Системы картирования урожайности и дифференцированного внесения удобрений

Обновлено: 04.10.2024

Машина для дифференцированного внесения гранулированных минеральных удобрений на основе карт-заданий.

Часто задаваемые вопросы о дифференцированном внесении

Что такое дифференцированное внесение минеральных удобрений?

Дифференцированное внесение удобрений (ДВУ) — одна из технологий точного земледелия, которая обеспечивает изменение норм внесения удобрений исходя из продуктивности каждого участка поля.

Что такое карты-задания и где их брать?

Карты-задания, это управляющий алгоритм указывающий разбрасывателю, какую дозу минеральных удобрений необходимо дать на том или ином участке поля. Для генерации карт-заданий рекомендуем бесплатную платформу точного земледелия OneSoil.

Какую выгоду я могу получить?

Опыт OneSoil говорит, что дифференцированное внесение удобрений на площади 5 000 гектар позволяет хозяйству получить дополнительную выгоду в размере 9 100 000 рублей.

Чем отличается эта машина от обычного разбрасывателя минеральных удобрений?

Штанговый способ внесения - обеспечивает равномерность внесения по всей ширине захвата, а дозаторы собственной разработки позволяют изменять дозу вносимых удобрений каждые 4.2 метра ширины захвата с 50 до 350 кг/га.

Для чего нужна эта машина?

Для дифференцированного внесения основных доз минеральных удобрений перед посевом и весенней подкормки на основе карт-заданий.

Машина рассчитана для внесения жку или гранулированных удобрений ?

О дифференцированном внесении удобрений

S.I. Lach∗, Małgorzata Bzowska-Bakalarz∗∗, Wojciech Tanaś∗∗
∗The Institute of Energetics for Agriculture, The National Academy of Sciences of Belarus
∗∗Akademia Rolnicza w Lublinie

Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предполагают широкое применение твердых минеральных удобрений, которые необходимо вносить в оптимальных дозах, своевременно и качественно.

Одной из причин низкой окупаемости минеральных удобрений является высокая неравномерность их внесения. При этом, по данным НИРУП "Институт почвоведения и агрохимии" снижение неравномерности внесения удобрений на 1% приводит к увеличению прибавки урожая за их счет также на 1 % и, наоборот, при внесении расчетной дозы на планируемый урожай [Лях 2003].

По нашим данным, средняя неравномерность распределения удобрений по полю в республике нередко находится в пределах 50-70% при допустимых для азотных 10, калийных и фосфорных 20%. Только по этой причине страна недобирает ежегодно 600 тыс. тонн зерна и огромное количество другой растениеводческой продукции.

Кроме того, неравномерное внесение удобрений негативно влияет не только на количество и качество получаемой продукции, но и на окружающую природную среду, включая водоемы, поверхностные и грунтовые воды.

Дисковые центробежные разбрасыватели в парке машин для внесения минеральных удобрений составляют более 90%. Это обусловлено следующими достоинствами: возможность внесения всего спектра твердых минеральных
удобрений, дефекатов и т.д.; невысокая стоимость; высокая производительность; не предъявляют высоких требований к качеству вносимых удобрений; широкий диапазон доз внесения; простая конструкция; низкие затраты на техническое обслуживание.

Однако надо сказать, что центробежные разбрасыватели имеют такие существенные недостатки, как значительное превышение ширины машины над ширина разбрасывания, что делает необходимым перекрытие смежных проходов, отражаясь на качестве работы машины, а также высокая неравномерность распределения удобрений самими дисковыми рабочими органами. Это объясняется требовательностью дисковых рабочих органов к гранулометрическому составу в плане качества распределения туков, неравномерной подачей удобрений на диски, а также их наклоном относительно поверхности поля и т.д.

Точное земледелие — это совокупность технологий, которые позволяют повысить урожайность и экономическую эффективность сельскохозяйственных работ. Наверное, правильнее было бы называть этот подход точечным, ведь идея состоит в том, чтобы обеспечить максимально благоприятные условия для выращивания на каждом участке поля.

Агрономы знают, что среда обитания достаточно вариабельна даже внутри одного поля. Могут различаться состав почв и рельеф, а значит, солидный резерв повышения продуктивности кроется в совершенствовании внутрипольного управления питанием растений. Одной из таких технологий является система дифференцированного внесения удобрений.

Часто проблема кроется в том, что распределение питательных веществ по полю происходит неравномерно. А единая норма внесения удобрений для всей территории только усугубляет ситуацию, приводя к перерасходу веществ на одних участках и дефициту питания на других. В этом случае намного эффективнее вносить удобрения в зависимости от потребности, исходя из данных анализа почвы различных участков поля. Этот подход называют дифференцированным внесением удобрений.

