Информационное агентство "Светич". Сайт о сельском хозяйстве. 16+

Физиологические принципы сенсорной оценки посевов озимой пшеницы в полевом опыте Центра точного земледелия

Физиологические принципы  сенсорной оценки посевов озимой пшеницы в полевом опыте Центра точного земледелия
Точное земледелие в настоящее время получает все большее распространение во многих странах, в том числе, и в России. Оно рассматривает каждое поле как единицу учета с неоднородными по рельефу, почвенному покрову, агрохимическому содержанию признаками и подразумевает применение на каждом участке поля разных технологий выращивания сельскохозяйственных культур.

В зависимости от биологической потребности сельскохозяйственных культур, полученной на основании данных полевых и лабораторных обследований и расчетных данных, вносится дифференцированная, относительно разработанной почвенной карты и расположения на местности, доза элементов питания растений. Таким образом, достигается оптимизация питания сельскохозяйственных культур и выравнивание их урожайности относительно разных частей поля. Это приводит к экономии удобрений, повышению урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, а также создает условия для сохранения окружающей природной среды. Кроме того, снижение химического антропогенного влияния на агробиоценозы, повышает их устойчивость, позволяет получать дополнительную прибавку урожая за счет биологических факторов.    

В основе точного земледелия, если говорить о его реализации в полном объеме, лежит управление продуктивностью посевов, учитывающего вариабельность среды обитания растений. Этой проблемой начали активно заниматься с начала 80-х гг. в США, Японии, Германии, Англии, Голландии, а с 1990г. – в странах Восточной Европы. Точное земледелие рассматривается как неотъемлемая часть ресурсосберегающего экологического сельского хозяйства и подразумевает применение интегрированной системы управления, а не отдельных ее разрозненных элементов. Целью точного земледелия является получение максимальной прибыли при условии оптимизации производства, экономии удобрений, извести, ядохимикатов, воды, рационального использования природных ресурсов, защите окружающей среды. Все это приводит, в конечном счете, к повышению эффективности управления производством.

Практика показывает, что существующие методы ведения сельского хозяйства устарели, а новые прогрессивные технологии, признанные и успешно применяемые во всем мире, еще не получили в России должного развития. Поэтому сегодня актуальна проблема реформирования аграрного комплекса страны, внедрения экономичных технологий, способствующих повышению плодородия почв и, как следствие, получению стабильных урожаев при минимальных затратах. В процессе внедрения точного земледелия обеспечивается комплексный подход к использованию информационных технологий, который помогает оперативно принимать правильные решения с использованием программных ресурсов, спутниковых данных и средств навигации.

Полевой стационарный опыт Центра Точного Земледелия РГАУ – МСХА заложен на общей площади более 6 га. (245 м ширина х 250 м длина =61250 м2 площадь) систематически, двухъярусно, в двукратной повторности методом расщепленных делянок. Площадь делянки, где изучаются технологии, составляет 2760 м2. Ширина дорог и разворотных полос составляет 8 м, ширина защитной полосы, отделяющей опыт от Лиственничной аллеи 33 м. 

Севооборот четырехпольный зернопропашной: озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы белой на сидерат, картофель, ячмень, вико-овсяная смесь.

Опыт по изучению технологий возделывания озимой пшеницы расположен на поле общей площадью 0,75 га. Для озимой пшеницы предшественником служила вико-овсяная смесь. В опыте изучаются две технологии: традиционная и точного земледелия, каждая из которых включает в себя варианты с нулевой и отвальной обработками, которые реализуются за счет проведения комплекса агротехнических мероприятий по возделыванию культур современной техникой.

GreenSeeker. Данное устройство позволяет экономить 450 руб. с гектара и повышают урожайность примерно на 15%, экономия удобрений составляет 25-30 кг д. в. азота с гектара.

Датчик Green Seeker представляет собой активный источник света, датчик отраженного от растений света, работающий в режиме реального времени. Эта уникальная, запатентованная оптическая система излучает свет на двух длинах волн, измеряет отражение и выводит Стандартизированный индекс различий растительного покрова (NDVI) – значение, показывающее количество и мощность растительного вещества в полосе захвата системы. Датчик работает как при солнечном свете, так и в темное время суток. Формат данных, скорость и вторичные индексы растительности могут настраиваться непосредственно пользователем. Номинальная область захвата датчика составляет 61 см и остаётся практически неизменной на диапазоне высоты приблизительно в 1,2 м.

