Agro_evrohim_VL_3

Модель урожайности: оптимизация внесения минудобрений под яровой ячмень

0 638

Текст: В. Н. Романов, д-р с.-х. наук; А. А. Беляков, канд. техн. наук, Красноярский НИИСХ — обособленное подразделение ФГБНУ ФИЦ КНЦ СО РАН; Е. В. Мельникова, канд. техн. наук, ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ»

Известно, что одна из основных задач сельхозпроизводителей в текущих условиях — увеличение продуктивности различных культур, в частности ярового ячменя. Его сорта хорошо отзываются на внесение минеральных удобрений, оказывающих положительное влияние на качество зерна и структурные элементы урожая, поэтому актуальной является оптимизация их применения.

Многочисленные полевые опыты, проведенные ранее с использованием технологий дистанционного зондирования аграрных ландшафтов на основе наземной обработки, например камеральных исследований и калибровки, наглядно продемонстрировали, что показатель урожайности ярового ячменя при внесении повышенных доз минеральных добавок распределяется в широком диапазоне. Его конкретное значение обычно зависит от базовой продуктивности, то есть величины без применения дополнительных источников питания, и полученной прибавки под действием туков, которые могут быть несопоставимы и при достаточно близких агротехнических условиях. По этой причине для более точного прогнозирования требуется новая методика.

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОДХОД

Как подтверждают полевые опыты, улучшить и модернизировать существующую методологию может переход к безразмерным величинам урожайности, к относительным показателям качества зерна и структурных элементов урожая, корректируемым методами наземного и дистанционного зондирования агробиогеоценоза. Следовательно, можно ожидать, что аналитическое описание природно-ресурсного потенциала аграрного ландшафта может быть дано посредством функции относительной прибавки урожайности модельного сорта ячменя. В этом случае результат будет зависеть от количества используемых минеральных удобрений, дозируемых с помощью геоинформационных сведений. При этом продуктивность системы земледелия по технологическому комплексу внесенных туков будет характеризоваться областью эффективности относительной прибавки урожайности модельного сорта. Далее по индукции результативность методики по данному технологическому комплексу будет связана с показателями структурных элементов урожая и качества зерна.

Ранее исследования, посвященные двойственной оценке природно-ресурсного потенциала аграрных ландшафтов с использованием аналитических и геоинформационных сведений, не проводились. Поэтому специалисты Красноярского НИИСХ — обособленного подразделения ФГБНУ ФИЦ КНЦ СО РАН и ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ» решили осуществить соответствующие опыты и расчеты.

1. Максимальная урожайность зерновых культур в зависимости от технологии возделывания, 2014–2016 годы

ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ

Объектом исследований послужила группа сортов ярового ячменя Винер, Унион, Айхал, Енисей, Ц-1102, А-2212, А-2302 и другие. Эксперименты проводились на полях ГНУ «Солянская сельскохозяйственная опытная станция» и Красноярского НИИСХ, расположенных в зоне лесостепи. Предметом изучения являлись закономерности формирования урожайности модельного сорта ячменя, высеваемого по зерновому и пропашному предшественникам, при действии комплекса факторов — гранулированного суперфосфата, хлористого калия и аммиачной селитры. Удобрения вносились осенью по вспаханной зяби, а также весной под предпосевную обработку. Основной целью исследований стала апробация научной гипотезы насыщения минеральными веществами, определение критериев ее эффективности, создание аналитической модели определения урожайности и составление прогноза величины урожая модельного сорта ярового ячменя в зависимости от комплекса туков. В качестве методов исследований использовались системный экологический анализ, технология ландшафтного земледелия и аппарат математической статистики. Помимо этого, специалистами применялись биологические информационные методики, компьютерные пакеты Maple и DataFit, а также программа для работы с электронными таблицами.

Первой стадией эксперимента стало создание трехмерной аналитической модели прогнозирования уровня урожайности культуры в зависимости от объема вносимых азота и фосфора при заданном количестве калия. Для сельскохозяйственной практики в этой модели наиболее интересной является зона максимального значения относительного увеличения продуктивности ячменя. В этой части пространства, называемой областью эффективности, средняя прибавка оценивается медианой. В разработанной модели для наглядности изменение функции изображалось переменой цвета и яркости окраски — от серого до кораллового. То есть чем выше оказывалась интенсивность заливки области и графика, тем большим было значение функции, описывающей теоретическую поверхность урожайности — от 27 ц/га до 53 ц/га. В модели при расчетном количестве калия 60 кг/га в области эффективности средняя величина равнялась 51,637 ц/га.

