CC BY
3действие на нее значительной гаммы факторов, как экстремального, так и мотивационного характера.
Сформированный экономический механизм АПК с вступлением России в ВТО будет испытывать на себе дополнительные импульсы, новые вызовы внешней среды. Он должен стать, с одной стороны, более гибким и восприимчивым к инновациям, а с другой - более устойчивым к мало предсказуемой турбулентной рыночной среде. Такой механизм, гармонично встраиваясь в агропродо-вольственную политику ВТО, должен позволять умело маневрировать на агропродовольственном рынке в пользу отечественного товаропроизводителя, используя возможности как «янтарной», так и «зеленой» корзины, других правил Всемирной торговой организации.
Литература
1. Аграрная реформа и развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации // АПК: экономика, управление.1993. №4. С.24-45.
2. Аграрный сектор США в конце ХХ века / Под ред. Б.А. Чернякова. М.: РИЦ «Пилигрим», 1997. 395 с.
3. Алтухов А.И. Вступление России в ВТО и проблема развития ее сельского хозяйства / Агропродовольствен-ная политика и вступление России в ВТО. М.: Энциклопедия российских деревень, ВИАПИ,2003. С.30, 31.
4. Беспахотный Г.В. Механизмы доведения бюджетных средств до сельхозтоваропроизводителей / Орга-
низационно-экономический механизм государственной поддержки сельского хозяйства. Материалы научнопрактической конференции. М.: ФГНУ «Росинформаг-ротех», 2004. С. 94-99.
5. Боев В. Аграрной реформе - экономическую основу // АПК: экономика, управление. 1993. №8. С. 21-23.
6. Борхунов Н.А. Оценка отраслевой эффективности сельского хозяйства // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2009. №2. С. 2023.
7. Буздалов И.Н. Аграрная теория: концептуальные основы,исторические тенденции,современные представления / РАСХН. Всерос. ин-т агр. проблем и информатики им. А.А. Никонова. М.: Academia, 2005. 344 с.
8. Кульман А. Экономические механизмы: Пер. с фр./ Общ. ред. Н.И. Хрусталевой.М.: А/о Издательская группа «Прогресс», «Универс»,1993. 92 с.
9. Логинов В. Программа финансового оздоровления предприятий АПК России // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2001. №12. С. 3.
10. Сёмин А.Н., Аглоткова С.В., Селиванова Г.П. Механизм государственного регулирования и методы поддержки агропроизводства: вопросы теории и практики. Екатеринбург: Уральское изд-во, 2003. 202 с.
Г Контактная информация:
Сёмин Александр Николаевич, тел.: (343)338-39-42
УДК 631.4
УПРАВЛЕНИЕ ПРОДУКЦИОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ АГРОБИОЦЕНОЗОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Н.В. Абрамов
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия г. Тюмень
С.А. Семизоров
преподаватель,
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия г. Тюмень
Ключевые слова: прецензионное земледелие, рациональное использование естественного плодородия почвы, планирование урожайности, точное земледелие
Keywords: pretsenzionny agriculture, rational use of natural fertility of the soil, productivity planning, exact agriculture
Развитие современных информационных технологий способствует и является основой перехода к точному земледелию. Точное земледелие предопреде-
ляет системный подход к решению поставленных задач оптимизации условий роста и развития растений. Гео-информационные системы позволяют собрать большой
спектр данных о космических и земных факторах продуцирования агроэкосистем, сделать глубокий анализ значимости их в формировании продуктивности растений и разработать технологию возделывания культур для хозяйства, поля и конкретного участка с учетом состояния почвенного плодородия и требований растений.
Адаптация земледелия к природным условиям является одним из основных принципов формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия (Кирюшин В.И., Власенко А.Н. и др., 2002; Кирюшин В.И., Иванов А.Л., 2005).
Новые высокопродуктивные сорта, более широкий спектр средств защиты растений, удобрения, техника нового поколения позволяют осуществить высокотехнологический процесс возделывания сельскохозяйственных культур. В то же время отношение к основному средству производства - почве остается на прежнем уровне. Почвенное плодородие оценивается по продуктивности поля в среднем, что формирует искаженную картину состояния плодородия внутри поля. В результате получается неоднозначный агроэкономи-ческий эффект от выполненного технологического мероприятия. Точное земледелие в адаптивно-ландшафтных системах земледелия является механизмом исполнения законов: единства организма и среды; совокупного действия факторов жизни растений; возврата элементов питания в почву; минимума, оптимума, максимума факторов жизни растений и других агрономических законов.
