CC BY
24
УДК 633.1:631.51:632.93
Сравнительная эффективность технологий возделывания зерновых культур в полевом опыте ЦТЗ
О.О. БЕЛОШАПКИНА, В.В. ГРИЦЕНКО, доктора биологических наук
E-mail: [email protected]
A.И. БЕЛЕНКОВ, доктор сельскохозяйственных наук
B.Д. ПОЛИН, кандидат сельскохозяйственных наук E-mail: [email protected]
РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева
Рассматриваются вопросы реализации технологии точного земледелия в полевом опыте ЦТЗ.
Ключевые слова: точное земледелие, автопилот, стыковые междурядья, N-сенсор, пестрота почвенного плодородия, карта урожайности.
В 2007 г. в рамках инновационного общеобразовательного проекта в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, в составе Полевой опытной станции был создан научный Центр точного земледелия (ЦТЗ), в задачу которого входит разработка и освоение технологии точного земледелия, а также обучение новым технологиям и внедрение результатов исследований в производство [I].
Сравнительное изучение технологий осуществляется в четырехпольном севообороте (викоовсяная смесь на корм - озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы на сиде-рат - картофель - ячмень). В опыте исследуются два фактора - технология возделывания полевых культур (А) и приемы основной обработки почвы (В). Традиционная технология основана на использовании современной техники и соблюдении рекомендуемых параметров, сроков и нормативных показателей их выполнения, технология точного земледелия - на принципах использования спутниковой системы глобального позиционирования GPS, с помощью которой корректируется выполнение агроприемов. Изучаемые приемы обработки почвы - отвальная вспашка под все культуры, минимальная обработка под ячмень и картофель и нулевая - под озимую пшеницу и вику с овсом [2].
В ходе опыта исследуются также
способы защиты зерновых культур от сорняков, болезней и вредителей. Так, в 2008-2010 гг. проектирование химической борьбы с сорными растениями основывалось на предварительной оценке степени засоренности посевов количественно-весовым методом по вариантам технологий и обработок почвы. При традиционном возделывании зерновых культур гербициды вносили сплошным способом опрыскивателем UF-901. В варианте технологии точного земледелия для оценки состояния посевов и последующего дифференцированного применения средств химической защиты растений использовали сенсоры [3], принцип работы которых основан на измерении индекса NDVI (простой нормализованный показатель количества фо-тосинтетически активной биомассы).
В нашем опыте для сканирования посевов применяли датчики Green Seeker RT 200 (рис.), снабженные активным источником света. Часть отраженного света попадает на фотодиоды, где измеряется его количество. После вычисления на компьютер выдается индекс вегетации, который служит показателем плотности травостоя и его жизнеспособности. Бортовой компьютер позволяет вычислять необходимое количество пестицидов и подавать их в каждый жиклер опрыскивателя. Таким образом, система Green Seeker RT 200 измеряет индекс вегетации биомассы NDVI, затем сравнивает полученное значение индекса с заданным алгоритмом и в режиме реального времени определяет, сколько пестицидов надо внести на данном участке поля [S].
В 2008 г. для расчета расхода рабочей жидкости при внесении гербицидов в посевах ячменя выбирали минимальный и максимальный показатель индекса NDVI, затем
определяли расход жидкости на единицу показателя. Делянки, посеянные по маркеру (традиционная технология), опрыскивали сплошным способом, посеянные по автопилоту (точная технология) - с изменением расхода жидкости, установленным по индексу NDVI. Разница в количестве сорняков после обработки по вариантам была незначительна. Однако экономия рабочего раствора в варианте точного земледелия составила 94 л/га.
В 2009 г. были проведены замеры индекса NDVI в посевах озимой пшеницы, и в зависимости от его величины установлены нормы расхода рабочей жидкости для опрыскивателя UF 901 (при индексе 0,2S-0,3S -190 мг/га, при индексе 0,2S-0,3S -160, при 0,4S-0,SS -130 мг/га). На делянках, посеянных по маркеру, гербицид Ковбой вносили сплошным методом (190 мг/га), в варианте точного земледелия - с использованием системы GPS в режиме on-line согласно индексу NDVI, что позволяло проследить норму расхода гербицида в каждой точке использования.
