», 2024
© Оформление. РУП «Издательский дом
    «Беларуская навука», 2024

ОГ
ЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................................................. 	
6
1. ЦИФРОВОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО: КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ (А. В. Пилипук, А. П. Такун, А. Н. Русакович, С. П. Такун).
....... 	
9
1.1. Понятие цифрового сельского хозяйства.
.............................................................. 	
9
1.2. Базовая инфраструктура и стандарты взаимодействия.
....................................... 	
11
1.3. Мировые тенденции развития ЦСХ.
...................................................................... 	
16
1.4. Современное состояние, проблемы и вызовы цифровой трансформации сельского хозяйства Республики Беларусь.......................................................................... 	
21
2. ЦИФРОВИЗАЦИЯ ЭКОНОМИКИ АПК.
................................................................... 	
27
2.1. Концепция развития цифровых двойников в сельскохозяйственном производстве: аспекты теории и практики (А. В. Пилипук).
....................................................... 	
27
2.2. Цифровизация систем управления сельскохозяйственным производством 
на микро- и макроуровне............................................................................................... 	
45
2.2.1. Цифровизация управления на макроуровне (А. П. Такун, С. В. Макрак, 
С. П. Такун).
.............................................................................................................. 	
45
2.2.2. Повышение эффективности регионального управления АПК на основе 
цифровой концепции контроллинга (О. Н. Горбатовская, С. П. Такун).
........... 	
51
2.2.3. Применение цифровых инструментов в управлении сельскохозяйственным предприятием (А. П. Такун, С. П. Такун).
...................................................... 	
60
2.2.4. Оценка эффективности применения цифровых технологий в системе 
управления сельскохозяйственным предприятием на примере точного земледелия (А. П. Такун, С. В. Макрак, С. П. Такун)..................................................... 	
66
2.3. Механизм управления информационными потоками данных о материальных 
ресурсах в сельском хозяйстве (С. В. Макрак)............................................................ 	
72
2.4. Методологический подход к анализу и прогнозированию развития продуктовых рынков в контексте повышения эффективности управления национальной 
продовольственной безопасностью на базе автоматизированных систем (Г. В. Гусаков, И. В. Гусакова, Л. А. Лобанова).......................................................................... 	
82
2.5. Развитие электронной торговли материально-техническими средствами 
в АПК (Н. В. Артюшевский, С. В. Макрак).
................................................................. 	 101
2.6. Кадровое обеспечение процессов цифровизации в  сельском хозяйстве 
(О. А. Пашкевич)............................................................................................................. 	
118
2.7. Государственная поддержка и стимулирование перехода на цифровые и высокие технологии в АПК (А. Н. Шаренко)……………………………………………………	
	 133
2.8. Методические подходы к разработке алгоритма автоматизированного мониторинга и контроля показателей оценки деятельности сельскохозяйственных организаций на региональном уровне (Я. Н. Бречко, С. В. Макрак, Н. М. Чеплянская, 
Е. В. Седнев)………………………………………………………………….
............................ 	 140
2.9. Структура цифровой модели сельскохозяйственного предприятия (А. А. Ефремов) .............................................................................................................................. 	 152
3. ЦИФРОВИЗАЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА................................................................ 	 157
3.1. Точное земледелие. Перспективы развития исследований в Беларуси (Д. В. Лужинский).
......................................................................................................................... 	 157
3.2. Цифровая теплица (А. И. Чайковский).
.................................................................. 	 164
3.3. Цифровой «умный сад» (А. А. Змушко, Д. И. Марцинкевич)............................... 	 172
3

3.4. Цифровые технологии в агрохимии и почвоведении.
.......................................... 	 177
3.4.1. Цифровизация систем сбора информации о состоянии плодородия почв 
и решение на ее основе задач по агрохимическому обслуживанию сельского 
хозяйства (В. В. Лапа)............................................................................................. 	 177
3.4.2. Развитие национальной системы управления почвенным плодородием 
Республики Беларусь (В. В. Лапа, А. В. Пилипук, Г. В. Гусаков, Я. Н. Бречко).