Предпосылками использования элементов точного земледелия послужили современные достижения информационных технологий и результаты ранее проведенных исследований, которые установили оптимальные параметры почвенного плодородия в конкретных почвенно-климатических условиях. В литературе делается попытка дать определение точному земледелию, которая не всегда удачна, так как авторы склоняются к объяснению выполнения определенных этапов в технологической цепочке регулирования продукционных процессов в агроценозе.
Системный подход выстраивает последовательность выполнения технологических операций, начиная с дистанционного зондирования Земли и заканчивая конкретным агроприемом с учетом гетерогенности полей, фитосанитарного состояния посевов. Использование техники нового поколения, ее совместимость, адаптивность к почвенно-климатическим условиям, целесообразный подбор средств химизации позволяет наукоемким технологиям оптимизировать ресурсную базу производства и выстраивать технологию, применяя прецезионные автоматизированные технические средства на основе геоинформационных систем. В результате получается запрограммированная продуктивность агроценозов,экологически безопасная, с желаемым качеством продукция.
Предлагаем следующую формулировку точному земледелию. Точное земледелие (прецезионное) - это система оптимизации звеньев земледелия и ресурсной базы,основанная на ГИС технологиях.
Практическое использование точного земледелия осуществляется в определенной последовательности. Сначала устанавливаются границы полей, оцифровка полей посредством информационных технологий, включая космическую съемку.
Второй шаг - картирование полей по урожайности сельскохозяйственных культур. Используя оптоэлектронные датчики, сенсоры и оптические системы на уборочной технике, получаем информацию по урожайности культур с точной привязкой к координатам каждого отдельного участка на поле.
Третий шаг - выявление проблемных участков по продуктивности агроценозов. Сбор информации о факторах почвенного плодородия позволяет сформировать банк данных по воднофизическим, агрохимическим и биологическим показателям плодородия, сгруппировать участки на поле по уровню плодородия. На данном этапе следует выявить, какие факторы почвенного плодородия и в какой степени повлияли на рост и развитие растений на отдельно взятом участке поля.
Четвертый шаг - оптимизация почвенных и фитосанитарных условий посевов для продуцирования агроценозов. Благодаря оснащению тракторов бортовыми компьютерами, которые сопровождаются специальным программным обеспечением и интерфейсом для этих целей, электронными высевающими катушками сеялок, сенсорами для определения концентрации хлорофилла в листьях растений и др., можно дифференцированно выполнять технологические операции в зависимости от реальных потребностей выращиваемых культур на мелкомасштабных участках поля.
В завершение проводится анализ применения технологии точного земледелия и оценка эффективности:
- по продуктивности агроценозов - агрономическая;
- по влиянию на плодородие почвы - экологическая;
- по рентабельности производства - экономическая.
Точные агротехнологии являются пока достоянием высокопрофессиональных товаропроизводителей. Практический опыт по внедрению точного земледелия сегодня имеет место при использовании широкозахватной техники, укомплектованной навигационными системами. Навигационный прибор многофункционален, позволяет вести параллельно агрегат при посеве культур, при опрыскивании средствами защиты растений, при внесении минеральных удобрений, а также при уборке урожая, и дает возможность хранить информацию о произведенной работе. Это можно расценивать как первый этап перехода на точное земледелие, осуществленный в конце прошлого столетия. В настоящее время акцент перехода на интенсивные агротехнологии смещается на растениеводческие и экономические аспекты управления агроценозами. Данное направление мы относим ко второму этапу перехода к точному земледелию, как высокотехнологичному с использованием геоинформационных систем. Техническое решение предусматривает работу навигационного прибора
. 3
/
совместно с полевым компьютером, который позволяет проводить картирование полей (посевов), анализировать состояние почвы по определенным параметрам (влага, плотность, содержание NPK и т.д.). Оптоэлектронные датчики (сенсоры) и оптические системы, модели и программы полевого компьютера дают возможность двухэтапного (off-line) и одноэтапного (on-line или real-time) принятия технологического решения.