Посевы ячменя в полевом опыте в 2009 г. оказались неоднородными по засоренности, поэтому был предложен неодинаковый расчет норм расхода гербицида по индексу NDVI: в одном случае норму повышали с увеличением индекса, во втором -сокращали (табл. 1).
По данным учета засоренности посевов ячменя, на отвальном фоне при обработке общей нормой гербицида количество сорняков сократилось почти в пять раз, при уменьшении нормы гербицида сорняков стало также в пять раз меньше, а при увеличении нормы количество сорняков сократилось в три раза. Надземная масса сорных растений по всем вариантам была практически одинакова. В вариантах прямого по-
Система RT 200 GreenSeeker
44
Iieaäiänöäi.p65 44 25.04.2012, 21:08
I. Норма внесения гербицида Ковбой в посевах ячменя в зависимости от величины индекса л/га
Меньше 0,30 0,30-0,35 0,35-0,40 0,40-0,45 0,45-0,50 0,50-0,55
Индекс NDVI Увеличение нормы Уменьшение нормы Общая норма
290 314 338 362 386 410
410 386 362 338 314 290
410
сева при общей норме расхода гербицида количество сорняков сократилось в 2,7 раза, надземная масса -в два раза, при уменьшении нормы расхода количество сорняков и их масса сократилось в 2^ раза, а при увеличении нормы - в 4,2 раза [3].
В таблице 2 представлен количественный состав сорных растений в посевах ячменя и озимой пшеницы по вариантам основной обработки почвы при традиционной технологии возделывания в 2010 г. В посевах ячменя по отвальной обработке насчитывалось несколько больше сорных растений по сравнению с минимальной, при этом многолетних было больше по мелкой обработке (практически в пять раз). Общая масса зеленых и сухих сорняков по вспашке была меньше, чем по минимальной обработке. В посевах озимой пшеницы максимальное количество сорных растений отмечено по нулевой обработке.
Наряду с засоренностью в 20092010 гг. мы определяли степень и видовой состав вредителей в посевах зерновых культур. В 2009 г. вредоносная энтомофауна была представлена листовой (полосатой) хлебной блошкой, шведскими мухами, злаковыми тлями, трипсами, цикад-ками, зеленоглазкой, травяным клопом. Из представителей полезных энтомофагов встречались наездники, преимущественно семейства хальцидовых и бракониды, а также божьи коровки на ячмене.
На озимой пшенице в первом учете значительная численность блошек и мух отмечалась только в варианте отвальной обработки при использо-
вании технологии точного земледелия. Численность шведских мух в этом варианте достигала ЭПВ (30^0 мух/100 взмахов сачка), однако не представляла серьезной угрозы для урожая. Наибольшие отличия в численности вредителей заметны в вариантах с точной технологией. Меньшие различия обнаружены между вариантами обработки почвы, где большая численность наблюдалась по отвальной обработке. На посевах ячменя данные по всем вариантам практически сходны, с некоторым превышением численности по традиционной технологии.
Численность тлей на растениях озимой пшеницы была умеренной, и в начале июля в вариантах точного земледелия приближалась к уровню ЭПВ экз/колос), а к стадии молочной спелости достигала критического уровня (20-30 экз/колос). Количество вредителей оказалась существенно выше при точном, чем при традиционном земледелии.
Поврежденность колосьев сосущими вредителями на пшенице и ячмене при достаточной распространенности (до 40-60 %) имели низкую интенсивность, поэтому проведения химических обработок против сосущих вредителей не требовалось.
В составе преобладающих групп наземных насекомых, доминировали хищные полезные энтомофаги: жужелицы, стафилины, божьи коровки, муравьи, пауки и сенокосцы. Вредоносные фитофаги представлены немногочисленными щелкунчиками и редко встречающимися блошками. В целом массовость энтомофауны, особенно стафилинов и божьих коро-
вок, на ячмене была заметно выше, чем на озимой пшенице. На озимой пшенице первоначальная численность наземной энтомофауны преобладала в варианте точного земледелия по вспашке, затем различие межу вариантами исчезало. По ячменю проявлялось некоторое преобладание численности вредных насекомых в вариантах точного земледелия на отвальной обработке.
