Высокоинтенсивные (точные) системы земледелия предполагают наиболее полное использование достижений научно-технического прогресса, создание сортов растений с заданными параметрами продуктивности и качества, современные средства реализации их генетического потенциала, оптимальную организацию территории на основе интенсификации ландшафтно-экологических связей с помощью новейших методов математического моделирования и информатизации. В 2007 году в рамках инновационного общеобразовательного проекта в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева впервые в стране в учебном ВУЗе был создан научный Центр точного земледелия (ЦТЗ). В задачу Центра входит разработка и освоение технологии точного земледелия в рамках полевого опыта, демонстрация основных элементов точного земледелия, обучение всех заинтересованных лиц новым современным технологиям,, проведение семинаров и курсов повышения квалификации.
Доза внесения удобрений определяется на основе усредненных агрохимических показателей, характерных для всего поля, несмотря на то, что коэффициент вариации питательных элементов в почве меняется в широких пределах и достигает в ряде случаев 100 и более %. Применение химических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками, несмотря на очаговый характер распределения их по полю, осуществляют при максимальной норме сплошным способом. Все это приводит к экспоненциальному росту затрат невосполнимой энергии на каждую дополнительную единицу продукции, к возрастающим масштабам загрязнения и разрушения окружающей среды, высокой вариабельности урожайности качества продукции в зависимости от факторов риска, капризов погоды.
Рациональной альтернативой концепции уравнительного землепользования может быть только качественно новая стратегия интенсификации сельскохозяйственного производства, базирующаяся на информационных технологиях. Реализацию концепции дифференцированного воздействия на систему «почва-растение» в реальном масштабе времени возможно осуществить на основе рациональных компьютеризированных и информационных технологий в системе глобального позиционирования с использованием географических информационных систем (ГИС).
Выполнение технологических операций с использованием спутниковых навигационных систем, например, GPS или GLONASS, позволит существенно сократить расход энергии на производство сельскохозяйственной продукции и существенно повысить качество выполнения технологических процессов [2].
Технология дифференцированного воздействия на систему «почва-растение» при выращивании сельскохозяйственных культур базируется на трех основных блоках:
— компьютерная программа формирования банка данных о пестроте плодородия каждого элементарного участка поля, составляемого на основе координатного отбора проб почвы, оценки урожайности возделываемой культуры в период уборки и оперативной почвенной и листовой диагностики;
— план дифференцированного воздействия на систему «почва-растение» с учетом пестроты распределения основных показателей плодородии почвы и состояния посевов, необходимый для получения программируемой урожайности с учетом ограничений и допущений [3]. На основании проводимых исследований проследить изменение уровня плодородия дерново-подзолистой почвы в связи с изменением урожайности культур на примере озимой пшеницы в 2014 году.
Основу Центра составляет полевой опыт общей площадью около 6 га по сравнительному изучению технологий точного и традиционного земледелия в четырехпольном зернопропашном севообороте с чередованием культур; викоовсяная смесь на корм – озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы на сидерат – картофель – ячмень. В опыте изучаются два фактора – технологи возделывания полевых культур (фактор А) и приемы основной обработки почвы (фактор В). Традиционная технология возделывания культур (А1) основана на использовании современной техники с соблюдением рекомендуемых параметров, сроков и нормативных показателей их выполнения. Технология точного земледелия (А2) основана на принципах использования спутниковой навигационной системы GPS, с помощью которой корректируется выполнение агроприемов. Изучаемые приемы обработки различаются между собой по интенсивности и характеру воздействия на почву: отвальная (В1), минимальная (В2) и «нулевая» (В3). Под озимую пшеницу почва обрабатывалась оборотным плугом, в одном случае, в другом под нее применялся прямой посев (нулевая обработка) [1].
Урожайность является важнейшим интегрирующим показателем эффективности и продуктивности посева озимой пшеницы, который зависит не только от применяемой технологии, но также и от метеоусловий вегетационного сезона и от неоднородности почвенных свойств конкретного поля. Проводя анализ урожайности в традиционных агрохимических полевых исследованиях используют многофакторный дисперсионный анализ и для оценки достоверности различий используют показатель наименьшей существенной разности. В нашем опыте основные изучаемые факторы – варианты опыта, представленные в двукратной повторности. В течение нескольких лет наблюдений было выявлено, что в связи с имеющейся неоднородностью почвенных условий, отклик растений на технологию возделывания в разных частях поля проявляется по-разному, с разной интенсивностью, что порою сглаживает эффект обработки и сказывается на результатах дисперсионного анализа. В некоторых случаях создается впечатление, что разница по урожайностям культур при возделывании по разным технологиям является несущественной в пределах поля, а это не так. Наличие большого количества точек учета при составлении карты урожайности позволяет нам осуществлять новые подходы для оценки эффективности технологий, и для данной задачи более наглядно будет использовать не только среднее значение урожайности по полю, по технологии, по учетной делянки, но и показатели доверительного интервала для этих значений. При таком подходе становится очевидным существенность различий не только между технологиями, но и между учетными делянками. Средняя урожайность озимой пшеницы на поле ЦТЗ в 2014 г. составила 2,83±0,09 т/га. При планируемом уровне урожайности в 5,5–6,5 т/га показатель урожайности текущего года оказался очень низким. Это связано в первую очередь с летней засухой 2014 года, но также и с тем, что на варианте «вспашка» были отмечены существенные потери ещё в осенний период, когда после затяжных дождей значительная часть всходов погибла. По оценкам в разных местах поля гибель всходов составила от 20 до 70%, в сумме – около 40%. На варианте «прямой посев» гибель всходов практически не отмечена. На рис. 1 показано соотношение фактической и прогнозной урожайности для разных уровней использования площади поля.
