Весь комплекс агротехнических мероприятий, которые целенаправленно проводятся для реализации потенциальной урожайности сорта с учетом места выращивания, погодных условий и состояния посевов, при оптимальной степени интенсивности возделывания, без ущерба для окружающей среды можно отнести к методам управления продуктивностью.
Каждый агроном регулирует факторы внешней среды так, чтобы их действие вело к формированию возможно высокой урожайности для конкретных сортов, почвенно-климатических условий и погоды вегетационного периода.
Даже в условиях одного хозяйства для каждого конкретного поля в разные по тепло- и влагообеспеченности годы нельзя пользоваться единой жесткой схемой, а целесообразно, подстраиваясь под условия, менять тактику управления продукционным процессом. Руководитель и ведущие специалисты, основываясь на своих знаниях и опыте хозяйствования в определенных природных и экономических условиях, выбирают стратегию управления продуктивностью.
Цель научных исследований– помочь правильному принятию решений в вопросах применения адаптивных технологий по управлению продуктивностью озимой пшеницы. Необходимо добиться возможно большего производства зерна с единицы площади. Для этого следует выполнять комплекс мероприятий: использование удобрений, регулирование роста удобрений, борьба с сорняками, болезнями и вредителями, т.е. тех приемов, которые и являются технологией возделывания зерновых.
Однако не стоит забывать о повышении экономичности производства зерна, об охране окружающей среды. Это становится особенно актуально при внесении средств химизации. Все мероприятия по управлению продуктивностью проводят таким образом, чтобы при посеве оптимальной нормой высева семян для данного региона и данного сорта и внесении умеренной первой дозы азота с учетом почвенного минерального азота (Nмин), получить на первоначальном этапе (в фазе кущения) умеренную биологическую массу для более малого потребления влаги и снижения опасности развития болезней.
В фазу выхода в трубку обеспеченность азотом следует оптимизировать, так как это способствует развитию хорошо сформированных репродуктивных органов. В настоящее время процесс внесения удобрений проще других поддается дифференциации, т.е. изменению в зависимости от потребности конкретных сельскохозяйственных растений.
Нами в 2007 г. был заложен полевой опыт по изучению эффективности дифференцированного внесения удобрений в 2-х режимах: off-line и on-line при возделывании озимой пшеницы. Объектом исследований служил сорт озимой пшеницы Ларс.
В опыте было представлено 3 варианта:
1. Экстенсивный (контроль) – без удобрений, уборка урожая сплошная. В период вегетации проводится обработка посевов гербицидом Прима в дозе 0,5 л/га (начало мая); гербицидом Пулеа 100, 0,5 л/га, фунгицидом Рекс Дуо, 0,5 л/га и росторегулируемым препаратом Це-це-це, 1,5 л/га (конец мая); инсектицидом Альтер 0,1 л/га (июнь).
2. Хозяйственный – традиционное внесение удобрений по норме хозяйства перед посевом. Норма внесения – 100 кг/га аммофоса. Ранневесенняя подкормка средней нормой – 100 кг/га карбамида. Удобрения вносятся вразброс, единой нормой по всему полю. Средства химизации те же. Уборка урожая – сплошная.
3. Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия - внесение необходимых удобрений на планируемый урожай 4 т/га в системе off-line с осени, ранневесенняя подкормка азотом дифференцированно в системе on-line, уборка урожая с датчиком урожайности. Средства химизации – те же. При необходимости – повторное опрыскивание фунгицидом. В этом варианте все условиях возделывания растений будут оперативно регулироваться в течении вегетации по результатам различных видов диагностик. Все работы проводятся с использованием автопилота.
Рис. 1. Схема пространственного размещения делянок в полевом опыте на поле № 1 ЗАО «Самара-Солана»
Размер одной опытной делянки 1800х300 м, площадь 12, 5 га. Общая площадь поля 112 га.
Агрохимическое обследование проводилось после уборки парозанимающей культуры – гороха. Образцы почвы отбирали по сетке 4 га. В течение вегетации проводились и планируются следующие наблюдения:
- Предварительное картирование почвенного плодородия. Определение в почве содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия.
- Определение в почве нитратного азота (Nмин) перед посевом с целью оптимизации и регулировки доз азотных удобрений.
- Подсчет полевой всхожести и общей кустистости в осенний период.
- Проведение тканевой диагностики прибором ОП-2 и листовой диагностики датчиком хлорофилла MiniVeg.
- Определение в почве нитратного азота в фазу кущения озимой пшеницы.
- Проведение азотной подкормки после выхода озимых из под снега, условия в зависимости от варианта опыта.
- Проведение листовой диагностики в фазы трубкования, колошения, цветения с целью определения нуждаемости в дополнительной подкормки.
- Учет урожая.
- Определение структуры урожая.
- Качественный анализ зерна.
- Определение экономической эффективности проведенных мероприятий.
Все сопутствующие наблюдения и исследования проводятся с использованием GPS-аппаратуры, точки отбор растений и почвенных проб остаются в памяти компьютера.
Результаты исследования
1. Анализ почвенного плодородия поля № 1 ЗАО «Самара-Солана».
Почвенное плодородие является основной получения высоких урожаев и, хотя связано с ними не напрямую, подлежит обязательному учету, контролю и анализу.
Реакция почвенной среды на поле № 1 колебалось в пределах 5,9-7,1, т.е. была близкая к нейтральной и нейтральной. Однако, основной массив поля характеризуется нейтральной реакцией и различие между элементарными участками не существенны. В целом, данная реакция почвенного раствора является оптимальной для выращивания озимой пшеницы (рис. 1).
Рис. 1. Поле № 1, озимая пшеница. Изменение реакции почвенной среды по территории поля
Содержание гумуса в почве поля № 1 изменялось от 3,4 до 5,8%. Наименьшее количество гумуса – 3,4-3,8% - было на площади 1,7%, что соответствует 1,8 га. 3,8-4,1% гумуса содержалось в почве на 3,6 га или 3,3% от общей площади поля. Всего к слабогумусированному классу относилось 5,4 га или 5% от общей площади поля.
Остальная, большая часть поля № 1 характеризовалась малогумусным состоянием. Наибольший удельный вес имели участки с содержанием гумуса 4,5-4,7% - 28,2 га и 4,8-5% - 24,9 га или 26,1 и 23,1% от общей площади поля соответственно. К верхней границе предела малогумусной обеспеченности (6%) приближались только 1,4 га из общего массива почвы. В целом, содержание гумуса на исследуемом поле было низким (рис. 2).
Содержание подвижного фосфора существеннее колебалось по полю в сравнении с предыдущим показателем: от 89 до 254 мг/кг, т.е. в 2,8 раза. Из шести классов обеспеченности на данном поле присутствовало четыре.
Рис. 2. Поле № 1, озимая пшеница. Содержание гумуса.
Среднее содержание Р2О5 было на минимальной площади – 3,1 га или 2,9%. Несколько больше приходилось на повышенную обеспеченность – 29,7 га или 27,5%. Наибольший удельный вес на поле имеют участки с высоким содержанием фосфора – 62,9 га или 58,2%. Очень высокое содержание фосфора присутствовало на площади 11 га или 102% (рис. 3).
Распределение обменного калия по площади было более равномерным. К повышенному классу обеспеченности относилось только 4,2 га от общей площади поля (3,9%). 26,7 га или 25,0% характеризовались высоким содержанием обменного калия. Большая часть площади поля – 75,9 га или 71,1% - имела очень высокую обеспеченность данным элементом питания (рис. 4).
