Чи можна збільшити врожайність на диференційованому посіві? Експеримент із соняшником на каштанових ґрунтах
Час прочитання — 15 хвилин
Всеволод Генін
Спеціаліст із ГІС та агрохімії. Займається розробкою інструментів для точного землеробства з 2013 року. Є співзасновником OneSoil.
Минулого року я провів кілька виробничих експериментів, щоб дізнатися, наскільки ефективним є диференційований посів. Перший експеримент, яким я хочу поділитися, був в Україні на полях із посівами соняшнику. У цій статті я розповім, як норма посіву вплинула на здатність насіння проростати на каштанових ґрунтах. А головне — чи вдалося завдяки диференційованому посіву підвищити врожайність культури.
Якщо у вас мало часу, можна відразу перейти до висновків і рекомендацій.
Якщо у вас мало часу, можна відразу перейти до висновків і рекомендацій.
З погляду врожайності будь-яке поле є неоднорідним: адже на одній ділянці щороку ви збираєте, скажімо, 12 тонн зерна на гектар, а на іншій — 4. Чим вищою є багаторічна врожайність ділянки, тим вона продуктивніша. За логікою, якщо для таких ділянок норму посіву збільшити, врожайність зросте. У зонах з низькою продуктивністю, навпаки, норму посіву можна зменшувати — врожайність не зміниться. Такий підхід до посіву називається диференційованим. У теорії, він економить насіння й підвищує урожай.
Минулого року я вирішив з'ясувати, чи так воно є, і провів в Україні кілька експериментів на ярих культурах: кукурудзі, сої та соняшнику. У серії статей я розповім про хід своїх експериментів і поділюся результатами. Почнемо з першого експерименту на полях із посівами соняшнику в Херсонській області.
Оптимальна норма посіву соняшнику — питання спірне. Зазвичай господарства дотримуються норми, яку їм рекомендує місцевий постачальник насіння. Я ж вирішив висіяти соняшник зі змінною нормою, щоб дізнатися, як це вплине на врожайність і чи вдасться заощадити на насінні.
Експеримент я проводив на полях агрохолдингу «Агропродукт, ЛТД» у Херсонській області. Працював на двох полях з різним рівнем вологи: одне поле було зрошуване, інше — богарне, тобто на землях без штучного зрошення.
Минулого року я вирішив з'ясувати, чи так воно є, і провів в Україні кілька експериментів на ярих культурах: кукурудзі, сої та соняшнику. У серії статей я розповім про хід своїх експериментів і поділюся результатами. Почнемо з першого експерименту на полях із посівами соняшнику в Херсонській області.
Оптимальна норма посіву соняшнику — питання спірне. Зазвичай господарства дотримуються норми, яку їм рекомендує місцевий постачальник насіння. Я ж вирішив висіяти соняшник зі змінною нормою, щоб дізнатися, як це вплине на врожайність і чи вдасться заощадити на насінні.
Експеримент я проводив на полях агрохолдингу «Агропродукт, ЛТД» у Херсонській області. Працював на двох полях з різним рівнем вологи: одне поле було зрошуване, інше — богарне, тобто на землях без штучного зрошення.
Диференційований посів — технологія точного землеробства, за якої в різні зони поля вносять різну кількість насіння. За диференційованого посіву ми відштовхуємось від того, що поле є неоднорідним за складом ґрунту, вмістом поживних елементів, вологи і, як наслідок, врожайністю.
Під час експериментів команда OneSoil допомагала фермерам проводити аналіз і планувати польові роботи. За вибір насіння й техніки несли відповідальність фермери.
Як я проводив експеримент
Виділив зони продуктивності. Логіку експерименту я вибудував навколо аналізу зон продуктивності. Зони я виділяв завдяки даним про вегетацію, які отримав із супутникових знімків, і даних про фактичну врожайність. Ними поділився агрохолдинг.
Зони продуктивності поля 1 (зрошувані)
Площа 45,5 га. Поле зрошувалося круговими системами іригації. Каштанові ґрунти, суглинного гранулометричного складу. Рельєф на полі однорідний, перепад висот приблизно 1−2 метри.
Зони продуктивності поля 2 (богарні)
Площа 101 га. Каштанові ґрунти, суглинного гранулометричного складу. Рельєф цього поля менш однорідний: тут перепад висот приблизно 5 метрів.
Сформував дві гіпотези. Я припустив, що на ділянках з високою продуктивністю зі збільшенням норми посіву врожайність зросте. На ділянках із низькою продуктивністю кількість поживних речовин менша, тому норму посіву для них можна зменшити — на урожай це не повинно вплинути. Однак вплине на витрати насіння — я заощаджу. Так була сформована перша гіпотеза.