.... 	 186
3.4.3. Цифровые почвенные карты (Д. В. Матыченков)...................................... 	 198
3.4.4. Выявление и оценка лимитирующих урожай факторов и установление 
пригодности почвенного покрова для возделывания сельскохозяйственных 
культур (В. В. Лапа, Д. В. Матыченков).
............................................................... 	 205
3.5. Диагностика внутрипольной агрохимической неоднородности в  условиях 
сложных структур почвенного покрова юго-запада Беларуси (Н. В. Михальчук, 
А. Н. Ажгиревич, Л. Н. Иовик, И. В. Ковалёв).
............................................................. 	 212
3.5.1. Вводные положения.
...................................................................................... 	 212
3.5.2. Сравнение основных методов, применяемых для исследования внутрипольной неоднородности ПП................................................................................. 	 214
3.5.3. Проблема выбора дизайна сети опробования и предполагаемые пути ее 
решения.................................................................................................................... 	 219
3.5.4. Кислотность почвы как базовый показатель, используемыйдля получения представления о неоднородности почвенного покрова................................ 	 221
3.5.5. Исследование внутрипольной агрохимической и  почвенно-геохимической неоднородности как неотъемлемый этап при внедрении приемов ТЗ 
(на примере модельного полигона)............................................................................ 	 223
3.5.6. Этапизация исследований внутрипольной неоднородности ПП на
начальных стадиях внедрения системы ТЗ........................................................... 	 241
3.6. Построение карты-задания для дифференцированного внесения азотных удобрений на основе индекса NDVI (И. А. Чекалов)........................................................ 	 245
3.7. Цифровизация эксплуатации мелиоративных систем. Автоматизированная 
система ведения государственного учета мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений на основе ГИС (А. С. Анженков).
...... 	 250
3.8. Цифровые технологии в области защиты растений (Е. А. Якимович, С. В. Бойко, Н. А. Крупенько)........................................................................................................ 	 269
3.9. Отдельные аспекты цифровизации снижения вредоносности болезней культур (С. Л. Кравцов, К. А. Романович)............................................................................ 	 296
3.9.1. Поражение зерновых культур болезнями в Республике Беларусь............ 	 296
3.9.2. Прогноз возникновения и развития болезней зерновых культур, а также 
поддержка принятия решений по снижению их вредоносности........................ 	 298
3.9.3. Картографирование пораженных болезнями участков посевов зерновых культур по данным дистанционного зондирования Земли.......................... 	 300
3.9.3.1. Изменение спектра отражения зерновых культур вследствие болезней.
................................................................................................................ 	 300
3.9.3.2. Аспекты применения данных дистанционного зондирования Земли при картографировании пораженных болезнями участков посевов зерновых культур................................................................................................... 	 305
3.10. Концептуальные основы формирования кластера «Точное земледелие» Национальной академии наук Беларуси (А. В. Пилипук, А. П. Такун, А. Н. Русакович).	 308
4. ЦИФРОВИЗАЦИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА................................................................ 	 313
4.1. «Умные технологии» в молочном скотоводстве (Д. М. Богданович, И. П. Шейко, В. Н. Тимошенко, А. А. Музыка).
.............................................................................. 	 313
4.1.1. Робототехнические устройства.................................................................... 	 313
4

4.1.2. Интеллектуальные цифровые системы управления производством........ 	 328
4.1.3. Опыт применения в Республике Беларусь и странах СНГ........................ 	 348
4.2. Цифровизация ветеринарного обслуживания (Д. С. Борисовец, А. А. Русинович).	
357
4.3. Цифровые технологии в рыбоводстве (В. Г. Костоусов, С. В. Банина).
............. 	 364
5. ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА.....	
370
5.1. Автоматическая управляемая навесная система (Д. И. Комлач, В. В. Голдыбан).
....	
370
5.2. Программно-аппаратный комплекс системы идентификации и контроля физиологического состояния животных (Д. И. Комлач, Е. Л. Жилич, Ю. Н. Рогальская).
