Эксперимент с агрохолдингом Агропродукт, ЛТД_Блог OneSoil

Можно ли увеличить урожайность на дифференцированном посеве?

Время прочтения — 15 минут
Эксперимент с подсолнечником на каштановых почвах.
Philip Kondratenko_OneSoil Agronomist
Всеволод Генин
Специалист по ГИС и агрохимии. Разрабатывает инструменты для точного земледелия с 2013 года. Сооснователь OneSoil.
В прошлом году я провёл несколько производственных экспериментов, чтобы выяснить, насколько эффективен дифференцированный посев. Первый эксперимент, которым я хочу поделиться, прошёл в Украине на полях подсолнечника. В этой статье я расскажу, как норма высева повлияла на всхожесть семян на каштановых почвах. А главное — удалось ли поднять урожайность культуры с помощью дифференцированного посева.

Если у вас мало времени, можно сразу перейти к выводам и рекомендациям.
С точки зрения урожайности любое поле неоднородно: ведь на одном участке каждый год вы собираете, скажем, 12 тонн зерна на гектар, а на другом — 4. Чем выше многолетняя урожайность участка, тем он продуктивнее. По логике, если для таких участков норму высева увеличить, урожайность вырастет. В зонах с низкой продуктивностью, напротив, норму высева можно уменьшать — урожайность не изменится. Такой подход к посеву называется дифференцированным. В теории он экономит семена и повышает урожай.

В прошлом году я решил выяснить, так ли это, и провёл в Украине несколько экспериментов на яровых культурах: кукурузе, сое и подсолнечнике. В серии статей я расскажу о ходе своих экспериментов и поделюсь результатами. Начнём с первого эксперимента на полях с подсолнечником в Херсонской области.

Оптимальная норма высева подсолнечника — вопрос спорный. Обычно хозяйства придерживаются той нормы, которую им рекомендует местный поставщик семян. Я же решил посеять подсолнечник с переменной нормой, чтобы узнать, как это повлияет на урожайность и удастся ли сэкономить на семенах.

Эксперимент я проводил на полях агрохолдинга «Агропродукт, ЛТД» в Херсонской области. Работал на двух полях с разным уровнем влаги: одно поле было на орошении, другое — на богаре, т. е. землях без искусственного орошения.
Дифференцированный посев — технология точного земледелия, при которой в разные зоны поля вносят разное количество семян. При дифференцированном посеве мы исходим из того, что поле неоднородно по составу почвы, содержанию питательных элементов, влаги и, как следствие, урожайности.
В ходе экспериментов команда OneSoil помогала фермерам проводить анализ и планировать полевые работы. За выбор семян и техники отвечали фермеры.

Как я проводил эксперимент

1. Выделил зоны продуктивности
Логику эксперимента я выстроил вокруг анализа зон продуктивности. Зоны я выделял с помощью данных о вегетации, которые получил по спутниковым снимкам, и данных фактической урожайности. Ими поделился агрохолдинг.
Зоны продуктивности поля 1 (на орошении)
Площадь 45,5 га. Поле орошалось круговыми системами ирригации. Почвы каштановые, суглинистого гранулометрического состава. Рельеф на поле однородный, перепад высот примерно 1−2 метра.
Зоны продуктивности поля 2 (на богаре)
Площадь 101 га. Почвы каштановые, суглинистого гранулометрического состава. Рельеф этого поля более неоднородный: здесь перепад высот около 5 метров.
2. Сформировал две гипотезы
Я предположил, что на участках с высокой продуктивностью при увеличении нормы высева урожайность вырастет. На участках с низкой продуктивностью количество питательных веществ меньше, поэтому норму высева для них можно уменьшить — на урожай это не должно повлиять. Но повлияет на расход семян — я сэкономлю. Так была сформирована первая гипотеза.

Вторая, или обратная, гипотеза родилась из нового предположения. Возможно, на участках с высокой продуктивностью растения конкурируют не за питательные вещества, а, например, за солнечный свет. А на участках с низкой продуктивностью они могут быть равномерно угнетены.

Тогда, если на участках с высокой продуктивностью снизить норму высева, меньшее количество растений даст больший или такой же урожай, как при высокой норме высева. А на участках с низкой продуктивностью при увеличении нормы высева мы заметим увеличение урожайности. Такой была обратная гипотеза.
3. Составил карту-задание для техники

Чтобы определить количество семян для разных участков и составить карты-задания для техники, я использовал зоны продуктивности.