Рис. 3. Поле № 1, озимая пшеница. Содержание подвижного фосфора.
Рис. 4. Поле № 1, озимая пшеница. Содержание обменного калия.
Таким образом, почва поля № 1 по агрохимическим показателям вполне подходит для выращивания озимой пшеницы. Особенно благоприятно складывалась обстановка по обеспеченности подвижными формами фосфора и калия – их содержание на большей площади поля было высоким и очень высоким. Гумусное состояние почвы было несколько хуже и не превышало 5,8%. Наибольший удельный вес от общей площади поля имели участки с содержанием гумуса 4,5-5,0%. Для получения высоких урожаев озимой пшеницы необходимо регулировать азотное питание растений.
При выращивании озимых культур по занятым парам фактор оптимизации питания пшеницы приобретает особое значение уже в начале вегетации озимых. Всходы таких растений могут иметь бледно-зеленый цвет, что свидетельствует о торможении процессов синтеза хлорофилла. Оптимальными дозами минеральных удобрений под озимые хлеба в основном удобрении в каждой конкретной зоне устанавливается правильное соотношение питательных веществ в почве, необходимое для растений.
В нашем случае озимые размешались после гороха. Однако, горох, возделываемый на зерно нельзя приравнивать к занятому пару, в нашем случае горох является непаровым предшественником и посев озимой пшеницы должен проводиться после почвенной диагностики на содержание элементов питания, особенно азота. Известно, что горох фиксирует атмосферный азот, и оставляет после себя в почве около 50 кг этого элемента питания, с учетом коэффициента использования 0,25 – 12,5 кг. В данном случае необходимость в азотном питании часто отпадает, а следует вносить фосфорные и калийные удобрения.
Для оценки азотного состояния почвы перед посевом озимой пшеницы была проведена почвенная диагностика (табл. 1) с целью определения содержания в почве азота нитратов (N мин.).
Таблица 1: Результаты почвенной диагностики на содержание в почве азота нитратов
| № элементар- ного участка | Содержание N – NO3 в почве, кг/га | Содержание N – NO3, мг/кг | № элементар- ного участка | Содержание N – NO3 в почве, кг/га | Содержание N – NO3, мг/кг |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 8,5 | 2,8 | 16 | 14,6 | 4,9 |
| 2 | 2,4 | 0,8 | 17 | 13,4 | 4,5 |
| 3 | 2,4 | 0,8 | 18 | 6,1 | 2,0 |
| 4 | 4,9 | 1,6 | 19 | 15,9 | 5,3 |
| 5 | 28,1 | 9,4 | 20 | 12,2 | 4,1 |
| 6 | 20,7 | 6,9 | 21 | 12,2 | 4,1 |
| 7 | 9,8 | 3,3 | 22 | 24,4 | 8,1 |
| 8 | 15,9 | 5,3 | 23 | 8,5 | 2,8 |
| 9 | 10,9 | 3,6 | 24 | 12,2 | 4,1 |
| 10 | 9,8 | 3,3 | 25 | 8,5 | 2,8 |
| 11 | 6,1 | 2,0 | 26 | 1,2 | 0,4 |
| 12 | 1,2 | 0,4 | 27 | 7,3 | 2,4 |
| 13 | 36,6 | 12,2 | 28 | 1,2 | 0,4 |
| 14 | 14,6 | 4,9 | 29 | 3,7 | 1,2 |
| 15 | 20,7 | 6,9 | 30 | 9,8 | 3,3 |
Несмотря на бобового предшественника, в почве к посеву озимых накопилось очень мало нитратного азота, его содержание было очень низким на большей части поля (< 10 кг/га), и только один элементарный участок характеризовался низким содержанием N – NO3 (12,2 мг/кг). Содержание нитратного азота в почве поля № 1 колебалось от 1,2 до 36,6 кг/га.
Независимо от усвоения из воздуха, часть необходимого для урожая азота горох берет из почвы. Если учесть, что надземная часть урожая удаляется с поля, то после уборки урожая зернобобовой культуры накопление азота может и не происходить, так как весь азот, фиксированный из воздуха, оказывается в надземных частях.
Однако, имеющееся в почве количество нитратного азота ничем не отличается от азота минеральных удобрений и его следует вычитать из расчетной дозы азота на планируемую урожайность.
Расчет доз минеральных удобрений на планируемый урожай озимой пшеницы
Минеральные удобрения являются быстродействующим средством для регулирования урожайности сельскохозяйственных растений и плодородия почвы. Современные требования экологии и экономики вынуждают искать пути рационального их применения. Использовать минеральные туки следует только в зависимости от потребности растений и обеспеченности почвы.
В каждом конкретном случае расчет доз удобрений должен вестись на основе агрохимического обследования полей, в зависимости от планируемого урожая каждой культуры.
Расчет доз озимой пшеницы на планируемый урожай 4,0 т/га осуществлялся по методу элементарного баланса. Данный метод расчета и полученные нормы удобрений использовались для построения карт-заданий на дифференцированное внесение удобрений в 3-ем варианте опыта.
Расчетные дозы и нормы внесения представлены в таблице 2.
Дозы и нормы удобрений были рассчитаны дифференцированно в зависимости от обеспеченности почвы. Карты-задания для дифференцированного внесения представлены на рис. 5.
Таким образом, на варианте 1 – удобрения не вносились; в варианте 2 – было внесено 100 кг/га аммофоса одинаково на все поле, путем установки фиксированной дозы для разбрасывателя; в варианте 3 – фосфор был внесен по потребности из расчета на планируемую урожайность 4,0 т/га в режиме off-line. Калий не был внесен по причине отсутствия калийных удобрений.
Отработка методики внесения удобрений в режиме off-line осуществлялась нами также на полях Фонда с.-х. обучения. Дозы удобрений рассчитывали на планируемую урожайность озимой пшеницы 3,5 т/га, использовалось комплексное удобрение диаммофоска. Карта-задание представлена на рис. 6.