......	
373
5.3. Роботизированная машина для пропалывания питомников (А. Н. Юрин, 
В. В. Викторович, С. П. Кострома).............................................................................. 	 380
5.4. Машина оптической сортировки картофеля (Д. И. Комлач, В. В. Голдыбан).... 	 388
5.5. Мониторинг машинно-тракторных агрегатов в системе точного земледелия 
(В. К. Клыбик, И. С. Пылило).
........................................................................................ 	 393
5.6. Устройство биометрической идентификации предмаститного состояния вымени дойного стада КРС (Е. Л. Жилич, Ю. Н. Рогальская, В. В. Никончук)............. 	 398
5.7. Автоматизированная система комплектования машинно-тракторных агрегатов для основной обработки почвы (А. А. Жешко, А. В. Ленский).
............................ 	 403
5.8. Применение искусственного интеллекта для сортировки плодов яблони 
(П. П. Казакевич, А. Н. Юрин, Г. А. Прокопович)........................................................ 	 410
6. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ И КА
ЧЕСТВА В ПРОИЗВОДСТВЕ И  ПЕРЕРАБОТКЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ.
..................................................................................................... 	 422
6.1. Система идентификации и прослеживаемости сельскохозяйственных животных, продукции и продовольствия, а также контроля качества (Г. Е. Волнистый, 
В. И. Дравица, И. А. Король, Е. А. Якушкин)................................................................ 	 422
6.1.1. Структура и состав системы.
........................................................................ 	 422
6.1.2. Схема работы системы.................................................................................. 	 429
6.1.3. Интеграция с российской ФГИС «Меркурий»........................................... 	 429
6.1.4. Интернет-витрина продукции, производимой организациями НАН Беларуси.
....................................................................................................................... 	 435
6.2. Формирование базы данных нутриентного состава мясного сырья (А. В. Мелещеня, Г. В. Гусаков, Н. Н. Фурик, Е. Д. Шегидевич, Т. А. Савельева, И. В. Калтович)..	
440
6.3. Формирование базы данных нутриентного состава растительного сырья 
(А. В. Мелещеня, Г. В. Гусаков, Н. Н. Фурик, Е. Д. Шегидевич, Т. А. Савельева, 
И. В. Калтович).
.............................................................................................................. 	 458
6.4. Перспективы применения аддитивных технологий в  мясо-молочной промышленности (А. В. Мелещеня, Г. В. Гусаков, Н. Н. Фурик, Е. Д. Шегидевич, 
Т. А. Савельева, И. В. Калтович, Е. В. Беспалова)....................................................... 	 483
7. ЦИФРОВИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ (С. А. Лысенко, В. И. Мельник, Ю. А. Бондаренко)......... 	 510
7.1. Аэрокосмические методы исследования влияния климата на биопродуктивность агроэкосистем....................................................................................................... 	 510
7.2. Баланс углерода в наземных экосистемах Беларуси и его устойчивость к изменению климата............................................................................................................ 	 521
7.3. Прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур на  основе 
спутникового мониторинга динамики углерода в наземных экосистемах.
............... 	 532
7.4. Оптимизации сроков сева озимых зерновых культур на территории Беларуси 
в условиях современного изменения климата............................................................. 	 547

ПРЕДИСЛОВИЕ
Сельское хозяйство – ​
старейшая отрасль экономики, сфера применения 
труда и новейших технологий, разработанных учеными и рационализаторами. Она, с одной стороны, остается традиционной и консервативной, развиваясь в рамках определенных биологических и климатических процессов, 
с другой – ​
весьма восприимчива к научно-техническому прогрессу. Постоянное совершенствование технологий и внедрение новшеств позволило намного увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность животных, успешно справиться с задачей обеспечения продовольствием возрастающих потребностей.
В настоящее время развитие экономики все в большей степени обусловлено возможностями цифровизации. Она открывает значительные резервы 
для развития различных отраслей и видов деятельности, в том числе сельскохозяйственного производства. При этом цифровое сельское хозяйство, 
согласно мировому рейтингу потенциального позитивного эффекта глобальных технологий, занимает 1‑е место в мире. В практической деятельности 
цифровые технологии призваны значительно сокращать расход ресурсов 
за счет широкого применения умных и роботизированных систем в производстве и управлении основными бизнес-процессами в режиме онлайн. Это 
позволяет точно и  своевременно видеть текущие и  предсказывать потенциальные проблемы, принимать научно обоснованные и экономически эффективные решения. Ожидаемое в данной связи значительное повышение 
эффективности аграрного труда способно значительно повысить привлекательность отрасли как для инвесторов, так и в качестве сферы применения 
своих знаний и реализации творческого потенциала.
Белорусские ученые не  остаются в  стороне от  глобальных мировых 
трендов. Активно разрабатываются новые цифровые решения для нужд 
сельскохозяйственного производства. Лидером здесь выступают ученые Национальной академии наук Беларуси. При этом следует подчеркнуть, что исследования выполняются не только в рамках отделения аграрных наук Академии, но и отделениями физики, математики и информатики, химии и наук 
о Земле и др. Многие разработки созданы в рамках кооперации как внутри 
Академии, так и  с  сельскохозяйственными и  промышленными предприя6

тиями. Это позволило получить комплексные практико-ориентированные 
результаты на высоком научном уровне. В их числе например, информационная система идентификации, регистрации, прослеживаемости сельскохозяйственных животных (стад) и  продуктов животного происхождения 
(разработчик – ​
ГП «Центр систем идентификации»), система технического 
зрения для технологической линии сортировки яблок на основе искусственной нейронной сети (разработчики – ​
НПЦ НАН Беларуси по механизации 
сельского хозяйства и ГНУ «Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси») и многие другие.
В  представленном издании собраны и  систематизированы результаты 
научной деятельности организаций Национальной академии наук Беларуси 
в сфере цифровизации сельского хозяйства. Среди авторов статей – ​
ведущие 
ученые Академии.
Материалы книги сгруппированы в 7 разделов.
В разделе 1 «Цифровое сельское хозяйство: ключевые понятия и тенденции развития» приведено определение цифрового сельского хозяйства 
(ЦСХ) и его классификация, проанализированы основные тенденции развития ЦСХ в Республике Беларусь и за рубежом, включая состояние его базовой инфраструктуры.
В разделе 2 «Цифровизация экономики АПК» представлен широкий круг 
соответствующих инструментов цифровизации, в числе которых – ​
механизмы цифровизации управленческих процессов на макроуровне, методологический подход к анализу и прогнозированию развития продуктовых рынков, 
элементы системы контроля качества сельскохозяйственной продукции, кадрового обеспечения процессов цифровизации в сельском хозяйстве, меры 
государственной поддержки и стимулирования перехода на цифровые технологии в АПК и др.
Раздел 3 «Цифровизация растениеводства» отображает широкий спектр 
применения технологий «точного земледелия» и перспективы его развития 
в республике, цифровые технологии в агрохимии и почвоведении, в мелиорации, в области защиты растений.
В  разделе 4 «Цифровизация животноводства» отражены особенности 
использования умных технологий в молочном скотоводстве, рыбоводстве, 
а также цифровизации ветеринарного обслуживания.
Раздел 5 «Цифровые технологии в  механизации сельского хозяйства» 
содержит материалы по использованию роботизированных машин и механизмов, интеллектуальных систем, а также перспективы развития компьютерного зрения, телеметрии сельскохозяйственной техники и др.
В разделе 6 «Цифровые системы прослеживаемости и качества в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции и продовольствия» 
представлена система идентификации и  прослеживаемости сельскохозяй7

ственных животных, продукции и продовольствия, рассмотрены вопросы 
формирования базы данных нутриентного состава мясного и растительного 
сырья, а также перспективы применения аддитивных технологий в мясомолочной промышленности.
