CC BY
16
9. Никитина В.И. Зависимость продолжительности вегетационного периода сортов яровой мягкой пшеницы от пункта возделывания // Вестник КрасГАУ 2019. № 5 (146). С. 43 - 49.
10. Захаров В.Г., Яковлева О.Д. Изменение качества зерна яровой мягкой пшеницы в процессе селекции // Зерновое хозяйство России. 2016. № 4. С. 41 - 45.
11. Формирование урожайности и элементов продуктивности яровой мягкой пшеницы при посеве по альтернативным предшественникам/Е.В. Агеева, И.Е. Лихенко, В.В. Советов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 12. С. 27 - 30.
12. Рзаева В.В., Мокина Н.Е. Влияние предшественника на урожайность яровой пшеницы в северной лесостепи Тюменской области // Достижения вузовской науки 2018: сб. ст. III Междунар. науч.-исследоват. конкурса: в 2 ч. Пенза, 2018. С. 89 - 91.
13. Рекомендации по агротехнологиям возделывания сельскохозяйственных культур в Челябинской области / А.В. Вражнов, В.А. Тюнин, А.А. Анисимов [и др.]; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, ФГБНУ «Челябинский НИИСХ». Челябинск, 2019. 76 с.
14. Белкина Р.И. Послеуборочное дозревание зерна пшеницы в условиях Северного Зауралья // Развитие и внедрение современных наукоёмких технологий для модернизации агропромышленного комплекса: сб. ст. по матер. междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 125-ле-
тию со дня рождения Терентия Семёновича Мальцева. Лесниково, 2020. С. 49 - 53.
15. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1997. 216 с.
16. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
17. Ященко С.Н., Логинов Ю.П., Казак А.А. Влияние предшественника на урожайность и качество семян сортов пшеницы в северной лесостепи Тюменской области // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2021. № 1 (62). С. 47 - 57.
18. Никитина В.И. Влияние продолжительности светового периода на лабораторную всхожесть семян сортов яровой пшеницы различного географического происхождения // Вестник КрасГАУ 2015. № 4 (103). С. 98 - 101.
19. Овчинникова Т.Г. Изменчивость показателя всхожести семян мягкой яровой пшеницы под влиянием интенсификации фона возделывания // Современная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. X Междунар. науч.-практич. конф.: в 2 ч. Пенза, 2019. С. 139 - 142.
20. Захаров А.Ф., Торопова Е.Ю. Влияние зерновых и паровых предшественников на фитосанитарное состояние и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Западной Сибири // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2007. № 8 (176). С. 11 - 14.
Сергей Николаевич Ященко, аспирант. ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья». Россия, 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7, yashhenkosn.22@ati.gausz.ru
Sergey N. Yashchenko, postgraduate, Northern Trans-Ural State Agricultural University. 7, Republic St., Tyumen,
625003, Russia, yashhenkosn.22@ati.gausz.ru
-♦-
Научная статья
УДК 633.8.022.3
doi: 10.37670/2073-0853-2021-91-5-22-26
Эффективность дифференцированного внесения азотных удобрений в режиме off-line в условиях Западной Сибири
Сергей Владимирович Шерстобитов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья
Аннотация. Рассмотрен порядок внедрения в хозяйства Западной Сибири технологии дифференцированного внесения азотных удобрений в режиме off-line при выращивании яровой пшеницы: оцифровка границ полей с разделением на элементарные участки поля; мониторинг состояния плодородия с применением ГИС-технологий; расчёт доз минеральных удобрений по элементарным участкам поля и создание карты задания; экспорт файла в навигационный комплекс «Агронавигатор+»; переоборудование посевного комплекса John Deere 730 - установка линейного электроактуатора и его калибровка. Результаты исследования показали, что дифференцированное внесение азотных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,0 т/га даёт прибавку 0,11 - 0,27 т/га относительно традиционного способа внесения удобрений с усреднённой нормой по полю, при НСР05 0,35 т/га. Применение дифференцированного внесения минеральных удобрений в режиме off-line позволило получить выручку от реализации дополнительной прибавки в 0,1 т/га в размере 1500000 руб. с площади 15000 га. Прибыль от внедрения инновационного метода внесения минеральных удобрений с применением спутниковых навигационных систем составила 889500 руб., рентабельность данной технологии - 145,7 %.
Ключевые слова: точное земледелие, дифференцированное внесение минеральных удобрений, яровая пшеница, агронавигатор.
