В настоящее время существует огромное количество агротехнологий предназначенных для различных природных и производственных условий. Агротехнологии различаются по производственному назначению возделываемой культуры и характеру использования продукции, например, пшеница продовольственная или кормовая. Эффективность агротехнологий во многом зависит от того, как быстро и точно будут измерены те или иные параметры, характеризующие состояние растений в агроценозе. Частота измерений (пространственная и временная) зависит от изменчивости измеряемого показателя. Благодаря глобальной системе позиционирования Global Position System (GPS), открылась возможность перехода к точным агротехнологиям, учитывающим локальную изменчивость почвенного покрова поля [1].
Длительное время дозы удобрений, пестицидов, и т.д. рассчитывались усреднённо, то есть одна доза на всё поле. Пестрота плодородия при этом не учитывалась. В настоящее время появилось множество способов дифференцированного управления технологическими процессами: внесением удобрений, механической обработки почвы, нормой высева семян, средств защиты растений, с учётом степени вариабельности поля.
Целью исследований является обоснование необходимости дифференцированного воздействия на основные параметры плодородия чернозёмов обыкновенных Костанайской области. Необходимость применения элементов точного земледелия определяется степенью неоднородности поля. Считается, что чем выше пестрота плодородия, тем больший эффект от применения прецизионной техники. Степень пестроты оценивалась по коэффициенту вариации. По данным Доспехова Б.А. изменчивость принято считать незначительной, если коэффициент вариации ниже 10%, средней если выше 10% но ниже 20%, и значительной если коэффициент вариации больше 20% [2]. Опираясь на вышеизложенную градацию, можно сделать предположение, что при коэффициенте вариации выше 20% эффект от применения дифференцированных методов будет ощутим.
Методы исследования: Для установления неоднородности параметров плодородия, был выбран участок производственного поля № 32, размером 100 гектар, и разбит на 20 элементарных участков по 5 гектар. Далее с каждого элементарного участка были отобраны средние пробы, почвенного и снопового материала для каждого из нижеуказанных методов. Сорт «Айна», почвы чернозёмы обыкновенные нормально развитые, умеренно — засушливой степи севера Казахстана.
- Почвенная диагностика. После посева, в фазе цветения, и после уборки урожая пшеницы отбираются почвенные образцы для определения подвижных соединений элементов минерального питания растений в пахотном (0-20 см) слое почвы. Нитратный азот определяется по методу Грандваль-Ляжу, подвижный фосфор по Чирикову (Петербургский А.В., Замота В.П., 1969).
- Учёт засорённости посевов многолетними и однолетними сорняками в фазе полных всходов и перед уборкой культур на учётных площадках 0,5 х 0,5 м в 5-кратной повторности (Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М., 1977).
- Учёт урожая с учётных площадок 0,5 х 0,5 м в 5-кратной повторности (Доспехов Б.А., 1985).
- Определение качества урожая по основным показателям, принятым для каждой культуры (Авдусь П.Б., Сапожникова А.С., 1976).
- Математическая обработка экспериментальных данных (Доспехов Б.А., 1985).
Результаты исследований
Питательный режим почв. Традиционные агротехнологии предусматривают внесение удобрений на основе усреднённых данных обеспеченности поля элементами питания. Такой метод приемлем при достаточной выровненности и однородности полевого участка. При значительной пестроте поля дифференциация технологических процессов может способствовать значительному повышению эффективности вносимых удобрений.
Таблица 1. Динамика содержания в почве нитратного азота, мг/кг, в слое 0-20 см, в среднем за 2018-2019 годы
В допосевной период среднее значение обеспеченности нитратным азотом составило 13,6 мг/кг, — средний уровень. Внутри поля значения колебались от 4,1 мг/кг – очень низкий, до 16,9 мг/кг – высокий. Коэффициент вариации составил 26,6% что говорит о значительной пестроте данного параметра уже до посева культур. В фазу цветения вариация увеличилась до 34,5%, больше всего неоднородность была обнаружена после уборки — 41,1%. Обеспеченность азотом оценивалась как очень низкая. Коэффициент вариации выше 20% говорит о сильной пестроте исследуемого поля по азотному режиму, а значит есть основание для выравнивания обеспеченности нитратного азота при помощи дифференцированных методов.
Фосфорный режим. В отличии от азотного, отличается меньшей подвижностью и пестротой. Это подтверждают наши исследования.
Таблица 2. Динамика содержания в почве подвижного фосфора, мг/100 г почвы, в слое 0-20 см, в среднем за 2018-2019 годы
На протяжении всего периода вегетации растений фосфорный режим находился на среднем уровне обеспеченности. Коэффициент вариации не превышал 20%. В предпосевной период его значение достигло 15,9% – средняя вариабельность. На таком же уровне была вариация в фазу цветения – 17,7%. После уборки пестрота была несколько больше 18,8%, но также осталась на среднем уровне. На основании полученных данных можно сделать предположение о невысокой эффективности применения дифференцированных методов при регулировании фосфорного режима.
Засорённость посевов – показатель, отличающийся максимальной неоднородностью.
Таблица 3. Засорённость посевов в фазу кущения и перед уборкой, шт/м2, в среднем за 2018-2019 годы
Пестрота плодородия подтверждается нашими исследованиями. В фазу кущения засорённость однолетними сорняками колебалась от 38 до 71 растения на 1 м2. Коэффициент вариации составил 25,4%.. К уборке вариация достигла отметки 46,8%. От 3 до 16 шт./м2. Еще большая неоднородность была отмечена по многолетним растениям от 4 до 0 шт./м2, в фазу кущения. Коэффициент вариации 71,1%. Перед уборкой вариабельность достигла своего максимума 87,5%. На основании полученных данных можно сделать предположение о важности дифференцированного воздействия на сорную растительность. Особенно это касается многолетних сорняков.
Урожайность и качество. Появление новых технологий учёта урожая позволило выявить одну из проблем земледелия. Было установлено, что на разных участках одного поля, формируется урожай разной величины и качества, при равных дозах удобрений и единой системой обработки почвы [3]. Причиной этому послужила неоднородность плодородия в пределах небольшого поля. Пространственно — ориентированные карты урожайности позволяют выявить наиболее проблемные элементарные участки и установить причины снижения урожайности в той или иной части поля.
Таблица 4. Показатели урожайности и качества зерна пшеницы в среднем за 2018-2019 годы
Результаты обследования поля показали его неоднородность по основному параметру. Минимальная урожайность 27,2 ц/га сформировалась на участке № 20, максимальная, 33,6 ц/га на участке № 18. Размах вариации 6,4 ц/га. Среднее значение 30 ц/га. Элементарные участки с урожайностью ниже среднего значения лимитируют урожай всего поля и заслуживают особого внимания. В этих местах целесообразно в дальнейшем проводить агрохимические обследования более подробно, чтобы выяснить причину снижения урожайности.
Качество получаемой продукции также варьировалось, например, размах вариации сырой клейковины составил 3,3%, а содержание белка 4%. Класс заготовительных кондиций колебался от 3 до 5-го, в среднем было получено зерно 4-го класса.
Заключение
Результаты исследований продемонстрировали некоторую степень вариации поля по исследуемым параметрам. Больше всего неоднородность была обнаружена по засорённости посевов, как в фазу кущения, так и перед уборкой. Самая сильная пестрота была установлена по многолетним сорнякам 71,1% вариации в фазу кущения и 87,5% к моменту уборки. Такая высокая пестрота позволяет предположить о положительном эффекте от применения дифференцированных методов применения пестицидов.
Азотный режим так же показал высокую неоднородность, еще перед посевом коэффициент вариации был на уровне 26,6%. Что уже говорит о необходимости применения дифференцированных методов внесения азотный удобрений. Фосфорный режим наоборот имел среднюю вариабельность 15,9-18,8%. На основании полученных данных можно сделать предположение о низкой экономической эффективности применения дифференцированных методов при регулировании фосфорного режима. Поэтому советуем вносить фосфорные удобрения в одной дозе на всей поверхности поля. В качестве варианта, можно предложить усреднённую дозу P20.
По данным урожайности были определены элементарные участки, лимитирующие урожай исследуемого поля. В среднем было получено 30 ц/га. Размах вариации составил 6,4 ц/га. Зерно получено 4 класса заготовительных кондиций. С участка №5 было получено зерно 3 класса. Пестрота по основным качественным показателям так же была замечена при проведении анализа.
Бодрый К.В., Кулинич В.А, Пугачев Р.П.
Список литературы
- Кирюшин В.И. Агротехнологии: учеб. для вузов.– Издательство « Лань». – 2015. – 464 с.
- Доспехов Б.А. Методика опытного дела: учеб. для вузов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
- Ерёмин Д.И., Кибук, Ю.П. Дифференцированное внесение удобрений как инновационный подход к системе точного земледелия. // Вестник КрасГау. – 2017. — № 8. С. 17 – 26.
- Абрамов Н.В., Семизоров С.А., Шестобитов С.В. Земледелие с использованием космических систем. // Земледелие. 2015. — № 6. – С. 13 – 18.
- Абрамов Н.В., Шестобитов С.В., Абрамов О.Н. Дифференцированное внесение минеральных удобрений с использованием космических систем. // Агропродовольственная политика России. – 2014. — №2 – С. 2 – 8.
- Якушев В.В. Дифференцированное внесение минеральных удобрений в системе точного земледелия // Агрофизический НИИ – (https://agrophys.ru/Media/ Default/Library/Precision_agriculture/Yakushev_Slava_add/diff_vnes.pdf).