В статье предложен алгоритм получения информации о вариабельности параметров плодородия поля и состоянии посевов, необходимой для принятия управленческих решений при дифференцированном внесении удобрений.
Главная задача возделывания с.-х. культур в системе точного (координатного) земледелия - это воздействие на поле как на систему, состоящую из отдельных участков с различными агрохимическими, физическими и другими характеристиками. Это различие характеристик может наблюдаться как между отдельными полями, так и в рамках одного поля. Для реализации стратегии координатного земледелия необходимо оценивать варьирование агротехнических показателей в принятой системе позиционирования. Знания изменчивости параметров плодородия позволяют выполнять операции воздействия на них в нужном месте и в необходимом количестве. Такая технология будет способствовать увеличению урожайности сельскохозяйственной продукции, снижению загрязнения окружающей среды за счет более рационального использования удобрений и химических средств защиты растений. Чтобы успешно реализовать технологию дифференцированного внесения удобрений, необходимо знать, какую информацию нужно иметь о поле, растении, в какой последовательности ее получать и как ее использовать для принятия решений при выполнении технологического процесса. В данной статье предложен алгоритм получения необходимой информации.
Имеется три уровня принятия решений: стратегический, тактический и оперативный.
Одним из определяющих факторов, влияющих на оперативность и эффективность принятия оптимальных управленческих решений, является интегрированное программное обеспечения. Для успешного принятия решений и реализации технологии дифференцированного воздействия на систему "почва+растение" необходима разработка программного обеспечения, включающего подпрограммы:
- формирования банка данных о пестроте параметров плодородия и состоянии посевов;
-расчета функциональных зависимостей (функций отзывчивости) между наличием питательных элементов в почве и урожайностью с.-х. культур;
-обоснования оптимальных доз дифференцированного внесения удобрений;
- формирования электронных карт дифференцированного внесения удобрений в принятой системе позиционирования;
- контроля и управления технологическим процессом ДВУ.
Программное обеспечение должно позволять пользователю:
Вводить информацию о состоянии почвенного плодородия, представленную в виде электронных таблиц (Excel) или другом формате.
Составлять электронные карты параметров плодородия и других показателей поля, необходимые для интерпретации данных и принятия на их основе оптимальных управленческих решений.
Интегрировать и модифицировать полученную в той или иной системе позиционирования информацию о распределении элементов питания NPK, рельефа местности, урожайности предшествующих культур.
Интерпретировать карты урожайности предшествующих культур (за 1, 2, 3 и более лет) и принимать управленческие решения о дальнейших путях воздействия на поле с целью получения соответствующей прибыли или другого эффекта.
Добавлять или изменять исходную информацию об истории поля, истории применения удобрений, расположении зданий, дорог, водоемов, навозохранилищ.
Устанавливать уравнения регрессии между урожайностью с.-х. культуры и агротехнологическими показателями поля.
Выбирать и обосновывать целесообразность принятия того или иного алгоритма расчета доз внесения удобрений под программируемую урожайность.
Рассчитывать оптимальные дозы внесения удобрений с учетом внутрипольной пестроты и размеров площадок, на которые разбивается поле по тому или иному экономическому критерию.
Рассчитывать потребность в удобрениях конкретного поля на основе данных о содержании питательных элементов в почве и программируемой урожайности возделываемой с.-х. культуры.
Формировать электронные карты внесения удобрений и обосновывать способы движения агрегата по полю.
Рассчитывать прибыль (эффективность) дифференцированного применения удобрений.
Разрабатывать все другие элементы плана применения удобрений на конкретном поле конкретного хозяйства под планируемую урожайность выбранной с.-х. культуры.
Распечатывать информацию о потребности в удобрениях каждого отдельно взятого участка и всего поля в целом.
Разрабатываемое ПО информационных технологий должно представляться в таком виде, чтобы полностью удовлетворять требованиям массовых пользователей. Потенциальными пользователями высоких технологий могут быть сельские товаропроизводители с территориально распределенным характером деятельности.
