Агрохимическое обследование в точном земледелии

Применение агротехнологий без учёта пространственной и временной вариабельности параметров плодородия почв повсеместно приводит к нарушению равновесия агроэкосистем. Технология XXI века — точное земледелие во многом построена именно на оценке пространственно-временной неоднородности сельскохозяйственных полей. Более того, от степени неоднородности зависит эффективность внедрения новой технологии в конкретных хозяйствах. Если агрохимические и агрофизические показатели качества и плодородия почв значительно отличаются в пределах одного поля, то затраты на новую технологию с большей вероятностью окупятся. Следовательно, первым необходимым шагом при переходе на новую технологию является объективная оценка пространственно-временной вариабельности сельскохозяйственных полей. Известно, что при внесении минеральных удобрений определяющие значение для расчёта доз удобрений под конкретную культуру имеют почвенно-климатические характеристики полей, включающие основные агрофизические и агрохимические параметры, такие как гранулометрический состав, кислотность, подвижные формы фосфора и калия, органическое вещество, плотность, влагообеспеченность, гидролитическая кислотность, сумма поглощённых оснований (N, P, K, Гумус, ph и др.). Для определения значений этих так называемых химических индексов плодородия проводится регулярное обследование почв.

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

Рисунок 1 — Результат «Традиционного» способа точный земледелие обследование почва Последние достижения науки и техники, особенно в области информационных технологий, позволяют выйти на качественно новый уровень обследования почв. Для применения технологии точного земледелия необходимо проводить обследование почв, используя датчики, приборы и мобильные информационные системы, позволяющие исследовать вариабельность пространственно-ориентированных характеристик почвенного и растительного покровов, в том числе конечного урожая в пределах конкретного поля.

Для агрохимического обследования «точным» способом используется мобильный автоматизированный комплекс, оснащенный GPS-приемником, бортовым компьютером, автоматическим пробоотборником и специальным программным обеспечением.

Применение современных технологий позволяет получать более точные карты пространственного распределения агрохимических показателей внутри каждого поля.

Рисунок 2 — Результат «Точного» способа На рис. 1 и рис. 2 хороша видна разница между «традиционным» и «точным» методами агрохимического обследования. И если речь идет о тысячах гектаров, то ошибка при расчете доз удобрений может быть очень большой, что безусловно повлияет на себестоимость, количество и качество урожая, а также на экологическую обстановку вокруг. Перед отбором почвенных проб на поле необходимо определить размер элементарного участка, с которого будет браться одна объединенная проба. То есть проба, состоящая из смешанных 10−15 образцов почвы, отобранных в разных местах (обычно по диагонали) на каждом элементарном участке. Полевые работы проводятся при температуре не ниже +5 С. На полях, где доза внесения составляла не более 90 кг / га д.в., отбор проб можно проводить в течение всего вегетационного сезона, если больше-спустя 2−2,5 месяца после внесения. На полях, где интенсивно применяются пестициды, отбор проб проводится через 1,5−2 месяца после обработки. Зараженные радионуклидами территории обследуются до посева сельскохозяйственных культур или во время уборки. Внесение органических удобрений на сроки отбора образцов не влияет. Также размер элементарного участка можно определять руководствуясь методическими указаниями (размер от 1 до 5 гектар в зависимости от размера хозяйства и размера бюджета хозяйства на эти цели).

Первым этапом агрохимического обследования является создание электронных контуров (карт) полей с точностью, которую обеспечивает GPS-приемник. Оконтуривание полей также определяет реальные границы и площади сельхозугодий с сантиметровой точностью, что в свою очередь влияет на расчёт необходимых удобрений и учёт урожая. Разница между реальным размером сельхозугодий и размером известным агроному или руководителю может составлять до 20%. После оконтуривания полей необходимо разбить каждое поле на элементарные участки. Для этого в программе FieldRover «накладываем» сетку на полученный контур поля, перемещаем ее до оптимального, на наш взгляд, положения и фиксируем. В результате получили карту поля, разбитого на пронумерованные элементарные участки заданной формы и размера. Поле готово к отбору проб. При отборе проб оператор, двигаясь внутри элементарного участка, делает 10−15 уколов (рис. 3) автоматическим пробоотборником, останавливаясь при каждом уколе.

Рисунок 3 — Результат.

На панели бортового компьютера записывается пройденный путь и сохраняется в памяти компьютера. Программное обеспечение позволяет также осуществлять навигацию к отмеченной в бортовом компьютере оператором точке на поле. При этом на дисплее будет указываться направление и расстояние до точки. Это удобно при движении к месту последней взятой пробы для продолжения работ или к проблемному участку, где необходимо провести дополнительные исследования. Отобранные и маркированные образцы (пробы) передаются в аккредитованную агрохимическую лабораторию для анализа. После выполнения анализов из лаборатории получаем ведомость, где указаны агрохимические показатели соответствующие номерам проб.

Результаты анализа вводятся в компьютер, в специальную программу (геоинформационную систему — ГИС) и обрабатываются. Такими программами могут быть MapInfo, SSToolBox, ArcGIS и другие. Полученные пространственно-ориентированные карты распределения каждого агрохимического показателя позволяют видеть и учитывать при расчетах реальное состояние полей. Но если обычное хозяйство может обходится и без таких точных карт, то хозяйства использующее технологии точного земледелия для дифференцированного внесения минеральных удобрений просто не могут обходится без них. Для дифференцированного внесения минеральных удобрений используем программное обеспечение SSToolBox, GPS-приемники, бортовые компьютеры и специальное бортовое програмное обеспечение. На основании полученных карт по агрохимическим показателям в программе SSToolBox, автоматически проводится расчёт дозы для каждого элементарного участка по заранее нами составленной формуле. Программа SSToolBox, в которой делают подобные карты и проводится расчет дозы удобрений, обладает встроенным редактором формул, который позволяет программировать достаточно сложные формулы. Также при расчете учитываются параметры удобрения и цена, а также ограничения, которые мы накладываем на внесение удобрений (например, максимально возможная доза).

После расчета доз удобрений мы получаем карту задание, в параметрах которой уже просчитано какое количество удобрений потребуется для внесения на данное поле и сколько это будет стоить. На рис. 4 видно, что карта-задание состоит из маленьких квадратиков. Эти квадаратики, в данном случае, имеют размер 18×18 м — такова была выбрана ширина захвата распределителя минеральных удобрений (Amazone). При расчёте дозы для каждого элементарного участка, программа просит ввести ширину захвата для более точного пространственного распределения дозы удобрений.

Рисунок 4 — Результат. Карта-задание.