Рис. 5. Карта-задание для внесения аммофоса под озимую пшеницу, вариант 3, поле № 1
Рис. 6. Карта-задание для дифференцированного внесения диаммофоски на поле ФСО под озимую пшеницу
Таблица 2: Дозы и нормы удобрений под планируемый урожай озимой пшеницы 4,0 т/га
| № эле мента участка | Доза N, кг/га д.в. | Содержание N мин. перед посевом, кг/га | Скоррек тирован ная доза азо- та, кг/га д.в. | Доза Р2О5, кг/га д.в. | Норма аммофо са, кг/га | Доза К2О5, кг/га д.в | Норма хлористо го калия, кг/га |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. | 177 | 8,5 | 168,5 | 112 | 215,4 | 0 | 0 |
| 2. | 173 | 2,4 | 170,6 | 0 | 0,0 | 24 | 40 |
| 3. | 185 | 2,4 | 182,6 | 27 | 51,9 | 23 | 38,3 |
| 4. | 165 | 4,9 | 160,1 | 23 | 44,2 | 30 | 50 |
| 5. | 183 | 28,1 | 154,9 | 0 | 0,0 | 55 | 91,7 |
| 6. | 169 | 20,7 | 148,3 | 82 | 157,7 | 0 | 0 |
| 7. | 165 | 9,8 | 155,2 | 79 | 151,9 | 0 | 0 |
| 8. | 165 | 15,9 | 149,1 | 35 | 67,3 | 0 | 0 |
| 9. | 153 | 10,9 | 142,1 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 10. | 177 | 9,8 | 167,2 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 11. | 167 | 6,1 | 160,9 | 0 | 0,0 | 48 | 80 |
| 12. | 169 | 1,2 | 167,8 | 0 | 0,0 | 48 | 80 |
| 13. | 161 | 36,6 | 124,4 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 14. | 161 | 14,6 | 146,4 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 15. | 161 | 20,7 | 140,3 | 0 | 0,0 | 19 | 31,7 |
| 16. | 173 | 14,6 | 158,4 | 14 | 26,9 | 0 | 0 |
| 17. | 173 | 13,4 | 159,6 | 18 | 34,6 | 0 | 0 |
| 18. | 173 | 6,1 | 166,9 | 18 | 34,6 | 0 | 0 |
| 19. | 165 | 15,9 | 149,1 | 63 | 121,2 | 29 | 48,3 |
| 20. | 171 | 12,2 | 158,8 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 21. | 144 | 12,2 | 131,8 | 30 | 57,7 | 0 | 0 |
| 22. | 165 | 24,4 | 140,6 | 9 | 17,3 | 0 | 0 |
| 23. | 165 | 8,5 | 156,5 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 24. | 165 | 12,2 | 152,8 | 6 | 11,5 | 0 | 0 |
| 25. | 173 | 8,5 | 164,5 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 26. | 173 | 1,2 | 171,8 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 27. | 161 | 7,3 | 153,7 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 28. | 173 | 1,2 | 171,8 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 29. | 171 | 3,7 | 167,3 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
| 30. | 175 | 9,8 | 165,2 | 0 | 0,0 | 0 | 0 |
Важным моментом является то, что генерация карты-задания на внесение удобрений производится автоматически в ПО SSToolBox для каждого элементарного участка поля (отличного от того, что был при обследовании), который представляет собой квадрат со стороной равной ширине захвата сельскохозяйственной техники для внесения удобрений Amazone, для которой формируется карта-задание. Если это условие не соблюсти, то будут нарушения дозы при внесении.
Полевая всхожесть и общая кустистость растений озимой пшеницы
Хорошее развитие озимой пшеницы с осени позволяет ей лучше использовать весенние запасы влаги и питательных веществ. Озимая пшеница кустится осенью и весной. В благоприятных условиях произрастания одно растение образует 3-5 стеблей.
На поле № 1 выращивается интенсивный сорт немецкой селекции Ларс, который в условиях 2006-2007 гг. формировал 8-9 стеблей, причем 7 из них были продуктивными (рис. 7).
Рис. 7. Растение озимой пшеницы, сорт Ларс.
Посев озимой пшеницы на поле № 1 проводился с 1 по 3 сентября 2007 г. После посева озимой пшеницы единичные всходы появились через 7 дней, фаза полных всходов наступила через 9 дней. Полевая всхожесть определялась на 12 день после посева (табл. 3).
Таблица 3: Полевая всхожесть озимой пшеницы в 2007 г., сорт Ларс, поле № 1, ЗАО «Самара-Солана»
| Варианты опыта | Полевая всхожесть, шт/м2 | Полевая всхожесть, % |
|---|---|---|
| 1. Экстенсивный (контроль) | 400,0 | 72,7 |
| 2. Хозяйственный | 425,0 | 77,3 |
| 3. Высокоинтенсивный с элемента- ми точного земледелия | 410,0 | 74,5 |
Полевая всхожесть – важный интегральный показатель качества семян и уровня агротехники. Полевая всхожесть, как процент всходов от количества высеянных всхожих семян, играет большую роль в формировании урожая, так как загущенные или изреженные посевы снижают урожайность.
Норма высева озимой пшеницы составила 220 кг/га или около 5,5 млн. семян. На контроле полевая всхожесть была равна 400,0 шт/м2 или 72,7%. Внесение удобрений по норме хозяйство увеличивало данный показатель на 25 шт/м2 или 4,6% по сравнению с контролем. Дифференцированное внесение удобрений в системе off-line в 3-ем варианте также положительно повлияло на рост полевой всхожести, но она увеличивалась только до 410,0 шт/м2 или 74,5%, что превышало контроль на 1,8 %. В 3-ем варианте не существенное увеличение полевой всхожести по сравнению с контролем можно объяснить недостатком в почве подвижных форм азота.
У зерновых закладка и дифференциация репродуктивных органов начинаются уже в период развертывания первых 3-4-х листочков. Недостаток азота в этот период приводит к уменьшению формирования числа колосков и снижению урожая.
Так как в варианте опыта № 3 питание растений дифференцировано и регулируется по результатам диагностики, на этих делянках было принято решение провести дифференцированную подкормку азотом в дозе 20% от общей скорректированной дозы азота. Такое небольшое количество азота не вызовет перерастания озимых перед уходом в зиму, а сбалансирует их питние. Расчет доз дифференцированного внесения азота представлен в таблице 4. Карта-задание для проведения этой операции представлена на рисунке 8.
Рис. 8. Карта задание на дифференцированное внесение азота
Следует отметить, что оставшаяся на весну доза азота является предварительной, так как подкормка в 3-м варианте будет проводиться в режиме оnline в зависимости от потребности растений и точный расход удобрений спланировать пока трудно.
Таблица 4: Корректировка общей дозы азота с учетом проведения осеннего внесения азота в режиме of-line
| № эле мента участ ка | Доза осенней подкормки, N кг/га д.в. | Норма аммиач. селитры для осенней подкормки, кг/га | Доза азота для весеннего внесения в подкормку, кг/га д.в. | Норма аммиач. селитры для весенней подкормки, кг/га |
|---|---|---|---|---|
| 1. | 25,3 | 54,9 | 143,2 | 311,4 |
| 2. | 25,6 | 55,6 | 145,0 | 315,2 |
| 3. | 27,4 | 59,5 | 155,2 | 337,4 |
| 4. | 24,0 | 52,2 | 136,1 | 295,8 |
| 5. | 23,2 | 50,5 | 131,7 | 286,2 |
| 6. | 22,2 | 48,4 | 126,1 | 274,0 |
| 7. | 23,3 | 50,6 | 131,9 | 286,8 |
| 8. | 22,4 | 48,6 | 126,7 | 275,5 |
| 9. | 21,3 | 46,3 | 120,8 | 262,6 |
| 10. | 25,1 | 54,5 | 142,1 | 309,0 |
| 11. | 24,1 | 52,5 | 136,8 | 297,3 |
| 12. | 25,2 | 54,7 | 142,6 | 310,1 |
| 13. | 18,7 | 40,6 | 105,7 | 229,9 |
| 14. | 22,0 | 47,7 | 124,4 | 270,5 |
| 15. | 21,0 | 45,8 | 119,3 | 259,3 |
| 16. | 23,8 | 51,7 | 134,6 | 292,7 |
| 17. | 23,9 | 52,0 | 135,7 | 294,9 |
| 18. | 25,0 | 54,4 | 141,9 | 308,4 |
| 19. | 22,4 | 48,6 | 126,7 | 275,5 |
| 20. | 23,8 | 51,8 | 135,0 | 293,4 |
| 21. | 19,8 | 43,0 | 112,0 | 243,5 |
| 22. | 21,1 | 45,8 | 119,5 | 259,8 |
| 23. | 23,5 | 51,0 | 133,0 | 289,2 |
| 24. | 22,9 | 49,8 | 129,9 | 282,3 |
| 25. | 24,7 | 53,6 | 139,8 | 304,0 |
| 26. | 25,8 | 56,0 | 146,0 | 317,5 |
| 27. | 23,1 | 50,1 | 130,6 | 284,0 |
| 28. | 25,8 | 56,0 | 146,0 | 317,5 |
| 29. | 25,1 | 54,6 | 142,2 | 309,1 |
| 30. | 24,8 | 53,9 | 140,4 | 305,3 |
Для получения высокого урожая нужно создать плотный стеблестой с густотой 500-550 продуктивных стеблей на 1 м2 перед уборкой. Это правомочно для российских сортов. Сорт Ларс обладает более высокой потенциальной энергией кущения, поэтому даже при такой полевой всхожести сможет обеспечить формирование достаточного количества продуктивных стеблей на м2.