Сенсоры определяют в реальном времени параметры почвенного плодородия, состояние посевов, и далее информация поступает на бортовой компьютер, где идет обработка данных, расчет дозы внесения минеральных удобрений или средств защиты растений. Принцип работы датчиков основан на взаимосвязи хлоро-филл-биомасса-масса культурного растения. Последние разработки предлагают использовать систему с использованием активного источника света, излучаемого в диапазоне 600 нМ (красный) и 780 нМ (близкий к инфракрасному). Отраженный свет попадает на фотодиоды, где измеряется его количество. Бортовой компьютер вычисляет индекс вегетации, а затем дозу удобрения или средства защиты для подачи электронной катушкой или жиклером. Также имеются системы, работа которых основана по принципу лазерной флюоресценции; система с использованием механических датчиков, которые измеряют массу растений и др.
В методологическом и техническом аспекте второй этап перехода на точное земледелие более сложный, так как здесь следует учитывать, что агроценоз - это многокомпонентная биологическая система, динамично развивающаяся, быстро изменяющаяся. Регулирование продукционных процессов должно осуществляться по микропериодам органогенеза растений (МихайленкоИ.М., 2005; Кобец Н.И., 2006; Якушев В.П., Якушев В.В., 2007; Spaar Dieter, Leithold Peer и др., 2007).
Результаты исследования
Изучение отдельных элементов точного земледелия, их производственные испытания проводили в 20062011 гг. в хозяйствах Тюменского, Заводоуковского и Исетского районов Тюменской области.
Практическое использование точного(прецезионно-го) земледелия проводилось в определенной последовательности. Сначала установили границы полей (оцифровка полей) посредством информационных технологий, включая космическую съемку. Использование спутниковой системы глобального позиционирования (GPS) позволило определить фактические границы полей с субметровой точностью. Электронный образ поля записывался на мобильный технический носитель - чип-карту.
Результаты выполненных нами работ по позиционированию показали месторасположение выбранного участка на территории хозяйства и района, его размер и конфигурацию. Картирование полей позволяет привести в соответствие с фактическими площадями у землепользователей, что дает возможность реально оценить ситуацию в агропромышленном комплексе и выработать правильную технологию возделывания сельскохозяйственных культур.
Двухчастотный GPS-приемник также позволил построить цифровую модель рельефа данного поля, которая в условиях Заводоуковского района показывает относительную выравненность участка с незначительными понижениями и северо-западным уклоном, что следует учитывать при разработке точного земледелия (рис. 1).
■ж.
Рис. 1. Цифровая модель рельефа поля (Заводоуковская промышленная компания, 2007 г.)
Карта урожайности культур дает возможность выявить проблемные участки поля, на которых формируется агроценоз с низкой продуктивностью.
В основе метода были использованы сертифицированные датчики уровня сыпучих материалов. Для их внедрения мы выполнили объемную модель бункера комбайна.
Используя систему картирования были получены данные по урожайности яровой пшеницы в 2007 году и овса в 2008 году с точной привязкой к координатам каждого отдельного участка на поле и отражением траектории работы комбайна. Данная карта создает объективную картину варьирования почвенного плодородия на поле. Бортовой компьютер с разработанной программой позволил отразить работу датчика урожайности: характер заполнения бункера комбайна зерном и выгрузку зерна в грузовые автомобили. Зафиксированная динамика заполнения бункера зерном на электронных носителях показала, что распределение зерна в бункере происходило равномерно. Поэтому использование примененной системы картирования урожайности зерновых позволяет получить сопоставимые данные по элементарным участкам. Составление карты урожайности зерновых в течение суток должно сопровождаться, как минимум, три раза (утро, обед, вечер) калибровкой датчиков: после определения натуры, влажности и сорности зерна.
При использовании одноминутной дискретности объем получаемой информации громоздок и сложен для анализа. Поэтому установление оптимальной дискретности будет зависеть от особенностей почвенного покрова, размера и географического расположения хозяйства.
По уровню урожайности яровой пшеницы внутри поля были сгруппированы в относительно однородные кластеры (зоны), которые имеют различные интервалы. Примером может служить отчет о работе одного комбайна (рис. 2, табл. 1).