Друга (зворотна) гіпотеза зародилась із нового припущення. Імовірно, на ділянках із високою продуктивністю рослини конкурують не за поживні речовини, а, наприклад, за сонячне світло. А на ділянках із низькою продуктивністю вони можуть бути рівномірно пригніченими.
Тоді, якщо на ділянках із високою продуктивністю знизити норму посіву, менша кількість рослин дасть більший або такий же урожай, як і за умов високої норми посіву. А на ділянках із низькою продуктивністю зі збільшенням норми посіву ми помітимо збільшення врожайності. Такою була зворотна гіпотеза.
Друга (зворотна) гіпотеза зародилась із нового припущення. Імовірно, на ділянках із високою продуктивністю рослини конкурують не за поживні речовини, а, наприклад, за сонячне світло. А на ділянках із низькою продуктивністю вони можуть бути рівномірно пригніченими.
Тоді, якщо на ділянках із високою продуктивністю знизити норму посіву, менша кількість рослин дасть більший або такий же урожай, як і за умов високої норми посіву. А на ділянках із низькою продуктивністю зі збільшенням норми посіву ми помітимо збільшення врожайності. Такою була зворотна гіпотеза.
| Гіпотези | Ділянки з високою продуктивністю | з низькою продуктивністю |
|---|---|---|
| Рослини конкурують за поживні речовини й вологу. | збільшення норми посіву → збільшення врожайності | зменшення норми посіву → врожайність не змінюється |
| Рослини конкурують за сонячне світло або ж рівномірно пригнічені. | зменшення норми посіву → збільшення врожайності | збільшення норми посіву → збільшення врожайності |
Склав карту-завдання для техніки. Аби визначити кількість насіння для різних ділянок і скласти карти-завдання для техніки, я використовував зони продуктивності.
Для кожної зони продуктивності я мав три норми посіву. Низька й висока — для тестування двох гіпотез. Середня — та, яку зазвичай використовували в господарстві.
Для кожної зони продуктивності я мав три норми посіву. Низька й висока — для тестування двох гіпотез. Середня — та, яку зазвичай використовували в господарстві.
Карта-завдання для поля 1
Норма, яка зазвичай використовувалася в господарстві, — 60 тис./га. На ділянках із високою продуктивністю норму посіву я збільшив, а на ділянках із низькою та середньою — зменшив. У результаті норма посіву варіювалася від 40 до 64,5 тис. насінин на га.
Карта-завдання для поля 2
Середня норма посіву в цьому регіоні — 45 тис./га. У цьому разі для експерименту я використовував норми в діапазоні 33−45 тис./га. Іншими словами, в усіх зонах продуктивності на цьому полі норму посіву я зменшував.
Аби перевірити другу гіпотезу, на обох полях я заклав дві тестові смуги. На першій висівав середню норму. На другій — на ділянках із високою продуктивністю норму посіву зменшував, а на ділянках із низькою — збільшував.
Визначив обмежувальний чинник у зонах низької й середньої продуктивності. Це потрібно, щоб правильно інтерпретувати результати експерименту й розуміти, що саме могло завадити розвитку рослин.
З досвіду минулих експериментів такими чинниками можуть бути недостатня кількість вологи, викликана особливостями рельєфу і гранулометричним складом ґрунту, аномальні значення кислотності, низький вміст органіки або засоленість ґрунту.
Аби визначити обмежувальний чинник, цього разу я проаналізував рельєф поля і яскравість ґрунту. Рельєф — за даними техніки, яскравість — за супутниковими знімками.
З досвіду минулих експериментів такими чинниками можуть бути недостатня кількість вологи, викликана особливостями рельєфу і гранулометричним складом ґрунту, аномальні значення кислотності, низький вміст органіки або засоленість ґрунту.
Аби визначити обмежувальний чинник, цього разу я проаналізував рельєф поля і яскравість ґрунту. Рельєф — за даними техніки, яскравість — за супутниковими знімками.
Відповідно до закону обмежувального чинника в екології для організму найбільш значущим є той чинник, який найбільше відхиляється від оптимального значення. Якщо врожайність значно впаде на одній ділянці поля, то щоб з’ясувати причини, я досліджуватиму насамперед обмежувальний чинник.
Яскравість ґрунту поля 1
Карта рельєфу поля 1
Для першого поля я порівняв яскравість ґрунту за березень 2019 року, коли воно було зоране, з картою рельєфу. На зображенні видно, що яскравість ґрунту зменшується в низині. Її висота є на 1 метр нижчою від решти площі поля. У низинах зазвичай накопичується волога, тому ґрунт там повинен бути темнішим та багатий на органіку. Тому я припустив, що в цих ділянках можуть бути засолення. Після огляду поля це підтвердилося.