Дифференцированное внесение удобрений (ДВУ) — одна из технологий точного земледелия, которая обеспечивает изменение доз удобрений в зависимости от состава почвы, планируемой урожайности и потребностей каждой зоны поля.

Для внесения нужного количества удобрений на каждом участке делают отборы проб, в лаборатории анализируют полученные результаты, составляют карты полей, определяют задачи для машин, работающих в поле. При этом задействуется спутниковая навигация и специализированные программы для удаленного управления техникой.

Этот метод позволяет достичь максимальной урожайности, сократить объем вносимых удобрений, повысить экологичность земледелия.

С момента возникновения идеи дифференцированного внесения удобрений до ее первого внедрения в нашей стране прошло более 20 лет.

Первый опыт по дифференцированному внесению гербицида с применением GPS был получен в Германии в
1989 г. Тогда технологию признали перспективной, однако качество GPS-позиционирования не позволяло реализовать потенциал этого метода в полной мере.

В 1995 г. после вывода всех спутников GPS на орбиту и создания коммерческой системы мониторинга земельных ресурсов LORIS™ открылись научно-исследовательские центры по точному земледелию в США и Австралии.

К началу нынешнего века GPS прибавила в функциональности. Появилась развитая беспроводная связь, компактные доступные видеокамеры и датчики, программно-аппаратные решения для оперативного управления и анализа массивов данных, в том числе и сельскохозяйственных. Только в комплексе эти средства способны обеспечить реализацию идеи дифференцированного внесения удобрений.

Параллельно проводилась наработка и изучение способов определения неоднородностей почв полей и угодий (картирование урожайности, формирование почвенных карт) и расчета норм удобрений, а также оценивалась их эффективность,

В 2012 г. технология переменного внесения фосфорно-калийных удобрений частично использовалась для локального внесения удобрений в рамках технологий Strip-Till, Mini-Till. Техника была оборудована системами управления и навигации Raven. Культиваторы-бункера Horsch и Ortman были модернизированы под функцию работы с заданиями согласно сменной нормы.

Для внедрения технологии создана сеть покрытия всех посевных площадей компании собственной сетью базовых РТК станций для получения точности в 2,5 см, установлены и запущены в работу около 300 систем управления и навигации техникой Trimble, John Deere, Raven, CNH. Дополнительно 38 прицепных бункеров переоборудованы для управления сменной нормой внесения удобрений. Бункера управляются и работают как с дополнительными системами управления нормой, так и через ISO BUS соединение (специально разработанным протоколом совмещения навесного и прицепного оборудования с бортовыми компьютерами).

данные спутников, обработанные с помощью специальных программ;
картирование, проведенное с помощью съемок с беспилотных летательных аппаратов;
карты урожайности, которые записываются бортовыми компьютерами комбайнов с функцией картографирования;
объезд полей с GPS-оборудованием.

Почву направляют в сушильный шкаф комнаты пробоподготовки с температурой на уровне не выше 39⁰С. Когда почва достигает воздушно-сухого состояния (влага не ощущается), ее очищают от мусора и перетирают на специальной мельнице. Далее пробу ссыпают в пакетик с номером поля и номером образца, упаковывают в ящик с другими образцами с поля и доставляют на лифте в лабораторию.

Например, обеспеченность калием определяют с помощью метода пламенной фотометрии. Он основан на изучении насыщенности спектра излучения, энергии, выделяемой веществами.

Теплота — энергия движения микрочастиц вещества. При нагреве происходит приток энергии и активизация (возбуждение) атома вещества. Электроны двигаются активнее и отдаляются от ядра атома на внешние орбиты. При охлаждении электроны возвращаются на прежние орбиты. Возвращаясь, они отдают полученную в результате нагрева энергию, и ее можно зафиксировать приборами. Каждый элемент (калий, азот или другие вещества) излучает энергию на определенной, присущей только этому элементу длине волн. При этом интенсивность спектра излучения зависит от концентрации вещества в пробе.

Имея градуировочную кривую/спектрограмму(строится по результатам измерения эталонных растворов) содержания, к примеру, калия для пробы с данного участка, можно сравнить её с полученной спектрограммой образца, определить отклонения и, соответственно, вычислить количество вещества в пробе. Зная количество элемента питания в почве поля, можно определить уровень обеспеченности почвы для выращивания сельскохозяйственных культур, то есть определить достаточно ли этого количества или нужно увеличить содержание.А затем определить точный объем внесения с учетом потребления минеральных веществ той культурой, которая будет выращиваться на этом участке.

В лаборатории выявляют обеспеченность грунта серой, фосфором, азотом, измеряют кислотность почвы, ее гранулометрический состав, содержание органического вещества. Полученная информация по каждому химическому элементу каждой отобранной пробы с каждого участка поля заносится в компьютерную базу данных. Затем эта информация передается в отдел геоинформационных систем.

