Экспериментом делится Всеволод Генин, cпециалист по ГИС и агрохимии. Разрабатывает инструменты для точного земледелия с 2013 года.

Эксперимент проходил на чернозёмных почвах в Центральной Украине. У него было две задачи: выяснить, повлияет ли переменная норма на урожайность кукурузы, и проверить, как разные гибриды отреагируют на дифференцированный посев. Чтобы исключить влияние третьих факторов на результаты эксперимента, мы выбрали два поля с похожими агрохимическими и физическими свойствами почвы.


Гипотезы эксперимента

Гипотеза 1. Зоны высокой продуктивности могут обеспечить большее количество растений влагой и питательными элементами. Зоны низкой продуктивности — меньшее.

Для проверки первой гипотезы на участках с высокой продуктивностью мы увеличивали норму высева. На участках с низкой продуктивностью — снижали. Если мы заметим увеличение урожайности в зонах с высокой продуктивностью, а в зонах с низкой — урожайность останется прежней или тоже вырастет, эта гипотеза подтвердится.

Гипотеза 2. Растения в зонах высокой продуктивности конкурируют за солнечный свет, так как недостатка в питательных элементах и влаге у них нет. Если норму высева здесь уменьшить, конкуренция упадёт и меньшее количество семян даст больший урожай. В участках низкой продуктивности растения, напротив, равномерно угнетены. Если норму высева увеличить, урожайность может вырасти. Если при такой логике распределения норм высева урожайность вырастет в обеих зонах, то эта гипотеза подтвердится.


Схема эксперимента

  1. Выделить зоны продуктивности

  2. Определить ограничивающий фактор

  3. Составить карты-задания для техники

  4. Оценить всхожесть семян и количество початков

  5. Проанализировать карты урожайности


Как проходил эксперимент на поле 1

Площадь поля — 112 гектаров. Рельеф неоднородный, перепад высот — 56 метров.

Определение зон продуктивности. Зоны продуктивности мы выделяли на основе многолетних данных о вегетации, которые получили по спутниковым снимкам. Из года в год данные вегетации для разных участков поля не менялись, поэтому зоны продуктивности на этом поле достаточно стабильны.

Карта с зонами продуктивности внизу.

Поиск ограничивающего фактора. Чтобы определить причину неоднородности поля, мы изучили карту рельефа, данные яркости почвы и результаты агрохимического обследования. Агрохимическое обследование проводила сторонняя компания по заказу хозяйства.

Карта рельефа внизу.

В итоге мы пришли к выводу, что на урожайность в основном влияет рельеф поля — в этом случае длина и крутизна склонов. Длинный и крутой склон плохо удерживает снег и воду. Поэтому в вегетационный сезон на таких участках мы наблюдаем недостаток влаги и, как следствие, низкие значения урожайности.

Если сравнить карту рельефа и карту зон продуктивности, это подтверждается. Зоны высокой продуктивности находятся на ровных участках поля и в ложбинах стока. В сезон на таких участках гораздо больше влаги, чем на склонах.

Создание карты-задания. Затем на основе зон продуктивности мы составили карту-задание. Чтобы лучше проследить зависимость урожайности от нормы высева, для каждой зоны мы определили три нормы. Первая — 72 тыс. семян на га. Это та норма, которую обычно использовали в хозяйстве. В участках высокой продуктивности мы её увеличили до 75 тыс./га. В участках низкой продуктивности снизили до 50 тыс./га.

Чтобы проверить вторую гипотезу, мы заложили две тестовые полосы: с обратной логикой расчёта норм и со стандартной нормой высева в хозяйстве (72 тыс.).

Карта-задание с распределением нормы высева на поле тоже в приложении.

Оценка всхожести семян. На одном растении кукурузы может формироваться несколько початков. Поэтому в этом эксперименте вместе с работниками хозяйства мы вели подсчёт не только всходов, но и количества початков.

Карта всходов ниже.

В зонах с разными нормами высева мы наметили по 2–3 точки. Работники хозяйства шли в назначенную точку и вручную считали количество всходов и початков кукурузы на площади, близкой к 10 квадратным метрам.

После анализа ручных подсчётов мы заметили, что, в отличие от подсолнечника, всхожесть кукурузы не зависела от нормы высева. Там, где мы сеяли 75 растений, приблизительно 75 и взошло. Там, где сеяли 50, взошло приблизительно столько же растений.

Интересно, что при низкой норме высева (50) в зоне с низкой продуктивностью сформировался в среднем 61 початок на 10 кв.метров. В зоне с низкой нормой высева, но высокой продуктивностью — 73. Это говорит о том, что в более продуктивной почве на растении развивается больше початков.

Анализ урожайности. Карту урожайности мы анализировали по однородным зонам. Однородные зоны — это небольшие участки поля, где в каждой точке мы применяли одинаковую норму высева и получил примерно одинаковую урожайность. Такие зоны мы выделяли вручную. Автоматически это сделать нельзя из-за шумов.

Шумы — это аномальные значения урожайности, которые зафиксировал бортовой компьютер во время движения техники. Шумы могут появляться, например, при выгрузке зерна или при движении техники по технологической колее.

Для первого поля мы выделили 156 однородных участков. На основе среднего значения урожайности в однородных участках судили о результатах эксперимента.

Карта урожайности и график урожайности есть на фото внизу — с ними проще оценить результат.

О чём говорят результаты анализа однородных зон

Зона высокой продуктивности. Во всех однородных участках с нормами высева 75 тыс./га мы заметили тенденцию к увеличению урожайности на 2–4 центнера по сравнению с участками, где норма высева была 72 тыс./га. Средний прирост при увеличении нормы высева на 3 тыс. семян по нашим расчётам — 2,5 центнера.

На участках с нормой высева 50 тыс./га урожайность, напротив, была ниже на 2–7 центнера.

Зона средней продуктивности. При увеличении нормы высева от 60 до 72 тыс./га мы не зафиксировали устойчивого роста урожайности. В одних участках урожайность снизилась на 3 центнера, в других — выросла на 2. Скорее всего, на урожайность оказал влияние какой-то третий фактор.

Зона низкой продуктивности. Здесь мы не заметили тенденцию к изменению урожайности при нормах высева 50 и 75 тыс./га. На участке с нормой высева 72 тыс./га урожайность выросла на 1,3 центнера. Но этот участок попал только в верхнюю часть зоны низкой продуктивности. Эту часть поля можно считать промежуточной между зоной низкой и средней продуктивности. Такие результаты мы не учитывали в выводе. Выходит, урожайность в зонах низкой продуктивности тоже не увеличилась с увеличением нормы высева.

Результат эксперимента для поля 1

Первая гипотеза — подтверждена. При увеличении нормы высева в зонах высокой продуктивности урожайность кукурузы выросла. При уменьшение нормы высева в участках низкой продуктивности урожайность не изменилась. Позитивно отреагировал на переменную норму гибрид от Monsanto — ДКС 4014.


Что происходило на втором поле?
Там мы сеяли другой гибрид. И, в целом, эксперимент проходил по такой же схеме, но ни одна из гипотез не подтвердилась. Если интересно, подробности я опубликовал здесь: bit.ly/2Wp8t4z...

Все мои эксперименты: bit.ly/2wnuQwC...