Опісля я наклав карти яскравості ґрунту на зони продуктивності. Області із низькою продуктивністю збіглися з областями, де яскравість ґрунту зменшується. Так я остаточно переконався, що обмежувальний чинник першого поля — засолення.
Опісля я наклав карти яскравості ґрунту на зони продуктивності. Області із низькою продуктивністю збіглися з областями, де яскравість ґрунту зменшується. Так я остаточно переконався, що обмежувальний чинник першого поля — засолення.
Яскравість ґрунту поля 2
Карта рельєфу поля 2
Яскравість ґрунту другого поля виявилася приблизно такою ж. А ось рельєф був більш неоднорідним: перепад висот становив приблизно 5 метрів. Також я помітив, що на схилах і більш високих частинах поля вміст органіки є нижчим, ніж на рівних і низьких ділянках — там ґрунт світліший. Після порівняння карти рельєфу й зон продуктивності виявилося, що схили й пагорби збігаються з зонами низької продуктивності.
Так я встановив, що обмежувальний чинник для другого поля — рельєф, який впливає на розподіл вологи, вміст органіки і, зрештою, на продуктивність поля.
Так я встановив, що обмежувальний чинник для другого поля — рельєф, який впливає на розподіл вологи, вміст органіки і, зрештою, на продуктивність поля.
Провів оцінку схожості насіння. Для цього я використовував детальні карти полів, отримані за допомогою безпілотника. Карти були зроблені компанією ТОВ «Херсон Земпроект» на замовлення агрохолдингу. Опісля ми домовилися з компанією CropSaver про підрахунок сходів на полях. Ці значення я згрупував у квадрати 10 на 10 метрів і порівняв із фактичним посівом для кожного квадрату. У підсумку отримав схожість у відсотках. Це стало корисним для оцінки залежності схожості насіння від норми посіву.
Карта схожості для поля 1
На всіх ділянках із нормою посіву 40 тис./га схожість виявилася на рівні 78−93%. На ділянках із нормою посіву 64,5 тис./га — у діапазоні 60−66%.
Карта схожості для поля 2
На другому полі для зон високої продуктивності норма посіву була 33 тис./га. Середня схожість тут — 82%. З нормою посіву в 45 тис./га я отримав схожість у 77%.
Для ділянки із низькою продуктивністю з нормою посіву в 33 тис./га схожість виявилася 82%. З нормою посіву в 45 тис./га — 77%.
Для ділянки із низькою продуктивністю з нормою посіву в 33 тис./га схожість виявилася 82%. З нормою посіву в 45 тис./га — 77%.
Що це означає? Схожість насіння не залежить від зони продуктивності поля і зменшується зі збільшенням норми посіву.
Проаналізував врожайність. За картами врожайності з бортових комп’ютерів і за зонами однорідності, які я виділив вручну.
Карта врожайності поля 1
Отримана з бортового комп’ютера.
Карта врожайності поля 2
Отримана з бортового комп’ютера.
Як розуміти карти? З карт видно, що врожайність тестових смуг у зонах із різними нормами посіву й однаковою продуктивністю не змінюється. Це означає, що норма посіву на урожайність соняшнику не вплинула.
Перший спосіб хороший, коли потрібно дати візуальну оцінку, але в такому разі легко пропустити важливі залежності. Тому я аналізував врожайність ще й за зонами однорідності.
Тут важливо розуміти, чому таку справу не можна доручати техніці. Дані врожайності комбайнів завжди неоднорідні, із шумами. Шуми — це аномальні значення врожайності в конкретній точці. Якщо комбайн під час збирання забуксував, найімовірніше, у цій точці ми побачимо аномально низькі значення врожайності. Під час же вивантаження зерна, навпаки, — аномально високі. Якщо комбайн їде технологічною колією, значення знову будуть низькими. Відфільтрувати автоматично ці шуми неможливо — техніка не знає, як їхав комбайн і де він буксував. Тому надійніше — провести ручну обробку.
Тут важливо розуміти, чому таку справу не можна доручати техніці. Дані врожайності комбайнів завжди неоднорідні, із шумами. Шуми — це аномальні значення врожайності в конкретній точці. Якщо комбайн під час збирання забуксував, найімовірніше, у цій точці ми побачимо аномально низькі значення врожайності. Під час же вивантаження зерна, навпаки, — аномально високі. Якщо комбайн їде технологічною колією, значення знову будуть низькими. Відфільтрувати автоматично ці шуми неможливо — техніка не знає, як їхав комбайн і де він буксував. Тому надійніше — провести ручну обробку.