Полученные данные загружаются в программы построения карт поля. Создаются отдельные карты для калия, фосфора, азота, кислотности. Более того, геоинформационные системы позволяют еще и наложить их друг на друга для понимания картины в целом и использования этой информации в работе техники.

На практике для поля в 100 га, разбитого на участки по 10 га, на каждом из которых отобрано 20 единичных образцов смешанных в 1 средний образец.

При наложении на карту появляются размытые зоны, обозначающие неоднородные участки по насыщенности почвы. Для каждой из таких зон предназначена своя норма внесения удобрений. Затем происходит формирование заданий для техники отдельно по каждому элементу.

Карта-задание загружается в бортовой компьютер. Когда агрегат перемещается по полю, бортовой компьютер, соединенный с высокоточным GPS-навигатором, определяет свое местонахождение и соотносит его с данными карты-задания. Он подключен к системам распределения удобрения, посредством которых меняется положение дозирующих заслонок при прохождении участков поля с переменными нормами внесения удобрений.

Диспетчерский пункт контролирует процесс внесения удобрений и оперативно реагирует на отклонение полученных показателей от плановых. Отслеживаются расход топлива, простой, отклонения от маршрутов, нормы расхода удобрений. Информация по каждой единице техники собирается с помощью датчиков и трекеров и загружается на портал Сonnectedfarm в виде файлов о фактически проделанной работе. Если есть необходимость вмешаться, дежурный диспетчер сразу же связывается с машинистом и корректирует его действия.

Информация по каждой единице техники собирается с помощью датчиков и трекеров и загружается на портал Сonnectedfarm

Мы используем 547-сильный трактор John Deere на гусеницах для лучшего сцепления и меньшего давления на почву. Гусеницы позволяют раньше зайти в поле и позже выйти, так как колеса могут загрузнуть из-за влажности. Трактор заправляется топливом раз в день, отдыхает только один час во время утренней пересменки и час — во время вечерней, а так, можно сказать, работает круглосуточно, когда есть такая потребность,

Агрегат осуществляет рыхление почвы на глубину 30 см, а вносит удобрения — на 13-15 см. Работать может как с одним, так и одновременно с двумя видами удобрений — сейчас это, например, аммофос и калий хлористый.

2 бункера объемом 3 т при интенсивности внесения 60-90 кг/га позволяют обработать 50 га без дозаправки удобрениями. Из бункера с помощью пневмоподачи по рукавам длиной около 15 метров, через распределитель, равномерно на сошники подается удобрение. Расстояние между лапами — 70 см. В компании выполнено переоборудование дополнительных 38 прицепных бункеров для управления переменной нормой внесения по карте-предписанию агрегатируемых с основной почвообрабатывающей техникой. Бункера управляются и работают как c дополнительными системами управления нормой, так и через ISO BUS соединение.

Даже компании, которые продают сервис, не знают, как сделать установку оборудования, как его настроить и запустить в работу. Поставщики оборудования могут продать оборудование либо, в лучшем случае, смонтировать его, обучаясь на твоей технике, и то не всегда удачно. Изменяются версии программных продуктов, контроллера, системы управления на технике, с которой работает агрегат внесения, и возникают проблемы. Но когда у тебя есть соответствующая команда специалистов и желание сотрудников внедрять новые технологии, многое делается самостоятельно,

Работая в одну норму, мы вносим фосфорно-калийные удобрения с запасом, но это неэффективно. Внесение высоких норм удобрений на высоких фонах — не депозит на следующий год, а просто потеря денег,

Для локального внесения переменных норм необходимы инвестиции в переоборудование техники. Переоснащение одного агрегата может стоить 280-400 тыс. грн. При этом предполагается, что в наличии уже имеется техника с навигационной системой и бункер. Таким образом, перевод одного агрегата на переменные нормы окупается при обработке 2 тыс. га за один сезон.

Кроме экономии на удобрениях, достигается сокращение расходов и по другим статьям, например, ГСМ. Для прицельной работы с рассчитанными объемами удобрений и посевного материала техника оборудуется системами параллельного и автоматического вождения, что снижает площади перекрытий при проведении полевых работ, в том числе и внесении удобрений.

Использование систем автоматического вождения — основной базовый элемент работы с любыми технологиями использования переменных норм. Логика проста: нет точного спутникового сигнала и автоматического вождения — нет всех других технологий точного земледелия. Поэтому они являются определяющими для достижения эффекта от технологии точного земледелия:

Внедрение новых технологических решений всегда сопровождается техническими или организационными сложностями. В случае с дифференцированным внесением удобрений проблемы чаще всего возникают в связи с достижением необходимой пространственной точности и правильностью дозирования.

