Почвенная и растительная диагностика. Учебное пособие
.pdfкартирования - мощный рычаг в управлении, позволяющий контролировать количество собранного урожая, снизить хищения продукции.
Так же одним из основных элементов точного земледелия является - почвенное обследование с использованием мобильного комплекса (движитель, автоматический почвенный пробоотборник, GPS-приемник, бортовой компьютер и специальное программное обеспечение).
Благодаря подробному почвенному обследованию с GPS-привязкой можно определить потребность в питательных элементах, а также другие агрохимические и агрофизические показатели с точностью до 1 м и впоследствии составить технологическую карту для дифференцированного внесения удобрений.
Традиционно агрохимическое обследование проводится вручную, и самое главное, без точной привязки к местности. Часто информация, полученная таким способом, бывает недостоверной, то есть не отражает динамики изменения почвенных показателей на поле, что приводит к неверным результатам расчета доз удобрений.
Технология точного земледелия подразумевает совершенно другой подход к агрохимическому обследованию почвы.
Программными средствами поле разбивается на клетки - элементарные участки заданной площади, далее программа автоматически расставляет на электронной карте точки взятия почвенных проб. В полевых условиях находится автомобиль, оборудованный автоматическим пробоотборником, с электронной картой полей.
Далее мобильный комплекс следует по маршруту, который ему предлагает КПК, при подъезде к точке взятия пробы ему предлагается остановиться и взять пробу. КПК фактически позиционирует эту точку на электронной карте, производит запись даты, времени взятия пробы и ее номера. Отобранные и маркированные образцы (пробы) передаются в аккредитованную агрохимическую лабораторию для анализа.
101
После выполнения анализов из лаборатории получаем ведомость, где указаны агрохимические показатели соответствующие номерам проб.
Впоследствии она используется при составлении технологической карты для дифференцированного внесения удобрений. При повторном обследовании, благодаря навигационной системе, отбор проб почвы можно проводить из тех же точек, таким образом, за несколько лет уже будет видна картина изменения плодородия данного поля.
Дифференцированное внесение минеральных удобрений и средств защиты растений на сегодняшний день является ключевым элементом в точном земледелии. В зависимости от биологической потребности растений, полученной на основании объективных данных, вносится дифференцированная, строго нормированная доза удобрения и только на тех участках поля, где это необходимо. Таким образом, достигается оптимизация питания и обработки всех растений. Это приводит к экономии удобрений и не создает реальной опасности загрязнения окружающей среды.
При традиционном земледелии доза внесения удобрений одинакова для всего поля. Внесение агрохимикатов по технологии точного земледелия проводится дифференцированно, то есть, условно говоря, вносим на каждый квадратный метр столько удобрений, сколько необходимо именно здесь (на данном элементарном участке поля).
Внесение проводится в двух режимах - off-line и on-line.
Режим - off-line предусматривает предварительную подготовку на стационарном компьютере карты-задания, в которой содержатся пространственно привязанные, с помощью GPS и дозы удобрения для каждого элементарного участка поля. Трактор оснащенный бортовым компьютером, двигаясь по полю, с помощью GPS определяет свое место нахождение. Считывает с чип-карты дозу удобрений, соответствующую месту нахождения и посылает соответствующий сигнал на контроллер распределителя удобрений (или опрыскивателя). Контроллер же, получив
102
сигнал, выставляет на распределителе удобрений нужную дозу. По такому же принципу осуществляется и посев.
Режим реального времени - on-line предполагает определение доз удобрений непосредственно во время выполнения операции. Доза удобрения определяется по показаниям датчика установленного на сельскохозяйственной технике, выполняющей операцию. В настоящее время активно ведутся разработки различных датчиков, позволяющих использовать режим on-line. Это оптические датчики, определяющие содержание азота в листьях и засоренность посевов; механические, оценивающие биомассу; электромагнитные и др.
Без надлежащего менеджмента, использование точных технологий земледелия не будет эффективным. Управляющие должны знать, как интерпретировать имеющуюся у них информацию, как использовать технологии и принимать здравые решения.
На помощь аграриям приходит система дистанционного контроля положения и функционирования сельскохозяйственной техники. Её работа базируется на системе спутникового мониторинга и управления подвижными объектами, построена на основе систем спутниковой навигации, оборудования и технологий сотовой и/или радиосвязи, вычислительной техники и цифровых карт.
Спутниковый мониторинг используется для решения задач транспортной логистики, определения места положения техники и изображения позиций и пройденного пути машины в различных программах, дополнительной регистрации служебных параметров, автоматического учёта выполняемого объёма работ, передачи данных через сотовую связь и просмотр базы данных и местоположения через интернет.
Для реализации функций точного земледелия создается адаптированная к определенным условиям система поддержки принятия решений (СППР), использующая приборы спутниковой навигации, ГИС-средства, данные дистанционного зондирования Земли, метеоусловия, бортовые компьютеры,
103
робототехнические устройства сельскохозяйственного назначения, программное обеспечение. Система фиксирует на каждом поле температуру почвы, приземного слоя и воздуха, скорость ветра, количество осадков и т. п.
Специализированное программное обеспечение заполняет технологическую карту поля с момента сева до жатвы, выдавая экономические расчеты и справочную информацию. Весь комплекс данных упрощает управление, позволяет специалистам принимать адекватные решения и оперативно корректировать ситуацию на полях. Естественно, это приводит к экономии средств защиты растений, энергоносителей, поскольку задействованы сберегающие технологии, а в конечном итоге - к росту производительности, снижению себестоимости и повышению эффективности хозяйствования.
Более широкие возможности для планирования сельскохозяйственного производства предоставляет автоматическая метеостанция.
Метеостанция предназначена для автоматической регистрации и отображения текущих метеоданных: температуры воздуха; влажности воздуха; скорости и направления ветра; атмосферного давления; количества осадков за различные периоды времени; ультрафиолетовую и солнечную радиацию.
Интегрирование метеоданных в системе осуществляется с помощью стандартного программного обеспечения.
Дополнительно может оснащаться беспроводной станцией с датчиками влажности листвы, почвы и температурным зондом почвы, для получения более полной информации.
Применение точного земледелия основано на информационных технологиях, которые, извлекая данные из множества источников, позволяют принимать решения по управлению посевами. Ядром технологии является программное обеспечение, которое обеспечивает автоматизированное ведение данных картотеки сельскохозяйственных полей, а также генерацию,
104
оптимизацию и реализацию агротехнических решений с учётом разностных характеристик в пределах возделываемого поля.
По мере поступления информации из разных источников создается многослойная электронная карта полей. Для её составления в первую очередь нужно создать слой, на котором будут четко обозначены границы полей. Далее создаются так называемые тематические слои, на которых отображаются результаты агрохимического и агрофизического обследований, уборки, погодные условия, севообороты, рельеф, карта урожайности и влажности зерна и т.д. Количество слоев может быть и больше, этот показатель зависит от потребностей и специфики сельхозпредприятия, но наиболее важными считаются карты агрохимического обследования и урожайности.
Для работы с многослойными электронными картами существуют специальные пакеты компьютерных программ на базе геоинформационных систем. Проанализировать полученную информацию можно благодаря специальному программному обеспечению. С помощью этих программ составляются технологические карты, которые затем используются для дифференцированного посева, внесения удобрений и средств защиты растений. В зависимости от потребностей хозяйства также можно подключить пакет программ, например, по животноводству или управлению предприятием.
Этот этап наименее развит во всем мире, так как существующее программное обеспечение представляет собой в основном ГИС-пакеты с минимальным анализом. Здесь должны появиться системы поддержки принятия решений (СППР), экспертные системы (ЭС) и программы, использующие математические модели.
Именно на этом этапе Россия имеет все шансы стать лидером по производству соответствующих программных продуктов, если будут привлечены необходимые кадры и инвестиции. Программы для анализа
105
полученной информации в основном решают проблемы управленческого, бухгалтерского и налогового учета в сельском хозяйстве.
Вопросы для самоконтроля:
1.Значение точного земледелия в управлении питанием растений.
2.Датчики, использующие режим on-line (оптические датчики, определяющие содержание азота в листьях и засоренность посевов).
3.Система поддержки принятия решений (СППР).
4.Многослойные электронные карты диагностики и управления питанием растений.
106
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
1.Классические методики агрохимических исследований и проведения полевых опытов с удобрениями.
2.Современные технологии применения минеральных и органических удобрений под различные сельскохозяйственные культуры на Юге России.
3.Значение вегетационных опытов при изучении вопросов питания растений, свойств почвы и применения удобрений.
4.Анализ почв и растений в связи с применением удобрений и мелиорантов.
