Эффективность точного земледелия на выщелоченном черноземе Воронежской области



Эффективность точного земледелия на выщелоченном черноземе Воронежской области

Как показывает практика, существующие методы ведения сельского хозяйства устарели, а новые прогрессивные технологии, признанные и успешно применяемые во всем мире, еще не получили должного развития в России. В этой связи целью исследования являлось проведение анализа освоения и внедрения элементов точного (координатного) земледелия на территории Воронежской области. В процессе реализации поставленной цели решались следующие задачи: дать сравнительную оценку традиционного и современного подхода к проведению агрохимического обследования полей; выявить корреляционную зависимость урожая зерна кукурузы от показателей почвенного плодородия; рассчитать ожидаемую экономическую эффективность от применения обычного и дифференцированного внесения удобрений на примере сахарной свеклы. Объектами исследования являлись кукуруза на зерно и сахарная свекла. Исследования проводили на полях хозяйства ООО «ЭкоНиваАгро» Лискинского района Воронежской области в 2015 году на черноземе выщелоченном. В ходе проведения исследований установлена положительная связь урожая кукурузы на зерно с содержанием Р2О5 и гумуса в почве. Коэффициенты корреляции свидетельствуют о средней связи урожая кукурузы на зерно с их содержанием в почве, которые составили для подвижного фосфора 0,5, а для гумуса – 0,6.

Расчет ожидаемой экономической эффективности двух технологий применения минеральных удобрений показал, что прибавка от дифференцированного внесения удобрений под сахарную свеклу составила 117 ц/га, что на 6 ц/га больше по сравнению с традиционным внесением. Это отразилось на получении чистого дохода, который на 4,7% превысил аналогичный показатель при обычном земледелии. Внедрение точ- ного земледелия позволяет снизить расход средств химизации, уменьшить непроизводительные потери элементов питания, повысить урожайность при хорошем качестве продукции и высокой окупаемости удобрений.

В настоящее время одним из современных направлений в развитии ресурсосберегающих технологий является так называемое точное земледелие, которое является интегрированным процессом управления ростом растений в соответствии с их потребностями. Иначе говоря, это оптимальное управление для каждого квадратного метра поля [3].

Точное земледелие – это не только качественно новая система земледелия, но и новая стратегия ведения сельскохозяйственного производства, которая использует информационные технологии, извлекая данные из множества различных источников, и обеспечивает принятие оптимальных решений по управлению сельскохозяйственным предприятием; еще ее называют аккуратным сельским хозяйством [2].

Существует много определений этого нового направления в сельском хозяйстве.

Смысл заключается в том, что каждое поле рассматривается как неоднородное по почвенному покрову, рельефу, содержанию элементов питания, вла-гообеспеченности и т.д. Для каждого участка в пределах одного поля разрабатываются дифференцированные технологии земледелия, направленные на получение заданных экономически и обусловленных экологически урожаев при максимальной экономии невозобновляемых ресурсов.

На сегодняшний день одной из главных причин, сдерживающих широкое применение ресурсосберегающих технологий точного земледелия в России, и в частности на территории Воронежской области, является то, что нет достаточно глубоких исследований и рекомендаций по их применению.

Первые шаги на пути внедрения высоких технологий в отечественном адаптивноландшафтном земледелии на территории Воронежской области были сделаны ООО «ЭкоНиваАгро», отраслевым подразделением УК «ЭкоНива-АПК Холдинг», расположенным в Лискинском районе и работающим с марта 2002 года. Начав с самого простого элемента точного земледелия – параллельного вождения, к 2010 году хозяйство стало осваивать одно из главных направлений в точном земледелии – дифференцированное внесение удобрений.

Необходимым условием для разработки и освоения технологий дифференцированного применения удобрений и других агрохимических средств является картографирование внутри-польной пестроты почвенного плодородия, что может быть достигнуто путем агрохимического обследования полей по элементарным участкам, позволяющего с допустимой точностью отразить эту пестроту [5].

С 2009 года в рамках выполнения задания Министерства сельского хозяйства, а также внедрения геоинформа-ционных технологий в практику агрохимических обследований агрохимический центр «Воронежский» стал проводить обследование почв сельхозугодий современными методами, предусматривающими использование GPS – оборудования с точным фиксированием места отбора проб, автоматического пробоотборника, а также спе-

Рис. 1. Точки отбора проб с использованием GPS – навигатора

Таблица. Корреляционная зависимость урожая зерна кукурузы от агрохимических показателей почвенного плодородия на поле № 23219 отд. «Хворостань» ООО «ЭкоНиваАгро» Лискинского района Воронежской области, 2015 г.

Ф о х 5 Q ro't? ii°s. * |-е-ш О' “ о “ 5 о^? ш	го	Ф R X s га о 2 Ш 5 т 51 =	■И	О-	о с Ь 2 о^ т Н гоХ	си 5">.о 0^0	го
39,0	6,8	37,0	6,8	4,8	10,3	3,7	5,3
41,0	5,3	45,0	9,3	4,9	8,3	3,8	6,8
42,0	8,0	46,0	8,3	4,9	10,2	4,2	5,2
46,0	9,3	52, 0	8,9	4,9	8,9	4,4	8,9
51,0	8,5	53,0	10,2	5,0	6,8	4,4	9,3
52,0	5,2	54,0	5,3	5,0	5,3	4,6	4,2
53,0	9,6	55,0	9,6	5,0	5,2	4,6	9,6
53,0	6,8	56,0	8,5	5,0	8,5	4,6	8,0
56,0	8,2	59,0	8,2	5,0	11,4	4,7	8,5
56,0	6,5	59,0	10,3	5,0	10,1	4,8	6,8
57,0	8,4	68,0	8,0	5,0	9,3	4,9	9,6
59,0	8,9	69,0	6,8	5,0	6,8	5,0	6,5
66,0	4,2	72,0	10,1	5,0	8,0	5,1	8,2
75,0	8,3	75,0	5,2	5,1	9,6	5,3	8,4
79,0	10,2	77,0	7,3	5,1	8,2	5,3	8,3
83,0	10,3	77,0	11,4	5,1	4,2	5,5	7,3
90,0	11,4	78,0	6,5	5,1	6,5	5,5	11,4
93,0	7,3	94,0	4,2	5,1	7,3	5,7	10,1
96,0	10,1	94,0	8,4	5,2	8,4	5,8	10,2
118,0	9,6	109,0	9,6	5,4	9,6	5,9	10,3
Коэффициент корреляции	0,5	-0,1		-0,1		0,6

Рис. 2. Карта урожайности кукурузы на зерно – поле № 23219 отд. «Хворостань» ООО «ЭкоНиваАгро» Лискинского района, 2015 г.

циального программного обеспечения для создания картограмм содержания питательных элементов.

Отбор проб почв в полевых условиях стал осуществляться с установлением географических координат или определением маршрутов прохода с помощью GPS – навигаторов. Это позволяет с высокой точностью проводить агрохимическое обследование в установленных местах с возможной периодичностью возврата специалистов учреждения на то же самое место, где проводился отбор проб, для выяснения изменения агрохимического состава почвенного покрова (рис. 1).

В этой связи у сельхозпроизводителей появилась высококачественная информация о пространственном варьировании различных почвенных показателей, которые могут лимитировать урожайность на конкретных участках поля. Все это дает предпосылки к проведению работ по точному земледелию, в частности к применению дифференцированного внесения удобрений.

Впервые центром агрохимслужбы «Воронежский» внедрение работ по точному земледелию в плане получения высококачественной информации о пространственном варьировании различных показателей плодородия почв, используемых при расчете дифференцированных доз внесения удобрений, проводилось в условиях хозяйств ООО «Эко-НиваАгро» Лискинского, Каменского и Бобровского районов, где в период с 2010 по 2015 год было проведено комплексное агрохимическое обследование сельхозугодий с использованием GPS – оборудования на площади более 112 тыс. га. Полученный материал использовался хозяйством для дифференцированного внесения удобрений.

Необходимо отметить, что методика отбора образцов при точном земледелии предусматривает взятие средней пробы на поле, разбитом на элементарные участки площадью от 1 до 10 га. Следовательно, чем меньше площадь элементарного участка, с которой будет отобран смешанный образец, тем выше достоверность данных, но при этом увеличивается и стоимость проведения агрохимических работ.

Руководствуясь инструкциями по методике отбора почвенных проб по элементарным участкам поля в целях дифференцированного применения удобрений, а также по согласованию с руководством ООО «ЭкоНиваАгро», отбор образцов осуществляли с 10 га.

По традиционной методике агрохимического обследования пашни смешанный образец отбирается с 15-25 га, что снижает точность обследования в 1,5-2,5 и более раз по сравнению с отбором при точном земледелии [4, 5].

Результаты и их обсуждение. Для всех типов почв, в том числе и черноземных, характерна пространственная неоднородность показателей плодородия и фитосанитарного состояния посевов, которая обусловлена как природными факторами, так и характером антропогенного воздействия [1].

В этой связи необходим детальный учет распределения элементов питания при расчете дифференцированных доз внесения удобрений на участках разных уровней содержания элементов питания в почве.

Анализ почвенных образцов, отобранных при агрохимическом обследовании почвы одного из полей ООО «ЭкоНиваАгро» (см. табл.), показал, что плодородие почвы меняется в широких пределах даже в рамках одного, отдельно взятого поля.

Содержание подвижных форм фосфора и обменного калия сильно варьировало по элементарным участкам в пределах поля и составило соответственно от 39 до 118 и от 37до 109 мг/кг, содержание гумуса и рН почвы – от 3,7 до 5,9% и от 4,8 до 5,4, что свидетельствует о корреляционной зависимости урожая зерна кукурузы от агрохимических показателей почвенного плодородия поля.