14
АГРОПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА РОССИИ
Рис.2. Карта урожайности яровой пшеницы
Выявлено пять участков с различной продуктивностью культурных растений: с площадью соответственно 1,6 га; 4,5 га; 1,3 га; 1,2 га и 5,1 га. Считаем, что на исследуемом фрагменте имеется 3 проблемных участка с общей площадью 6,1 га, что составляет 44,5 % от общей площади фрагмента. Урожайность яровой пшеницы на данных участках составила 1,91 т/га с валовым сбором 9,74 т. Максимальный урожай получен 2,71 т/га с площади 2,5 га при средней урожайности 2,23 т/га на площади 13,7 га.
Таблица 1
Отчет по работе зерноуборочного комбайна в течение 5 сентября 2007 года
Поряд- ковый номер бункера Время начала запол- нения бункера Время окончания запол- нения бункера Полное время запол- нения бункера Время окончания выгрузки зерна Пройденное расстояние за время заполнения бункера, м Обрабо- танная площадь, га
1 12:14:21 12:59:30 0:45:09 13:03:02 2726 1,6
2 13:06:10 13:30:56 0:24:46 13:36:57 2475 1,5
3 13:40:46 14:05:00 0:24:14 14:09:31 2441 1,5
4 14:13:26 14:35:57 0:22:31 14:38:29 2239 1,3
5 14:42:17 15:12:14 0:29:57 15:15:19 2907 1,7
б 15:21:12 15:50:55 0:29:43 15:53:57 2915 1,7
7 16:01:56 16:26:56 0:25:00 16:29:48 2419 1,5
8 17:11:28 17:40:52 0:29:24 17:43:10 2885 1,7
9 18:50:56 19:20:39 0:30:43 19:31:05 2022 1,2
23029 13,7
Для составления карты урожайности был выбран участок заведомо неоднородный по визуальной оценке состояния посевов. Данный участок характеризовался неоднородностью почвенного покрова, где на фоне серых лесных почв имелся ярко выраженный участок осолодения. Для картирования урожайности зерновых мы также использовали оптический датчик, установленный в нориях комбайна.
Одной из наиболее оптимальных комплектов картирования урожайности является система оптического определения. В такой комплект системы учета урожайности входят: оптические датчики 1 (рис.3), которые устанавливаются на корпус зернового элеватора друг против друга. При работе зерноуборочного комбайна по зерновому элеватору, посредствам транспортерной
цепи со скребками, подается зерно в камеру загрузочного шнека бункера комбайна, при проходе скребка транспортера между двух оптических датчиков оптический луч считывает высоту и наполненность горки зерна на скребке и передает ее на бортовой компьютер 5, установленный в кабине комбайна. В зерновом бункере на загрузочный шнек устанавливается датчик определения влажности 2, постоянно проходящего через него зерна. В системе картирования урожайности предусмотрена навигационная система при помощи которой определяется местоположение агрегата в определенном участке поля, для приема GPS-ГЛАНАС-связи на кабине комбайна установлена антенна 3. Вся система картирования включается датчиком положения жатки
4. При опускании жатки на определенно установленную высоту среза хлебной массы система включается в работу, а при поднятии жатки она отключается. Все существующие датчики системы картирования подключены к бортовому компьютеру, а на его дисплее отображается информация о работоспособности системы и фактической урожайности, а так же влажности обмолоченного зерна.
Рис. 3. Картирование урожайности зерновых
Полученные данные системой учета урожая можно обработать в специальной ГИС-программе,где по легенде можно пронаблюдать фактическую урожайность в отдельных участках поля, скорость движения комбайна при работе, влажность зерна и многие другие показатели.
Таким образом, результаты картирования позволили нам определить причины неоднородности урожайности яровой пшеницы на данном фрагменте поля, которые имеют постоянный характер и связаны с типом и разновидностью почвенного покрова. Картирование и выявление причин неоднородности урожая сельскохозяйственных культур по полям севооборота служит отправной точкой внедрения элементов точного земледелия на первом этапе. В последующем идет детализация факторов почвенного плодородия внутри проблемных участков, которые могут быть причинами снижения продуктивности агроценозов. Составляется подробная карта по элементарным участкам обеспеченности культурных растений тем или иным фактором жизнеобеспечения и компьютерная программа дифференцированного выполнения агроприема с целью оптимизации показателей почвенного плодородия.