Через 15 дней после фазы полных всходов у озимой пшеницы началось кущение. Определение общей кустистости проводилось нами 10 октября (табл. 5).
Таблица 5: Общая кустистость растений озимой пшеницы
| Вариант опыта | Общая кустистость, шт/м2 | % к контролю |
|---|---|---|
| 1. Экстенсивный | 673,0 | 100,0 |
| 2. Хозяйственный | 969,0 | 143,9 |
| 3. Высокий | 1527,0 | 226,9 |
На контроле общая кустистость, т.е. количество стеблей приходящиеся на 1 растение, составила в контрольном варианте 673,0 шт/м2. На одно растение приходилось 1,4 побега. Внесение удобрений существенно увеличивало данный показатель. При внесении хозяйственной дозы удобрений общая кустистость возрастала до 969,0 шт/м2, что на 43,9% больше, чем на контроле. На одно взошедшее растение при этом приходилось 1,9 стебля. Максимальное влияние на кущение оказала расчетная дифференцированная доза – 1527,0 шт/м2 , что на 126,9% больше по сравнению с контролем. На одно растение в среднем приходилось 3,0 стебля.
Как видно из таблицы наибольшее влияние на формирование стеблей у озимой пшеницы оказало дифференцированное внесение в зависимости от содержания в почве.
При внесении 100 кг/га аммофоса в варианте № 2 в почву кроме фосфора поступило еще около 11-12 кг азота на каждый гектар. Однако фосфор аммофоса, по-видимому, частично перешел в недоступные формы, так как почва уже содержала большое количество фосфатов. При этом в варианте №2 кущение было менее активным, чем при дифференцированном внесении.
В варианте 3 дополнительное внесение азота в зависимости от содержания в почве и выборочное, по потребности, внесение фосфора, оказалось наиболее оптимальным. Азот усиливает подвижность почвенных фосфатов, делает их более доступными. Фосфор поступает только на те участки, где есть необходимость и не закрепляется в почве. Таким образом, оптимизация питания по потребности культуры улучшает условия кущения.
Проведение позднеосенней растительно и почвенной диагностики посевов озимой пшеницы
Нами было проведено обследование посевов озимой пшеницы осенью с целью выявления обеспеченности растений минеральными формами азота. Обследование проводилось традиционным методом (тканевая диагностика) и с помощью датчика хлорофилла MiniVeg.
Тканевая диагностика контролирует условия питания растений по содержанию неорганических форм соединений элементов (нитратов – NO3) в тканях свежих растений. Имеется несколько портативных полевых приборов, содержащих необходимые для анализа реактивы и посуду. Нами использовался прибор ОП-2, где анализ выполняется на срезе стебля растения. При этом определяют минеральные формы питательных веществ, то есть резервы питания, еще не использованные растением на синтез органических соединений. Количество минеральных форм выражается в баллах (Кульчева В.А., 1990).
Проведенные исследования показали, что растения всех трех вариантов очень хорошо обеспечены нитратной формой азота, так как средний балл обеспеченности составлял от 2,8 до 3 (табл. 6).
Существенных различий между вариантами выявлено не было. В данный период времени года растения озимой пшеницы готовятся к перезимовке, фотосинтез затрудняется и идет накопление резервов питания в тканях растения. Полученные результаты дают возможность предположить, что растения хорошо подготовились к перезимовке.
Таблица 6: Результаты тканевой диагностики растений озимой пшеницы, поле № 1
| Вариант | Балл | Обеспеченность |
|---|---|---|
| 1. Экстенсивный – без удобрений (контроль) | 3,0 | Высокая |
| 2. Хозяйственный | 2,8 | Высокая |
| 3. Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | 3,0 | Высокая |
Интервал высокой обеспеченности находится в пределах 2,6 – 3 балла, при этом реагент (дифениламин) с соком растения дает темно-синюю, фиолетовую окраску (рис. 9,10).
Рис. 9. Портативный прибор ОП-2, определение содержания нитратов в растениях озимой пшеницы
Рис. 10. Темно-синяя окраска - свидетельство высокой обеспеченности нитратами
Одновременно с традиционном методом определения азота в растениях, применялся метод измерения содержания хлорофилла датчиком MiniVeg (рис. 11, 12). По содержанию хлорофилла можно рассчитать обеспеченность растений азотом, результаты проведенных измерений находятся в обработке.
Рис. 11. Подготовка датчика MiniVeg к работе
Рис. 12. Работа с датчиком хлорофилла MiniVeg
На опытных вариантах определялось содержание нитратного азота в почве с помощью портативной лаборатории FRITZMEIER рефлектометрическим методом. В таблице 8 показано содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см. В варианте без удобрений наблюдалось самое большое содержание азота – 8,85 кг/га, удобренные варианты содержали меньше нитратного азота – «хозяйственный» вариант – 6,92 кг/га, «высокоинтенсивный с элементами точного земледелия» - 6,64 кг/га. В целом, содержание азота нитратов во всех вариантах было низким.
Таблица 8: Обеспеченность почвы азотом нитратов, поле № 1, озимая пшеница
| Вариант | Показания прибора | Содержание N -NO3 в кг/га |
|---|---|---|
| 1. Экстенсивный – без удобрений (контроль) | 6,4 | 8,85 |
| 2. Хозяйственный | 5,0 | 6,92 |
| 3. Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | 4,8 | 6,64 |
В осенний период, когда температура воздуха устанавливается ниже 10оС, процессы нитрификации в почве замедляются, а содержание нитратного азота стабилизируются на определенном уровне, по которому можно судить об обеспеченности почвы ими и о питании растений (Ряховский В.А., 2005).
Меньшее содержание нитратного азота на удобренных вариантах объясняется их высокой степенью поглощения из почвы для создания биомассы растений. Растения озимой пшеницы в вариантах 2 и 3 были значительно крупнее, по сравнению с 1-ым вариантом (рис. 13). В высокоинтенсивном варианте с элементами точного земледелия растения сформировали 5 – 6 побегов, растения были темно-окрашены, с мощной корневой системой, в варианте «хозяйственный уровень» - побегов было 2 – 3, окраска зеленая, корневая система менее развита. Хуже всего выглядели растения неудобренного варианта – формировался в основном 1 побег, окраска растений была светло-зеленая.
Рис. 13. Вид растений озимой пшеницы (1 – без удобрений, контроль;
2 – хозяйственный уровень; 3 - Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия)
Соответственно и поглощение из почвы нитратов шло интенсивнее в вариантах 2 и 3, о чем свидетельствует уменьшение их содержания в почве. Методом тканевой диагностики невозможно было учесть такие тонкие различия.
Как видно регулирование питания растений в 3 варианте путем проведения азотной подкормки привело к усилению кущения и развитию более мощных растений.
