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")