Сравнительный эксперимент по дифференцированному внесению удобрений в режимах on-line и off-line

Цель эксперимента – сравнение режимов дифференцированного внесения азотных удобрений (первая и вторая подкормки) под озимую пшеницу с использованием карт-заданий и сенсоров GreenSeeker.

На первом этапе производился выбор полей под проведение эксперимента. Были выбраны поля 2.2 (off-line/карта-задание) и 2.3 (режим online/сенсор), площадью 74,73 га и 82,78 га соответственно, на которых была посеяна 16 октября 2019 г. пшеница озимая сорта Безостая 100. Предшественником в обоих случаях была кукуруза на силос (рисунок 1).

Для определения изменения динамики роста растений перед первой подкормкой производились измерения количества растений на 1 п. м и высоты растений (рисунки 2, 3).

Условия проведения эксперимента

Место проведения: учхоз Кубанского ГАУ «Краснодарское»
Даты проведения:
       – первая подкормка — 19.02.2020 г. (период возобновления весенней вегетации, фаза кущения);
          – вторая подкормка — 23.03.2020 г. (начало выхода в трубку).
Марка трактора: Claas Axion 850.
Скорость движения: 19 км/ч.
Марка разбрасывателя удобрений: Amazone ZA TS 4200.
Рабочая ширина захвата разбрасывателя: 28 м.
Терминал (бортовой компьютер): Amatron 3.
Сенсоры: GreenSeeker + терминал Panasonic CF-U1 (ПО Farm Works Mobile).
Расстояние между сенсорами: 565 см.
Высота размещения сенсоров над землей: 130 см.
Удобрение: аммиачная селитра.

На поле, где использован режим on-line (сенсор) перед первой подкормкой высота растений была на 26% больше, чем на поле, где использован режим off-line (карта-задание), перед второй подкормкой на 2%.

Таблица 1 — Результаты обработки статистических показателей растений по полю 2.2.

Таблица 2 — Результаты обработки статистических показателей растений по полю 2.3.

Для анализа вегетации растений использовалась система КосмосАгро (рисунок 4). Определялись дозы внесения удобрений для зон с разной вегетацией (режим on-line):

– первая подкормка — 19.02.2020 г.: низкая (NDVI — 0…0,59) — 125 кг/га, средняя (NDVI — 0,59…0,74) – 75…125 кг/га, высокая (NDVI — 0,74…1,00) — 75 кг/га; общая масса вносимого удобрения на поле — 8676 кг; средняя доза внесения удобрений — 105 кг/га;

– вторая подкормка — 23.03.2020 г.: низкая (NDVI — 0…0,63) – 180 кг/га, средняя (NDVI — 0,65)

— 140 кг/га, высокая (NDVI — 0,66…1,00) — 100 кг/га; общая масса вносимого удобрения на поле – 9670 кг; средняя доза внесения удобрений — 117 кг/га.

Определяли дозы внесения удобрений для зон с разной вегетацией (режиме off-line):

– первая подкормка – 19.02.2020 г.: низкая (NDVI — 0…0,65) — 125 кг/га, средняя (NDVI — 0,65…0,76) — 100 кг/га, высокая (NDVI — 0,76…1,00) — 75 кг/га; общая масса вносимого удобрения на поле — 7250 кг; средняя доза внесения удобрений — 97 кг/га;

– вторая подкормка – 23.03.2020 г.: низкая — 180 кг/га, средняя — 140 кг/га, высокая — 100 кг/ га; общая масса вносимого удобрения на поле — 10500 кг; средняя доза внесения удобрений — 141 кг/га.

Создавались карты-задания в программе NEXT Farming AG OFFICE (рисунок 5).

После определении стратегии производили дифференцированное внесение в режимах on-line (рисунок 6) и off-line (рисунок 7).

Анализ развития растений выполняем с использованием космоснимков в системе КосмосАгро по вегетации растений (индекс NDVI) на основе базовой, аналитической и шкалы распределения NDVI.

На основании анализа динамики развития растений заметно выравнивание (по цвету) их развития после подкормки (рисунки 8-9).

Сравнивая поля, можно заметить, что после 17.03.2020 г. идет лучшее развитие растений поля 2.3 (сенсор) — рисунки 10-12.

Проанализируем полученные данные (таблица 3). Перед первой подкормкой на поле 2.2 количество растений с индексом NDVI = 0,53 составляло 37%, на поле 2.3 с индексом NDVI = 0,52 — 32%. Через 18 дней после первой подкормки ситуация не изменилась — наибольший процент выше  на поле 2.2. Через 27 дней ситуация меняется, и в лидирующее положение вступает поле 2.3 (на 7% выше).

Данная тенденция сохраняется и после второй подкормки через 3 (26.03.2020 г.) и 15 (10.04.2020 г.) дней.

Таблица 3 — Сравнительный анализ полей по наибольшему значению индекса NDVI.

 Уборка пшеницы осуществлялась 5-6 июля 2020 г., использовались комбайны Tucano 580, Tucano 480, Tucano 450 с подключением к системе Teltmatics.

Перед проведением эксперимента определяли высоту растения в естественном и выпрямленном состоянии, предварительную урожайность, потери от самоосыпания (рисунок 13).

Сравнивая результаты статистической обработки данных, можно заметить практически одинаковую предварительную урожайность по сравниваемым полям (таблица 4).

Таблица 4 — Обобщенные данные обработки статистических показателей.

Средние значения урожайности, полученные в системе Telematics, по полю 2.2 составляют 7,03 т/ га (фактическая 6,44 т/га), по полю 2.3 — 6.81 т/га (фактическая 6,59 т/га) — рисунок 14. Усредняя значения по предварительной, фактической и картированию урожайности, получим одинаковые значения по сравниваемым полям 7 т/га.

Выполнен расчет экономической эффективности с учетом действительной площади полей, участвующих в эксперименте, не масштабируя на общую площадь для внесения удобрений в хозяйстве. Расчет экономической эффективности показал, что при использовании режима on-line происходит экономия удобрений в среднем 16 кг/га, по сравнению с режимом off-line без потери урожайности и качества зерна (содержание клейковины повысилось на 2,3%; протеина — 0,6%) — таблица 5.

Таблица 5 — Сравнение затрат на дифференцированное внесение удобрений.

Дополнительные капиталовложения составляют 1,4 млн. руб., эффект от экономии удобрений — 110 руб./га (таблица 6).

Обоснованы технические средства – трактор Claas Axion 850, разбрасыватель удобрений Amazone ZA TS 4200 + терминал Amatron 3, сенсор GreenSeeker (2 шт.), балансовая стоимость которых составляет 9473512 руб.

Таблица 6 — Показатели экономической эффективности.

ССЫЛКИ

Сравнительные испытания дифференцированного внесения удобрений в режимах on-line и off-line (видео)

Сравнительные испытания диф.внесения удобрений в режимах on-line и off-line / подкормка 2 (видео)