Все точки отбора растительных и почвенных образцов сохранялись в памяти полевого компьютера с тем, чтобы весной после перезимовки озимых продолжить исследования.
Проведение ранневесенней азотной подкормки
В апреле 2008 г. была запланирована калибровка сенсора GreenSeeker RT 200 (рис.14). Для этого на опытном поле отобрали образцы растений озимой пшеницы сорт Ларс, GDD=65дней по 5 повторений с каждого варианта.
При отборе проб растений записывали NDVI-индекс на каждом варианте. Растения анализировали на содержание азота, фосфора и калия в сертифицированной лаборатории. Однако при сопоставлении показателей NDVI и содержания азота не было установлено никакой зависимости. Видимо на данной ранней стадии развития растений было недостаточно вегетативной массы для работы сенсора (рис. 15, 16). С этим было связано, что NDVI практически не изменяется по вариантам, а содержание азота изменяется в 2-3 раза. Растения на всех вариантах были практически одинаковы, к тому же после перезимовки существенно снизилась густота стояния на опытном поле.
Попытка внести удобрения по встроенной калибровочной шкале показала, что при NDVI от 0,2 до 0,8 доза удобрения одинакова – 90 кг/га и шкала имеет вид прямой, то есть дифференцированного подхода нет.
Рис. 14. Монтаж сенсора на трактор
Рис. 15. Внешний вид посевов озимой пшеницы после перезимовки (вариант Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия)
Рис. 16. Внешний вид посевов озимой пшеницы после перезимовки (без удобрений, контроль)
Российская методика расчета дозы подкормки предусматривает внесение большей дозы там, где меньшее содержание азота (табл. 9, прил.1). Формула для расчета следующая:
Д – уточненная доза удобрений, кг/га д.в.;
Н – средняя доза подкормки для данного региона и культуры (в нашем случае – 30 кг/га);
Сопт – оптимальная концентрация элемента (N) в растении, % (для озимой пшеницы в фазу кущения – 4,9 – 5,5% N);
Сфакт – фактическое содержание элемента (N) в растении, %.
Таблица 9: Содержание элементов питания в растениях озимой пшеницы и доза подкормки в зависимости от NDVI, фаза кущения, 08.04.08 г.
| Вариант | NDVI | Азот, % на абс.сух. в-во | P2O5, % на абс.сух. в-во | К2О, % на абс.сух. в-во | Доза подкормки при расчете по азоту, кг/га д.в.N | Доза подкормки при расчете по NРК, кг/га д.в. N |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Без удобрений, 1 | 0,46 | 2,93 | 1,74 | 1,00 | 56,3 | 47,6 |
| Без удобрений, 2 | 0,39 | 2,52 | 1,43 | 0,31 | 65,5 | 14,0 |
| Без удобрений, 3 | 0,4 | 2,06 | 1,53 | 0,81 | 80,1 | 48,3 |
| Без удобрений, 4 | 0,4 | 2,19 | 1,58 | 0,65 | 75,3 | 37,6 |
| Без удобрений, 5 | 0,41 | 2,62 | 1,43 | 0,51 | 62,9 | 22,3 |
| Среднее | 0,41 | 2,46 | 1,54 | 0,66 | 54,9 | 79,9 |
| Хозяйст. доза, 1 | 0,36 | 5,16 | 1,83 | 2,11 | 32,0 | 59,9 |
| Хозяйст. доза, 2 | 0,41 | 6,36 | 1,66 | 3,39 | 25,9 | 70,8 |
| Хозяйст. доза, 3 | 0,29 | 6,33 | 1,96 | 3,5 | 26,1 | 87,0 |
| Хозяйст. доза, 4 | 0,31 | 4,16 | 1,74 | 2,98 | 39,7 | 99,9 |
| Хозяйст. доза, 5 | 0,42 | 5,06 | 2,16 | 2,3 | 32,6 | 78,8 |
| Среднее | 0,36 | 5,41 | 1,87 | 2,67 | 31,3 | 79,3 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия, 1 | 0,44 | 4,53 | 1,62 | 3,11 | 36,4 | 89,2 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия, 2 | 0,45 | 4,69 | 1,85 | 2,99 | 35,2 | 94,6 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия, 3 | 0,48 | 4,76 | 1,78 | 3,03 | 34,7 | 90,9 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия, 4 | 0,47 | 4,54 | 1,63 | 2,50 | 36,3 | 71,9 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия, 5 | 0,48 | 4,16 | 1,74 | 2,98 | 39,6 | 99,9 |
| Среднее | 0,47 | 4,54 | 1,72 | 2,92 | 36,44 | 89,2 |
Как видно из таблицы NDVI по вариантам опыта изменялся несущественно. Так, в варианте Без удобрений он составил 0,39 – 0,46; в Хозяйственном варианте – 0,31 – 0,42; в Дифференцированном варианте он был несколько выше и более выровнен по полю – 0,44 – 0,48. Однако, неудобренные растения испытывали явное азотное голодание, содержание азота в них колебалось в пределах 2,06 – 2,93% (при оптимальном содержании 4,9 –5,5%). При внесении Хозяйственной дозы (100 кг/га аммофоса с осени) содержание азота весной было максимальным – от 4,16 до 6,33%. В варианте с дифференцированным внесением содержание азота составило 4,16 – 4,76%. В среднем по вариантам содержание азота было равно 2,46 – 5,41 – 4,54%.
Если содержание азота в удобренных вариантах было практически оптимальным, то содержания фосфора и калия отклонялось от оптимальных пределов. В фазу кущения содержание фосфора должно составлять 0,44 – 0,49, в опытных вариантах оно было от 1,54 до 1,87%. Оптимальное содержание калия – 3,5 – 4,2%, в опытных вариантах – 0,66 – 2,92%. Таким образом, после выхода из перезимовки в растениях озимой пшеницы наблюдался дисбаланс элементов питания.
Недостаточная вегетативная масса не позволила провести дифференцированную подкормку, поэтому было принято решение в этот критический период провести подкормку единой дозой для неудобренного варианта – 50 кг/га д.в. азота, для 2 и 3 вариантов – 30 кг/га д.в.
Проведение листовой диагностики в фазы трубкования, колошения, цветения с целью определения нуждаемость в дополнительной подкормке
Следующий этап изучения сенсора GreenSeeker RT 200 проводился на полях Фонда с.-х. обучения, на полях которого выращивается аналогичный сорт озимой пшеницы. В фазу выхода в трубку озимой пшеницы были отобраны растения для определения в них азота, фосфора и калия. Перед работой проводится калибровка сенсора в конкретной местности в зависимости от ежедневного освещения, состояния посевов и т.п. (рис. 17). Отбор проводился в соответствии с показаниями полевого компьютера Recon, который входит в комплект сенсора. Записывалось показание NDVI по компьютеру и отбирались листья озимой пшеницы, находящиеся под датчиками сенсора (рис. 18, 19). Мы предположили, что растения с более высоким NDVI должны быть лучше обеспечены элементами питания и, в частности, азотом (табл. 10, прил.2).