В 2010 г. относительно полные результаты удалось получить только на посевах озимой пшеницы, поскольку время обследований сократилось в связи с экстремально жаркой погодой в июле-августе и ранней уборкой зерновых. Среди вредоносных объектов превышающая ЭПВ численность отмечена только для шведских мух в начале июня. Посевам озимой пшеницы, достигшим фазы колошения, это не угрожало.
По сравнению с предыдущим годом в 2010 г. была значительно снижена численность хлебных блошек, злаковых тлей и трипсов. Это объясняется неблагоприятными для данного вредителя погодными условиями с резким переходом от прохладных к крайне жарким.
При маршрутных обследованиях посевов изучали распространенность инфекционных болезней в разные фазы развития. Визуальный осмотр растений и отбор образцов проводили по диагонали делянки через каждые 10 шагов, в фазы молочной и полной спелости отбирали колосья (не менее 100 шт. на варианте). Основными показателями учета болезней были распространенность, развитие и интенсивность.
Из грибных заболеваний наиболее часто на озимой пшенице отмечены мучнистая роса (Blumeria graminis), септориоз (Septoria tritici и S. nodorum), фузариоз колоса (Fusarium graminerum) и чернь колоса (комплекс грибов рода Alternaria, Bipolaris sorokiniana, др.).
В 2009 г. существенной разницы в зараженности патогенным комплексом или его отдельными представителями в зависимости от способа обработки почвы не выявлено. При маршрутном визуальном обследовании посевов озимой пшеницы вес- е ной 2010 г. с последующим микро- | скопированием выявленных грибных § структур было установлено пораже- | ние единичных растений тифулезом Ш (Typhula incarnata) и снежной плесе- z нью (Fusarium nivale). Они имели оча- 2 говое распространение, но не были р приурочены к технологии возделы- 2
N>
4S
2. Состав сорной растите1ьности по зерновым культурам (2010 г.)
Группа Количество Масса зеленых Масса сухих
Культура сорняков, шт/м2 сорняков, г/м2 сорняков, г/м2
сорняков ОО МО (ПП) ОО МО (ПП) ОО МО (ПП)
Ячмень Малолетние Многолетние 94 4 ОО СП Ю 1- 68,3 82,2 13,1 18,6
Озимая пшеница Малолетние Многолетние 62 1 100 2 29,4 96,1 5,8 18,1
Примечание. ОО - отвальная обработка почвы, МО - минимальная обработка
почвы под ячмень, ПП - прямой посев озимой пшеницы.
Iîëââîànôâî.p65 45 25.04.2012, 21:08
З. Урожайность полевых культур опытного севооборота в 2OO9 г.
^льтура Технология возделывания (фактор A) Обработка почвы (фактор В) Средняя урожайность, т/га ^^т/га
A B A B
Озимая пшеница Точная Традиционная Отвальная Нулевая Отвальная Нулевая R,76 R,88 R^ 5,P9 R,P8 5,З8 O,1R O^
Ячмень Точная Отвальная 5,R9 5,RO O,P1 O,P6
Минимальная 5,78
Традиционная Отвальная 5,PR 5,O9
Минимальная 5,З9
вания или приемам обработки почвы.
Опрыскивание посевов в фазе колошения фунгицидом Альто супер (0,45 л/га) привело к снижению распространения и развития мучнистой росы и септориоза в 2,5-3,5 раза. При этом было отмечено исчезновение налета. Впоследствии на обработанных растениях не появлялись новые характерные симптомы заболеваний, а также визуально отмечено увеличение интенсивности зеленой окраски листовой пластинки и стебля. В этот же период на озимой пшенице проявилась частичная белоколосость. На 2 % колосьев, в основном на сухих белых, отмечали чернь злаков, а на единичных - признаки проявления септориоза.
В 2010 г. период вегетации сократился в связи с экстремально жаркой погодой в июле-августе, что повлекло более слабое по сравнению с 2009 г. развитие микозов. Если в 2009 г. распространение и развитие всех болезней завершилось в фазе полной спелости, то в 2010 г. распространение и развитие мучнистой росы и септориоза закончились уже в фазе молочной спелости, а черни колоса и фузариоза колоса - к началу фазы полной спелости.
Обобщающим показателем результативности любой технологии служит урожайность.