На каждую зону продуктивности у меня было три нормы высева. Низкая и высокая — для тестирования двух гипотез. Средняя — та, которую обычно использовали в хозяйстве.
Карта-задание для поля 1
Норма, которая обычно использовалась в хозяйстве, — 60 тыс./га. На участках высокой продуктивности норму высева я увеличил, на участках низкой и средней продуктивности — уменьшил. В итоге норма высева варьировалась от 40 до 64,5 тыс. семян на га.
Карта-задание для поля 2
Средняя норма высева в этом регионе — 45 тыс./га. Здесь для эксперимента я использовал нормы в диапазоне 33−45 тыс./га. Другими словами, во всех зонах продуктивности на этом поле норму высева я уменьшал.
Чтобы проверить вторую гипотезу, на обоих полях я заложил две тестовых полосы. На первой сеял среднюю норму. На второй — на участках высокой продуктивности норму высева снижал, а на участках с низкой продуктивностью — увеличивал.
4. Определил ограничивающий фактор в зонах низкой и средней продуктивности. Это нужно, чтобы верно интерпретировать результаты эксперимента и понимать, что именно могло помешать развитию растений.

По опыту прошлых экспериментов, такими факторами могут быть недостаток влаги, вызванный особенностями рельефа и гранулометрическим составом почвы, аномальные значения кислотности, низкое содержание органики или засоление почвы.

Чтобы определить ограничивающий фактор, в этот раз я проанализировал рельеф поля и яркость почвы. Рельеф — по данным техники, яркость — по спутниковым снимкам.
По закону ограничивающего фактора в экологии, для организма наиболее значим тот фактор, который сильнее всего отклоняется от оптимального значения. Если урожайность сильно упадёт на одном участке поля, чтобы разобраться в причинах, я буду исследовать в первую очередь ограничивающий фактор.
Яркость почвы поля 1
Карта рельефа поля 1
Для первого поля я сравнил яркость почвы за март 2019 года, когда оно было распахано, с картой рельефа. На изображении видно, что в низине почва светлая. Её высота на 1 метр ниже остальной площади поля. Так как в низинах обычно скапливается влага и почва там должна быть темнее, я предположил, что в этих участках могут быть засоления. После обхода поля это подтвердилось.

Затем я наложил карты яркости почвы на зоны продуктивности. Области с низкой продуктивностью совпали с областями, где яркость почвы снижается. Так я окончательно убедился, что ограничивающий фактор первого поля — засоления.
Яркость почвы поля 2
Карта рельефа поля 2
Яркость почвы второго поля оказалась примерно такой же. А вот рельеф был более неоднородный: перепад высот около 5 метров. Также я заметил, что на склонах и более высоких частях поля содержание органики ниже, чем на ровных и низких участках — там почва светлее. После сравнения карты рельефа и зон продуктивности оказалось, что склоны и возвышенности совпадают с зонами низкой продуктивности.

Так я установил, что ограничивающий фактор для второго поля — рельеф, который влияет на распределение влаги, содержание органики и, в конечном счёте, на продуктивность поля.
5. Оценил всхожесть семян
Для этого я использовал детальные карты полей, полученные с помощью беспилотника. Карты были сделаны компанией ООО «Херсон Земпроект» по заказу агрохолдинга. Затем мы договорились с компанией CropSaver о подсчёте всходов на полях. Эти значения я сгруппировал по квадратам 10 на 10 метров и соотнёс с фактическим посевом для каждого квадрата. В итоге получил всхожесть в процентах. Это пригодилось для оценки зависимости всхожести семян от нормы высева.
Карта всхожести для поля 1
На всех участках с нормой высева 40 тыс./га всхожесть оказалась на уровне 78−93%. На участках с нормой высева 64,5 тыс./га — в диапазоне 60−66%.
Карта всхожести для поля 2
На втором поле для зон высокой продуктивности норма высева была 33 тыс./га. Средняя всхожесть здесь — 82%. При норме высева 45 тыс./га я получил всхожесть 77%.

Для участка низкой продуктивности при норме высева 33 тыс./га всхожесть оказалась 82%. При норме высева 45 тыс./га — 77%.
Что это значит? Всхожесть семян не зависит от зоны продуктивности поля и падает при увеличении нормы высева.
6. Проанализировал урожайность
По картам урожайности с бортовых компьютеров и по зонам однородности, которые я выделил вручную.
Карта урожайности поля 1
Получена с бортового компьютера
Карта урожайности поля 2
Получена с бортового компьютера
Как понимать карты? По картам видно, что урожайность тестовых полос в зонах с разными нормами высева и одинаковой продуктивностью не меняется. В первом приближении это значит, что норма высева на урожайность подсолнечника не повлияла.
Этот способ хорош, когда нужно дать оценку на глаз, но в таком случае легко не заметить важные зависимости. Поэтому я анализировал урожайность ещё и по зонам однородности.