В этой связи применение минеральных удобрений без учета пестроты показателей плодородия почвы внутри поля снижает их эффективность и приводит к дальнейшему увеличению вариабельности почвенного плодородия. В одних случаях это ведет к недобору урожая, а в других – к ухудшению качества продукции и загрязнению окружающей среды, а в целом – к уменьшению окупаемости удобрений. Поэтому дифференцированное внесение удобрений в соответствии с внутрипольной пестротой агрохимических показателей способствует наиболее экономному и рациональному их использованию и обеспечивает наиболее высокую окупаемость урожаем [1, 7].

Таким образом, мероприятия по дифференцированному внесению удобрений имеют ряд преимуществ по сравнению с равномерным внесением:

• •    во-первых, снижается расход средств химизации и потери элементов питания по сравнению с внесением усредненных доз минеральных удобрений по обычной методике, что может вызывать либо их недостаток, либо избыток по отдельным участкам поля;

• •    во-вторых, повышается урожайность и качество продукции сельскохозяйственных культур;

  

Рис. 2. Карта урожайности кукурузы на зерно – поле № 23219 отд. «Хворостань» ООО «ЭкоНиваАгро» Лискинского района, 2015 г.

• •    в-третьих, оказывается положительное влияние на плодородие почвы и экологическую обстановку в ней.

Еще одним важным компонентом системы точного земледелия является картирование урожайности. Используя специальные датчики, установленные на уборочной технике, а также бортовые компьютеры и приемники GPS, после уборки культур можно получать пространственно-ориентировочные карты урожайности. Карты урожайности дают возможность идентификации проблемных зон, целенаправленного исследования причин снижения урожайности, таких как дефицит питательных веществ, уплотнение почвы, отсутствие дренажа, зараженность сорняками и т.д., а также помогает выработать комплекс технологических операций для повышения урожайности [3].

В нашем примере (рис. 2) неоднородность распределения элементов питания по полю определила разницу урожайности кукурузы на зерно по отдельным участкам, которая колебалась от < 2 до > 12 т/га.

С ростом содержания подвижного фосфора и гумуса в почве по элементарным участкам урожайность куку- рузы на зерно повышалась, при изменении других показателей плодородия такой зависимости не обнаружено.

Для определения зависимости урожая кукурузы на зерно от содержания элементов питания, а также других свойств почвы были рассчитаны коэффициенты корреляции (см. табл.).

Путем статистической обработки установлена положительная связь урожая кукурузы на зерно с содержанием Р2О5 и гумуса в почве. Коэффициенты корреляции свидетельствуют о средней связи урожая кукурузы на зерно с их содержанием в почве, они составили для подвижного фосфора 0,5, а для гумуса – 0,6. Существенной корреляционной зависимости между урожайностью кукурузы на зерно с содержанием обменного калия и рН почвы не выявлено. Что касается обменного калия, то это, на наш взгляд, связано с тем, что черноземные почвы богаты калием и отзывчивость культур на калийные удобрения на этих почвах слабая. Изменение реакции среды (рН) максимум на 0,6 единицы также, видимо, недостаточно для заметного влияния на урожайность кукурузы.

Количественная зависимость между содержанием подвижного фосфора и гумуса с урожайностью кукурузы на зерно выражается уравнениями регрессии (рис. 3) для подвижного фосфора:

У = 0,0429Х + 5,3436;

для гумуса:

У=1,846Х - 0,8825.

Полученные уравнения регрессии позволяют прогнозировать урожайность кукурузы на зерно при известном содержании подвижного фосфора и гумуса в почве.

Привлекательность точного (координатного) земледелия, как и других технологических инноваций, на практике определяется, прежде всего, экономической эффективностью на уровне сельскохозяйственного предприятия.

Расчет ожидаемой экономической эффективности двух технологий применения минеральных удобрений на примере сахарной свеклы показал, что при внедрении технологии с применением GPS-навигации получен наибольший экономический эффект по сравнению с традиционной системой земледелия.

Так, прибавка от дифференцированного внесения удобрений под сахарную свеклу (поле № 2705 отд. «Нижнемарьино» хозяйства ООО «ЭкониваАгро» Лискин-ского района) составила 117 ц/га, что на 6 ц/га больше по сравнению с традици- онным внесением. Это отразилось на получении ожидаемого чистого дохода, который превысил на 4,7% аналогичный показатель при обычном земледелии [4]. К таким же выводам пришли сотрудники ФГБУ ГЦАС «Курская» [6].

Заключение

Внедрение точного земледелия позволяет снизить расход средств химизации, уменьшить непроизводительные потери элементов питания, повысить урожайность при хорошем качестве продукции и высокой окупаемости удобрений.

Петра I, Роман Николаевич Ратников, кандидат с.-х. наук, зам. ген. директора по растениеводству,

Управляющая компания «ЭкоНива-АПК Холдинг» f