Выбор языка

Russian English French German Italian Portuguese Spanish
Научная деятельность

Научная деятельность

PDFПечатьE-mail



Рис. Схема опытного стационара (фото с космического спутника). На фото ясно выражен полигонально-блочный микрорельеф почвенного покрова. Более темным цветом выделяются почвы микропонижений со вторым гумусовым горизонтом. Рис. ниже - схема опыта на стационаре.

На кафедре разрабатывается информационное обеспечение  ресурсосберегающих технологий точного земледелия – основа рационального использования земли и охраны окружающей среды

Точное (прецизионное, координатное, аккуратное и т.п.) земледелие относится к наиболее динамично развивающимся направлениям мировой науки. Оно основано на использовании спутниковой связи, детальном автоматизированном учете урожая и лимитирующих факторов его формирования, компьютерных технологиях создания и дифференцированных по площади поля агротехнологических карт, автоматизированном регулировании (в пределах поля) норм высева, доз применения агрохимикатов, варьирующих параметров других технологических операций. Достигнутое в высокоразвитых странах практическое применение  современных технологий земледелия позволяет значительно экономить минеральные удобрения, средства защиты растений и мелиорации земель, повышать эффективность использования сельскохозяйственной техники и уровень экологической безопасности земледелия.

Важно отметить, что координатное земледелие по своим методологическим принципам основывается на идеологии адаптивно-ландшафтного земледелия, направленной на максимальную адаптацию агротехнологий к местным почвенно-климатическим, топографическим, гидрологическим и другим условиям среды в целях повышения эффективности и экологической безопасности сельскохозяйственного производства. В первую очередь это относится к применению удобрений и других агрохимических средств, участие которых в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, по данным отечественных и зарубежных исследований, составляет в среднем 50%, хотя в условиях нашей страны эффективность удобрений в значительной мере зависит от климатических особенностей регионов. По результатам массовых опытов агрохимслужбы сообщается, что в годы химизации формирование урожайности полевых культур зависело от применения удобрений на 36% в южно-таежной зоне, на 26% - в лесной, на 15-16% в степной и сухостепной зонах, повышаясь до 40% при орошении. В то же время, интенсивное применение удобрений, положительно отражаясь на росте урожайности зерновых и других культур, в ряде случаев сопровождалось загрязнением природной среды и продукции агрохимикатами из-за неправильного использования агрохимических ресурсов. Таким образом, став эффективным   средством управления продуктивностью агроценозов, применение удобрений  потребовало совершенствования методологических подходов, соответствующих задачам адаптивно-ландшафтного земледелия. Важным шагом в этом направлении и явилась разработка агрохимических основ точного земледелия.

К основополагающим принципам рационального использования агрохимических средств в условиях точного земледелия относится дифференцированное их внесение с учетом неоднородности почвенного покрова сельскохозяйственных полей, внутрипольной вариабельности их плодородия.

В настоящее время проблемами точного земледелия, в т. ч. дифференцированного внесения агрохимических средств, за рубежом занимаются многие научно-исследовательские центры в США, Европе, Японии, Австралии и других странах. В результате разработаны и применяются:

- информационное и технологическое обеспечение точного земледелия, включая картографирование внутрипольной гетерогенности почвенного и растительного покрова с использованием дистанционного зондирования и ГИС-технологий;

- навигационно-фиксируемый отбор почвенных проб;

- автоматизированные методы расчета дифференцированных доз удобрений для основного внесения и  подкормок;

- машины для дифференцированного внесения удобрений.

 Например, на полях Германии,  дифференцированное внесение удобрений практикуется на 400 тыс. га с использованием 300 машин типа «Amazone». Один такой агрегат обслуживает за сезон более 1 тыс. га посевов. В более широких масштабах дифференцированное внесение удобрений осуществляется в США, главным образом при возделывании зерновых культур и сахарной свеклы. По данным American Cristal Sugar Co. за 1997 – 2003 гг. при возделывании сахарной свеклы по технологии точного земледелия доход на 1 га возрастает на 110 долларов по сравнению с традиционной технологией внесения удобрений средней по полю дозой, рассчитанной по агрохимическому анализу почвы, и на 276 долларов по сравнению с применением удобрений без проведения агрохимического обследования полей.

В нашей стране разработка вопросов дифференцированного применения удобрений ведется преимущественно в теоретическом плане, не уступая в целом аналогичным зарубежным разработкам, а по некоторым аспектам даже превосходя их. Во всяком случае, благодаря проведенным исследованиям создан определенный  научный фундамент для перехода на практическое внедрение дифференцированного применения удобрений.

Основными результатами, достигаемыми посредством применения технологий точного земледелия являются:

-оптимизация использования агрохимикатов (экономия удобрений 30 %);

-повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур;

-минимизация негативного влияния производства на окружающую природную среду (экономия средств защиты растений до 15-20 %):

информационная поддержка сельскохозяйственного менеджмента:

-повышение точности и производительности работ в землеустройстве (организации севооборотов).

Основные этапы разработки точного земледелия

1. Информационный. Формирование информационного массива  баз исходных данных (картирование границ полей. показателей плодородия почв, урожайности и др.; координатный отбор проб; мониторинг состояния агроценоза. в т.ч. фитосанитарного состояния и др.).

2. Системный анализ и синтез информационного массива.  Формирование комплекса технологических приемов и технологий на основе результатов системного анализа (моделирование, ГИС-технологии, интеграция комплекса электронных карт, эколого-экономическая экспертиза, корреляционно-регрессионный анализ и др.).

3. Реализация технологий точного земледелия. Технологии точного земледелия реализуются в режимах on-line. т.е. в процессе выполнения агроприема («реальное время»), и off-line – на основе полученной ранее информации.

Основные проблемы, возникающие при разработке технологий точного земледелия:

- отсутствие четкой координации научных исследований по точному земледелию и их производственной апробации;

- отсутствие отечественного технического комплекса для реализации технологий точного земледелия:

- отсутствие методологии и методики опытного дела по точному земледелию;

- отсутствие системы подготовки высококвалифицированных кадров для реализации технологий точного земледелия:

-слабая интеграция научных исследований и практического опыта с зарубежными странами.

Разработка технологий точного земледелия ведется на базе ГНУ Владимирского НИИСХ с 1997 г. Для этого был заложен многолетний, комплексный стационар, в котором изучалось 40 технологий возделывания сельскохозяйственных культу. В опыте предусматривалось комплексное изучение 10 вариантов систем удобрений, 4-х систем обработки почвы, 5 полевых севооборотов. За это время создана база исходной информации по влиянию технологий на динамику агрохимических свойств почв, продуктивность и качество с.-х. культур. Исследованиями установлено, что земли Владимирского ополья отличаются чрезвычайной пестротой и комплексностью почвенного покрова. Десятилетний анализ данных показал, что более высоким плодородием обладают почвы со вторым гумусовым горизонтом, которые занимают около 30 % площади пашни. Эти почвы при минимальном внесении удобрений обеспечивают продуктивность пашни в 30 ц зерновых единиц с 1 гектара. Таким образом, дифференцированное внесение удобрений позволит экономить до 30 % минеральных удобрений. В то же время эти почвы больше засорены сорными растениями, что требует гербицидной обработки этих участков. Обработку других почвенных разностей можно проводить сниженными дозами или вообще отказаться от обработки, если количество сорных растений ниже экономического порога вредоносности.

Таким образом, дифференцированное применение удобрений и гербицидов в технологиях точного земледелия позволит повысить экологическую безопасность агроландшафтов и сохранить уникальную флору и фауну Владимирского ополья.

Научные направления кафедры

22.02.2013 07:22