Например, бывают ситуации с попаданием рядов посева в ленту внесения удобрений, а также прохождением агрегатом в одну и ту же линию из года в год.

Особое внимание следует уделить отладке механизмов калибровки раздаточного дозирующего механизма бункера, точности дозирования и равномерности распределения удобрения от бункера до сошника внесения.

Не всегда высоким является качество беспроводной связи, которая необходима для загрузки заданий на технику удаленно и получения отчетов.

Дифференцированное внесение удобрений осуществляется по единому принципу. Однако формирование исходных данных и их использование в организации процесса дифференцированного внесения удобрений может осуществляться различными способами.

Онлайн-способ позволяет производить расчет и коррекцию необходимого объема удобрений прямо во время проведения этой операции, в поле. Этот способ напоминает пошаговую стратегию, предполагает использование датчиков-спектрометров, которые могут находиться на движущемся тракторе или на беспилотнике. Сенсор излучает свет на двух длинах волн и измеряет отражение от поверхности растений. Возникающая разница в красном и инфракрасном спектрах тесно коррелирует с плотностью растительности и ее насыщенностью питательными веществами. На основе полученных данных вычисляются стандартизированные индексы различий растительного покрова — таких насчитывается более двух десятков. Среди них и наиболее известный вегетационный индекс NDVI. Они принимаются в расчет специальной программой, определяющей по заданном алгоритму оптимальную норму для каждого участка поля.

И так, шаг за шагом, в режиме онлайн с одновременным внесением удобрений. Будущее за развитием именно этой схемы, считает Константин Шитюк.

Основные направления развития этой технологии связаны с переходом от оффлайн к онлайн-управлению внесением удобрений. Это предполагает появление новых сенсоров определения уровня обеспеченности почв тем или иным элементом питания на основе метода неразрушающего контроля, использование внесения большего количества продуктов одновременно,

Онлайн-управление дифференцированным внесением удобрений — следующий этап развития этой технологии. И тем агропроизводителям, которые только планируют внедрять новейшие методики, стоит не только изучать опыт зарубежных и украинских первопроходцев в ДВУ, но и присмотреться к решениям, которые станут мейнстримом в ближайшем будущем. Ведь сегодня успешное развитие бизнеса напрямую зависит от скорости внедрения инноваций.

Топ мифов о точном земледелии:

Миф 1. Очень дорогая технология, непонятная и сложная. Как и все непонятное, она представляется сложной и поэтому кажется дорогостоящей. На самом деле, по факту, внедрение технологии можно сравнить с внедрением современных смартфонов. Так, пожилых людей очень долго приучают к подобным новым технологиям. Этот пример актуален и для точного земледелия, которое не так затратно и не так сложно на самом деле. Вопрос в том, что эта технология непривычна для консервативной части аграриев, но когда формируется понимание всех процессов, восприятие инноваций идет гораздо проще.

Миф 2. Точное земледелие выравнивает плодородие. На практике мы знаем, что только известкование или гипсование — приемы, которые действительно могут в какой-то части выровнять у дороги на поле. Удобрениями плодородие не выравнивается. Неоднородность почв не лечится только удобрениями, но дифференцированное внесение удобрений чаще повышает прибыль. В частности, из-за этого к нему такой повышенный интерес. Это не единственный плюс, есть еще и другие. Организационные моменты также очень важны.

Алексей Трубников перешел к распространенному заблуждению, которое с одной стороны очень логично, с другой стороны оно сулит большие потери. На слайде представлена карта поля: подложка спутникового снимка, середина лета прошлого года. Мы видим, что на поле есть зеленые участки, где хорошее развитие культуры, есть такие проплешины по ряду причин связанных в первую очередь с геологией, рельефом. Есть такие проплешины, т.е. здесь урожайность стремится к нулю. А сверху наложены точки с содержанием фосфора. В хозяйстве работают аммофосом. Понятно, азот мерить бесполезно, микроэлементы тоже дифференцированно вносить никто не будет, т.к. есть азот, фосфор, калий. Калием хозяйство не работает, работает фосфором, т.е. аммофосом и точки замера, которые делали местные специалисты, они очень хорошо коррелируют с картиной структуры почвенного покрова. Т.е. мы видим, что вот в таких проплешинах (красные точки) — низкое содержание фосфора. А где хорошее состояние культуры, где почва хорошая, там высокое содержание фосфора. Понятно, что если пользоваться только данными хим. анализа, то рекомендация будет следующая: внести туда, где низкое содержание фосфора, больше аммофоса. Если на плохую почву внести больше аммофоса, то здесь поэтому ничего не вырастет хорошего. Если сюда на участке где все растет, но содержание фосфора высокое, наоборот уменьшить, то будет еще и потеря урожайности в целом с поля, потому что этот участок дает основную урожайность.