. 5
*
/
Техническое переоснащение АПК дает возможность более рационально использовать материальные и финансовые ресурсы при выращивании сельскохозяйственных культур. В Тюменской области достаточно отработано и широко используется в предприятиях АПК параллельное вождение агрегатов. По нашим наблюдениям, при посеве зерновых и одновременном внесении минеральных удобрений трактором «Джон Дир» в агрегате с посевным комплексом «Хорш» при технической ширине 18 м рабочая ширина захвата с навигатором составила 17,6 м (перекрытие стыковых рядков от 0 до 40 см), а без навигационного оборудования - 16,7 м (перекрытие стыковых рядков от 28 до 150 см) (рис. 4,
5, 6).
Рис. 4. Посев зерновых без применения навигационной системы
Рис. 5. Состояние посевов без применения навигационной системы
Рис. 6. Посев зерновых с навигационной системой
В зоне перекрытия растений яровой пшеницы было 615 шт./м2, продуктивных стеблей 648 шт./м2, что в 1,8 и 1,3 раза соответственно больше, чем в рядках вне перекрытия (табл. 2).
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы, 2008 г.
(Учхоз, Плеханово)
Показатели В рядках вне перекрытия В перекрытии
Количество растений, шт./м2 343 615
Количество продуктивных стеблей, шт./м2 497 648
Продуктивная кустистость 1,5 1,1
Количество зерен в колосе, шт. 23 16
Масса 1000 зерен, г 34,3 28,3
Длина растений, см 67 53
Длина колоса, см 7,5 5,0
Урожайность, т/га 3,13 2,93
Загущенные посевы яровой пшеницы в фазу кущения, когда шла закладка колоса, были хуже обеспечены продуктивной влагой. Так, на посевах в зоне перекрытия запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-30 см были ниже на 6,6 мм, а в метровом слое - на 24,6 мм, чем на посевах вне перекрытия рядков (табл. 3).
Таблица 3
Содержание продуктивной влаги в фазу кущения яровой пшеницы (мм), 2008 г.
Вариант Слой почвы, см Продуктивная влага, мм
Посевы без перекрытия 0-30 42,4
0-100 108,7
Стыковые перекрытия 0-30 35,8
0-100 84,1
Ухудшение водного, температурного режима, агрохимических и биологических факторов почвенного плодородия, фотосинтетической радиации в загущенных посевах стыковых междурядий при посеве без системы навигации привело к снижению продуктивности агроценоза. Необходимость в системе параллельного вождения все больше проявляется в агрофирмах, которые имеют широкозахватную технику. Навигационные приборы облегчают работу механизатора, исключая необходимость смотреть по сторонам на сельскохозяйственные машины для работы без огрехов, снижается его усталость дают возможность работать агрегатам в условиях плохой видимости (пыль, туман, ночное время и т.д.).
Параллельное вождение - передвижение техники по полю согласно заданного маршрута осуществляется благодаря встроенному GPS- приемнику и курсоуказа-телю. Точное движение техники с навигационным прибором обеспечивает снижение пропусков, перекрытий при посеве, внесении минеральных удобрений, обработке посевов пестицидами и т.д.
При среднем значении перекрытий стыковых междурядий 130 см пересев семян яровой пшеницы на 1 га составил 778,4 м2 (7,8 сотки) (табл. 4).
Учитывая, что широкозахватную технику используют, в первую очередь, крупные агрофирмы с размером пашни 10-40 тыс. га, мы сделали перерасчет дополнительных затрат для выполнения отдельных операций на 10 тыс. га. Так, площадь пересева и внесения минераль-
ных удобрений составит 550 га. При этом перерасход семян яровой пшеницы (с нормой высева 2,5 ц/га) составил 13 кг/га, а на площадь 10 тыс. га. - 130 т.
Товаропроизводитель на данной площади несет убыток только от пересева семян в стыковых междурядьях 780 тыс. руб. (цена за 1 т семян - 6 тыс. руб.). Излишне внесенные минеральные удобрения (норма 1,5 ц/га в физическом весе) составят 8 кг/га и 80 т на 10 тыс. га, что в денежном выражении составит на площади 10 тыс. га. - 736 тыс. рублей.