1. Изменение урожайности в зависимости от объема применяемых минеральных удобрений (азота и фосфора) при количестве калия 60 кг

Рис. 1. Изменение урожайности в зависимости от объема применяемых минеральных удобрений (азота и фосфора) при количестве калия 60 кг, кг д. в.

СОСТАВИТЬ ПРОГНОЗ

На основе построенной модели влияния минеральных удобрений на продуктивность ячменя специалистами были рассчитаны ключевые сценарии, соответствующие действию вносимого калия в форме К2О в количестве 20, 40, 60 кг/га действующего вещества. В контрольной группе добавки не использовались. Например, при базовом уровне урожайности модельного сорта, равной 27 ц/га, с помощью компьютерного пакета Maple были определены оптимумы функции и диапазон изменения продуктивности модельного сорта. Аналогично выстраивались поверхности урожайности с областями эффективности при установке промежуточных значений базового показателя и количества вносимого калия, например 10, 30, 50 кг/га. В рассмотренных учеными 1190 вариантах опыта содержание азота изменялось в диапазоне 0–160 кг/га действующего вещества, фосфора — 0–90 кг/га, калия — 0–60 кг/га. Относительная прибавка урожайности распределялась на промежутке 1–1,996 единицы с центром рассеивания 1,592 единицы и стандартным отклонением 0,171 единицы.

В рамках вычислительного эксперимента при заданном базовом уровне продуктивности 10 ц/га средняя урожайность модельного сорта ячменя оценивалась в 15,92 ц/га, максимальная — 19,66 ц/га. Стандартное отклонение составляло 1,71 ц/га. При установочной эффективности 20 ц/га средняя продуктивность равнялась 31,84 ц/га, наибольшая — 39,32 ц/га, а погрешность — 3,42 ц/га. При поддерживаемом уровне 30 ц/га данные показатели достигали 47,76, 58,98 и 5,13 ц/га, а при базовой урожайности в 40 ц/га — 63,68, 78,64 и 6,84 ц/га соответственно.

2. Изменение урожайности в зависимости от объема применяемых минеральных удобрений (азота и фосфора) при количестве калия 0, 20, 40 и 60 кг, кг д. в.

Рис. 2. Изменение урожайности в зависимости от объема применяемых минеральных удобрений (азота и фосфора) при количестве калия 0, 20, 40 и 60 кг, кг д. в.

УСТАНОВИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Методический подход к определению уровня урожайности был практически испытан в 2014–2016 годах на пшенице, ячмене и овсе. В ходе опытов применялось несколько способов обработки почвы — вспашка, служившая контролем, дискование и прямой посев. На каждом варианте выделялось по две делянки — без использования удобрений и с внесением аммиачной селитры в дозировке один центнер на гектар. В ходе практического эксперимента разработанная специалистами аналитическая модель полностью подтвердила свою эффективность. Более того, удалось установить, что она может применяться к определению относительной прибавки урожая других зерновых культур, возделываемых в лесостепных зонах. Исследования также показали, что ячмень по продуктивности уступает пшенице и овсу. Так, без использования минеральных удобрений урожайность ярового ячменя составляла 20–22 ц/га и сильно не зависела от способа обработки почвы. Внесение аммиачной селитры повысило продуктивность этой культуры на один центнер с гектара при прямом посеве и на девять центнеров с гектара — при дисковании с помощью агрегата БДМ-6 «Рубин».

Таким образом, специалистам Красноярского НИИСХ — обособленного подразделения ФГБНУ ФИЦ КНЦ СО РАН и ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ» удалось теоретически и практически обосновать возможность использования геоинформационных данных для оценки равномерности распределения природно-ресурсного потенциала лесостепных территорий Красноярского края. Показатели уровня продуктивности и относительной прибавки урожая группы сортов и модельного сорта ярового ячменя были применены для характеристики эффективности аграрных ландшафтов. Кроме того, была разработана аналитическая модель влияния минеральных туков на относительную прибавку урожайности и величину сборов этой культуры, причем уровень ее детерминации оказался выше 84%.

Подписаться на статьи

Наши новости
Cпециальные предложения
Cобытия и конференции

Баннер_400х400_на_сайт_Page_2
Баннер_400х400_на_сайт_Page_2
Яндекс.Метрика

© 2013 Агробизнес. Ежедневное интернет-издание о новом поколении предпринимателей. Использование материалов Агробизнеса разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на картинки и тексты в разделе Новости принадлежат их авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18-ти лет.