Если пользоваться только данными химического анализа почвы, нам нужно вносить фосфор. Мы используем данные содержания фосфора в почве и все бы хорошо, но в этом методе расчета отсутствует самая важная часть: коэффициент использования. Баланс зависит от того, какой коэффициент поставить. Какие будут коэффициенты конкретно в ваших условиях, эти поправки можно сделать только с учетом понимания, что из себя представляет почва с точки зрения всего комплекса, с точки зрения всех параметров: рельефы, неоднородности и агрофизические свойства, которые влияют как раз на вот этот коэффициент использования. Пользование только данными хим. анализа пойдет во вред, надо учитывать более широкий комплекс данных.

Эксперт задал вопрос, адресованный аудитории вебинара. Зачем нужны технологии точного земледелия и точного внесения удобрений? Она нужна для того, чтобы получить лучший результат за счет анализа и использования точных знаний по каждому вашему участку поля.

Опыт говорит о том, что значение рельефа на итоговую урожайность колоссальное, и чаще всего больше 50% влияния на урожайность оказывает именно перераспределение влаги и, в первую очередь, связано с крутизной рельефа и склона, с экспозицией склонов, формой склона. Все мы знаем, что вода течет вниз по градиенту, по уклону и зависит от того, откуда она стекает и куда она протекает больше, от этого очень сильно зависит перераспределение урожайности на поле.

Вот так выглядит картина одного из хозяйств в Старооскольском районе Белгородской области.

Вы видите карту, которая называется Индекс топографической влажности, которые показывают участки: синие участки, которые влажные, то есть в них вода накапливается вплоть до вымочки; коричневые участки, вот например, поле целиком коричневое, оно находится на склоне. С него стекает вода весной, когда снег тает и когда проходят ливни. Перераспределение влаги в рельефе является определяющим, 50-60% влияние на перераспределение урожайности поля оказывает именно рельеф.

Как отметил Алексей Трубников, недостаточно быть просто хорошим IT-специалистам для того, чтобы подготовить хорошие карты-задания. Нужно разбираться в почвоведении и агрономии, ну и конечно, безусловно, в технике, в которой карты готовятся.

Вот так вот выглядит принцип дифференцированного внесения удобрений и сам принцип технологии.

Точное земледелие получило развитие в мире в начале девяностых годов прошлого века. Это прогрессивное научно-производственное направление основывается на использовании комплекса технологий и поддерживается самыми последними достижениями не только в традиционных отраслях агрономической науки, но и других наук, на первый взгляд далеких от специфики сельскохозяйственного производства [2]. Например, с использованием спутниковой системы GPS, с помощью которой корректируется выполнение агроприемов [3].

В последние 20 лет данное направление становится одной из доминирующих тенденций в мировом земледелии. Особое развитие технологии прецизионного земледелия получили в США. Практически во всех ведущих университетах этой страны имеются группы по исследованию вопросов прецизионного земледелия. Более 10 лет назад президент США обозначил прецизионное земледелие как главный приоритет в развитии национальной экономики [1]. Если раньше технология точного земледелия широко использовалась на пахотных землях, к настоящему времени точное земледелие внедряется и на пастбищах [4].

Налажен выпуск специального оборудования несколькими международными корпорациями с центрами базирования в США, Дании, Англии, Франции, Финляндии. Широкомасштабные исследования проводятся также в странах Центральной Азии и в Китае [1]. Текущие исследования по точному земледелию сосредоточены на разработке датчиков с помощью которых можно дистанционно определять свойства культур и почв в реальном масштабе времени, включая анализ цифрового изображения (DIA) и дистанционное зондирование (RS) [4]. Похожие работы ведутся и в России, например разработан экспресс-метод количественной оценки пожнивных остатков на поверхности почвы [5].

Применение технологий прецизионного земледелия позволяет обеспечить экономию ресурсов на 20-30%, существенно повысить эффективность и экологические показатели использования земельных ресурсов [1].

В основу точного земледелия легло дифференцированное применение энергетических затрат в пределах поля. В тех случаях, когда применение точного земледелия на том или ином участке оправданно, эта технология позволяет сделать качественный и количественный прорыв в получении оптимального урожая сельскохозяйственных культур [2].

Одним из основных показателей, определяющих уровень пестроты почвенного плодородия, является дифференциация содержания гумуса и основных элементов питания в почве. В связи с этим одним из элементов точного земледелия является дифференцированное внесение удобрений.