Тут важно понимать, почему такое дело нельзя доверить технике. Данные урожайности комбайнов всегда неоднородны, с шумами. Шумы — это аномальные значения урожайности в конкретной точке. Если комбайн во время уборки забуксовал, скорее всего, в этой точке мы увидим аномально низкие значения урожайности. При выгрузке зерна, напротив, — аномально высокие. Если комбайн едет по технологической колее, значения снова будут низкими. Отфильтровать автоматически эти шумы нельзя, поэтому надёжнее сделать ручную обработку.
Карта однородных участков на поле с орошением_Блог OneSoil
Однородные участки на поле с орошением. Всего таких участков я выделил 150. Площадь каждого 0,25−0,5 га.
Что это значит? Здесь важно проследить, есть ли на участках тенденция к увеличению или снижению урожайности в зависимости от нормы высева. Урожайность в пределах участка отмечена в центре. Норма на двух тестовых полосах разная. Если тенденция прослеживается, мы можем дальше анализировать данные, делать выводы и принимать решения. Если тенденции нет, то вывод простой: норма высева не повлияла на урожайность.
Для второго поля я делал аналогичную карту с однородными участками. Затем, чтобы удобнее анализировать результаты, я рассчитал среднюю урожайность однородных участков для каждой зоны продуктивности экспериментальных полей.

Поле на орошении

Средняя урожайность, т/га

Поле на богаре

Средняя урожайность, т/га
* Часть поля не убрали
Как видно из таблиц, на обоих полях я получил примерно одинаковую урожайность во всех зонах продуктивности для трёх норм высева.

К каким выводам я пришёл

Ни на богаре, ни на орошении норма высева не повлияла на урожайность подсолнечника. Я предполагаю, что так произошло из-за пластичности самой культуры или из-за гибрида, который я сеял. Чтобы выяснить, есть ли гибриды, которые позитивно реагируют на переменную норму высева, в 2020 году я продолжу эксперименты в ещё больших масштабах. Обязательно буду рассказывать о них в блоге!
Пластичность — способность культуры адаптироваться к разным условиям среды, в том числе, нормам высева.
Рекомендации
В ходе этого эксперимента я сформулировал несколько рекомендаций для всех, кто уже занимается дифференцированным посевом или только планирует это делать. Эти рекомендации помогут сэкономить на семенах и лучше контролировать урожайность.

1. Тестировать разные нормы высева, чтобы понять, какая норма оптимальна для конкретного поля и гибрида. В этом эксперименте, например, на обоих полях увеличение нормы высева не повлияло на урожайность. Но это не значит, что на другом поле и с другой культурой произойдёт так же.

2. Определять ограничивающий урожайность фактор. Если знать фактор, который мешает растению развиваться, его, как минимум, можно уменьшить и, как максимум, исключить.

3. Хранить данные урожайности для каждого поля. Они помогут выделить зоны продуктивности для дифференцированного посева или внесения удобрений и определить ограничивающий фактор.

Рекомендации
В ходе этого эксперимента я сформулировал несколько рекомендаций для всех, кто уже занимается дифференцированным посевом или только планирует это делать. Эти рекомендации помогут сэкономить на семенах и лучше контролировать урожайность.

1. Тестировать разные нормы высева, чтобы понять, какая норма оптимальна для конкретного поля и гибрида. В этом эксперименте, например, на обоих полях увеличение нормы высева не повлияло на урожайность. Но это не значит, что на другом поле и с другой культурой произойдёт так же.

2. Определять ограничивающий урожайность фактор. Если знать фактор, который мешает растению развиваться, его, как минимум, можно уменьшить и, как максимум, исключить.

3. Хранить данные урожайности для каждого поля. Они помогут выделить зоны продуктивности для дифференцированного посева или внесения удобрений и определить ограничивающий фактор.

О OneSoil мы впервые узнали от коллег: однажды услышали название приложения, прочли подробнее в интернете и начали тестировать. В этом эксперименте решили участвовать, потому что возникло большое профессиональное доверие к создателям OneSoil. До этого что-то подобное делали, но только в пределах одного поля. Поэтому было интересно вместе с командой OneSoil протестировать дифференцированный посев в больших масштабах. Над результатами этого эксперимента мы сейчас размышляем, но над следующим уже работаем вплотную.
Иллюстрация
Иллюстрация
Нравится этот пост?
Статьи по теме
Комментарии