Methods of nitrogen application OneSoil_blog_cover

Как мы рассчитываем азотные удобрения

Технологии точного земледелия позволяют правильно определить нормы удобрений для любых полей. В этом материале мы расскажем о методах дифференцированного внесения азотных удобрений и о том, по какому принципу работает приложение OneSoil Nitrogen. В качестве бонуса — анализ и рекомендации для конкретного поля.

Почему сложно определить
норму азота?

Азот это один из главных химических элементов, необходимых для роста и развития растений. Он участвует в питании, фотосинтезе и образования новых клеток. Азот содержится в атмосфере и в органическом веществе почвы (гумусе), но большинство растений не усваивают его напрямую. В природе азот переходит в доступную для растений форму при разложении (минерализации) гумуса.

Чтобы самостоятельно контролировать рост и развитие сельскохозяйственных культур на поле, фермеры применяют разные виды азотных удобрений. При этом нехватка подкормки снижает урожайность, а ее избыток накапливается в растении, плодах и вымывается из почвы в грунтовые воды, что вредно для человека и окружающей среды. Однако определить необходимую норму азотных удобрений поля непросто.

Во-первых, азот это мобильный элемент почвы — его содержание на участке поля изменяется с течением времени. Как правило, азотные удобрения вносят либо до, либо сразу после посева. Для некоторых растений, например, рапса, кукурузы и зерновых культур, делают еще 1−4 подкормки после основного внесения. Во-вторых, разным видам растений нужно разное количество азота. Одна из наиболее требовательных культур — рапс, а лён — одна из самых неприхотливых.
Эту проблему решает дифференцированное внесение азота, которое предполагает использование разного количества удобрений на разных участках поля. В точном земледелии применяют два метода определения необходимой нормы подкормки — по круговороту азота и по состоянию растений.

Два главных метода

Моделирование круговорота азота

Для использования этого метода нужно знать четыре характеристики поля.

1. Пространственное распределение гумуса

Чтобы узнать этот показатель, проводят агрохимическое обследование почвы. Отобранные образцы отправляют в лабораторию на анализ и по результатам строят карту распределения гумуса по полю.

В практике OneSoil встречались поля, где содержание органического вещества в почве изменялось от 0,7% до 5% на площади 120 гектар. Это значит, что в разных зонах поля количество доступного для растений азота будет сильно различаться.

2. Гранулометрический состав почвы

Чтобы узнать относительное содержание частиц разных размеров на участке поля, используют карты почвенного обследования в масштабе 1:10 000 и ниже.
Granular distribution_OneSoil_blog
Карта гранулометрического состава почвы
3. Температуру и влажность почвы

Эти показатели могут сильно изменяться в границах поля, поэтому нужно учитывать рельеф и данные метеодатчиков.
4. Потребление азота растениями

Этот показатель оценивают по вегетационному индексу для участка поля, который измеряют на основании спутниковых снимков.
Vegetation index_OneSoil_blog
Отображение вегетационного индекса для поля
На основании этой информации специальные платные программы создают карту с рекомендациями по нормам внесения азота для разных участков поля. Это точный метод, который не требует физического измерения доступного для растений азота в почве. Значит, фермер может принимать решение о необходимых нормах удобрений прямо у себя в офисе.

Главный недостаток состоит в том, что измерение распределения гумуса по полю, а также влажности и температуры почвы — это дорогостоящий и долгий процесс.
Моделирование по состоянию растений
Фактическое состояние всходов оценивают двумя способами — по спутниковым снимкам или по датчикам на сельскохозяйственной технике.

Чтобы получить изображение своего поля со спутника, фермер использует платные компьютерные программы или обращается к специализированным фирмам. На основании снимков вычисляют вегетационные индексы для разных участков поля, и затем создают специальную карту или файл с заданием для сельскохозяйственной техники. Этот метод позволяет фермеру оценить состояние своего поля в общем. Главный недостаток — зависимость от облачной погоды. Снимки актуальны в течение двух недель, и иногда из-за облаков на протяжении этого периода невозможно измерить вегетацию и построить зоны на поле.

Если у фермера установлены датчики на тракторе, то после выполнения полевых работ он получает точные данные о каждом участке, а значит, легко определяет необходимую норму удобрений. Главный недостаток этого метода — высокая цена самих датчиков.
Решение OneSoil: по спутниковым снимкам
Наша команда разработала бесплатное веб-приложение OneSoil Nitrogen, которое рассчитывает норму для дифференцированного внесения азотных удобрений. Это часть платформы OneSoil. По спутниковому снимку поля программа выделяет три относительные зоны с высоким, средним и низким вегетационными индексами.

