Останніми роками відбувається інтеграція натурального (органічного або біологічного), біодинамічного, екстенсивного, інтенсивного (промислового) та no-till землеробства з сучасними технологіями, зокрема з інформаційно-технічними системами оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь. При цьому останній напрям є актуальним та перспективним для умов України.
Один із головних підходів при застосуванні таких технологій землеробства — оптимізувати урожайність сільгоспкультур і забезпечити екологічну якість сільськогосподарської продукції з урахуванням варіабельності зон управління сільськогосподарським полем. Знання структури варіабельності ґрунтового покриву дозволяє аграрію прийняти ефективні рішення для управління потенціалом сільськогосподарських угідь.
Рис. 1. Схема сучасного управління агробіологічним потенціалом агропідприємством
Елементи точного землеробства передбачають виконання кожної технологічної операції у господарстві згідно з картограмами, які розробляються попередньо на основі різнопланової інформації. Загальну схему реалізації цього технологічного елементу наведено на рис. 1.
Закономірним за сучасних умов розвитку сільськогосподарської техніки є використання нових технологій для моніторингу, застосування яких дозволяє одержувати значний економічний ефект завдяки оптимальному використанню виробничих засобів і технологічних процесів.
Невід’ємною складовою сучасного сільського господарства є моніторинг агробіологічного та фітосанітарного стану сільськогосподарських угідь перед сівбою, протягом вегетації та при збиранні врожаю.
Рис. 2. Схема реалізації сучасних технологій землеробства
Так, при відборі зразків ґрунтових проб на поле накладають умовну сітку розмірами від 2 до 20 га. Вона пов’язана з геометрією поля, його контурами, рельєфом тощо. Проте не має жодного відношення до агробіологічних параметрів сільськогосподарських угідь та величини їх варіабельності. Це накладає відбиток на достовірність отриманих даних, а відповідно і на ефективність реалізації сучасних технологій землеробства, таких як диференційоване внесення технологічного матеріалу в системі точного землеробства.
Рис. 3. Точки відбору зразків грунтових проб, отримані з використанням сітки
При впровадженні технологій точного землеробства чи не основним елементом є першочергові дані з господарств, на основі яких відбувається і побудова всієї філософії впровадження технологій точного землеробства. Важливим є моніторинг агробіологічного стану сільськогосподарських угідь, що є основою для прийняття рішення щодо стратегії керування. Під час відбору зразків ґрунтових проб, як правило, використовують відповідну сітку без урахування зон варіабельності. Це негативно позначається на кінцевому результаті лабораторного аналізу, оскільки отримаємо так звану середню пробу.
Методика відбору проб ґрунту Олександра Броварця
Методика створена на основі величини показників параметрів варіабельності стану ґрунтового середовища сільгоспугідь і призначена для використання у галузі сільськогосподарського господарства. Вона може бути використана в сучасний технологіях виробництва, технологіях точного землеробства, безпосередньо у рослинництві, загальному землеробстві і призначена для підвищення достовірності визначення агрохімічного стану ґрунтового середовища при оперативному агрохімічному обстеженні ґрунтів шляхом моніторингу. Зокрема, йдеться про відбір проб ґрунту, оперативне визначення потенційної родючості його для застосування технологій диференційованого локально-дозованого внесення технологічного матеріалу (добрив, насіння тощо), а також може бути застосована при виконанні агрохімічного обстеження ґрунтів власниками земель та землекористувачами.
Відбір ґрунтових проб ведуть згідно з чинними стандартами (ДСТУ ISO 10381–1:2004), які містять настанови щодо підготовки, відбирання та зберігання ґрунтових зразків сільськогосподарського призначення та визначають якість ґрунту у вільно відібраних пробах із глибини 20 см, що відповідає зоні внесення добрив. У ДСТУ ISO 10381–1:2004 наведено різні схеми відбирання проб залежно від мети проведення дослідження: несистематичні схеми (нерегулярний відбір проб), круглі сітки, систематичний відбір проб (правильні сітки), рендомізований відбір проб, стратифікований та нелінійний рендомізовані відбори, та нелінійний рендомізовані відбори проб, систематичний відбір проб за непрямокутною сіткою, відбір проб уздовж лінійного джерела, несистематичні схеми («N», «S», «W» і «X»), а також метод конверта.
Але ці схеми не дають можливості відібрати репрезентативну пробу у випадку диференційованого локального-дозованого внесення добрив, оскільки її відбір виконується за невеликим числом діагоналей. Так, наприклад, дві діагоналі (Х-форма) вносять серйозну похибку у центральну частину поля при відборі проб рівнобіжними смугами. Також слід виключити схеми, які передбачають відбір зразків за прямими лініями, оскільки потрапляння або непотрапляння у стрічку буде суттєво впливати на кількісні параметри показників родючості ґрунту.
