Дифференцированное внесение азотных удобрений
Концепция координатного (точного) земледелия подразумевает использование максимально полного набора информации для выработки агротехнологических решений, оптимизации их в зависимости от почвенно-климатических и других условий и дифференцированное осуществление основных технологических операций. При этом важно осуществлять строго определенные и обоснованные агротехнические приемы при выращивании конкретных культур. В данной статье будет рассмотрен вопрос подкормки озимой пшеницы азотными удобрениями в соответствии с концепцией точного земледелия. В качестве основного источника пространственных данных использованы беспилотные летательные аппараты. О других способах применения БПЛА в сельском хозяйстве вы можете узнать в нашем разделе
Сбор данных
С помощью беспилотных летательных аппаратов, три раза с апреля по июнь, производилась аэрофотосъемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, по результатам которой формировались ортофотопланы и карты вегетационных индексов. Эти данные использовались как источник информации о текущем состоянии посевов, а также как основа для пространственного разделения поля на технологические участки.
Рис. 1. Карта вегетационного индекса, полученная с помощью БПЛА «Геоскан 201 Агро» с выделенными участками №1, №2 (слева) и пятилетний композит карт вегетационного индекса, полученных по спутниковым снимкам.
Первый этап аэрофотосъемки был проведен 13 апреля. Полученная карта вегетационного индекса показана на рис. 1 слева. Для определения зон с исторически низким и высоким индексом применялся пятилетний композит карт вегетации, полученный по космическим снимкам. По этим картам были выбраны два участка (№1 и №2) для наземных наблюдений, которые включали в себя подсчет количества растений на единицу площади и измерение потребности растений в азоте с помощью прибора N-tester. Результаты измерений проиллюстрированы на рис. 2.
Рис. 2. Показания прибора N-tester на участках 1 (слева, 475 растений/м2) и 2 (справа, 687 растений/м2).
Построение файлов предписания
С помощью ГИС Спутник Агро, растровые карты вегетационных индексов были классифицированы и преобразованы в векторные карты в формате Shapefile, представляющие собой набор полигонов, в качестве атрибутов которых можно указать дозу внесения удобрений. Карта-задание для первой подкормки показана на рис. 3. Файлы формата Shapefile загружаются непосредственно в универсальный терминал Amatron 3 (пр-во Amazone). Внесение удобрений осуществлялось разбрасывателем Amazone ZG-B 8200.
Рис. 3. Карта задания для первой подкормки. Величины приведены в физических тоннах удобрения на гектар.
Определение дозы внесения удобрений для каждого из классов (однородных зон) – задача агронома. В эксперименте использовалась методика, разработанная в Тимирязевской академии, которая заключается в том, что зная сортовую специфику, историю поля, показания N-tester и количество растений на единицу площади, может быть снижена доза удобрений на сильно изреженных участках, т.е. там, где количество растений недостаточно для получения хорошего урожая, и ситуацию уже не исправить (на рисунке 4, вертикальная красная линия). По мере увеличения количества растений, вносится максимальная доза для усиления кущения (правая часть от красной линии). Эффективность этой меры иллюстрирует рис. 5: на изреженном участке, показанном слева, летом наблюдалось до 3-5 продуктивных стеблей на одно растение. На участках с высоким индексом доза удобрений снижается для уменьшения вероятности полегания растений (правая часть графика на рис. 3). На ранее проведенных опытах было установлено, что часто из-за полегания максимум урожайности не совпадает с максимумом биомассы, т.е. потенциал растений не используется в полной мере.
Рис. 4. Экспериментальный алгоритм внесения азотных удобрений на озимой пшенице по рекомендациям прибора N-tester в зависимости от биомассы посева.
Рис. 5. Состояние посевов в апреле (слева) и июне (справа).
Аналогичная ситуация прогнозировалась в 2016 г из-за большого количества осадков в период вегетации. Карта-задание для второй подкормки показана на рис. 6. На большей части поля проводится дифференцированная подкормка, а также закладывается контрольный участок со средней по хозяйству нормой. На рис. 6 также приведен фрагмент ортофотоплана (съемка 6 июня), на котором видно, что стратегия внесения удобрений на хозяйственном фоне, привела к полеганию растений (одна из причин — избыточное азотное питание). Следует отметить, что средняя величина вносимого удобрения на участке с дифференцированной нормой составила 59.9 кг/га. В этом и заключался эксперимент: для установления дозы удобрений использовался весь арсенал накопленной информации на дату внесения, что полностью соответствует концепции точного земледелия.
Рис. 6. Карта задания для второй подкормки. Величины приведены в килограммах на гектар. Увеличенный фрагмент ортофотоплана (съемка 6 июня) иллюстрирует полегание в области с нормой внесения 150 кг/га
Рис. 7. Полегание пшеницы на контрольном участке (норма внесения 150 кг/га во вторую подкормку).
Анализ данных урожайности
Рис. 8. Карты урожайности: общий вид, выделенный контрольный участок («контроль»), выделенный участок с дифференцированным внесением («участок 1»).
Рассмотрим карту урожайности, приведенную на рис. 8. Средние значения урожайности приведены в табл. 1. На карте урожайности отчетливо видна граница контрольного участка. Средние величины урожайности на контрольном участке ниже, что наглядно иллюстрирует правильность выбранной стратегии дифференцированного внесения удобрений. Средняя урожайность на участке 1 составила 58 ц/га, на контрольном – 56,37 ц/га, средняя по полю – 56,76 ц/га. В сумме, за две подкормки на 30 га опыта внесено на 2733 кг аммиачной селитры меньше, что в среднем составило 91 кг/га. Увеличение урожая на 3,45 ц/га и экономия удобрений позволили получить дополнительно 3450 руб/га.
Табл. 1 Экономическая эффективность дифференцированного внесения азотных удобрений
Больше о применении ГИС Спутник читайте по ссылке.
Авторы: Березовский Е.В. (РГАУ-МСХА), Прокофьев Н.А., Телышев А.Н (ЗАО «Откормочное»)
Источник
Дифференцированное внесение азотных удобрений. Выгода или трата времени?
Дифференцированное внесение азотных удобрений. Выгода или трата времени?
Озимая пшеница для Татарстана культура привлекательная, но вместе с тем у нее есть особые требования. Полное раскрытие потенциальных возможностей озимой пшеницы зависит от правильной технологии ее возделывания.
Внесение минеральных удобрений – это необходимый прием для получения высокого урожая, но не всю расчетную норму мы можем внести сразу. Да, фосфор и калий относительно малоподвижны – их можно внести с осени, а как же быть с азотом?
Для оптимального баланса азота нужное его количество следует разделить на основное и несколько дополнительных внесений по фазам вегетации (график поглощения питательных веществ).
Двумя основными компонентами урожайности пшеницы являются количество зерен на единицу площади и абсолютный вес зерна. Хороший урожай обеспечивается правильным количеством листьев и побегов, продолжительностью сохранности зеленого покрова, количеством зерен в колосе и размерами зерна.
Большинство стран в мире используют азот как инструмент управления всходами. Внесение азота только с осени может принести проблемы. Если влаги было много, внесение азота с осени может спровоцировать густые всходы, что принесет хозяину большой урожай соломы, но не зерна.
В период возобновления вегетации озимой пшеницы содержание подвижных форм азота в слое 0-40 см уменьшается в 1,5-2 раза за счет миграций нитратных форм азота по профилю в нижележащие слои почвы.
Способы и нормы подкормок зависят от времени весеннего возобновления вегетации, складывающихся погодных условий и состояния посевов. Часто бывает, что весной мы наблюдаем неравномерную густоту, местами проплешины. И у агрономов встает вопрос, как быть? …если оставлять посевы, то каким количеством азота подкормить?
Для оценки этих неоднородностей используются новейшие технологии, один из которых анализ «вегетационного индекса» (NDVI) и составления карты задания для «умных» машин.
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – нормализованный относительный индекс растительности, по которому можно судить о развитии биомассы растений во время вегетации. Зелёные листья растений поглощают электромагнитные волны в красном диапазоне и отражают волны в ближнем инфракрасном. Чем больше листовая поверхность растений и чем больше хлорофилла в листьях, тем сильнее растения поглощают попадающий на них красный свет (и меньше его отражают). По сумме и разности отражений в красном и ближнем инфракрасном диапазонах вычисляется индекс NDVI:
NDVI = (ρNIR – ρRED)/(ρNIR + ρRED),
где ρNIR – коэффициент отражения в ближней инфракрасной области спектра, ρRED – коэффициент отражения в красной области спектра.
Диапазон абсолютных значений индекса NDVI лежит в интервале от –1 до +1. Для растительности индекс принимает положительные значения (примерно от 0,2 до 0,9), и чем больше зелёная фитомасса растений в момент измерения, тем значение NDVI ближе к единице. Показатель NDVI – относительный, он не показывает абсолютных значений биомассы зеленых листьев (в т/га, например), но по нему можно достоверно оценить, насколько хорошо или плохо развивается посев.
NDVI посевов можно измерить наземными методами (с помощью оптических датчиков – N tester Yara, GreenSeeker® от Trimble) и дистанционными (на основе спутниковой или аэрофотосъёмки). У каждого из этих методов есть свои преимущества и недостатки.