На основании этой информации OneSoil Nitrogen автоматически создает файл с заданием для бортового компьютера сельскохозяйственной техники. Фермеру остается только загрузить информацию на флешку, передать на трактор и выйти в поле.
OneSoil Nitrogen app_interface3
Отображение зон с разным вегетационным индексом в приложении OneSoil Nitrogen
При разработке этого приложения мы использовали результаты полевых экспериментов, которые проводим с 2015 года. В 2018 году команда OneSoil изучила более 1000 гектар на полях с низкогумусированной почвой, содержание гумуса в которых не превышает 5%. Как правило, мы делаем тесты на зерновых культурах во время второй и третьей азотной подкормки.

Мы пришли к следующим выводам:
1
Высокий вегетационный индекс — меньше удобрений. Часто высокий вегетационный индекс говорит о насыщенности почвы азотом. Чтобы избежать полегания зерновых культур и снизить выделение азота в окружающую среду, на таких участках рекомендуем уменьшать норму удобрений до 10−30% от средней величины.
2
Средний вегетационный индекс — больше удобрений. Зона со средним вегетационным индексом может дать высокий урожай, но зачастую азота на таком участке недостаточно для растений. В таких случаях рекомендуем увеличить дозу удобрений. Максимум — на 20−25% от средней нормы.
Zones with different vegetation index_OneSoil_blog
3
Низкий вегетационный индекс — ищите причину. Самые сложные и интересные — зоны с низким вегетационным индексом. Очень сложно отличить азотное голодание растений от нехватки воды или серы. Потому мы не можем с уверенностью сказать, поможет ли дополнительное внесение азотных удобрений улучшить состояние такого участка.

В нашей практике бывало, что увеличенная норма удобрений помогала собрать высокий урожай. Но встречались поля, где даже двукратное увеличение дозы никак не влияло на ситуацию. Как показали наши дальнейшие исследования, на таких участках растениям не хватало воды.

Чтобы самостоятельно определить причину низкого вегетационного индекса, воспользуйтесь нашим бесплатным приложением OneSoil Scouting.
Кейс
В 2017 году команда OneSoil проводила эксперимент во время второй азотной подкормки озимой пшеницы (стадия 31 BBCH, выход в трубку). Средняя норма по полю была определена фермером и составляла 100 кг/га азотных удобрений. Для эксперимента поле было разделено на три равных по площади зоны с высоким, средним и низким вегетационным индексом. Выделение зон происходило по спутниковому снимку за 21 апреля.

Каждая из полученных зон была поделена еще на три части. Для каждой из них была назначена норма в 50, 100 и 150 килограмм азота (в действующим веществе). Внесение удобрений проходило 22 апреля по созданной OneSoil карте заданий.
Map for nitrogen application_OneSoil_blog
Карта заданий по внесению азотных удобрений
Затем мы наблюдали, как изменяется состояние растений в каждой из зон. Для оценки динамики вегетационного индекса мы использовали данные спутниковой съемки за 14 мая и контрольные замеры урожайности 26 июня.

Мы установили ряд закономерностей.

  • Участки с высоким вегетационным индексом не среагировали на высокие нормы азотных удобрений.

Индекс не изменился для подзон с высокой (150 кг) и низкой (50 кг) дозами. Это говорит о том, что высокие и средние нормы удобрений были неэффективны — азот не был использован растениями. К тому же во время сбора урожая мы зафиксировали на этих участках полегание пшеницы.

  • На участках со средним вегетационным индексом при повышении нормы азотных удобрений индекс также увеличился.

Позже мы обнаружили, что участки со средним вегетационным индексом и с высокой дозой азотных удобрений дали больший урожай, чем участки со средним вегетационным индексом, но со средней и низкой дозами подкормки.

  • Только на 45% участков с низким вегетационным индексом при повышении нормы азотных удобрений индекс увеличился.

В основном это были участки, расположенные в низинах, где растения были подтоплены или находились в плохом состоянии после зимовки. Для участков, которые были расположены на возвышенностях, мы не зафиксировали прирост вегетационного индекса при изменении нормы удобрений. Количество собранного зерна только подтвердило это наблюдение.

Измерение влажности почвы нашими датчиками показало, что на возвышенностях растения испытывали дефицит влаги, поэтому они и не среагировали на высокие нормы внесения азота.
Как определить норму азота?
Самый быстрый метод расчета
для дифференцированного внесения — по спутниковым снимкам.
Учитывайте наши рекомендации.
1
Если вегетационный индекс на участке высокий, то дозу удобрений нужно уменьшить до 10−30% от средней нормы.
2
Если средний, то увеличить — максимум на 20−25% от средней нормы.
3
Если низкий, то сначала нужно определить причину плохого состояния участка.
Нравится этот пост?
Статьи по теме
Оставьте комментарий
Made on
Tilda