Відбір проб з урахування наявних методик не враховує агробіологічного стану сільськогосподарських угідь і при накладанні сіток відбору проб, що рекомендують технології моніторингу. Можливі ситуації, коли відібрані проби не дадуть можливості визначити рівні та достовірність варіювання зазначених показників. Чим більший рівень варіабельності параметрів ґрунтового середовища сільськогосподарських угідь та більша відстань між місцями відбору проб при визначенні зон, тим меншу відстань між пробами потрібно вибирати та збільшувати їх кількість.
Згідно зі способом відбору проб ґрунту Олександра Броварця на основі величини показників параметрів варіабельності стану грунтового середовища сільськогосподарських угідь проба грунту формується з урахуванням варіабельності стану грунтового середовища, яка складається із 5–20 мініпроб, відібраних на відстані 1,5–100 м, залежно від показників варіабельності стану грунтового середовища сільськогосподарських угідь. Площа елементарної ділянки для відбору проб залежить від виду сільськогосподарських угідь, контурності території, строкатості ґрунтового покриву та природної зони, і визначається згідно з Методикою агрохімічного обстеження ґрунтів. Для цього координати, точки або місця відбору проб визначають з урахуванням накладення карт рельєфу, урожайності та корегувальними картами електропровідних властивостей грунту і розміщуються у центрі меж варіабельності стану ґрунтового середовища сільськогосподарських угідь.
Рис. 4. Схема реалізації способу відбору проб ґрунту Олександра Броварця на основі величини показників параметрів варіабельності стану грунтового середовища сільськогосподарських угідь
Виділення таких зон можливо з урахування величини варіабельності цих показників із трьох рівнів:
- дані дистанційного моніторингу агробіологічних параметрів сільськогосподарських угідь на основі інформації супутникового моніторингу або з використанням дронів;
- моніторингу урожайності, а відповідно, і рельєфу грунту;
- дані, отримані з використанням пристрою моніторингу електропровідних характеристик ґрунтового середовища.
Для виділення таких зон перш за все необхідно правильно визначити рівні варіювання цих даних. Досягнення оптимального забезпечення посівів сільгоспкультур елементами живлення забезпечують завдяки ефективному використанню оперативних даних про варіабельність агробіологічного стану грунтового середовища. В умовах господарювання найбільш ефективним способом застосування міндобрив є їх диференційоване локально-дозоване внесення. Дослідженнями, проведеними в різних ґрунтово-кліматичних зонах, встановлено, що кількісна і якісна оцінка вмісту елементів живлення у ґрунті дає можливість більш точно визначати оптимальні норми добрив та скорегувати дози і строки їхнього внесення.
Спосіб відбору проб ґрунту Олександра Броварця на основі величини показників параметрів варіабельності стану грунтового середовища сільськогосподарських угідь забезпечує оптимізацію застосування технологічних матеріалів на основі даних лабораторного моніторингу зразків грунтових проб.
Рис. 5. Точки відбору зраків грунтових проб та зони варіабельності агробіологічних параметрів грунтового середовища
Площа елементарної ділянки для відбору проб залежить від виду сільськогосподарських угідь, контурності території, строкатості ґрунтового покриву та природної зони, та визначається згідно з рівнями варіабельності параметрів ґрунтового середовища сільськогосподарських угідь (рельєф, урожайність тощо) та їх корегування з урахуванням електропровідності ґрунтового середовища.
Новими відмінними ознаками способу відбору проб ґрунту Олександра Броварця на основі показників варіабельності стану ґрунтового середовища сільськогосподарських угідь від наявного найближчого аналога є:
- відбір проб проводиться відповідно до даних про зони варіабельності ґрунтового середовища (рельєф, урожайність тощо) та їх корегування з урахуванням електропровідності ґрунтового середовища;
- проба формується із 5–20 міні-проб у межах зон варіабельності ґрунтового середовища сільськогосподарських угідь;
- маса проби грунту — 100–400 г.
Спосіб відбору проб ґрунту Олександра Броварця виконується таким чином: проводиться аналіз карт рельєфу, урожайності, та корегувальними картами електропровідних властивостей грунту відбувається визначення точок відбору проб грунту у межах зон варіабельності. Відбір проб грунту відбувається у центральній частині зони варіабельності, на основі яких будуть рекомендації із внесення добрив у зоні варіабельності. Проба грунту формується із 5–20 зразків ґрунту (міні-проб), маса проби 100–400 г. Відбір зразків ґрунту через кожні 1,5–100 м (залежно від площі варіабельності ґрунтового середовища) дає можливість визначити вміст елементів живлення тільки у цьому шарі ґрунту. За рахунок цього зразки ґрунту відбираються у певній встановленій частині сільськогосподарських угідь, на відповідній відстані один від одного, забезпечуючи достатньо високу точність визначення варіабельності ґрунтового середовища.
Рис. 6. Виділення зон варіабельності агробіологічного поля, отримані з використанням показника електропровідності на основі комплексних показників
Олександр БРОВАРЕЦЬ, канд. техн. наук, доц.,
завідувач кафедрою інформаційно-технічних та природничих дисциплін
Київський кооперативний інститут бізнесу і права