Для цитирования: Шерстобитов С.В. Эффективность дифференцированного внесения азотных удобрений в режиме off-line в условиях Западной Сибири // Известия Оренбурского государственного аграрного университета. 2021. № 5 (91). С. 22 - 26. doi: 10.37670/2073-0853-2021-91-5-22-26.
Original article
Efficiency of differentiated application of nitrogen fertilizers in the off-line mode in the conditions of Western Siberia
Sergey V. Sherstobitov
Northern Trans-Ural State Agricultural University
Abstract. The procedure for introducing the technology of differentiated application of nitrogen fertilizers in off-line mode when growing spring wheat into the farms of Western Siberia is considered: digitization of field boundaries with division into elementary field sections; monitoring of the state of fertility using GIS technologies; calculation of doses of mineral fertilizers for elementary areas of the field and creation of a task map; export of the file to the navigation complex "Aronavigator +"; re-equipment of the John Deere 730 seeding complex - installation of a linear electric actuator and its calibration. The results of the study showed that the differentiated application of nitrogen fertilizers for the planned yield of spring wheat of 3.0 t/ha gives an increase of 0.11 - 0.27 t/ha relative to the traditional method of applying fertilizers with an average rate for the field, with HCP05 0.35 t/ha. The use of differentiated application of mineral fertilizers in the off-line mode made it possible to receive proceeds from the sale of an additional increase of 0.1 t/ha in the amount of 1500000 rubles. from an area of 15000 hectares. The profit from the introduction of an innovative method of applying mineral fertilizers using satellite navigation systems amounted to 889500 rubles, the profitability of this technology is 145.7 %.
Keywords: precision agriculture, differentiated application of mineral fertilizers, spring wheat, agronavigator.
For citation: Sherstobitov S.V. Efficiency of differentiated application of nitrogen fertilizers in the off-line mode in the conditions of Western Siberia. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 91(5): 22 - 26. (In Russ.). doi: 10.37670/2073-0853-2021-91-5-22-26.
Ведение цифрового сельского хозяйства [1 - 3] невозможно без применения точного земледелия [4 - 6]. Оцифровка границ полей, отбор почвенных образцов, составление картограмм и картосхем внесения удобрений по элементарным участкам полей, параллельное вождение агрегатов по полю, дифференцированное внесение удобрений, картирование урожайности [7], слежение за техникой - всё это основано на системе спутниковой навигации [8].
Сельскохозяйственные машины и агрегаты, применяемые на полях России, стран дальнего зарубежья и СНГ, разработанные за последние 30 - 40 лет, должны пройти модификацию и модернизацию для автоматизированного управления рабочими органами. Этот переходный период продлится до тех пор, пока новые машины и агрегаты, разработанные современной индустрией машиностроения, пройдут производственную проверку и будут активно внедрены в агропромышленный комплекс страны [9, 10]. Следовательно, необходимо дооборудовать сельскохозяйственные машины и агрегаты дополнительным оборудованием, позволяющим управлять ими. Многие сельскохозяйственные товаропроизводители не готовы к внедрению инновационных технологий, возникает множество вопросов, один из которых это экономическая эффективность внедряемой технологии [11].
Целью наших исследований было показать производственную и экономическую эффективность применения дифференцированного способа внесения минеральных удобрений в режиме offline модернизированным посевным комплексом John Deere 730 в условиях Западной Сибири.
Материал и методы. Технология дифференцированного внесения минеральных удобрений в режиме off-line при посеве зерновых культур
предусматривала ряд последовательных операций. Оцифровка границ полей с созданием электронной карты полей в АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья» проведена в 2012 г., разбивка на элементарные участки - в 2013 г. Агрохимическое обследование научно-производственного поля, расчёт доз минеральных удобрений проводился ежегодно с составлением карты задания и экспорта в навигационный комплекс (далее БНК) «Агронавигатор+». Агронавигатор устанавливался в кабину трактора; на высевающий редуктор посевного комплекса дополнительно устанавливался линейный электроактуатор; всё это соединялось электропроводами, далее проводилась настройка и калибровка оборудования перед началом посевной кампании.
Экономическую эффективность модернизации посевного комплекса для дифференцированного внесения азотных удобрений рассчитывали на полях АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья» в севообороте почва - чернозём выщелоченный. Сорт яровой пшеницы - Новосибирская 31, агротехника - типичная для данной территории. Более подробная информация представлена в ранее опубликованной работе [12].
