Агрохимическое обследование в точном земледелии

© Внимание! При использовании материалов ссылка на сайт www.agrophys.com обязательна!



Применение агротехнологий без учёта пространственной и временной вариабельности параметров плодородия почв повсеместно приводит к нарушению равновесия агроэкосистем. Технология XXI века - точное земледелие (precision agriculture) во многом построена именно на оценке пространственно – временной неоднородности сельскохозяйственных полей. Более того, от степени неоднородности зависит эффективность внедрения новой технологии в конкретных хозяйствах. Если агрохимические и агрофизические показатели качества и плодородия почв значительно отличаются в пределах одного поля, то затраты на новую технологию с большей вероятностью окупятся. Следовательно, первым необходимым шагом при переходе на новую технологию является объективная оценка пространственно-временной вариабельности сельскохозяйственных полей.

Известно, что при внесении минеральных удобрений определяющие значение для расчёта доз удобрений под конкретную культуру имеют почвенно-климатические характеристики полей, включающие основные агрофизические и агрохимические параметры, такие как гранулометрический состав, кислотность, подвижные формы фосфора и калия, органическое вещество, плотность, влагообеспеченность, гидролитическая кислотность, сумма поглощённых оснований (N, P, K, Гумус, ph и др.) . Для определения значений этих так называемых химических индексов плодородия проводится регулярное обследование почв.

Результат агрохимического обследования 'традиционным' способом (P2O)

Традиционно обследование проводится вручную, и самое главное, без точной привязки к местности, поэтому при повторном обследовании трудно с уверенностью утверждать, что пробы были взяты в том же самом месте. Из этого следует, что информация, полученная таким способом, скорее всего не отражают реальную картину и динамику изменения почвенных показателей на поле, что в свою очередь приводит к неверным результатам расчёта доз удобрений, и как следствие это отражается как на экономической политике хозяйства, так и на экологической обстановке.

С другой стороны почти повсеместно наблюдается широкое варьирование агрохимических показателей на пахотных площадях нашей страны. Исследования, проведенные на агрополигоне Всероссийского НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, в частности, показали, что на участке площадью 4 га, разделенном на 400 равновеликих (10 х 10 м) делянок, содержание гумуса по отдельным делянкам колебалось от 1,15 до 3,1 %, то есть по принятой градации, от очень низкой до высокой обеспеченности.

Последние достижения науки и техники, особенно в области информационных технологий, позволяют выйти на качественно новый уровень обследования почв. Для применения технологии точного земледелия необходимо проводить обследование почв, используя датчики, приборы и мобильные информационные системы, позволяющие исследовать вариабельность пространственно-ориентированных характеристик почвенного и растительного покровов, в том числе конечного урожая в пределах конкретного поля.

Для агрохимического обследования "точным" способом нами используетcя мобильный автоматизированный комплекс, оснащенный GPS-приемником, бортовым компьютером, автоматическим пробоотборником и специальным программным обеспечением. Применение современных технологий позволяет получать более точные карты пространственного распределения агрохимических показателей внутри каждого поля. Результат агрохимического обследования 'ТОЧНЫМ' способом (P2O)

На первом и втором рисунках хороша видна разница между "традиционным" и "точным" методами агрохимического обследования. И если речь идет о тысячах гектаров, то ошибка при расчете доз удобрений может быть очень большой, что безусловно повлияет на себестоимость, количество и качество урожая, а также на экологическую обстановку вокруг.

Перед отбором почвенных проб на поле необходимо определить размер элементарного участка, с которого будет браться одна объединенная проба. То есть проба, состоящая из смешанных 10-15 образцов почвы, отобранных в разных местах (обычно по диагонали) на каждом элементарном участке.

В «Методических указаниях по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий» (ЦИНАО, Москва, 1994 г.) рекомендуется, предварительно изучив историю угодья, разбивать его на участки в зависимости от количества применяемых фосфорных удобрений. Если фосфора вносится по действующему участку менее 60 кг/га, то площадь участка составляет 5 га. При норме внесения на 1 га 60..90 кг P2O5 образец берётся с участка площадью 4 га, а при более 90 кг – 2 га.

Полевые работы проводятся при температуре не ниже +5 С. На полях, где доза внесения составляла не более 90 кг/га д.в., отбор проб можно проводить в течение всего вегетационного сезона, если больше – спустя 2-2,5 месяца после внесения. На полях, где интенсивно применяются пестициды, отбор проб проводится через 1,5-2 месяца после обработки. Зараженные радионуклидами территории обследуются до посева сельскохозяйственных культур или во время уборки. Внесение органических удобрений на сроки отбора образцов не влияет.

Также размер элементарного участка можно определять руководствуюясь недавно опубликованными методическими указаниями "Методика отбора почвенных проб по элементарным участкам поля в целях дифференцированного внесения удобрений." Сычев В.Г., Афанасьев Р.А., Личман Г.И., Марченко М.Н.; М.: ВНИИА, 2007 г. (.pdf, 4 МБ)
Исходя из своего опыта мы рекомендуем выбирать размер от 1 до 5 гектар в зависимости от размера хозяйства и размера бюджета хозяйства на эти цели.

Первым этапом агрохимического обследования является создание электронных контуров (карт) полей с точностью, которую обеспечивает GPS-приемник. Оконтривание полей также определеяет реальные границы и площади сельхозугодий с сантиметровой точностью, что в свою очередь влияет на расчёт необходимых удобрений и учёт урожая. Разница между реальным размером сельхозугодий и размером известным агроному или руководителю может составлять до 20%!

После оконтуривания полей необходимо разбить каждое поле на элементарные участки. Для этого в программе FieldRover "накладываем" сетку на полученный контур поля, перемещаем ее до оптимального, на наш взгляд, положения и фиксируем. В результате получили карту поля, разбитого на пронумерованные элементарные участки заданной формы и размера. Поле готово к отбору проб.

Схема отбора почвенных проб При отборе проб оператор, двигаясь внутри элементарного участка, делает 10-15 уколов автоматическим пробоотборником, останавливаясь при каждом уколе. На панели бортового компьютера записывается пройденный путь и сохраняется в памяти компьютера.

Программное обеспечение позволяет также осуществлять навигацию к отмеченной в бортовом компьютере оператором точке на поле. При этом на дисплее будет указываться направление и расстояние до точки. Это удобно при движении к месту последней взятой пробы для продолжения работ или к проблемному участку, где необходимо провести дополнительные исследования.

Отобранные и маркированные образцы (пробы) передаются в аккредитованную агрохимическую лабораторию для анализа. После выполнения анализов из лаборатории получаем ведомость, где указаны агрохимические показатели соответствующие номерам проб.

Результаты анализа вводятся в компьютер, в специальную программу (геоинформационную систему - ГИС) и обрабатываются. Такми программами могут быть MapInfo ©, SSToolBox ©, ArcGIS © и другие.

Полученные пространственно-ориентированные карты распределения каждого агрохимического показателя позволяют видеть и учитывать при расчетах реальное состояние полей. Но если обычное хозяйство может обходится и без таких точных карт, то хозяйства использующее технологии точного земледелия для дифференцированного внесения минеральных удобрений просто не могут обходится без них.

Для дифференцированного внесения минеральных удобрений мы используем программное обеспечение SSToolBox ©, GPS-приемники, бортовые компьютеры и специальное бортовое програмное обеспечение. На основании полученных карт по агрохимическим показателям в программе SSToolBox ©, автоматически проводится расчёт дозы для каждого элементарного участка по заранее нами составленной формуле. Программа SSToolBox, в которой мы делаем подобные карты и проводим расчет дозы удобрений, обладает встроенным редактором формул, который позволяет программировать достаточно сложные формулы. Также при расчете учитываются параметры удобрения и цена, а также ограничения, которые мы накладываем на внесение удобрений (например максимально возможная доза).

Карта-задание на дифференцированное внесение фосфорных удобрений После расчета доз удобрений мы получаем карту задание, в параметрах которой уже просчитано какое количество удобрений потребуется для внесения на данное поле и сколько это будет стоить в рублях.

На рисунке видно, что карта-задание состоит из маленьких квадратиков. Эти квадаратики, в нашем случае, имеют размер 18 х 18 м - такова была выбрана ширина захвата распределителя минеральных удобрений (Amazone). При расчёте дозы для каждого элементарного участка, программа просит ввести ширину захвата для более точного простаранственного распределения дозы удобрений.

В заключение стоит отметить, что дифференцированное внесение позволило сэкономить нам в 2007 году 20% минеральных удобрений при одновременной прибавке урожая и повышении его качества.

Побробнее о методике агрохимического обследования можно узнать из этих документов и видеоматериалов:

  • Книга "Информационное обеспечение точного земледелия" (Глава 6) Якушев В.П.,Якушев В.В., С-Пб, 2007


  • Методические указания.Методика отбора почвенных проб по элементарным участкам поля в целях дифференцированного внесения удобрений. Сычев В.Г., Афанасьев Р.А., Личман Г.И., Марченко М.Н.; М.: ВНИИА, 2007 г. .pdf, (4 МБ)


  • Видеоролик. Работа мобильного комплекса для агрохимического обследования полей . Скачать, (12 МБ)


  • Статья. Дифференцированное внесение минеральных удобрений на опытных полях Агрофизического НИИ (Материалы Школы молодых ученых, С-Пб, 2007 г). Скачать, (3 МБ)


  • Статья. Информационно-навигационный комплекс для полевых экспериментов.(Материалы 12ой Международной конференции и выставке по механизации полевых экспериментов IAMFE/РОССИЯ, С-Пб, 2004 г). Скачать, (422 КБ)


  • C вопросами и предложениями обращайтесь по телефону или по E-mail.


    См. также:

    Мобильный автоматизированный комплекс для агрохимического обследования с/х полей

    Создание электронной карты (контура) поля

    Некоторые публикации и видиоматериалы по точному земледелию из нашей библиотеки