Таблица 10: Содержание элементов питания в растениях озимой пшеницы и доза подкормки в зависимости от NDVI, фаза трубкования, 20.05.08 г.
| Вариант | NDVI | Азот, % на абс.сух. в-во | P2O5, % на абс.сух. в-во | К2О, % на абс.сух. в-во | Доза подкормки при расчете по азоту, кг/га д.в.N |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. | 0,69 | 3,20 | 1,01 | 2,44 | 40,3 |
| 2. | 0,75 | 3,35 | 1,15 | 2,99 | 38,5 |
| 3. | 0,60 | 2,12 | 0,97 | 3,08 | 60,8 |
| 4. | 0,66 | 3,22 | 1,02 | 2,30 | 40,1 |
| 5. | 0,77 | 3,49 | 1,12 | 2,88 | 37,0 |
| Среднее | 0,69 | 3,08 | 1,05 | 2,74 | 43,3 |
| 6. | 0,55 | 2,53 | 0,99 | 2,70 | 51,0 |
| 7. | 0,43 | 2,44 | 0,97 | 2,77 | 52,8 |
| 8. | 0,51 | 2,35 | 1,04 | 2,72 | 51,0 |
| 9. | 0,46 | 2,47 | 1,13 | 2,50 | 52,2 |
| 10. | 0,47 | 2,54 | 1,17 | 2,25 | 50,8 |
| Среднее | 0,48 | 2,47 | 1,06 | 2,59 | 51,6 |
| 11. | 0,81 | 4,14 | 1,05 | 3,57 | 31,2 |
| 12. | 0,75 | 3,24 | 1,03 | 3,22 | 38,5 |
| Среднее | 0,78 | 3,69 | 1,04 | 3,39 | 34,9 |
1-5 варианты – Проведена подкормка ранней весной в дозе 50 кг/га д.в. азота; 6-10 варианты - Подкормка не проводилась; 11-12 – Полное минеральное удобрение внесено с осени (N40Р40К40) + ранневесенняя подкормка в дозе 50 кг/га д.в. азота;
Рис. 17. Проведение калибровки на конкретном поле в зависимости от сложившихся условий
Рис. 18. Отбор листьев озимой пшеницы на анализ
Рис. 19. Показания полевого компьютера Recon
Анализ цифрового материала показал, что наименьшее содержание азота было в варианте с неудобренными растениями – 2,47%, этому значению соответствовало также минимальное показание NDVI – 0,48. Внесение азота ранней весной способствовало формированию более обеспеченных этим элементом посевов, при этом азота в листьях составляло 3,08%, а NDVI возрастал до 0,69. Это на 0,61% и 0,21 больше, чем в неудобренном варианте. Использование полного минерального удобрения с осени и весенняя подкормка увеличивали содержание азота и показание NDVI до максимального – 3,69% и 0,78 соответственно. Оптимальное содержание азота в листьях озимой пшеницы в фазу трубкования составляет 3,9 – 4,5%, фосфора – 0,34 – 0,39%, калия – 2,8 – 3,4%. Обнаруженный ранее дисбаланс между элементами питания сохранился и в более поздние фазы: наблюдалось избыточное содержание фосфора, оптимальное калия, а азота было недостаточно.
На рисунке 20 наглядно показана зависимость содержания азота и соответственно дозы подкормки и показания NDVI посевов. Чем выше NDVI, тем ниже доза необходимой подкормки, так как посевы в данном случае лучше обеспечены азотом и не нуждаются в его дополнительном внесении. Пик дозы приходится на показание NDVI 0,6 – 60,8 кг/га. При минимальных значениях – 0,43 – 0,46, доза не является максимальной, а составляет 52,8 и 52,2 кг/га.
Рис. 20. Зависимость дозы азотной подкормки от показаний NDVI
На основании полученных данных и проведенных расчетов доз подкормки, было проведено дифференцированное внесение азота на поле № 1 ЗАО «Самара-Солана» (рис. 21).
Рис. 21. Трактор Dohn Deere, агрегатированный сенсором GreenSeeker RT 200 и разбрасывателем AMAZONE ZA-M 1500 Hydrо Profis
По соотношению показаний NDVI и доз азота, приведенных на рис. 20, была составлена калибровочная таблица и внесена в память полевого компьютера Recon. На основании данной таблицы проводилось внесение, то есть, двигаясь по полю, сенсор GreenSeeker RT 200 с помощью оптических датчиков считывает NDVI посевов, сопоставляет его с дозой азота и это количество вносится с помощью разбрасывателя. Контроль за внесением также осуществляет бортовой компьютер разбрасывателя Амазоне – Аматрон+. В процессе подкормки дозы азота изменяются по ходу движения трактора (рис. 22).
Рис. 22. Изменение дозы подкормки в ходе внесения от 88 до 140 кг/ч
Изменения вносимой дозы были видны также и в распределении удобрений по полю (рис. 23).
Рис. 23. Количество удобрения на поле, соответствующее дозе 88 (слева) и 140 кг/ч (справа)
Несмотря на сухую жаркую погоду, через 3 дня удобрения полностью растворились.
Следующий отбор растений на анализ проводился в фазу колошения озимой пшеницы (4.06.08 г.). Данные анализа показаны в таблице 11 и приложении 3.
Таблица 11: Содержание элементов питания в растениях озимой пшеницы и NDVI, фаза колошения, 4.06.08 г
| Вариант | NDVI | Азот, % на абс.сух. в-во | P2O5, % на абс.сух. в-во | К2О, % на абс.сух. в-во |
|---|---|---|---|---|
| Без удобрений (контроль) | 0,50 | 3,98 | 0,79 | 3,01 |
| Хозяйственная доза | 0,52 | 3,84 | 0,72 | 3,24 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | 0,71 | 4,19 | 0,80 | 3,16 |
В эту фазу также просматривалась некоторая закономерность между показаниями NDVI и содержанием азота в листьях. В варианте с дифференцированным внесением и тот и другой показатель были максимальными – 0,71 и 4,19%. Осмотр посевов показал, что растения опытных вариантов существенно отличаются друг от друга: в 1-м варианте – практически не было кущения, растения имели 1 – 2 продуктивных побега, из-за недостаточного кущения присутствует много сорняков. Однако, в этом варианте некоторые растения уже перешли в фазу полного колошения, то есть они развивались более быстро. В варианте с Хозяйственной дозой внесения – кущение было в пределах 2 – 3 побегов. В варианте с Дифференцированным внесением кущение было максимальным – 4 – 5 продуктивных стеблей, колосья только
появились из трубки, продолжается активный рост растений, при NDVI 0,78 колосьев вообще нет (рис. 24). В фазу колошения содержания азота было в оптимальных пределах (3,1 – 3,5%) и даже несколько выше, поэтому дополнительную подкормку не проводили.
Рис. 24. Сравнительная характеристика растений опытных вариантов
Урожайность зерна озимой пшеницы
Уборка урожая проводилась в фазу полной спелости зерна озимой пшеницы. Урожайные данные приведены в таблице 12.
Таблица 12: Урожайность зерна озимой пшеницы в полевом опыте 2007 – 2008 гг.
| Вариант | Урожайность, т/га | Прибавка относительно контроля | Прибавка от дифференцированного внесения | ||
|---|---|---|---|---|---|
| т/га | % | т/га | % | ||
| Без удобрений (контроль) | 2,08 | – | – | – | – |
| Хозяйственная доза | 2,72 | 0,64 | 30,76 | – | – |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | 4,00 | 1,92 | 92,31 | 1,28 | 47,06 |
На контроле (без удобрений) было получено 2,08 т/га зерна озимой пшеницы. Использование удобрений в хозяйственной дозе позволило получить прибавку урожайности 0,64 т/га или 30,8%. В варианте с дифференцированным внесением урожайность была максимальной и составила 4,0 т/га, то есть применение элементов точного земледелия позволило выйти на планируемую урожайность в 4,0 т/га, на которую проводился расчет доз удобрений. По сравнению с неудобренным вариантом дифференцированное внесение обеспечило прибавку в 1,92 т/га или 92,3%.