Оценка эффективности дифференцированного внесения минеральных удобрений с применением навигационной системы проводилась на пяти вариантах, которые разделены были на элементарные участки. Отбор почвенных образцов проводили с географической привязкой; содержание нитратного азота в образцах изучали ионометри-ческим методом (ГОСТ 26951-86); расчёт доз минеральных удобрений - методом элементарного баланса; математическую обработку полученных данных проводили по Б.А. Доспехову (1965), а также с помощью компьютерных программ Excel и Snedecor [12].
Результаты исследования. Дифференцированное внесение минеральных удобрений в почву при посеве в режиме off-line - многоэтапный процесс, в основе которого сосредоточено множество элементов.
1. Одним из главных элементов процесса является оцифровка границ полей - создание контуров полей в векторном изображении с уточнённой площадью полей, которые в последующем делятся на элементарные участки. Стоимость данной операции за 1 га зависит от метода - оцифровки космоснимков, полученных в открытом доступе (не всегда качественные космоснимки), объезда автотранспортом с навигационным оборудованием (БНК «Агрона-вигатор»), беспилотного летательного аппарата и варьирует от 15 до 50 руб/га в ценах 2020 г. Однако данная операция проводится единожды, данные затраты нельзя отнести к дополнительным издержкам для дифференцированного внесения минеральных удобрений при посеве зерновых в режиме off-line.
2. Мониторинг состояния плодородия почвы по элементарным участкам поля. Проводится ежегодно для составления системы удобрений на планируемую урожайность. Стоимость варьирует в зависимости от площади элементарного участка и количества определяемых элементов. Например, автоматизированный отбор, пробоподготовка, определение N-NO3, P2O5, K2O, рН, рНг, SO4 стоит 2200 руб/образец, с учётом создания карты задания для дифференцированного внесения в режиме off-line в ценах 2020 г.
3. Модернизация посевного комплекса John Deere 730. Состоит из демонтажа ручного механизма регулировки доз удобрений, изготовления приспособления и монтажа линейного электро-актуатора. Стоимость вышеперечисленных работ составляет 50000 руб. При амортизационных отчислениях 10,0 % дополнительные затраты составляют 2,38 руб/га. Линейный электроактуа-тор получает сигналы с бортового навигационного комплекса «Агронавигатор+» стоимостью 1400000 руб., однако он применяется во всех агротехнологических операциях (боронование, посев, внесение химических средств защиты растений, уборка, отбор почвенных образцов) и окупается в первый полевой сезон. В стоимость оборудования входит монтаж (цены 2020 г.), цена может изменяться в зависимости от курса иностранных валют.
Например, сельскохозяйственное предприятие имеет посевную площадь 4000 га, стоимость оцифровки границ и создание электронных карт полей составит по максимальной цене 200000 руб. В наличии один посевной комплекс, выработка в посевную кампанию -1500 га, следовательно, необходимо провести агрохимическое обследование на площади 1500
га. Площадь элементарного участка в условиях Западной Сибири составляет 20 га под зерновые культуры. При расчёте количество образцов согласно площади составит 75 шт. (1500 / 20 = 75), а стоимость комплексного определения минеральных удобрений, необходимых для дифференцированного внесения в почву при посеве в режиме off-line, составит 165000 руб. (75 ■ 2200 = 165000 руб.).
Таким образом, общие затраты в начале работы инновационным методом внесения минеральных удобрений в режиме off-line посевным комплексом John Deere 730 составят 555000 руб. плюс 10,0 % на прочие расходы, итого - 610500 руб. Следует иметь в виду, что в последующие годы стоимость будет зависеть только от площади агрохимического обследования, так как оцифровка границ полей проведена, поля разбиты на элементарные участки, оборудование приобретено и установлено на агрегаты. Следовательно, по ценам предыдущего года затраты на агрохимическое обследование составят всего 165000 руб.
Показатели урожайности, рентабельности и затрат при дифференцированном внесении минеральных удобрений в почву при посеве в режиме off-line отражены на рисунках 1 и 2 и в таблице 1.
Высокий уровень агротехники и потенциальное плодородие полей АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья» в условиях северной лесостепи Тюменской области позволяют на контроле без применения минеральных удобрений получить по годам от 3,43 до 4,65 т/га при затратах на производство от 14562,9 до 17263,1 руб/га. Внесение аммиачной селитры дало прибавку в 2017 г. 0,31 - 1,07 т/га, в 2018 г. - 0,99 - 1,34 т/ га, а в 2019 г. - 0,30 - 0,59 т/га.
Дифференцированное внесение азотных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,0 т/га дало прибавку 0,11 - 0,27 т/ га относительно традиционного способа внесения удобрений с усреднённой нормой внесения аммиачной селитры по полю при НСР05 0,35 т/ га. Дифференцированное внесение азотных удобрений на планируемую урожайность 4,0 т / га увеличивало норму внесения удобрений, но при этом прибавка составила в 2017 г. 0,26 - 0,76 т / га, в 2018 г. - 0,34 - 0,35 т/га, в 2019 г. - 0,0 - 0,26 т/га.
Высокий потенциал чернозёма выщелоченного без внесения азотных удобрений позволил получить высокую урожайность зерна яровой пшеницы с наименьшими затратами на производство: в 2017 г. - 3,48 т/га, в 2018 г. - 3,43 т/га, а в благоприятных погодных условиях 2019 г. -4,65 т/га. Вместе с тем рост цен привёл к повышению затрат на производство с 14562,9 руб/га в 2017 г. до 17263,1 руб/га в 2019 г.
4,65
4,98
5,20
3,38 3,43
4,42
3,82
3,69
4,36
4,69
4,56
4,77
4,95
5,24
4,56
3,80
3,95
4,45
4,76
I
4,82
Контроль Традиционный способ Дифференцированный
(без удобрений) внесения (средняя доза на планируемую по полю) урожайность 3,0 т/га
Дифференцированный
на планируемую урожайность 4,0 т/га
Дифференцированный
на на планируемую урожайность 4,0 т/га + подкормка
н 2017 И 2018 Н 2019 ЕЭ Среднее Рис. 1 - Урожайность яровой пшеницы, т/га
169
179
164
149
133
144
146
129
91
103
I
132
125
131
97
105
101
I
112
Контроль Традиционный способ Дифференцированный
(без удобрений) внесения (средняя доза на планируемую по полю) урожайность 3,0 т/га
Дифференцированный
на планируемую урожайность 4,0 т/га
Дифференцированный
на на планируемую урожайность 4,0 т/га + подкормка
ЕЛИ 2017 И 2018 И 2019 ЕЭ Среднее Рис. 2 - Рентабельность возделывания яровой пшеницы, %
1. Затраты на производство, руб/га
Способ внесения минеральных удобрений Год Среднее, 2017 - 2019 гг.
2017 2018 2019
Контроль(без удобрений) 14562,9 16263,4 17263,1 16029,8
Традиционный способ внесения (средняя доза по полю) 16450,9 18937,2 18849,9 18079,3
Дифференцированный на планируемую урожайность 3,0 т/га 15888,9 18840,2 18633,4 17787,5
Дифференцированный на планируемую урожайность 4,0 т/га 17050,9 20555,0 20144,5 19250,1
Дифференцированный на планируемую урожайность 4,0 т/га + подкормка 18488,1 23640,9 22709,9 21613,0
В среднем за три года исследования высокую рентабельность продемонстрировал вариант с дифференцированным внесением азотных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,0 т/га - 144,0 %, что было выше, чем при традиционном способе, на 15,0 %, и на 19,0 - 32,0 % выше, чем на вариантах дифференцированного внесения минеральных удобрений на планируемую урожайность 4,0 т/га и подкормки в период вегетации.
Рентабельность дифференцированного внесения азотных удобрений на планируемую урожай-
ность 4,0 т/га по годам была на уровне варианта с традиционной технологией, норма внесения аммиачной селитры была выше на 61,4 %, затраты на производство - на 6,5 %.
Вариант с дифференцированным внесением азотных удобрений на планируемую урожайность 4,0 т/га с внесением аммиачной селитры в фазу кущения - выхода в трубку в среднем за 3 года показал низкую рентабельность -112,0 %, что было ниже контроля на 14,0 %. Это обусловлено избыточным азотным питанием, несбалансированным питанием. В 2017 - 2018 гг.
рентабельность составляла 101,0 - 105,0 %, в
2019 г. - 131,0 %, а нормы удобрений - 251; 349; 390 кг/га соответственно.
Преимущественно в условиях Западной Сибири, северной лесостепи Тюменской области рекомендуется применять дифференцированное внесение азотных удобрений на планируемую урожайность 3,0 т/га. Это обусловлено снижением нормы аммиачной селитры относительно традиционного способа внесения на 7,7 - 21,1 % и получением урожайности яровой пшеницы выше планируемой на 52,0 %.