Методика проведения полевых опытов по дифференцированному применению удобрений существенно отличается от традиционных методов полевого эксперимента, так какдолжна быть ориентирована на наличие значительной пестроты плодородия почвы опытного участка, в то время как для обычных полевых опытов участки подбирают наиболее выровненные по своему плодородию. Объяснение этому очень простое: на ровных по плодородию опытных участках дифференцированное внесение удобрений априори не может дать какого-либоэффекта, так как при этом исключается дифференциация доз удобрений в зависимости от пестроты плодородия почвы – основополагающего принципа точного земледелия [6]. Следует отметить также, что ограничивающими факторами являются, прежде всего, количество выпадающих атмосферных осадков и потенциальное плодородие почвы, так при высокой обеспеченности почв элементами питания дифференцированное внесение удобрений также не даст должного эффекта [6, 7].

Дифференцированное внесение удобрений осуществляется двумя основными способами: внесение в режиме on-line (режим реального времени) и внесение в режиме off-line (с предварительно подготовленной картой поля).

В результате дифференцированного внесения фосфорных удобрений на площади 40 га было установлено, что применение дифференциального внесения способом off-line при возделывании сельскохозяйственных культур позволяет рационально использовать дорогостоящие минеральные удобрения, что в сравнении с традиционным фоновым методом экономит до 500 руб. с одного гектара обрабатываемой площади [12].

Режим реального времени (on-line) предусматривает предварительное определение агротребования на выполнение операции, а необходимая доза удобрений рассчитывается в момент выполнения операции. Агротребованием является количественная зависимость необходимой дозы удобрений от полученных показаний датчика,основанных на регистрации оптических характеристик отраженной от листьев радиации и установленного на сельскохозяйственной машине [16]. Результат выполнения операций автоматически вносятся на чип-карту [15]. Дифференцированное внесение удобрений в режиме on-line зачастую используется в комбинации с внесением в режиме off-line.

Одним из аспектов получения высоких урожаев и высокого качества зерна является оптимизация азотного питания. Дифференцированное внесение азотных удобрений существенно сокращает количество вносимых в почву азотных удобрений (до 25–30 %), стоимость которых составляет одну из основных статей затрат производства сельскохозяйственной продукции. Кроме того, дифференцированное внесение снижает риск низких урожаев от наблюдаемых в годы исследований колебаний погодных условий, обеспечивая стабильность функционирования сельскохозяйственного производства 9.

Из наземных фотометров чаще всего используются портативные N-тестеры и мобильные, устанавливаемые на подкормочных агрегатах, N-сенсоры и GreenSeeker. Портативными приборами определяется средняя доза азота для подкормки посевов [18]. Исследованиями,проводившимися в течение двух вегетационных сезонов (2012, 2013 гг.) в полевом опыте Центра точного земледелия России установлено, что измерения с помощью N-tester являются точечными и не могут полноценно охарактеризовать пространственное варьирование биомассы посева на поле, что требуется в точном земледелии для проведения подкормок по технологии on-line [19].

N-сенсор по ходу движения трактора определяет потребность культур в азоте по интенсивности окраски листьев и регулирует дозу вносимых удобрений [9].

Прибор GreenSeeker также во время движения трактора по полю может оценивать пространственное варьирование состояния посевов по индексу NDVI. Во время обследования прибором Green-Seeker оцениваются не отдельно взятые растения, как в случае работы с прибором N-tester, а некая пробная площадь (полоса посева, делянка, поле) [19].

N-сенсор и GreenSeeker, синхронизированные через борт- компьютеры с GPS-терминалами и рабочими органами машин-удобрителей, дают команды для дифференцировки введенной в борт-компьтер средней дозы адекватно состоянию посева: интенсивности зеленой окраски растений и величине биомассы. [10, 19].

В течение вегетационного сезона обследование поля оптическими датчиками проводится неоднократно, что позволяет наблюдать развитие посева в динамике и контролировать азотное питание растений. Следует отметить, что встроенные в прибор калибровочные таблицы подходят для сортов и условий страны-производителя сенсора и должны уточняться для конкретных почвенно-климатических условий, сортов, фазы развития растения [20]. По расчетам [14], экономическая целесообразность использования навигационной системы при внесении азотных удобрений начинается с 15 % различия в содержании N-NO3 по элементарным участкам и на площади не менее 20 % поля.

На опытных полях филиала ГНУ АФИ Россельхоз академии разработаны и уже несколько лет используются технологии дифференцированной подкормки растений азотными удобрениями. Расчет доз азотных удобрений основан на оптических характеристиках посевов яровой пшеницы, которые измеряются с помощью азотного Hydro-N-Sensor и по картам-заданиям, разработанным на основе дешифровки аэрофотоснимков посевов. При этом настройка N-сенсора для реализации технологических воздействий в режиме on-line осуществлялась на основании калибровочных данных, полученных непосредственно на посевах, а также на тестовых площадках с помощью портативного прибора N-тестера. В сравнении с традиционной технологией внесения удобрений наиболее эффективным был вариант с дифференцированным внесением азотных удобрений по картам-заданиям, созданным на основе дешифровки аэрофотоснимков посевов с помощью оптических характеристик тестовых площадок [9].

