Эксперимент по дифвнесению азота на пшенице

Татьяна Ковальчук
г. Минск
326
Эксперимент проводил Всеволод Генин, cпециалист по ГИС и агрохимии. Он разрабатывает инструменты для точного земледелия с 2013 года.

Этот опыт мы провели в сезоне 2018-2019 при поддержке фермера из Украины на двух полях озимой пшеницы.

Теперь давайте по порядку: поговорим о методиках внесения азота, расскажем о ходе эксперимента и принципах анализа данных, рассмотрим результаты по первому и по второму полю, и главное — решим, какой же из методов внесения азота самый эффективный.

Три методики внесения азота
  • Много азота в зону низкой вегетации
В данном случае мы исходим из того, что именно нехватка азота лимитирует развитие растений и, следовательно, вегетацию. С увеличением нормы азота мы можем увеличить вегетационный индекс NDVI и урожайность.
Cхема распределения норм азотных удобрений следующая:
  1. в зоны низкой вегетацией — большая доза,
  2. в зоны средней вегетацией — средняя доза,
  3. в зоны высокой вегетацией — малая доза.
  • Много азота в зону высокой вегетации

В этом методе мы исходим из того, что в зонах с высоким вегетационным индексом NDVI из-за повышения нормы азота может быть полегание культуры. Предполагается, что в зонах с низким вегетационным индексом не азот лимитируют урожай, а другие факторы. А вот в зоне средней вегетации увеличение доз азотных удобрений может привести к росту урожайности.
Потому схема следующая:

  1. в зону низкой вегетации — малая доза,
  2. в зону средней вегетации — большая доза,
  3. в зону высокой вегетации — малая доза.
  • Много азота в зону средней вегетации
Согласно этому методу, в зонах с высоким вегетационным индексом NDVI повышение нормы внесения азота может привести к полеганию культуры. Предполагается, что в зонах с низким вегетационным индексом не азот лимитируют урожай, а другие факторы. А вот в зоне средней вегетации увеличение доз азотных удобрений может привести к значительному росту урожайности.
Потому схема следующая:
  1. в зону низкой вегетации — малая доза
  2. в зону средней вегетации — большая доза
  3. в зону высокой вегетации — малая доза.

Как проходил эксперимент и как мы анализировали данные
Мы тестировали два поля в Кировоградской области в Украине. Почвы — чернозёмы, культура — озимая пшеница. Рельеф неоднородный: везде присутствует значительный перепад высот, что создаёт разницу в урожайности.
На поле 1 мы дифференцировали только первую азотную подкормку, на поле 2 — первую и вторую подкормки. Вносили удобрения 22 февраля. Для этого использовали КАС 23, поэтому в дальнейшем мы будем оперировать литрами. Поля убрали 10 июля комбайном с бортовым компьютером для мониторинга урожайности.
Данные урожайности с комбайна часто имеют разного рода шумы и неточности, которые появляются во время технологических операций. Чтобы они не влияли на результаты эксперимента, мы выделяли на полях однородные области, которые захватывали 2–4 прохода комбайна, и считали средние значения по ним. В таких областях было по 8–16 зон (повторностей) с одинаковыми нормами — эти данные мы также учитывали в анализе.
Поле 1

Площадь поля — 60 гектар, перепад высот от 133 до 152 метра. Мы разделили поле на три равные по площади зоны: с высокой, средней и низкой вегетацией. Зоны мы выделяли по вегетационному индексу на дату внесения азотных удобрений.

Затем для тестирования методов дифференцированного внесения азотных удобрений мы разделили поле на 5 частей. Получилось две контрольные зоны и по одной для каждого из трёх методов внесения азота. Две верхние части поля была выбраны в качестве контрольных, так как они однородны по вегетации. Остальные зоны мы выделяли так, чтобы в каждую из них попали участки высокой, средней и низкой вегетации.

Результаты для поля 1

Контрольная зона. Контрольный участок поля с нормой внесения в 70 литров имеет более низкие значения индекса NDVI, чем контрольный участок с нормой 250 литров.
Анализ урожайности показал, что в зоне с нормой внесение 250 литров средний урожай составил 82 ц/га, а в зоне с нормой 70 литров — 77 ц/га. Внесение дополнительных 180 литров азотных удобрений обеспечило прибавку 5 ц/га к урожайности. То есть при одинаковых стартовых условиях прирост урожайности составил от 2 до 15 ц/га, при этом на участках с самой высокой вегетацией прибавка к урожайности максимальная.

Зона низкой вегетации. На эту зону приходилось три нормы внесения азотных удобрений: 96, 132 и 270 л/га. Зона находилась на склоне, и мы считаем, что именно рельеф здесь лимитировал развитие растений. Вегетационный индекс NDVI не вырос с увеличением нормы внесения азота, об этом же свидетельствуют и показатели урожайности:

  • в зоне с нормой внесения 270 л/га — 78,1 ц/га,
  • в зоне с нормой внесения 132 л/га — 76,6 ц/га,
  • в зоне с нормой внесения 96 л/га — 78,2 ц/га.
Выходит, при увеличении норм удобрений урожайность не увеличилась. Это говорит о том, что вегетацию в зоне с низким индексом лимитирует не содержание азота в почве, а другие факторы. Какие именно — можно установить только при детальном морфометрическом и агрохимическом анализе поля.

Зона средней вегетации. На зоны средней вегетации приходилось две нормы внесения азота: 168 и 240 л/га. В зоне с нормой внесения 168 литров урожайность составила 77,8 ц/га. В зоне с нормой внесения 240 литров — 79,4 ц/га.
Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) показал, что урожай немного увеличивается, на 1−1,8 ц/га, при увеличении нормы удобрений. Другими словами наблюдается устойчивая тенденция к увеличению урожайности.

Зона высокой вегетации. На зоны высокой вегетации приходились три нормы внесения азотных удобрений: 110, 132 и 270 л/га.
  • В зоне с нормой внесения 110 л/га урожайность составила 84,5 ц/га.
  • В зоне с нормой внесения 132 л/га — 83,9 ц/га.
  • В зоне с нормой внесения 270 л/га — 87,8 ц/га.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) показал, что тенденции к изменению урожайности при переходе от нормы азота 110 л/га к 132 л/га нет. При этом при увеличении нормы до 270 л/га урожайность выросла. В этом случае прирост урожайности наблюдается как при анализе всей зоны, так и отдельных ее областей (повторностей), и находится в диапазоне от 2 до 7 ц/га.
Как мы видим, самым эффективным методом внесения азота оказался второй метод, когда в зону с высокой вегетацией мы вносим самую высокую норму азота. В зоне с низкой вегетацией урожайность лимитируют факторы, связанные с рельефом: распределение влаги, гранулометрический состав почвы, содержание гумуса. Поэтому увеличение дозы азотных удобрений не оказало должного эффекта. А в зоне средней вегетации прирост урожайности был совсем небольшой, потому рациональность увеличения дозы удобрений в данном случае сомнительна.

Поле 2

Если интересно, так же подробно про поле 2 рассказано здесь: bit.ly/3n18ar1....

Что показал эксперимент?
  1. Зоны поля с низким вегетационным индексом NDVI не откликнулись на повышение нормы азотных удобрений ни в первую, ни во вторую подкормку.
  2. Зоны поля со средним вегетационным индексом NDVI реагируют на повышение норм азотных удобрений, но незначительно.
  3. Зоны поля с высоким вегетационным индексом NDVI сильно откликаются на повышение нормы внесения удобрений. Но стоит помнить, что при использовании высоких доз азота на таких участках нужно использовать регуляторы роста.
Выходит, самым эффективным методом дифференцированного внесения азотных удобрений оказался второй из описанных нами методов («много азота в зону высокой вегетации»). Однако надо понимать, что этот результат этого эксперимента применим только для чернозёмных почв средней полосы. На других почвах, с другим рельефом и в других климатических зонах результат эксперимента мог бы оказаться другим.

Надеемся, что эксперименты по дифференцированному внесению азота продолжатся во всём мире, и лет через пять мы придём к консенсусу. А пока мы рекомендуем перед тем, как вносить азот дифференцированно, проанализировать своё поле и самостоятельно определить лимитирующие факторы.
Опубликовано: 03 ноября, 2020 в 18:45
Тэги: азотные удобрениядифференцированное внесение удобренийАгрономияэксперимент

4 комментария

В этом и проблема всего навигационного оборудования и что с ним связано - не учитывается перепад рельефа. С подобной проблемой приходилось сталкиваться при возделывании кукурузы.
04.11.2020
Кажется, что эта проблема должна скоро отпасть благодаря программному обеспечению
05.11.2020
Есть четкое ощущение, что контрольные нормы каса - с избытком. Нужно экспериментально доказать максимальный уровень азота, позволяющий получить минимально значимую прибавку. Иначе получается, что если изначально в опыте избыточные нормы азота приведены, то результаты говорят не о эффективности диф внесения азота
04.11.2020
В эксперименте отталкивались от контрольной нормы. Контрольная норма — та, что принята в хозяйстве, получена в результате многолетних опытов и практикуется там из года в год
05.11.2020
Похожие посты