Рис. 1
Карта урожайности (рис. 2.) также демонстрирует, что в 2014 году урожайность на варианте «вспашка» была гораздо ниже, чем на варианте нулевой обработки почвы. Это отмечено впервые за все годы наблюдений и обусловлено гибелью всходов от вымокания и смывания почвы на поверхности поля. В случае изреживания всходов озимой пшеницы посевы могут компенсировать потери за счет дополнительного кущения и/или повышенной озерненности колоса, однако этот компенсационный механизм не сработал из-за неблагоприятных погодных условий. Также из-за сильной летней засухи налив зерна не был полноценным. На варианте нулевой обработки почвы смывания почвы и гибели всходов не было отмечено, а относительно низкая урожайность в текущем году объясняется одной причиной – летней засухой.
Рис. 2. Карта урожайности озимой пшеницы в 2014 г. Поле ЦТЗ-4
На озимой пшенице проводится сравнение отклика посева (биомассы и урожайности) по трём факторам опыта: технология возделывания, обработка почвы, подкормка в период вегетации. Информация о хозяйственной урожайности озимой пшеницы по всем вариантам опыта в 2014 г. представлена в таблице 1, а урожайность по отдельным учетным делянкам (по технологии обработки) представлена на рис. 3.
Рис. 3. Сравнение урожайности озимой пшеницы на разных вариантах опыта Центра точного земледелия в 2014 г. Высота столбцов – средняя урожайность по вариантам, «усики» – 95%-ный доверительный интервал.
Наиболее контрастна разница в урожайности озимой пшеницы при сравнении делянок с применением подкормки по двум обработкам почвы: на варианте «прямой посев» урожайность была выше на 0,8 т/га по сравнению с вариантом «вспашка». Разница в урожайности делянок с подкормками и без подкормок всегда очевидна, не стали исключением и наши наблюдения в текущем сезоне: при применении подкормок на варианте «вспашка» урожайность выросла на 20% по сравнению с контролем (2,4 и 1,9 т/га соотвественно), на варианте «прямой посев» – на 29% (3,3 и 2,5 т/га соответственно). По отвальной обработке на точной технологии различия составляли 0,29 т/га, по нулевой при традиционной – 0,67 т/га. Существенной разницы между урожайностью озимой пшеницы при возделывании по точной и традиционной системе в 2014 г не выявлено, так же, как и в предыдущие годы исследования. Наибольшая разница в урожайности по вариантам опыта связана с применением азотных подкормок. В 2014 г на фоне применения азотных подкормок в дозах 2×70 кг/га в традиционном земледелии или 2×60-80(дифференцированно) кг/га в точном земледелии урожайность повысилась по сравнению с контролем без подкормок на 0,3–0,8т/га. В годы с хорошим увлажнением урожайность при применении подкормок в указанных дозах повышается в среднем на 1,5–2 т/га. При разных технологиях возделывания подкормки имеют разную эффективность, но в любом случае применение удобрений окупается прибавкой урожая. Рентабельность применения азотных подкормок на посевах озимой пшеницы в 2014 г. приведена в таблице 2.
Выводы.
Помимо обеспечения прибавки урожая озимой пшеницы при применении азотных подкормок, азот, оставшийся в почве после подкормок, усваивается промежуточной культурой – горчицей, которая заделывается в почву поздней осенью в качестве сидерата под последующий картофель… Последействие применения азотных удобрений в виде подкормки проявляется в том, что на удобренных площадках биомасса горчицы выше, чем на контрольных полосах без подкормок, следовательно, и обогащение почвы органикой в этих местах также выше. После заделки горчицы почва становится более рыхлой, повышается ее влагоудерживающая способность, и последующая культура севооборота дает прибавку урожая
Библиографический список.
1. Беленков А.И., Железова С.В., Березовский Е.В., Мазиров М.А. Элементы технологии точного земледелия в полевом опыте РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева // Известие ТСХА. – 2011.- Вып. 6. – С. 90-100.
2. Личман Г.И., Марченко Н.М. Перспективы развития и введения в сельское хозяйство точного земледелия. В сб. «Перспективные технологии современного сельскохозяйственного производства». СПб., 2007. – С.91-100.
3. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: Учебное пособие / В.И. Балабанов, С.В. Железова, Е.В. Березовский, А.И. Беленков, В.В. Егоров. – М.: Изд-во РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. –148 с.
4. Точное сельское хозяйство (precision agriculture) / Под ред. Д. Шпаара, А.В. Захаренко, В.П. Якушева.- СПб-Пушкин, 2009.- 400 с.
А.И. Беленков, доктор с.-х. наук, Е.В. Березовский, канд. с.-х. наук, С.В. Железова, канд. биол. наук, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева
НИВЫ ЗАУРАЛЬЯ №6(128) ИЮЛЬ 2015
.gif)
.gif)
Нет комментариев. Ваш будет первым!