5.Экспресс – методы диагностики питания растений.
6.Методы определения различных форм питательных веществ почвы.
7.Методы диагностики питания растений.
8.Задачи и структура современной агрохимической службы России.
9.Агрохимические свойства почв в зоне исследований магистранта.
10.Взаимодействие объектов исследований: почва, удобрение, растения, окружающая среда. Диалектика агрохимии.
11.Экологические проблемы агрохимии.
12.Агрохимия как научная основа химизации земледелия.
13.Исторический обзор развития агрохимии в России
14.Роль зарубежных и отечественных ученых (Ю. Либих, Ж. Буссенго, Г. Гельригель, Д.И. Менделеев, А.Н. Энгельгардт, К.А. Тимирязев, Д.Н. Прянишников, К.К. Гедройц и др.) в развитии учения о питании растений и применении удобрений.
15.Внутренние и внешние факторы питания растений, их взаимосвязь и взаимообусловленность.
16.Круговорот веществ в природе и хозяйстве.
17.Современные представления о поступлении и метаболизме минеральных питательных веществ в растении.
107
18.Периодичность питания растений. Динамика потребления питательных веществ в онтогенезе.
19.Усвоение растениями питательных веществ из трудно растворимых соединений.
20.Агрохимические приемы регулирования питания растений.
21.Диагностика минерального питания растений.
22.Влияние внутренних и внешних условий питания минеральными веществами на формирование химического состава растений.
108
ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Какие формы азота доступны растениям? а) NО3–;б) NH4+;в) все перечисленные.
2.Содержание азота, фосфора и калия в растениях измеряется в: а) %; б) кг; в) кг/га.
3.Азотные удобрения повышают в растении содержание:
а) жира; б) золы; в) сырого протеина; г) не влияют на химический состав растения.
4.В органическом веществе почвы содержится азота:
а) до 5%; б) до 10%; в) до 15%.
5.Способы внесения удобрений, это:
а) основное; б) припосевное; в) подкормка; г) все перечисленные.
6.Какая форма фосфора в почве легко доступна для растений: а) Н2РО4–; б) НРО42–; в) РО43–.
7.Коррекцию доз удобрений осуществляют по результатам:
а) почвенной диагностики; б) растительной диагностики; в) сочетание а) и б).
8.Почвы Ставропольского края характеризуются в целом как: а) низкообеспеченные калием; б) среднеобеспеченные калием; в) высокообеспеченные калием.
9.По мере развития растения содержание в нем азота, фосфора, калия: а) повышается; б) остается неизменным; в) снижается.
10.Система удобрений – это:
а) организационно-хозяйственный, агротехнический и агрохимический комплекс мероприятий, направленный на выполнение научно обоснованного плана применения удобрений с указанием вида, доз, сроков и способов внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры; б) основанное на знаниях свойств и взаимоотношений растений, почв и
удобрений агрономически и экономически наиболее эффективное и
109
экологически безопасное применение удобрений при любой обеспеченности ими хозяйства в каждом агроландшафте с учетом природно-экономических условий; в) всесторонне обоснованные виды, дозы, соотношения, сроки и способы
применения удобрений и мелиорантов с учетом потребностей и чередования культур и уровня плодородия почв в каждом агроландшафте, обеспечивающие максимальные урожаи культур хорошего качества с одновременной оптимизацией плодородия почв.
11. В подкормки под различные культуры применяют чаще всего:
а) азотные удобрения; б) фосфорные удобрения; в) калийные удобрения; г) органические удобрения.
12. Органическая часть почвы представляет собой:
а) негумифицированные органические вещества растительного или животного происхождения; б) органические вещества специфической природы: гумусовые, или перегнойные;
в) комплекс негумифицированных и гумусовых веществ. 13. К азотным удобрениям относятся:
а) мочевина; б) сульфат калия; в) суперфосфат. 14. К комплексным удобрениям относятся:
а) 40%-ная калийная соль; б) аммофос; в) двойной суперфосфат. 15. К органическим удобрениям относятся:
а) сидераты; б) птичий помет; в) солома; г) сапропель; д) все перечисленные. 16. К минеральным удобрениям не относятся:
а) сапропель; б) нитроаммофос; в) калийная селитра.
17.К микроэлементам не относится: а) цинк; б) бор; в) фосфор.
18.К кислым относятся почвы по реакции рН:
а) 7,0; б) 8,0; в) 6,0.
110