По сравнению с хозяйственной дозой удобрения от дифференцированного внесения дополнительно было получено 1,28 т/га, что на 47,1% больше. Высокая прибавка урожая от дифференцированного внесения показывает потенциальные возможности использования сенсора GreenSeeker RT 200 в производстве зерна озимой пшеницы.
Рис. 25. Отбор пробных снопов с разных вариантов опыта
Структура урожая
Механизмы повышения урожайности хорошо прослеживаются через анализ структуры урожая, так как позволяют понять за счет каких механизмов была получена прибавка.
Структура урожайности представлена в таблице 13. На контроле (без удобрений) сформировалось 1,85 стеблей, каждый из которых был продуктивным. В хозяйственном варианте было в среднем 2 стебля на растении, в варианте с дифференцированным внесением образовалось 3,85 стебля, что на 2,0 больше, чем в контроле и на 1,85, чем в хозяйственном варианте.
Высота растений на контроле и в варианте с хозяйственной дозой была практически одинакова – 71,13 и 71,60 см соответственно. Вариант с элементами технологии точного земледелия по данному показателю превосходил другие варианты на 8,6 – 9,1 см. Длина главного колоса была наибольшей у растений контрольного варианта – 7,28 см. Однако, количество колосков и зерен в колосе уступало удобренным вариантам на 0,64 – 0,79 и 4,3 – 5,3 шт соответственно.
Наименьшая масса зерна с главного колоса составила 1,43 г в варианте без удобрений, удобренные варианте дали на 0,25 – 0,41 г больше. Максимальная масса зерна была получена в Высокоинтенсивном варианте с элементами точного земледелия – 1,84 г. Также этот опытный вариант существенно превосходил другие по массе зерна с побочных колосьев: 4,08 г против 1,26 и 1,69 г (1-ый и 2-ой вариант соответственно).
Масса 1000 зерен на контроле была равна 45,0 г, в хозяйственном варианте – на 0,7 г больше. Дифференцированное внесение значительно увеличивало этот показатель - на 6,7 г или 14%. Таким образом, повышение урожайности в варианте с элементами точного земледелия было вызвано увеличением продуктивной кустистости, массы зерна с главного колоса и получения более крупного зерна.
Таблица 13: Структура урожая озимой пшеницы, 2008 г.
| Вариант | Кол-во стеблей, шт | Кол-во колосьев, шт | Высота растения, см | Длина главного колоса, см | Кол-во колосков в главном колосе, шт | Кол-во зерен в главном колосе, шт | Масса зерна с главного колоса, г | Кол-во зерен с побочных колосьев, шт | Масса зерна с побочных колосьев, г | Масса 1000 зерен, г |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Без удобрений (контроль) | 1,85 | 1,85 | 71,13 | 7,28 | 13,88 | 31,50 | 1,43 | 30,67 | 1,26 | 45,0 |
| Хозяйственная доза | 2,00 | 2,00 | 71,60 | 6,81 | 14,67 | 35,81 | 1,68 | 40,78 | 1,69 | 45,7 |
| Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | 3,85 | 3,63 | 80,22 | 7,19 | 14,52 | 36,81 | 1,84 | 85,70 | 4,08 | 51,4 |
Рис. 26. Разбор снопового материала в лаборатории. Анализ структуры урожая.
Экономическая эффективность
Перечень оборудования, необходимого для дифференцированного внесения в системах оff-line и on-line приведен в таблице 14. Нами был предусмотрен полный комплекс, состоящий из навигационной системы AgGPS EZ-Guide 500, полевого компьютера INSIGHT Direct Command, пробоотборника A2450, датчика азота GreenSeeker RT 200, разбрасывателя удобрений с оборудованием для дифференцированного внесения AMAZONE ZA-M 1500 Hydrо Profis. Для анализа полученной урожайности и дальнейшего планирования внесения удобрений необходима также система картирования урожайности. Программа AgLeader SMS Advanced используется для обработки данных и получения карт на дифференцированное внесение удобрений и получение карт урожайности. Также было учтена стоимость агрохимического анализа образцов почвы. Полная стоимость оборудования с учетом всех затрат составила 96 500 долл.
В 2008 г. не было получено экономии удобрений при их дифференцированном внесении по сравнению с хозяйственным вариантом. Однако, наблюдалось их более рациональное, с агрономической точки зрения, распределение по площади поля, в зависимости от обеспеченности растений азотом (табл. 15).
Полученная высокая прибавка зерна в варианте опыта с дифференцированным внесением позволила добиться быстрой окупаемости дорогостоящего оборудования. Дополнительная прибыль за счёт увеличения урожайности при дифференцированном внесении была равна 6 млн. руб. Окупаемость полного комплекса оборудования для дифференцированного внесения в системах оff-line и on-line составила 0,7 года (табл. 16).
Таблица 14: Стоимость оборудования для дифференцированного внесения удобрений
| Наименование | Комплектация | Кол-во, шт. | Цена, без НДС, дол. США | Цена c НДС, дол. США | Цена c НДС, руб | Стоимость, руб. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Навигационная система AgGPS EZ-Guide 500 | Курсоуказатель со встроенным GPS приемником AgGPS EZ-Guide Plus Lightbar, антенна, крепление, соединительные кабели, кабель питания. | 1 | 3 983 | 4 700 | 110 450 | 110 450 |
| Полевой компьютер INSIGHT Direct Command | Дисплей AgGPS FieldManager Display, крепление, соединительные кабеля, выносная кнопка включения. | 1 | 9 407 | 11 100 | 260 850 | 260 850 |
| Программа AgLeader SMS Advanced | Коробка с дисками и инструкцией, годовая лицензия на поддержку | 1 | 3 644 | 4 300 | 101 050 | 101 050 |
| Пробоотборник A2450 | Автоматический пробоотборник A2450 | 1 | 13 136 | 15 500 | 364 250 | 364 250 |
| Датчик азота | Green Seeker RT | 1 | 41 949 | 49 500 | 1 163 250 | 1 163 250 |
| Система картирования урожайности | INSIGHT | 4 | 9 661 | 11 400 | 267 900 | 1 071 600 |
| Разбрасыватель удобрений с оборудованием для дифференцированного внесения | Amazone ZA-M-1500 | 1 | 670 000 | 670 000 | ||
| Анализ почвенных проб (300 руб/проба) | 500 | 300 | 150 000 | |||
| ИТОГО | 81 780 | 96 500 | 2 938 050 | 3 891 450 |
Таблица 15: Затраты на удобрения при хозяйственном и дифференцированном использовании
| Показатели | Контроль | Cамара-Солана | Дифференцированное внесение |
|---|---|---|---|
| Площадь посева зерновых, га | 2 643,0 | 2 643 | 2 643 |
| Внесено азотных удобрений (карбамид), кг/га | 100 | 200 | |
| Экономия азотных удобрений, кг/га | -100 | ||
| Цена азотных удобрений, руб/кг | 15 | 15 | |
| Внесено азотных удобрений, руб/га | 1 500 | 3 000 | |
| Экономия азотных удобрений, руб/га | -1 500 | ||
| Экономия азотных удобрений, млн. руб | -4,0 | ||
|
Внесено фосфорных удобрений (аммофос), кг/га |
100 | 200 | |
| Экономия фосфорных удобрений, кг/га | -100 | ||
| Цена фосфорных удобрений, руб/кг | 20 | 20 | |
| Внесено фосфорных удобрений, руб/га | 2 000 | 4 000 | |
| Экономия фосфорных удобрений, руб/га | -2 000 | ||
| Экономия фосфорных удобрений, млн. руб | -5,3 | ||
| Экономия удобрений всего, млн. руб. | -9,3 |
Таблица 16: Окупаемость оборудования для дифференцированного внесения удобрений
| Урожайность, т/га | 2,08 | 2,72 | 4,00 |
| Валовой сбор зерна в хозяйстве, т | 5 497,4 | 7 189,0 | 10 572,0 |
| Цена реализации зерна, руб/т | 4 500,0 | 4 500,0 | 4 500,0 |
| Стоимость зерна, млн. руб. | 24,7 | 32,4 | 47,6 |
| Дополнительный доход за счёт увеличения урожайности, млн. руб. | 7,6 | 15,2 | |
| Дополнительная прибыль за счёт увеличения урожайности, млн. руб. | 6,0 | ||
| Стоимость оборудования для точного земледелия, млн. руб. | 3,9 | ||
| Окупаемость оборудования, лет | 0,7 |
Качественные характеристики зерна озимой пшеницы
Качество зерна озимой пшеницы зависит от множества факторов: погодные условия, особенности сорта, пораженность болезнями и вредителями. Внесение удобрений, особенно азотных является существенным влияющим фактором в повышении качества зерна. В таблице 17 показаны качественные характеристики зерна изучаемых в опыте вариантов.