Дифференцированное внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность 4,0 т / га и с подкормкой увеличивает нормы внесения в 2,4 раза относительно традиционного способа, а возможное увеличение урожайности - на 14,0 - 20,5 % относительно плановой. Увеличение урожайности по отношению к планируемой обусловлено применяемым методом элементарного баланса для расчёта норм внесения азотных удобрений, почвенно-климатическими условиями.
Приведём пример расчёта затрат и экономической эффективности применения дифференцированного внесения минеральных удобрений. Например, общая площадь сельхозпредприятия составляет 4000 га, обследуемая площадь -1500 га. Средняя урожайность яровой пшеницы в предприятии равна 3,0 т/га.
Тогда валовой сбор составит: 3,0 т/га х 1500 га = 4500 т/га зерна.
Стоимость 1 т зерна яровой пшеницы в
2020 г. составляла 10000 руб. По результатам наших исследований за три года получена минимальная прибавка к урожайности 0,1 т/га, а урожайность с учётом прибавки - 3,1 т/га. Тогда дополнительный валовой сбор составил:
0,1 т/га х 1500 га = 150 т, а стоимость дополнительной прибавки: 150 т х 10000 руб. = 1500000 руб.
Учитывая полученную прибыль от дополнительной прибавки (1500000 руб.) минус затраты на дифференцированное внесение минеральных удобрений посевным комплексом в режиме off-line составляет (610500 руб.), прибыль с внедрения инновационного метода внесения минеральных удобрений составила 889500 руб., рентабельность данной технологии - 145,7 %.
Вывод. На основе производственных опытов АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья» установлена экономическая эффективность примене-
ния дифференцированного внесения аммиачной селитры на планируемую урожайность 3,0 т/га с проведением модернизации посевного комплекса.
Литература
1. Ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство»: официальное издание. М.: ФГБНУ «Росин-формагротех», 2019. 48 с.
2. Eremina D. IT-technologies in soil informatics and russian agribusiness // MATEC Web of Conferences. 2018. С. 04016.
3. Якушев В.П. Цифровые технологии точного земледелия в реализации приоритета «умное сельское хозяйство» России // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. № 2. С. 11-15.
4. Эффективность точного земледелия на выщелоченном чернозёме Воронежской области / В.И. Корчагин, Ю.А. Кошелев, Н.Г. Мязин [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (48).
5. Информационно-технологическое обеспечение точного земледелия / В.Г. Сычев, Р.Ф. Байбеков, Р. А. Афанасьев [и др.] // Плодородие. 2011. № 3 (60). С. 44 - 46.
6. Рунов Б.А., Пильникова Н.В. Пути к определению эффективности и выгод от применения технологий точного земледелия // Вестник КрасГАУ 2010. № 4 (43). С. 188 - 191.
7. Abramov N.V. Yield mapping using satellite navigation systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering International Workshop "Advanced Technologies in Material Science, Mechanical and Automation Engineering - MIP: Engineering - 2019". Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. 2019. С. 62022.
8. Абрамов Н.В., Семизоров С.А., Шерстобитов С.В. Земледелие с использованием космических систем // Земледелие. 2015. № 6. С. 13 - 18.
9. Ломакин В.С. Особенности управления агротехно-логиями на этапе перехода от простого машинного производства к производству на основе автоматизированных агрегатов / В.С. Ломакин, Б.А. Телал, С.В. Часовских [и др.] // Применение средств дистанционного зондирования земли в сельском хозяйстве. 2018. С. 175 - 183.
10. Кузнецов М.А. Оценка точностных параметров регулирования автоматической системы дифференцированного внесения удобрений на платформе ИНС // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 3. С. 52 - 55.
11. Андреева Е.В. Автоматизация и информатизация сельскохозяйственных процессов // Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 2011. № 1. С. 216.
12. Sherstobitov S. The results of the differential mineral fertilization in the automatic mode according to the task map // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering International Workshop "Advanced Technologies in Material Science, Mechanical and Automation Engineering - MIP: Engineering - 2019". Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. 2019. С. 62011.
Сергей Владимирович Шерстобитов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент. ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья». Россия, 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7, sv5888857@yandex.ru
Sergey V. Sherstobitov, Candidate of Agriculture, Associate Professor. Northern Trans-Ural State Agricultural
University. 7, Republic St., Tyumen, 625003, Russia, sv5888857@yandex.ru
-♦-
