Парадоксы в точном земледелии

Парадокс — высказывание либо рассуждение, содержащее два противоположных утверждения, для каждого из которых имеются убедительные аргументы, что приводит к взаимоисключающим выводам, которые нельзя отнести ни к истинным, ни к ложным. В точном земледелии имеются такие парадоксы.

У аграриев часто возникает вопрос, почему при дифференцированном внесении удобрений по карте-заданию с разными дозами не выравнивается урожайность по полю, а остается ее пестрота. Однако этого не происходит и не всегда растет урожайность. В то же время следует понимать с чем это связано. Понятно, что изменение плодородия почв и урожайности является многолетним процессом, зависящим от многих факторов.

Поэтому возникает вопрос о целесообразности дифференциального внесения удобрений по 10 га или 1 га сетке отбора проб для анализа, если они не совпадают между собой. Понятно, что 1 га сетка отбора по сравнению с 10 га дороже стоит, но она более детализирована.

Дифференцированное внесение удобрений согласно разным сеткам отбора проб почв и агрохимическим картограммам распределения элементов питания в почве не является полностью правильным решением. Каждый образец грунта по 10 га и 1 га сеткам отбора включает в себя определенное количество уколов — 15 и более. При этом происходит усреднение показателей почвы на 10 га и 1 га сетях отбора, и результаты по неоднородностям почвы смазываются в рамках отбора.

Чем выше плотность сетки отбора почвы, тем точнее данные по агрохимическим свойствам почвы. В то же время растет цена отбора почвы и цена агрохимического анализа почвы.

В настоящее время существует проблема качественного определения зон неоднородностей на поле, что не позволяет эффективно использовать дифференцированное внесение удобрений. К сожалению, существующие методы определения зон неоднородностей с помощью индекса NDVI, карт урожайности и т.п. пока малоэффективны и еще далекие от идеала.

Если отбор проб почвы проводить по зонам неоднородности, то при таком методе отбора можно ошибиться в выборе их границ, которые могут не совпадать между собой по картам урожайности, индексам вегетации и сеткам отбора. Карты урожайности, индексы вегетации и остальные зоны далеко не всегда коррелируют с содержанием основных элементов питания в почве.

От степени корреляции индекса NDVI с содержанием основных элементов питания в почве зависит точность выбора границ зон неоднородностей и их размер. Чем выше корреляция NDVI с типом почвы, тем точнее определяется зона неоднородности и ее пределы. Если меньше степень корреляции индекса NDVI с плодородием почвы, то менее точнее определяется зона неоднородности. NDVI позволяет дать прогноз по диапазону отклонений от фактических данных от 4 до 20%. Это достаточно высокий показатель неточности.

NDVI может изменяться в течение всего сезона выращивания, и его показатели при начальном росте, периоде цветения и созревания будут сильно отличаться. Наиболее активный рост индекса NDVI наблюдается во время сезона вегетации, а в момент цветения его увеличение замедляется и останавливается, и постепенно при созревании индекс снижается. 

Соответственно границы зон неоднородностей по NDVI в течение вегетации также будут изменяться. Весной на поле все зеленое и достаточно факторов для развития растений (рис. 1). В это время индексы NDVI будут одни.

Затем постепенно в течение вегетации, развития растений и изменения факторов роста индексы NDVI будут изменяться и зоны неоднородности также будут меняться (рис. 2, 3).

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Все ли элементы точного земледелия являются эффективными?

После цветения во время созревания начинается отмирание растений. Первыми начинают отмирать растения там, где больше проблем на поле. Здесь следует понимать о том, в какой период вегетации нужно определить зоны неоднородности и ее пределы по индексу вегетации. 

По значениям NDVI невозможно в полной мере судить о плодородии почвы. Следует совершенствовать или разрабатывать более точные методы определения зон неоднородностей по отношению к содержанию элементов питания в почве. Без этого будет недостаточно практичным представление в точном земледелии о существовании неоднородностей в почве в пределах одного поля и малоэффективным дифференцированное внесение удобрений.

Подобная ситуация складывается и с картами урожайности из комбайнов.

Из-за этого данный показатель не всегда коррелирует содержимым основных элементов питания в почве и сетками отбора. Кроме того, существует проблема корректности показаний датчиков и их калибровки при картировании урожайности, что иногда сводит на нет достоверность полученных данных из устройств.

Основная задача датчиков состоит в измерении параметра и передаче их на устройство. Если датчик не откалиброван, то он будет передавать неточные данные, например, данные по урожайности поля, влажности, осадкам, что перечеркнет весь дальнейший анализ данных в программе. 

С учетом параметров каждого поля, состояния культуры (влажности, засоренности, густоты) нужно калибровать датчики при картировании урожайности. Более того, любой датчик, даже если он настроен и откалиброван, всегда измеряет параметры с погрешностью. Это приводит к тому, что со временем в зависимости от величины погрешности, нужно вводить поправочные коэффициенты на данную погрешность измерения, иначе ничего не сойдётся в измерениях.

Несмотря на вышеуказанные проблемы, дифференцированное внесение удобрений является перспективным направлением в точном земледелии, что позволяет уменьшить расходы и повысить урожайность при условии решения проблемы повышения качества определения зон неоднородностей на поле. Если эта проблема не будет решена, то дифференцированное внесение удобрений обычно будет уменьшать расходы на удобрения, но часто не будет повышать урожайность из-за неточного определения зон неоднородностей на поле.