Прежде чем приступить к внесению удобрений на конкретное поле, необходимо выяснить, какова вариабельность элементов питания на данном поле. Это нужно для того, чтобы оценить целесообразно ли дифференцированное внесение удобрений. Если вариабельность небольшая, то удобрения можно вносить с одной дозой для всего поля, в противном случае необходимо продолжить исследования по выявлению причин вариабельности. Для этого необходимо осуществить «грубое» обследование поля с целью выяснения причин вариабельности. Это можно сделать во время ходьбы по полю, комбайновой уборки урожая с монитором урожайности. Среди причин, обусловивших неоднородность посевов, могут быть вредители, болезни, рельеф, избыток или недостаток влаги, сбои при выполнении технологических операций, таких как посев, внесение удобрений и др.
Затем необходимо отобрать несколько почвенных образцов с хороших и плохих участков поля для оценки структуры почвы, глубины корнеобитаемого слоя, величины уплотнения почвы. Оценить на основе анализа аэрофотоснимков состояние посевов в пределах поля [3]. Далее необходимо оценить возможное увеличение урожайности от дифференцированного внесения удобрений и решить, на какую часть поля целесообразно вносить удобрений дифференцированно. Если окажется, что дифференцированное внесение удобрений экономически не выгодно, то удобрения следует вносить по традиционной технологии – с одной дозой для всего поля. Если да, то следует продолжить дальнейшую работу по реализации технологии дифференцированного внесения удобрений.
Начать необходимо с разбивки поля на квазиоднородные ареалы «зоны воздействия». Это может быть сделано на основе анализа карт урожайности, почвенных карт, данных аэрофотосъемки. Для этого может быть использован кластерный и экономический анализ. После выбора зон воздействия необходимо провести целевой отбор почвенных проб для оценки структуры почвы, толщины пахотного слоя, наличия потенциальной влаги, содержания N,P,K , микроэлементов, рН, вредителей и сорняков, болезней.
После этого приступают к разработке карты дифференцированного применения удобрений и средств защиты растений. При этом необходимо установить причины изменчивости параметров плодородия, количество и размер зон воздействия.
Для успешной реализации технологии дифференцированного внесения удобрений необходимо выявить и устранить имеющиеся проблемы. Среди проблем можно выделить организационные проблемы - уровень залегания грунтовых вод, локальные лимитирующие факторы - сорняки, уплотнение почвы. Для устранения этих проблем необходимо улучшить дренаж, осуществить дифференцированное применение гербицидов, провести чизелевание уплотненных участков. Для предотвращения организационных проблем необходимо улучшить подготовку механизаторов (операторов). Это позволит повысить качество выполнения механизированных работ. Особое внимание следует уделить калибровке машин для внесения удобрений и средств защиты растений по длине прохода агрегата и на рабочей ширине захвата.
После этого необходимо провести дополнительный целевой отбор проб для анализа уровня кислотности почвы рН, содержания в почве фосфора Р и калия К. Далее рассчитывают дозы внесения удобрений и выбирают стратегию их внесения.
Возможные стратегии:
1. Содержание элементов питания Р, К выше необходимого уровня. Никаких срочных мер не принимать.
2. Содержание Р, К близко к критическому уровню. Возместить в соответствии с выносом.
3. Содержание Р, К ниже критического уровня. Равномерное или дифференцированное внесение удобрений.
4. Продолжать оценивать вынос питательных элементов по картам урожайности.
5. Дробно-дифференцированное внесение азотных удобрений по стадиям онтогенеза в соответствии с потребностью растений.
Карты-задания дифференцированного внесения удобрений составляются на основе расчетов оптимальных доз для каждого из участков. Для этого могут быть использованы программные обеспечения типа Agro Map, SMS Ag Leader Basic или другие. Выбор программного обеспечения зависит от типа контроллера, установленного на машине для дифференцированного внесения удобрений.
Г.И. Личман, д. т. н., ВИМ, А.И. Беленков, д. с.-х. н., РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева
"Нивы России" №1 (134) ЯНВАРЬ-ФЕВРАЛЬ 2016
.gif)
Нет комментариев. Ваш будет первым!