В опыте Центра Точного Земледелия для сканирования посевов используются датчики Green Seeker RT 200.

Система Green Seeker RT 200 снабжена активным источником света. Часть отраженного света попадает на фотодиоды, где измеряется его количество. После вычисления, на компьютер выдается индекс вегетации, который служит показателем плотности травостоя и его жизнеспособности. Бортовой компьютер позволяет вычислять необходимое количество пестицидов и подавать их в каждый жиклер опрыскивателя Каждый из датчиков, установленных на тракторе, имеет свой источник света и может использоваться в любое время суток. Таким образом, система Green Seeker RT 200 измеряет индекс вегетации биомассы NDVI, затем сравнивает полученное значение индекса с заданным алгоритмом и в режиме реального времени определяет, сколько пестицидов надо внести на данном участке поля. Кроме того, если подключить приемник GPS, то в память компьютера можно занести значение индекса NDVI с привязкой к местности, а затем составить карту его распределения (Рис. 1).
 

Рис.1. Система RT 200 GreenSeeker

Расчет NDVI базируется на двух наиболее стабильных участках спектральной кривой отражения сосудистых растений. В красной области спектра (600-700 нм) лежит максимум поглощения солнечной радиации хлорофиллом, в ИК области (700-1000 нм) находится область максимального отражения клеточных структур листа. Высокая фотосинтетическая активность, связанная, как правило, с густой растительностью, ведет к меньшему отражению в красной области и спектра и к большему в ИК. Соотношение этих показателей позволяет четко отделять и анализировать растительные объекты от прочих объектов окружающей среды. Использование нормализован-ной разности между минимумом и максимумом отражений позволяет уменьшить влияние таких явлений, как различия в освещении снимка, дымки, поглощения радиации атмосферой и др. Для отображения индекса NDVI используется непрерывная градиентная или дискретная шкала, показывающая значения в диапазоне от -1 до 1, или так называемая масштабированная шкала в диапазоне от 0 до 225 (соответствует количеству градаций серого цвета). 

В результате создания NDVI-карты вся биомасса, находящаяся в пределах заданного полигона, условно распределяется по цветовой гамме – от светло-зеленого до темно-зеленого. Темно-зеленый цвет показывает здоровые растения и зоны с большой биомассой, с этих участков можно ожидать большую урожайность (таблица 1). 
 

На каждом поле существует свой рисунок пространственной неоднородности почвенных свойств, зависящий от рельефа, внесения удобрений, возделываемых культур и т.п., а учетные площадки для учета урожайности не совпадают с почвенной неоднородностью. Поэтому для анализа их взаимосвязи бывает необходимо повторить компьютерные расчеты с разными размерами и ортогональными формами ячеек, благо программа SMS Advanced предоставляет для этого любые возможности.

Необходимо отметить, что нормализованный относительный (вегетационный) индекс, указывая на распределение фотосинтетически активной биомассы в точках отбора, также свидетельствует и о фитосанитарном состоянии посева, позволяя учесть очаги развития сорных растений, спланировать локальные операции по борьбе с ними.

В целом, вариант с отвальной обработкой почвы на фоне подкормок (удоб) имеет преимущество перед вариантом нулевой. Подобная тенденция прослеживается как на делянках с точной, так и на делянках с традиционной технологией (таблица 2).
 

Выводы

1. Максимальное значение урожайности озимой пшеницы зафиксировано на фоне отвальной обработки почвы, как по вариантам точной, так и по вариантам традиционной технологии возделывания культуры, что связано с двукратными подкормками, особенностями рельефа и рядом физиологических параметров посева озимой пшеницы.

2. Участки посева с низким содержанием хлорофилла a и b в листьях озимой пшеницы демонстрируют большую активность поглощения световых лучей в красном спектре, 650 нм., меньшую – отражения в ближнем инфракрасном (740 нм), в то время как по точкам отбора, где содержание хлорофилла было выше ситуация прямо противоположная. 

3. По вариантам отвальной обработки за счет лучших условий водно-воздушного режима почвы показатели водного обмена полностью регулируются: низкая водоотдача обеспечивает интенсивность транспирации в пределах нормы. 

А.И. БЕЛЕНКОВ, А.Ю. ТЮМАКОВ,
Российский государственный аграрный университет – 
МСХА имени К.А. Тимирязева
Информационное агентство «Светич»
Журнал «Нивы России» №11 (166), декабрь 2018
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

Яндекс Директ