Дополнительные затраты на дизельное топливо при посеве яровой пшеницы составят 91,63 тыс. рублей. Выполнение работ на пересеянной площади 550 га влечет увеличение заработной платы исполнителям (механизаторам, водителям, рабочему персоналу) -21 тыс. рублей.
Кроме того, площадь пересева 550 га при общей площади посева зерновых 10 тыс. га соответственно потребует 3 дня дополнительного времени в период посевной (при норме выработки 200 га/смену). Потери урожая от несвоевременного посева в среднем составляют 0,2 т/га, а убытки при уходе от оптимальных сроков сева - 550 тыс. рублей.
На участках пересева 550 га из 10 000 га потери составили 0,2 т/га, что также привело к потерям в сумме 550 тыс. рублей.
В целом, только использование такого элемента точного земледелия, как параллельное вождение с навигационной системой, принесет хозяйству с размером пашни 10 000 га экономию 2 728 630 руб. за минусом приобретения четырех комплектов GPS-системы 300 000 руб. экономический эффект составит
2 428 630 рублей.
В адаптивно-ландшафтных системах земледелия при своевременном развитии ГИС-технологий для моделирования и обеспечения продукционных процессов в отрасли растениеводства ведущее место займет точное земледелие. Почвенный покров Западной Сибири имеет большое разнообразие не только по почвенно-климатическим зонам, хозяйствам, полям, но и внутри поля. Агрохимический анализ показывает, что содержание элементов питания в почвах позволяет получать урожайность зерновых культур на отдельных элементарных
участках одного поля с разницей в два и более раза. Причиной тому являются природные факторы (структура почвенного покрова, рельеф местности и т. д.) и антропогенные факторы (несовершенная система органических и минеральных удобрений, севооборотов, обработки почвы и т. д.).
Проектирование и выполнение агротехнологий с использованием элементов точного земледелия проводятся на основе критериев оптимизации условий роста и развития растений. В большей степени на сегодняшний день это связано с оптимизацией минерального питания растений и решением вопросов борьбы с сорняками. На практике дифференцированное внесение минеральных удобрений с учетом потребности в них растений может применяться в режиме off-line и on-line. Привлекательным для товаропроизводителей является внесение минеральных удобрений наземным способом при подкормке культур в режиме реального времени (on-line), когда доза удобрений устанавливается непосредственно в поле при выполнении операции, используя сенсорные датчики и программное обеспечение на электронных носителях. В то же время здесь требуется более частая калибровка (настройка) работы датчиков, так как агроценоз, как правило, представлен многокомпонентной растительностью; учитывать неизбежные потери азотных удобрений, а с учетом организационных, погодных и технологических причин выполнение агротехнологий может произойти не в оптимальные сроки потребности растений в факторах жизнеобеспечения.
Рис. 7. Содержание нитратного азота перед посевом яровой пшеницы (кг/га), Учхоз Тюменской ГСХА, 2010 г.
Мы отрабатывали дифференцированное внесение азотных удобрений на планируемую урожайность зерновых в режиме off-line. После оцифровки опытнопроизводственных полей Заводоуковского и Тюменского районов были установлены их границы и размер (по 40-75 га), разбиты на элементарные участки по 4 га, составлен маршрут отбора почвенных образцов для определения содержания элементов питания. Отбор почвенных образцов в слое 0-30 см согласно установленного маршрута проводили пневмопробоотборником конструкции Тюменской ГСХА. Определение нитратного
Таблица 4
Показатели эффективности работы посевного комплекса «Хорш» с навигатором
Показа тели Без навигатора С навигатором Разность Эффективность, руб.
на 1 га на 10000 га на 1 га на 10000 га на 1 га на 10000 га на 1 га на 10000 га
Площадь пересева 778,4 м2 780 га 227,3 м2 230 га 551,1 м2 550 га - -
Пере- расход семян 19 кг 190 т 6 кг 60 т 13 кг 130 т 780 780000
Пере- расход удоб- рений 12 кг 120 т 4 кг 40 т 8 кг 80 т 74,4 736000
Пере- расход топлива 0,546 л 5460 л 0,161 л 1610 л 0,385 л 385 л 9,163 91630
азота перед посевом яровой пшеницы показало, что содержание его по элементарным участкам составляло от б до 133 кг/га. Это свидетельствует о неоднородности поля по почвенному плодородию (рис. 7).
Для оценки эффективности дифференцированного внесения минеральных удобрений с использованием космических систем поле было разбито на 3 участка с трехкратной повторностью: 1 - без внесения минеральных удобрений; 2 - с внесением аммиачной селитры на планируемую урожайность яровой пшеницы 4 т/га с учетом среднего значения содержания азота на участке; 3 - дифференцированное внесение N-N03 на планируемую урожайность яровой пшеницы 4 т/га с учетом содержания азота по элементарным участкам.
На участке с дифференцированным внесением N-N03 на планируемую урожайность яровой пшеницы 4 т/га была составлена карта-задание, согласно которой внесение азота по элементарным участкам составляло от 0 до 114 кг/га д. в. Используя посевной комплекс JOHN DEERE 730 с комплектом навигационного оборудования и блока управления (рис. 8), аммиачная селитра внесена согласно карты задания по элементарным участкам, размер которых составлял по 4 га.
Агронавигатор
АКБ 12 в Блокуправления Электромотор
Рис.8. Комплект навигационного оборудования для дифференцированного внесения минеральных удобрений
Определение нитратного азота в фазу выхода в трубку яровой пшеницы показало, что разница в его содержании в слое почвы 0-30 см при дифференцированном внесении нивелировалась (14-65 кг/га). На элементарном участке, где перед посевом яровой пшеницы содержалось в почве азота 133 кг/га и где не вносили минеральные удобрения, культурные растения вполне удовлетворяли свои потребности за счет азота почвы, а на участках с низким содержанием N-N03 в почве растения были обеспечены азотом внесенных минеральных удобрений. Таким образом, растения яровой пшеницы на поле с дифференцированным внесением аммиачной селитры по обеспеченности азотом находились в более оптимальных условиях, по сравнению с вариантом внесения удобрений с усредненной нормой их в среднем по полю, что подтверждалось результатами листовой и тканевой диагностики.
Растения яровой пшеницы на элементарных участках с дифференцированным внесением азотных удобрений
. 8
*
/
имели дружный, одновременный рост и развитие, показатели структуры урожая (длина колоса, озернен-ность, масса 1000 зерен и т.д.) у всех растений были на одном уровне. Средняя урожайность яровой пшеницы на данном поле составила 4,11 т/га (при планировании 4,0 т/га) (табл. 5).
Максимальное расхождение урожайности по элементарным участкам было 0,64 т/га (4,46 и 3,82 т/га), что составило 14,4 %. На варианте с внесением аммиачной селитры по усредненным значениям содержания N-N63 в почве разница по урожайности была почти в 2 раза, при этом отмечено растянутое прохождение молочной, восковой и полной спелости зерна пшеницы, что отражалось на своевременной уборке и качестве урожая.
Таблица 5
Урожайность яровой пшеницы по участкам поля при дифференцированном внесении минеральных удобрений (т/га), 2010 г.
№ участка Урожай- ность № участка Урожай- ность № участка Урожай- ность № участка Урожай- ность
1 4,29 б 4,2б 11 3,98 15 4,00
2 4,12 7 4,10 12 4,05 1б 4,31
3 4,00 8 3,87 13 3,9б 17 4,15
4 4,38 9 4,4б 14 3,82 18 3,98
Эффективность дробного внесения минеральных удобрений зависит от контрастности элементарных участков по плодородию почв, уровню планируемой продуктивности агроценозов. Расчеты экономической эффективности использования минеральных удобрений в посевах яровой пшеницы после озимой ржи при планировании урожайности 2 т/га на черноземе выщелоченном даже при существенных различиях по плодородию почвы, показывают, что дифференцированное внесение аммиачной селитры посевным агрегатом не целесообразно (табл. 6).
Таблица 6
Эффективность дифференцированного внесения аммиачной селитры при посеве яровой пшеницы (в ценах 2010 г.)
Внесение минеральных удобрений Запланированная урожайность яровой пшеницы, т/га
2 3 4
С учетом содержания азота в почве в среднем по полю не требуется 59 224
С учетом содержания азота в почве по элементарным участкам 2 2б 193
% от традиционного способа внесения удобрений 2 5б 14
Экономия на 10 000 га, тыс. руб. 2 б40 2 480
При планировании урожайности яровой пшеницы
3 т/га дифференцированное внесение аммиачной селитры сокращает расходы минеральных удобрений на единицу площади до 56 %, что составляет при стоимости удобрений 8 руб./кг на площади 10 000 га 2 млн 640 тыс. рублей. С увеличением планируемой урожайности яровой пшеницы до 4 т/га экономия вне-
1я политика России
сения азотных удобрений снижается до 14 %, однако из-за увеличения объема использования минеральных удобрений экономия в денежном выражении остается внушительной - 2 млн 480 тыс. руб. на 10 000 га.
Навигационная система может использоваться и при выполнении других технологических операций. Так, для отработки контроля равномерности глубины обработки посева в зависимости от состояния почвы данного элемента был выбран участок на опытном поле Тюменской ГСХА. Испытания проводились с использованием трактора К-700 и плуга ПН-8-35. Было установлено навигационное оборудование на трактор и датчик контроля глубины обработки почвы. Принцип работы датчика заключается в измерении расстояния от рамы плуга (любого сельскохозяйственного орудия) до поверхности почвы. За нулевое значение (Н0, см) принимается расстояние от корпуса плуга до поверхности регулировочной площадки (плуг не заглублен). Механизм расчета непосредственно глубины обработки выполняется по разности значений между Н0 и расстоянием от рамы до поверхности почвы в рабочем состоянии Н1. Возможна установка различной частоты измерений. Программой предусмотрено изменение периодичности съема сигнала. Контроль параметра возможен как в режиме реального времени, так и в режиме записи. При условии использования в программно-аппаратном комплексе АСУХоз возможно получение дополнительной информации, такой как скорость движения агрегата, расход топлива, учет рабочего времени и объема выполненных работ и даже начисление заработной платы за смену.
Вызывает интерес возможность использования программы АСУХоз для разбивки загонок, а также для обеспечения параллельности движения сельскохозяйственных машин при выполнении различных агротехнических операций. На дисплее могут быть выведены средние значения во время вспашки - скорость движения и глубина обработки, которые составляли при выполнении данной операции в реальном времени соответственно 5 км/ч и 21 сантиметр.
Заключение
- Элементы точного земледелия обеспечивают рациональное использование естественного плодородия
почвы и средств химизации при планировании урожайности 3-4 т/га.
- Параллельное движение агрегата по полю снижает затраты на 10 000 га:
семян - 780 000 руб. удобрений - 736 000 руб. топлива - 91 000 руб.
- Разработан способ дифференцированного внесения минеральных удобрений в зависимости от их содержания по элементарным участкам, который снижает нормы внесения на 14-56% относительно традиционного способа и обеспечивает экономию 2 480 2 640 тыс. руб. на 10 000 гектар.
- Прецезионное земледелие устраняет негативный эффект самоугнетения растений, обеспечивает однородность составляющих структуры урожая, одновременность наступления фаз развития растений и созревание урожая.
Литература
1. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области// Под ред. Кирюшина В.И., Власенко А.Н. Новосибирск, 2002. 387 с.
2. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий // Под ред. Кирюшина В.И., Иванова А.Л. М., 2005. 783 с.
3. Кобец Н.И. Применение данных дистанционного зондирования Земли в системах точного земледелия, 2006.
4. Михайленко И.М. Управление системами точного земледелия. С. Петербургский университет, 2005. 233 с.
5. Якушев В.П., Якушев В.В. Информационное обеспечение точного земледелия. СПб., 2007. 382 с.
6. Spaar Dieter, Leithold Peer, Dammer Karl - Heinz, Feiffer Andrea. Дифференцированное управление посевами с учетом гетерогенности полей в рамках Precision agriculture/Сб.тр. Международной научно-практической конференции «Агротехнологии 21 века» // М., 2007. С. 6-8.
Контактная информация:
Абрамов Николай Васильевич, тел.: (352)46-16-43 Семизоров Сергей Алексеевич, тел.: (352)62-58-25