На базе научно-технологического центра ВНИИМЗ (п. Эммаус, Тверская обл.) в 2011 и 2013 гг. проводили полевые эксперименты с использованием N-тестера для изучения особенностей азотного питания новых сортов льна-долгунца.На основании полученных экспериментальных данных предложен график потребности льна в азотных удобрениях с учётом планируемой урожайности льносоломы и показателей N-тестера. Ограничениями данного метода являются неизученные вопросыпо реакции растения льна на дисбаланс элементов питания и другие почвенно-климатические лимитирующие факторы.Таким образом, разработка калибровочных таблицдля различных типов оптических N-тестеров для современных и перспективных сортов льна-долгунца и льна масличного позволит в режиме реального времени проводить корректировку в азотном питании культуры на начальных этапах развития [20].

По результатам исследований, проводившимисяв полевом опыте Центра точного земледелия (ЦТЗ на озимой пшеницепришли к выводу, что наиболее существенным фактором, влияющим наурожайность и качество зерна, является применение азотных подкормок: урожайностьповышается в среднем на 21-23%, содержание белка на 35-38%. При сравнении влиянияточной и традиционной технологий возделывания на урожайность и качество зерна существенных различий между технологиями не выявлено [19].

В полевом опыте на дерново-подзолистой суглинистой окультуренной почве в Нечерноземной зоне России оптимизация азотного питания ячменя при внедрении точного земледелия. Эффективным было как одноразовое, так и дробное внесение азота. Прибавки урожая от эквивалентных доз азота были практически одинаковыми. Однако дополнительное внесение азота в подкормку по эффективности в 2-3 раза уступало эквивалентной дозе, внесенной до посева [21].

Список литературы

2 В. П. Якушев, В.В. Якушев, Л.Н. Якушева, В. М. Буре. Электронная карта урожайности как информационная основа прецизионного внесения удобрений. Земледелие №3, 2009. С. 16-19.

3 А. И. Беленков, А.Ю. Тюмаков, Сабо Умар, Д.С. Мокичева. Агрохимическая и биологическая характеристика плодородия почвы опытного участка центра точного земледелия. Известия ТСХА, выпуск 3, 2013 год. С. 53-62.

4 Jürgen Schellberg, Michael J. Hill, Roland Gerhards, Matthias Rothmund, Matthias Braun. Precision agriculture on grassland: Applications, perspectives and constraints. Europ. J. Agronomy 29 (2008). Р. 59–71.

5 С. А. Васильев, В. В. Алексеев, А. В. Речнов. Экспресс-метод количественной оценки пожнивных остатков на поверхности почвы. Аграрный научный журнал. № 9, 2015 г. С.11-13.

8 А.С. Боровкова, А.П. Цирулев. Дифференцированное внесение минеральныхудобрений в условиях лесостепиСамарской области.Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. №4, 2008 г. С. 56-61.

9 Д. А. Матвеенко. Методические подходы для реализации дифференцированного внесения азотных удобрений в посевах яровой пшеницы. Агрофизика № 2(6), 2012. С. 16-23.

10 А.И. Беленков, С.В. Железова, Е.В. Березовский, М.А. Мазиров. Элементы технологии точного земледелия в полевом опыте РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Известия ТСХА, выпуск 6, 2011 год. С. 90-100.

11 П.А. Чекмарёв,А.А. Лукманов. Освоение элементов точного земледелия в практической агрохимии Республики Татарстан. Достижения науки и техники АПК, №03-2011. С. 3-4.

12 В.А. Любчич, С. В. Попов, Ф.Г. Бакиров, А.П. Долматов, М.Р. Курамшин. Дифференцированное внесение удобрений в системе точного земледелия.Известия Оренбургского государственного аграрного университета. №1-1, 2012 г. С. 73-75.

13 Д.И. Ерёмин, Ю.П. Кибук. Дифференцированное внесение удобрений как инновационный подход в системе точного земледелия. Вестник КрасГАУ. № 8, 2017. С. 17-26.

14 Н.В. Абрамов, С.В. Шерстобитов, О.Н. Абрамов. Дифференцированное внесение минеральных удобрений с использованием космических систем. Агропродовольственная политика России. №2(26), 2014 г. С. 2-8.

15 И.А. Кустарников, Е.В. Герасимов, Г.Г. Шматко, И.В. Чапп.Дифференцированное внесение минеральных удобрений, как элемент точного земледелия. Сборник научных трудов Sworld. Т.15. № 4. 2013. С. 53-55.

16 Д. А. Матвеенко. Дифференцированное внесение азотных удобрений на основе оценки оптических характеристик посевов яровой пшеницы: Автореф. дис . . . канд с/х наук. Санкт-Петербург. 2012г. – 23 с.

18 Р. А. Афанасьев. Агрохимическое обеспечение точного земледелия. Проблемы агрохимии и экологии, № 3, 2008. С. 46-53.

19 С.В. Железова, И.Ф. Шамбинго, А.В. Мельников, Е.В. Березовский. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от технологии возделывания в полевом опыте центра точного земледелия. Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 10 (120), 2014. С 10-14.

20 И. В. Ущаповский, Е. М. Корнеева, Л. Н. Павлова, Е. В. Ожимкова, Е. А. Прутенская, С. Л. Белопухов. Особенности азотного питания новых сортов льна-долгунца для задач точного земледелия. Известия Оренбургского государственного аграрного университета: теорет. и науч.-практ. журн./ Оренбург. гос. аграр. ун-т. - Оренбург. №6, 2015г. С.40-43.

21 А.В. Ваулин. Оптимизация азотного питания ячменя при внедрении точного земледелия. Агрохимический вестник • № 1 – 2013. С. 15-16.

Успешность и прибыльность агробизнеса напрямую связаны с показателями урожайности, но урожайность сельскохозяйственных культур на каждом участке поля – величина неоднородная и зависит абсолютно от множества различных факторов: наличия влаги в почве, питательных веществ, рельефа и высоты размещения земельного участка, погодных условий, проведения технологических операций и многих других факторов.

Большое количество фермерских хозяйств на сегодняшний день оценивают урожайность на поле средним значением, по которому делают выводы об обеспеченности почвы элементами питания.

По нашему опыту, такой подход не дает достоверных данных, поэтому мы рекомендуем своим клиентам установить систему картирования урожайности на зерноуборочную технику при условии отсутствия заводской.

Что такое система картирования урожайности?

Система картирования урожайности – совокупность оборудования и ПО, которые устанавливаются на зерноуборочную технику для учета количества собранной сельскохозяйственной культуры на каждом участке поля.

С помощью специальных датчиков, установленных на комбайнах, а также бортовых компьютеров и приемников GPS в процессе уборки урожая можно получить пространственно ориентированные карты урожайности и влажности зерна. Составление подобных карт является неотъемлемой частью технологии точного земледелия и позволяет осуществлять прогноз урожайности.

Основные элементы системы картирования урожайности:

датчик потока зерна;
датчик влажности зерна;
датчик скорости движения комбайна;
датчик положения жатки;
DGPS-система;
бортовой компьютер;
дисплей.

В результате использования системы картирования урожайности создаются специальные картограммы урожайности, которые позволяют:

Определить проблемные участки поля. Если вы знаете в какой части поля из года в год низкая урожайность, вы сразу же понимаете, какая зона требует больше внимания со стороны агронома. Имея эти данные, вы сможете быстрее выявить и устранить причину низкого плодородия, а также скорректировать технологию для получения максимальной прибыли с каждого участка поля.

Определить зоны продуктивности на поле. Продуктивность и плодородие почвы на каждом участке поля отличаются друг от друга. Например, одна зона поля может давать высокий урожай, а вторая – низкий. Используя технологии дифференцированного высева семян, внесения удобрений и внесения СЗР, можно сэкономить на ресурсах и одновременно увеличить рентабельность каждого участка поля.

Провести агрохимический анализ почвы. Специалисты используют ранее созданную карту на основе зон продуктивности для отбора образцов почвы с разных участков поля, чтобы выяснить причины неурожайности, оптимизировать затраты на систему питания, выяснить, подходит ли конкретный участок для выращивания тех или иных культур.Провести дифференцированный посев и дифференцированное внесение удобрений. Участки с разной продуктивностью и плодородием почвы по-разному реагируют на одну и ту же норму высева семян и дозу удобрений. Внедрив систему дифференцированного внесение удобрений и дифференцированного посева, можно максимально раскрыть потенциал каждого участка поля, тем самым повысив урожайность сельскохозяйственных культур.

Таким образом, можно сделать вывод, что картирование урожайности является незаменимым элементом системы точного земледелия, что в свою очередь указывает, на каком участке поля в будущем можно будет получить максимальный урожай, исходя из оптимизации затрат и извлечения максимальной прибыли. Существует и другое решение данной задачи – снижение затрат за счет планирования урожая на участках с пониженной плодородностью почвы, что оказывает прямое влияние на севооборот, конфигурацию полей и выбор высеваемых культур.

Читайте также: