Выберите ваш город
Или укажите в поле
Главная Архив новостей Новости проекта Картографирования внутрипольной пестроты

Картографирования внутрипольной пестроты

29 июля 2019
Картографирования внутрипольной пестроты

Точное земледелие в значительной мере основано на принципах рационального, биологического, экономического и экологического сбалансированного применения удобрений и других агрохимических средств. Поэтому внедрение интенсивных агротехнологий точного земледелия основываются на учете диагностических показателей плодородия почв и состояния растений. Это стало возможным благодаря адаптации зональных агротехнологий, которые основаны на обобщенных, усредненных показателях плодородия почв, учете конкретных условий возделывания сельскохозяйственных культур, включая внутрипольные пестроты почвенного плодородия, физиологического и фитосанитарного состояния посевов.

Методические подходы к адаптации зональных агротехнологий к требованиям координатного земледелия учитывают прежде всего внутрипольную пестроту, вариабельность плодородия полей и состояние посевов. В полной мере этот принцип точного земледелия относится к дифференцированному по площади и во времени применению минеральных и органических удобрений, мелиорантов, химических средств защиты растений. Определение содержания в почвах подвижных форм азота, фосфора и калия может быть использовано для дифференцировки доз и соотношений азотистых, фосфорнокислых и калийных удобрений, вносимых под одну и ту же культуру, в одном и том же поле севооборота, но на участках поля, различающихся по почвенным условиям. Отсюда большое значение приобретают разнообразные способы учета этих изменяющихся во времени и пространстве свойств почвы для наиболее эффективного применения удобрений.

В настоящее время аграрии используют несколько способов учета внутрипольной пестроты плодородия почв для дифференцированного применения удобрений. В обычных технологиях для расчета доз усредняют результаты агрохимического анализа почвы для всего поля, при дифференцированном применении агрохимических средств – для каждого внутрипольного контура. Поскольку для внутрипольных контуров не существует визуальных границ, все технологические операции по дифференцированному применению агрохимических средств выполняются с использованием GPS/ГЛОНАСС. Выделяют на полях агроконтуры, различающихся между собой по его уровню, методом мелкосеточного отбора по элементарным участкам и агрохимическим анализом почвенных проб по всему полю с последующей геостатической обработкой полученных данных, предварительным сканированием урожайности, а также методом электропроводности почвы или рельефа полей, авиакосмическим зондированием земной поверхности с выделением соответствующих агроконтуров. На выделенных тем или иным способом внутрипольных участках проводят отбор и анализ почвенных проб для расчета и внесения дифференцированных доз удобрений или мелиорантов, которые применяют в режиме off-line. Для дифференцированной подкормки вегетирующих посевов азотными удобрениями обычно используют фотометрические методы диагностики азотного питания растений по интенсивности зеленой окраски биомассы или определяют упругость стеблестоя специальным маятниковым устройством (crop-meter). В этих технологиях диагностические устройства согласованы с техникой для дифференцированного внесения удобрений, происходящее в режиме on-line. Такова общая схема подготовки и выполнения технологических приемов по дифференцированному применению агрохимических средств в точном земледелии. При этом учитывают характер и выраженность внутрипольной вариабельности, так как от этого во многом зависит эффективность дифференцированного применения средств химизации.

Вариабельность агрохимических показателей плодородия различных типов почв, несмотря на кажущуюся её хаотичность, имеет ряд закономерностей, которые нужно учитывать в высокоточных агротехнологиях. В частности, в границах отдельно взятого поля севооборота реакция почвенной среды, содержание в пахотном слое гумуса, питательных веществ в той или иной мере соответствует закону нормального распределения.  
Особенности вариабельности почвенного плодородия учитывают при расчете потребности в удобрениях и мелиорантах, в том числе и для дифференцированного внесения. Нужно иметь в виду, что для расчета общей потребности в агрохимических средствах на определенную площадь полей ориентируются на средние агрохимические показатели этих полей, так как усредненные величины будут близки к средневзвешенным для конкретного поля или севооборота в целом.