Раздел 7 «Цифровизация мониторинга и  повышения эффективности 
природопользования» посвящен аэрокосмическим методам исследования 
влияния климата на биопродуктивность агроэкосистем, прогнозированию 
урожайности сельскохозяйственных культур на основе спутникового мониторинга динамики углерода в наземных экосистемах, а также оптимизации 
сроков сева озимых зерновых культур на территории Беларуси в условиях 
современного изменения климата.
Книга будет интересна широкому кругу читателей и послужит катализатором развития дальнейших исследований, кооперации ученых и практиков, активному внедрению цифровых технологий в практику сельскохозяйственного производства.
Академик В. Г. Гусаков,
Председатель Президиума НАН Беларуси

ЦИФРОВОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО: 
КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
(А. В. Пилипук, А. П. Такун, А. Н. Русакович, С. П. Такун)
1
1.1. Понятие цифрового сельского хозяйства
В  Беларуси сформировано экспортоориентированное аграрное производство, конкурентоспособность которого определяется постоянным развитием научно-технического прогресса (НТП), обеспечивающего непрерывный процесс внедрения новых технологий в различных отраслях экономики. За последние 100 лет можно выделить несколько этапов НТП в мировом 
сельском хозяйстве: механизация, автоматизация, информатизация, цифровизация. Суть и эффективность первых трех к настоящему времени достаточно хорошо изучена, а вот цифровизация, стартовавшая в начале ХХI в., 
еще требует соответствующего осмысления, анализа и разработки практических рекомендаций по эффективному развитию.
В самом общем смысле цифровизация – ​
это внедрение цифровых технологий в разные сферы жизни для повышения ее качества и роста экономики [12]. Применение высоких технологий значительно изменяет бизнес-процессы предприятий, в том числе и сельскохозяйственных. Появляются 
принципиально новые модели бизнеса (например, ферма в стиле Uber, вертикальные городские теплицы), существенно изменяются цепочки поставок 
(сокращается количество посредников, производители могут реализовывать 
товар непосредственно потребителям через онлайн-торговлю и маркетплейсы), появляются возможности монопольного доминирования и новых конкурентных преимуществ за  счет значительного снижения себестоимости 
продукции при применении новых цифровых инструментов и т. д.
В настоящее время нет общепринятого определения термина «цифровое 
сельское хозяйство» и устоявшихся подходов к его классификации. Большинство авторов говорят о  его технической стороне, т. е. использовании 
в  производстве цифровых технологий (интернета вещей, робототехники, 
искусственного интеллекта и  др.). Наши исследования показывают, что 
цифровое сельское хозяйство (ЦСХ), в дополнение к перечисленному, обладает принципиально новыми качествами и эффектами, в  первую очередь 
для системы управления АПК на различных уровнях (отдельные субъекты хозяйствования, отрасли, страна, межгосударственные формирования). 
9

Значительно возрастает качественный уровень и эффективность принятия 
управленческих решений за счет работы практически в режиме «реального 
времени», прецизионно относительно отдельных партий продукции и процессов, максимально сокращая влияние «человеческого фактора».
Переход от современного состояния сельского хозяйства к цифровому 
предполагает этап трансформации. Это подразумевает не  только внедрение высоких технологий, но и преобразование множества горизонтальных 
и вертикальных бизнес-процессов, оптимизацию операционных процедур, 
изменение устоявшихся моделей и форматов взаимодействия между участниками цепочек создания добавленной стоимости [10].
Актуализацию направлений развития ЦСХ в Беларуси нами предложено 
осуществлять на основе классификации компонентов, направлений и технологий (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Компоненты, направления и технологии цифрового сельского хозяйства
Компоненты (базовые условия): 1)  строительные (функциональные) 
звенья, которые должны быть введены в действие для реализации концепции; 
2) условия, без наличия которых эффективность ЦСХ затруднительна или невозможна.
Направления (сферы производства, управления и  продаж) отражают 
основные функциональные области отдельных организаций и  экономики 
в целом, в рамках которых реализуются процессы цифровизации.
Технологии (элементы)  –  ​
конкретные операционные решения, программные комплексы и т. д. по цифровизации бизнес-процессов.
10