1.Применение оптических датчиков с активным источником излучения:
+ отсутствие искажений: датчик в любых условиях освещения и выдаёт значения NDVI без искажений;
+ оперативность получения информации: в момент обследования на экране сразу высвечивается текущее значение NDVI (разные модели датчиков имеют/не имеют возможность автоматической записи оперативных данных с географическими координатами места наблюдения);
— медленная производительность обследования: для обследования больших площадей посева необходимы затраты времени и топлива машины-носителя; по факту скорость обследования составляет около 5–10 га/час;
2.Применение аэрофотосъёмки с беспилотного летательного аппарата
+ высокая подробность съёмки: высокодетальные фотоизображения с разрешением на местности 10-20 см/пиксель;
+ возможность работать в облачную погоду, плотная облачность не создает помех съёмке;
+ более высокая производительность обследования: по факту, за световой день в зависимости от модели самолета-носителя, возможно обследовать от 500 до 10 000 га;
+ помимо индекса NDVI по результатам съёмки можно получить изображения в естественных цветовых шкалах, ортофотоплан, рассчитать характеристики мезорельефа полей;
— ограничения по метеоусловиям: в сильный ветер (более 8–10 м/сек) съёмка с беспилотного самолёта невозможна.
3.Применение спутниковых снимков
+ наивысшая производительность и возможная оперативность: один снимок покрывает площадь в сотни квадратных километров; бесплатно поставляемые снимки низкого разрешения обновляются ежедневно (MODIS, разрешение 250 м/пиксель), более высокого разрешения – 1 раз в 16 дней (Landsat, разрешение 30 м/пиксель);
— низкая разрешающая способность: 30–250 м/пиксель; снимки более высокого разрешения (1–6 м/пиксель) бесплатно не поставляются;
— потеря информации и искажение за счёт атмосферных явлений: снимки, полученные в облачную погоду, не дают необходимой информации.
Если подвести итог вышесказанному, то оптические датчики дают самую достоверную оценку NDVI, но имеют низкую производительность, спутниковая съёмка наиболее производительна, но сильно зависит от облачности, а беспилотная съёмка занимает промежуточную позицию.
Оптимальный вариант для многих хозяйств – это облет беспилотником и дополнительный анализ полей с помощью ручного N-го теста Yara.
Подготовленные карты задания на основе NDVI помогают внести строго определенного количества удобрений на различные участки одного и того же поля в зависимости от состояния посевов. Это и есть дифференцированный подход! Удобрения вносятся по потребности: где растения нуждаются – больше удобрений; где слабая густота – меньше удобрений; если есть проплешины, то и вовсе удобрения не вносятся – экономия!
Самое главное — это работает, есть экономический эффект!
В АФ «Намус», Муслюмовский район_ АГРОСИЛА в течение двух сезонов( 2017-2018 гг..) на полях с озимой пшеницей закладывали опыты с дифференцированным внесением азотных удобрений распределителем удобрений Amazone ZG-TS 8200.
А в 2018 году провели дифференцированно листовую подкормку на качество с помощью самоходного опрыскивателя Amazone Pantera 4502.
Культура: озимая пшеница, сорт Скипетр.
Вид удобрения: Аммиачная селитра, N — 34,5% (1-2 подкормка);
Карбамид, N — 46,2% ( 3 листовая подкормка).
Тип машины для внесения удобрений:
Amazone ZG-TS 8200 ( 1-2 подкормка );
Amazone Pantera 4502 ( 3 листовая подкормка).
Площадь территории, отведенной под проект:
106 га – 15 поле 2-3 подкормка;
215 га – 7 поле 2-3 подкормка.
Дата внесения удобрений:
9 -17 мая 2018 г. – 2-ая подкормка ( 100 кг/га).
7-8 июля 2018 г. – 3-я листовая подкормка ( 6 кг/га).
внесено 150кг/га амм.селитры внесено 80кг/га амм.селитры
В зоне с максимальной густотой, также внесли меньше удобрений — 80кг/га!
Азотный тестер Yara, показывает содержание хлорофилла в растениях.
700 ед – отлично!
В зоне со средней густотой – было внесено больше удобрений (150кг/га).
Это было оправдано, поскольку на таких участках растения больше нуждаются в азоте!
В зоне с малой густотой – было внесено меньше удобрений (80кг/га).
Оправдано, поскольку где меньше густота, там меньше конкуренция за удобрения!
Экономический эффективность в 2017г:
1. Увеличение урожайности:
— При сплошной подкормке – урожайность 37,3 ц/га;
— При дифференцированном внесении – урожайность 39,1 ц/га ;
2. Экономический эффект :
Дополнительные затраты на изготовление карт задания
(25 +25) руб/га * 1000 га = 50 000 руб.,
где 25+25 – затраты на снимки БПЛА, а также консультации специалиста на 1 га.
Дополнительная выручка при цене на зерно 8 руб за 1 кг
180 кг/га * 1000 га * 8 руб = 1 440 000 руб.
Общий экономический эффект:
1 440 000 – 50 000= 1 390 000 рублей или 1 390 руб с 1 га
Источник