Таблица 17: Качественные показатели зерна озимой пшеницы
| Показатели | Варианты опыта | ||
|---|---|---|---|
| Без удобрений (контроль) | Хозяйственная доза | Высокоинтенсивный с элементами точного земледелия | |
| Общий азот, % | 2,51 | 2,68 | 2,48 |
| Белок, % | 15,67 | 16,75 | 15,47 |
| Клейковина, % | 41,8 | 39,9 | 40,8 |
| Фосфор, % | 0,86 | 0,76 | 0,99 |
| Калий, % | 0,65 | 0,78 | 0,76 |
| ИДК | 107,0 | 104,0 | 104,8 |
| Качество клейковины | 3 | 2 | 2 |
Одним из важнейших показателей хлебопекарных достоинств пшеницы является количество и качество клейковины, которое зависит от содержания азота и белка. Клейковина – это комплекс белковых веществ, способных при набухании в воде образовывать связную эластичную массу. Во всех вариантах опыта содержание сырой клейковины – высокое, то есть более 30%. Качество сырой клейковины оценивают по ее упругости на приборе ИДК-1. Несмотря на высокое содержание, качество клейковины в варианте Без удобрений относится к 3 группе – неудовлетворительно слабая. Применение удобрений как в хозяйственной дозе, так и дифференцированно, улучшало качество клейковины, существенно не сказываясь на ее количестве. В этих вариантах сформировалась клейковина 2 группы качества.
Заключение
Почва поля № 1 по агрохимическим показателям вполне подходит для выращивания озимой пшеницы. Особенно благоприятно складывалась обстановка по обеспеченности подвижными формами фосфора и калия – их содержание на большей площади поля было высоким и очень высоким. Гумусное состояние почвы было несколько хуже и не превышало 5,8%. Наибольший удельный вес от общей площади поля имели участки с содержанием гумуса 4,5-5,0%. Для получения высоких урожаев озимой пшеницы необходимо регулировать азотное питание растений.
Расчетные дозы азотных удобрений необходимо корректировать по содержанию минерального азота в почве перед посевом. В 2007 г. на поле № 1 этот прием позволил снизить дозу удобрений на 9,8%. Полевая всхожесть по вариантам опыта составила 72,7 – 77,3%. Наблюдалось снижение данного показателя в варианте с высокоинтенсивной технологией относительно 2-го варианта.
На контроле общая кустистость, т.е. количество стеблей приходящиеся на 1 растение, составила в контрольном варианте 673,0 шт/м2. На одно растение приходилось 1,4 побега. Внесение удобрений существенно увеличивало данный показатель. При внесении хозяйственной дозы удобрений общая кустистость возрастала до 969,0 шт/м2, что на 43,9% больше, чем на контроле. На одно взошедшее растение при этом приходилось 1,9 стебля. Максимальное влияние на кущение оказала расчетная дифференцированная доза – 1527,0 шт/м2, что на 126,9% больше по сравнению с контролем. На одно растение в среднем приходилось 3,0 стебля.
Проведение тканевой диагностики в позднеосенний период показало, что растения озимой пшеницы содержат высокое количество азота и хорошо подготовлены к зиме. Различий между вариантами при этом не обнаружено.
В варианте без удобрений содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см было самое большое содержание азота – 8,85 кг/га, удобренные варианты содержали меньше нитратного азота – «хозяйственный» вариант – 6,92 кг/га, «высокоинтенсивный с элементами точного земледелия» - 6,64 кг/га. В целом, содержание азота нитратов во всех вариантах было низким. Меньшее содержание нитратного азота на удобренных вариантах объясняется их высокой степенью поглощения из почвы для создания биомассы растений.
Проведение ранневесенней подкормки азотом с помощью сенсора оказалось невозможным, так как в этот период не сформировалась достаточная вегетативная масса для успешной работы сенсора. Также в фазу кущения ранней весной не было обнаружено зависимости между показаниями NDVI и содержанием азота, то есть в зависимости от удобренности варианта содержание азота изменялось в 2-3 раза, NDVI был практически одинаковым.
В фазу трубкования выявилась обратная тенденция – растения с более высоким NDVI имели более высокое содержание азота. На основании полученной зависимости были рассчитаны дозы азотной подкормки и осуществлено дифференцированное внесение. Дозы удобрений по ходу движения разбрасывателя изменялись в 2 раза, что подтверждалось и показаниями полевых компьютеров, и количеством удобрений на поле.
В фазу колошения содержания азота было в оптимальных пределах (3,1 – 3,5%) и даже несколько выше, поэтому дополнительную подкормку не проводили. На контроле (без удобрений) было получено 2,08 т/га зерна озимой пшеницы. Использование удобрений в хозяйственной дозе позволило получить прибавку урожайности 0,64 т/га или 30,8%. В варианте с дифференцированным внесением урожайность была максимальной и составила 4,0 т/га, то есть применение элементов точного земледелия позволило выйти на планируемую урожайность в 4,0 т/га, на которую проводился расчет доз удобрений. По сравнению с неудобренным вариантом дифференцированное внесение обеспечило прибавку в 1,92 т/га или 92,3%.
По сравнению с хозяйственной дозой удобрения от дифференцированного внесения дополнительно было получено 1,28 т/га, что на 47,1% больше. Высокая прибавка урожая от дифференцированного внесения показывает потенциальные возможности использования сенсора GreenSeeker RT 200 в производстве зерна озимой пшеницы.
Анализ структуры показал, что повышение урожайности в варианте с элементами точного земледелия было вызвано увеличением продуктивной кустистости, массы зерна с главного колоса и получения более крупного зерна. Внесение удобрений в целом оказало положительное влияние на качество зерна озимой пшеницы, особенно на формирование более высокой группы качества по сравнению с неудобренным вариантом: 2 группа против 3-ей. Дифференцированное внесение азота существенного воздействия на улучшение качественных показателей не оказало.
Стоимость полного комплекта оборудования для дифференцированного внесения удобрений составляет 3 891 450 руб. При увеличении урожайности, которое было получено в 2008 г., окупаемость данной системы составит 0,7 года.