Кілька однорідних ділянок на зрошуваному полі. Усього таких ділянок я виділив 150. Площа кожної 0,25−0,5 га.
Що все це означає? У центрі однорідних ділянок зазначена врожайність у межах ділянки. Тут важливо простежити, чи є на ділянках тенденція до збільшення чи зменшення врожайності залежно від норми посіву. Норма на двох тестових смугах різна. Якщо тенденція простежується, ми можемо й надалі аналізувати дані, робити висновки і приймати рішення. Якщо тенденції немає, то висновок простий: норма посіву не вплинула на врожайність.
Для другого поля я склав аналогічну карту з однорідними ділянками.
Опісля, щоб зручніше аналізувати результати, я розрахував середню врожайність однорідних ділянок для кожної зони продуктивності експериментальних полів.
Опісля, щоб зручніше аналізувати результати, я розрахував середню врожайність однорідних ділянок для кожної зони продуктивності експериментальних полів.
Зрошуване поле
| Норма посіву, тис. на га | Висока зона продуктивності | Середня | Низька |
|---|---|---|---|
| 40 | 5,72 | 5,01 | 4,28 |
| 52 | 5,75 | 4,96 | 4,26 |
| 64.5 | 5,68 | 5,06 | 4,20 |
Середня врожайність, т/га
Богарне поле
| Норма посіву, тис. на га | Висока зона продуктивності | Середня | Низька |
|---|---|---|---|
| 33 | 2,2 | 1,76 | 1,68 |
| 38 | 2,08 | -* | 1,64 |
| 45 | 2,18 | 1,78 | 1,7 |
Середня врожайність, т/га
*з частини поля урожай не зібрано
*з частини поля урожай не зібрано
Як видно з таблиць, на обох полях я отримав приблизно однакову врожайність у всіх зонах продуктивності для трьох норм посіву.
До яких висновків я прийшов
Ні на богарній, ні на зрошуваній ділянці норма посіву не вплинула на врожайність соняшнику. Я гадаю, що так сталося через пластичність самої культури або гібрида, який я сіяв. Аби з’ясувати, чи є гібриди, які позитивно реагують на змінну норму посіву, у 2020 році я продовжу експерименти в ще більших масштабах. Обов’язково розповідатиму про них у блозі!
Пластичність — здатність культури адаптуватися до різних умов середовища, зокрема, нормам посіву.
Рекомендації
Під час цього експерименту я сформував кілька рекомендацій для всіх, хто вже займається диференційованим посівом або ще тільки планує це робити. Ці рекомендації допоможуть заощадити на насінні і краще контролювати врожайність.
1. Тестувати різні норми посіву, щоб зрозуміти, яка норма оптимальна для конкретного поля й гібрида. У цьому експерименті, наприклад, на обох полях збільшення норми посіву не вплинуло на врожайність. Однак це не означає, що на іншому полі й з іншою культурою відбудеться подібне.
2. Визначати чинник, який обмежує врожайність. Якщо знати чинник, який заважає рослині розвиватися, його, щонайменше, можна зменшити і, щонайбільше, виключити.
3. Зберігати дані врожайності для кожного поля. Вони допоможуть виділити зони продуктивності для диференційованого посіву чи внесення добрив і визначити обмежувальний чинник.
1. Тестувати різні норми посіву, щоб зрозуміти, яка норма оптимальна для конкретного поля й гібрида. У цьому експерименті, наприклад, на обох полях збільшення норми посіву не вплинуло на врожайність. Однак це не означає, що на іншому полі й з іншою культурою відбудеться подібне.
2. Визначати чинник, який обмежує врожайність. Якщо знати чинник, який заважає рослині розвиватися, його, щонайменше, можна зменшити і, щонайбільше, виключити.
3. Зберігати дані врожайності для кожного поля. Вони допоможуть виділити зони продуктивності для диференційованого посіву чи внесення добрив і визначити обмежувальний чинник.
“
Про OneSoil ми вперше дізналися від колег: одного разу почули назву програми, прочитали докладніше в інтернеті та почали тестувати. У цьому експерименті вирішили брати участь через велику професійну довіру до творців OneSoil. До цього часу робили щось подібне, але тільки в межах одного поля. Тому було цікаво разом із командою OneSoil протестувати диференційований посів у великих масштабах. Над результатами цього експерименту ми ще поки розмірковуємо, але над наступним уже старанно працюємо.
Текст
Ілюстрація
Подобається цей пост?
Статті по темі (російською)
Коментарі