В нашем опыте урожайность озимой пшеницы в 2009 г. при возделывании по традиционной техноло-
гии в среднем на 0,07 т/га превосходила урожайность, полученную при применении технологии точного земледелия, что не является значимым расхождением (табл. 3). Среди вариантов обработки почвы отмечено преимущество нулевой, прежде всего, за счет формирования благоприятного строения пахотного слоя почвы. Менее рыхлый верхней слой на необработанных делянках приводил к более полной сохранности культуры перед уходом в зиму и после отрастания весной,ускоренному росту и развитию озимой пшеницы.
Что касается ячменя, наибольшая его урожайность в 2009 г. была отмечена по минимальному фону обработки. Превышение урожайности в вариантах применения точной технологии составило 0,25 т/га, что является существенным показателем (см. табл. 3).
В 2010 г. разница в урожайности озимой пшеницы в пользу точной технологии составила 0,24 т/га, что статистически доказано. На этот раз достоверную прибавку урожайности дала отвальная обработка почвы (табл. 4).
Достоверная прибавка урожайности получена в зависимости и от технологии, и от способа обработки почвы. Среди технологий выделялась традиционная. В отношении обработок почвы преимущество было за отвальной как при точной, так и традиционной технологии (см. табл. 4).
Исследования, начатые в этом опы-
те, будут продолжены. Использование технологии точного земледелия предполагает наибольшую агроэко-логическую и экономическую ее эффективность, поэтому основное внимание следует обратить на изучение именно этих аспектов [4, б].
Литература
1. Беленков A^. Peзyльтаты полевого опыта Центра точного земледелия в различных агрометеорологических условиях его прoвeдeния/Aдаптация сельского хозяйства Poccии к меняющимся погод-но-климатическим условиям: Сб. докладов Meждyнар. науч.-практ. конф. -M.: Изд-во PrAy - MCXA им. K.A. Тимирязева, PO11. - С. 1RO-1R7.
P. Беленков A.^, Железова C.B., Березовский E.B., Mазирoв M.A. Элементы технологии точного земледелия в полевом опыте PrAy - MCXA имени K.A. Ти-мирязева//Известия TCXA, PO11. - Bbm. б. - С. 9O-1OO
З. Березовский E.B., Захаренко A.B., Полин B^. Bнeдрeниe технологий точного земледелия: опыт Тимирязевской академии/^грарное обозрение, POO9. -№ 9-1O. - С. 1P-17.
R. брюшин B.^ Точные агротехноло-гии как высшая форма интенсификации адаптивно-ландшафтного земледелия// Земледелие, POOR. - № б. - С. 16-P1.
5. Полин B^., Березовский E.B. Совершенствование методов борьбы с сорняками в системе точного земледелия в новых экологических условиях^дапта-ция сельского хозяйства Poccии к меняющимся погодно-климатическим условиям: Сб. докладов Meждyнар. науч.-практ. конф. - M.: Изд-во PrAy - MCXA им. K.A. Тимирязева, PO11. - С. 1З1-1Зб.
6. Точное сельское хозяйство (precision agricultureA/Под ред. Д. Шпаара, A.B. Захаренко, B^. Якушева. - СПб, Пушкин, POO9. - ROO с.
Статья поступила e редакцию 20.05.2011
Comparative efficiency of cereals cultivation technologies in field experiment CTZ
O.O. Beloshapkina, V.V. Gritsenko, A.I. Belenkov, V.D. Polin
There are being considered the issues of precise farming technologies' realization in field experiment.
Keywords: precise farming, autopilot, butt space between rows, N-sensor, mixed character of soil fertility, yield map.
4. Урожайность полевых культур опытного севооборота в 2O1O г.
^льтура Технология возделывания (фактор A) Обработка почвы (фактор В) Средняя урожайность, т/га HCP0S ,т/га
A B A B
Озимая пшеница Точная Традиционная Отвальная Нулевая Отвальная Нулевая R,18 R^ R,11 R,59 З,75 O,19 O,P5
Ячмень Точная Отвальная З,17 З,З5 O,O8 O,P1
Минимальная P,99
Традиционная Отвальная З^7 ЗД7
Минимальная З^б
46
Iîëââîäñôâî.p65 46 25.04.2012,21:08