Следующая закономерность пространственной структуры почвенного покрова состоит в том, что наибольшая вариабельность агрохимических показателей наблюдаются на участках с относительно меньшими и с большими их значениями при снижении вариабельности в промежуточном, т. е. среднем, интервале, что показательно, в частности, для вариабельности фосфора
Эта закономерность внутрипольного варьирования плодородия почвы показывает, что агроэкономический эффект дифференцированного внесения удобрений и мелиорантов в каждом случае зависит от соотношения участков с маргинальными значениями агрохимических показателей к участкам со средними их значениями на данном поле. Чем выше это соотношение, тем выше эффективность дифференциации доз, потому что на выровненной по плодородию части поля дифференциация доз практически не требуется. Наиболее приемлемым считают вариант действий, когда средняя доза удобрения, рассчитанная для всего поля, увеличивается на слабо обеспеченных контурах плодородия и снижается на высоко обеспеченных по данному элементу для обеспечения почвы участка в течение нескольких лет до приемлемого уровня.

Еще одна закономерность вариабельности почвенного плодородия заключается в том, что внутрипольная вариабельность может превосходить межпольную. Данное свойство обусловлено тем, что увеличение площади пашни, по которой проводится усреднение агрохимических показателей, снижает вариабельность между контурами и увеличивает ее внутри контуров, и наоборот.

Другая особенность внутрипольной пространственной разнородности плодородия почвы заключается в несовпадении границ различных агрохимических контуров между собой.

Поэтому для каждого внутрипольного территориального контура нужны разные дозы удобрений и соотношения в них питательных веществ в удобрении, которые бы соответствовали агрохимической характеристике этих контуров. Эта закономерность влияет на число машин с одновременным высевом разных видов туков, или на количество проходов машин, приспособленных для внесения одного вида удобрения.

К закономерностям относится наибольшая вариабельность растворимых, легкоподвижных форм элементов питания растений по сравнению с менее подвижными. Учитывать эту закономерность нужно для того, чтобы повысить агроэкономическую эффективность дифференцированного применения удобрений, так как позволяет более точно учитывать потребность растений в элементах питания. Это не только повышает эффективность удобрений, но и снижает потери их в окружающую среду.

Следующая  особенность внутрипольной пестроты плодородия почв относится к использованию питательных веществ почвы растениями. Она заключается в том, что урожайность культур варьирует в меньшей степени, чем внутрипольные показатели плодородия почвы. Этот эффект вызван физиологической пластичностью растений, их способностью при недостатке питания усиливать развитие корневых систем, повышать их воздействие на труднорастворимые питательные вещества почвы. Подобная приспособительная реакция растений вместе с тем снижает различия в урожайности сельскохозяйственных культур на участках с неодинаковым уровнем плодородия почвы и, соответственно, прибавки урожая от дифференцированного внесения удобрений. При незначительном различии во внутрипольных агрохимических показателях или невысоких дифференцированных дозах удобрений не стоит ждать значительной эффективности их внесения из-за экологической пластичности растений.

Еще одной особенность внутрипольного варьирования агрохимических показателей является зависимость уровней плодородия почвы от мезо- и микрорельефа полей. Почвы одного местоположения на рельефе местности влияют на окружающие почвы, оказывая влияние на выщелачивание, перенос и осаждение химических компонентов. Эта закономерность позволяет использовать результаты вертикальной съемки рельефа полей для априорного выявления контуров плодородия в качестве элементарных участков для отбора и агрохимического анализа почвенных проб для сокращения затрат на агрохимическое обследование полей по сравнению с традиционным сеточным их отбором. При этом значение имеет разница в высоте внутрипольных участков и в экспозиции склонов.

Исследования ВНИИА показали, что одним из наиболее перспективных способов картографирования внутрипольной пестроты почвенного плодородия является авиакосмическое зондирование пахотных угодий в радио- и ИК-диапазонах электромагнитных волн. Сканирование поверхности полей радиолокатором можно проводить в любое время суток и при любой облачности. При длине волны излучения 9,8 см фиксация радиосигналов, отраженных от приповерхностного слоя почвы глубиной, примерно равной половине длины волны излучения, то есть около 5 см, в виде оцифрованного изображения площади поля выделяет на мониторе персонального компьютера участки со сравнительно однородными показателями. Степень сгруппированности, генерализации сигналов, то есть количество выделяемых контуров, различающихся между собой усредненными цифровыми показателями, зависит от фактической разнородности сканируемого поля и задач оператора ЭВМ. Использование данного метода создает объективную основу для рационального выделения контуров почвенного плодородия в качестве элементарных участков для последующего наземного агрохимического обследования полей, то есть картографирования внутрипольной вариабельности, удовлетворяющего технологическим требованиям точного земледелия.

Поделиться: