Загальне незаперечне завдання агробізнесу — ефективно використовувати сільгоспугіддя, підтримуючи і підвищуючи родючість грунту. Саме це завдання вирішує точне землеробство за рахунок:
- моніторингу агрофону;
- диференційованого внесення добрив;
- енергозберігаючого земле-
- обробітку;
- точного розміщення добрив відносно насіннєвого ложа;
- диференційного контролю засміченості поля;
- диференційного внесення позакореневої підкормки та захисту рослин від хвороб і шкідників;
- регулярного моніторингу розвитку рослин та прогнозованої урожайності;
- моніторингу фактичної урожайності під час збирання.
Із суміжних напрямів агротехнології розглянемо питання оптимізації розміщення рослин на полі та нові технічні рішення при калібруванні насіння під час підготовки їх до точного висіву.
Оптимальне розміщення рослин на полі
Для зручності візьмемо одиницю об’єму середовища, де починається життя рослини і тривають всі фази його розвитку та формування урожаю. Умовно розділимо цей об’єм на 2 частини: наземну та грунтову. Завдання з розміщення рослин на полі зводиться до того, щоб рослина максимально використовувала все необхідне для продуктивного розвитку як із надземного об’єму, так і з самого грунту, не створюючи конкуренції сусіднім рослинам. Урожайність поля залежить не тільки від потенціалу окремо взятої рослини, але й від «командного» результату, тобто від усіх разом взятих рослин, які перебувають у сусідстві. Ось тут їх розподіл на полі й відіграє найважливішу роль.
Я поставив перед собою завдання, з’ясувати оптимальну кількість рослин соняшнику на полі для максимальної урожайності. Джерелом аналізу взяв публікації на цю тему впродовж останніх 25 років. Розглянуто різноманітні сорти, гібриди, різні роки обробітку, але результат призвів до одного: оптимальна густота стояння рослин соняшнику — у межах 50 тис. рослин на один гектар поля. Для ілюстрації наводимо дані порівняння урожайності залежно від густоти висіву, які стосуються традиційного варіанту посіву соняшнику з міжряддям 70 см.
Розглянемо фрагменти поля при такому висіві насіння. Максимально можливе використання ресурсів для розвитку рослин соняшнику при такому міжрядді і забезпечило кількість рослин у межах 50 тис. на га. Зрозуміло, що за такого розміщення рослин потенційний ресурс світла, води, поживних речовин використовується не повною мірою. Виходить, що за такого розподілу рослин ми прирікаємо їх на взаємоконкуренцію за світло у надгрунтовому об’ємі і за воду, кисень, добрива, поживні речовини їх кореневих систем.
Упродовж мільйонів років на Землі рослини і тварини у процесі еволюції навчилися захищатись від крайніх проявів посухи. У будь-якому лісі (хвойному чи листяному) земля завжди вкрита рослинними рештками з минулих років. Грунтові мікроорганізми переробляють значну їх частину, але природа регулює цей процес так, що земля обов’язково залишається вкритою. Це є дуже важливий момент — природа ніби не допускає прямого попадання променів на відкриту землю у зоні рослинності.
Ефект сауни
Часто поясненню якого-небудь неочевидного, складного фізичного процесу допомагають прості аналогії, зрозумілі на побутовому рівні. Застосуємо цей прийом. Людина в сауні перегрівається за рахунок контакту з повітрям, нагрітим від каміння, яке лежить на нагрівачі. Каміння нагріте, і людина, крім гарячого повітря, відчуває ще й потік тепла, який потрапляє на її шкіру нібито від невидимих променів, котрі ідуть безпосередньо від нагрітого каміння. Так все і відбувається. Потік інфрачервоних променів, невидимих для людського ока (людина бачить у вузькому діапазоні електромагнітних хвиль 0,4–0,8 мкм, а інфрачервоні випромінювання лежать у діапазоні 0,8–800 мкм), пронизує повітря зі швидкістю світла і нагріває тіла, які трапляються на його шляху. При цьому іч-випромінювання здатні нагрівати тіла більше, ніж коротші та довші хвилі. Але це ще не все. Поясню наступний парадокс. Ковш води, вилитий на розпечене каміння сауни, охолоджує його, випаровування з його поверхні ще збільшує їх охолодження, але температура при цьому в сауні різко росте. Точніше, не температура повітря, а нагрівання предметів (включно з людиною). Пояснення такого парадоксу наступне. Одноатомні та двоатомні гази (а саме з них складається повітря — суміш N2 і О2) не поглинають променеву енергію і не випромінюють її, а триатомні гази Н2О і СО2 поводять себе у променевому потоці як тверді частинки і, будучи нагрітими (від каміння у нашому прикладі), випромінюють тепловий потік.
Залежність урожайності та олійності гібридів від термінів та густоти посівів
Саме тому людина відчуває, що «жару додалося», хоча температура повітря у сауні трохи знизилася. Як же людина витримує у середовищі з температурою понад 100 °C (рекорд — майже 170 °C)? Усе просто: активне виділення води з організму людини через піт, що випаровується з поверхні шкіри, утримує температуру тіла в допустимих межах (теплова енергія розходиться на розрив зв’язків між молекулами при переході води з рідкого стану в суху пару).
А тепер повернемося до рослин. Якщо сонячні промені потрапляють на грунт між рослинами, то ці ділянки швидко нагріваються до температури вище навколишнього повітря. Швидке нагрівання грунту обумовлене двома причинами. Сонячні промені вибірково нагрівають тіла, залежно від їх кольору — темні нагріваються більше, аніж світлі, а, крім того, нерівномірність поверхні грунту збільшує освітлену площу і вона, практично, не відображає сонячні промені, тобто відносно сонячних променів грунт близький до поняття «чорного тіла» (усі промені поглинає).
Будучи нагрітою від поглинутих сонячних променів, ця частина грунту випромінює тепловий потік вже в діапазоні іч-хвиль на листя рослин знизу. Ось тут, як-то кажуть, ми природу підставили. Відомо, випаровування води з поверхні листка (транспірація) відбувається через продихи листка, і природа сховала їх від потрапляння сонячних променів на нижній бік листка. У соняшнику, наприклад, продихів знизу листка удвічі більше, ніж зверху (є рослини, на листях яких усі продихи розташовані знизу). Саме на нижню частину листка іде потік іч-випромінювань від нагрітої ділянки грунту.
Урожайність гібридів залежно від густоти міжряддя та густоти сіву
Відомо, що інтенсивність транспірації — кількість випаруваної води у грамах за годину з площі дм2 — може змінюватись, залежно від умов, у які потрапила рослина, удесятеро — від 0,15 до 1,5 г, год./дм2. І якщо врахувати додатковий тепловий потік від іч-випромінювання молекул СО2 та води і кількість випаруваної води з 1 га за вегетацію (пшениці — близько 2 тис. т, кукурудзи — 3,2 тис. т, соняшнику — понад 4 тис. т), то стає зрозумілим, яку сауну людина приготувала рослині у посуху. Чим менше поверхня поля доступна прямим променям, тим легше рослині пережити посуху. Боротьба за виживання змушує рослини інтенсивно випаровувати воду, так що різниця температури живого листа і мертвого, за інших рівних умов, становить майже 7 °C. Як треба рослині випаровувати воду, щоб утримувати таку різницю? У природному середовищі рослина в таких умовах не опиняється.
Повніше використати потенціал
В літературі є достатньо даних, які підтверджують, що оптимальне розташування соняшнику на полі знижує конкуренцію між рослинами, а це призводить до більш повного використання потенціалу обсягу, необхідного для життя і продуктивності рослини. Характерно, що при менших відстанях між рядами (~30 см) сорт Харківський 58 та гібрид Одеський 123 дали максимальну урожайність при густоті стояння 60 тис. рослин на гектар. Це природно — зменшено конкуренцію між рослинами, не витрачається енергія рослин на боротьбу між собою, і кожна рослина споживає необхідну кількість поживних речовин, світла та води.
Як ми вже зауважували, чим менша поверхня поля доступна для прямих сонячних променів, тим легше рослині перенести посуху. Для соняшнику це особливо значимо, адже потік іч-випромінювань від перегрітого грунту потрапляє на нижню частину листків, кількість яких в однієї рослини майже 30 і сумарна площа їх сягає 1 м2.
Залежність урожайності та олійності гібридів від термінів та густоти посівів
Що стосується низької продуктивності при ширині міжряддя 70 см, то це легко пояснюється. Рослини скупчені у рядах, це підсилює конкуренцію між ними за вологу, світло та поживні речовини вже навіть у ранній період життя, що за однакових факторах зовнішнього середовища стримує можливість підвищення урожайності за рахунок більш продуктивного використання вологи, поживних речовин та максимальної утилізації сонячної радіації. Тому при сівбі з міжряддями 70 см тільки за рахунок підвищення числа рослин у рядку не вдавалося підвищити урожайність соняшнику багатьом дослідникам.
Широке міжряддя створює сприятливі умови для розвитку шкідливої рослинності. Тому для знищення шкідників необхідно робити міжрядні обробки, під час яких травмуються верхні тонкі корінці, що забезпечують споживання вологи навіть за незначних опадів.
Отож необхідно допомагати рослині у її життєдіяльності, що є метою агротехнології. Конкуренція рослин за вологу (волога несе поживні речовини) починається вже з фази бутонізації і далі тільки підсилюється аж до дозрівання. Оптимальне розміщення рослин у полі дозволяє більшою мірою розвинути кореневу систему, а значить і продуктивність рослини.
Рівномірність розміщення рослин у рядах
До обмеження урожайності призводить і нерівномірне розміщення рослин у рядах, це підтверджують досліди вчених. При рівномірному розміщенні покращується освітлення кожної рослини і підвищується продуктивність фітоценозу. Тому у дослідах багатьох дослідників зменшення ширини міжрядь із 70 до 45 см при пунктирному способі висіву сприяло підвищенню урожайності соняшнику на 0,07–0,57 т/га. Соняшник краще за інші культури пригнічує бур’яни у посіві. Ті розвиваються повільно і часто не дають насіння, яке може засмітити наступну культуру. Чим густіший і рівномірніший стеблостій, тим сильнішою виявляється ця здатність соняшнику.
Виходячи з суто лінійних і площинних оптимізацій, можна твердити, що під час висіву соняшнику для отримання максимального врожаю і виходу олії з гектара необхідно забезпечувати ширину міжрядь 40 см при густоті посіву 50 тис./га.
Таке розміщення дозволяє забезпечити рівновіддаленість рослин у 45 см, що захистить грунт від перегріву прямими сонячними променями, а значить знищить іч-випромінювання на рослини від нагрітого грунту і тим самим зменшить втрати вологи на випаровування, підсилить пригнічення бур’янів, затінених рівномірно розташованим листям, яке при цьому повніше поглинають сонячну радіацію, коренева система рослин пронизує весь об’єм грунту між рослинами, тим більш, що 2/3 маси кореневої системи соняшнику розподілені у верхньому шарі грунту, що разом із поліпшенням повітряного живлення дозволяє ефективно використовувати весь життєвий простір для формування підвищеної продуктивності соняшнику.
Використовувати «сонячну фабрику»
Кілька слів про значимість енергії сонця, яка надходить на утворення та накопичення біологічно поживних речовин. Чим більша листова поверхня працює як «фабрика утилізації сонячної енергії», тим потужніша рослина. У соняшнику листова поверхня становить майже 1 м2, тобто 5 м2 на 1 м2 поля, треба, щоб вся ця поверхня була максимально освітлена сонцем. Це особливо важливо для соняшнику у фазі утворення кошика. Грунтова волога повніше охоплює грунт між рослинами, тому використовується ефективніше і у більшій кількості, ніж при ширших міжряддях, де тільки окреме коріння досягає їх середини. Збільшення густоти стояння рослин і зменшення ширини міжрядь сприяло пришвидшенню дозрівання соняшнику на 3–4 доби.
Порахуємо економіку
Доречно оцінити економічну ефективність такої оптимізації розташування соняшнику на полі. Сьогодні у виробництві вже є позитивні результати, які підтверджують доречність рекомендації щодо технології висіву. Так, у господарстві «Агро-Союз» Синельниківського району Дніпропетровської області в середньому за 2 роки при висіві з міжряддями 30–35 см отримали урожайність соняшнику на площі 40 га по 2,85 т/га, а на широкорядному посіві (70 см) — 2,6 т/га, у ТОВ «Лада» Криничанського району в 2009 р. на 30 га відповідно — 2,3 та 1,85 т/га. У ТОВ «Світанок» Новомосковського району у 2008–2009 рр. на площі 70 га зібрали урожай гібрида Ясон відповідно 2,8 і 2,5 т/га.
Залежність урожайності соняшнику від ширини міжрядь
Оптимізація розміщення соняшнику на полі особливо значима у посушливі роки, коли рослина нагрівається високою температурою повітря, прямими сонячними променями і потужним потоком іч-випромінювань від незатіненої поверхні грунту. У такій ситуації рослина у боротьбі за виживання повинна випаровувати воду особливо інтенсивно.
Порахуємо. Мали отакі початкові умови: площа — 1000 га, ціна соняшнику при рівноважній вологості і потрібній якості обмолоту — 3000 грн/т. Візьмемо конкретну прибавку до урожаю, отриману при оптимізації розміщення соняшнику за трьома вищенаведеними прикладами. Недоотриманий прибуток у випадку висіву з міжряддям 70 см становив: 1000 га?0,33 т⁄га? 3000 грн⁄т =990000 грн. Якщо врахувати здешевлення агротехнології за рахунок природного придушення бур’янів на практично повністю затіненому рослинами соняшниковому полі, то недоотриманий прибуток сягатиме понад 1млн грн.
А що скаже кукурудза?
Оскільки сам підхід за ефективністю точного розподілу рослин на полі показаний на прикладі соняшнику, то для підтвердження правильності самого напряму розглянемо ще одну культуру — кукурудзу.
Урожайність кукурудзи залежно від густоти стояння рослин та скоростиглості
Дослідження залежності продуктивності кукурудзи від забезпечення основними життєвими факторами активно почалися ще в СРСР у середині XX ст. Це мотивували розширенням посівів під кукурудзу та появою технології гібридизації. Сьогодні дослідження залежності продуктивності кукурудзи від її густоти стояння у полі виключно цікаві, коли враховуєш популярність цієї культури, зміни клімату, наявність у реєстрі понад 600 гібридів кукурудзи, просування її посівів у північні та західні регіони.
Урожайність різних гібридів кукурудзи залежно
від густоти стояння перед збиранням: Урожайність, тис/га, Алвіто
Дослідження підтверджують, що кукурудза продуктивністю реагує вибірково на зону обробітку, вегетативний період і здатність діяти проти посухи. Як і варто було очікувати, при ущільненні насіння кукурудзи в ряду вище оптимального, в силу збільшення конкуренції за основні фактори життя, вихід зерна з качана знижується в 1,5–1,8 разів через зменшення самого качана, кількості зерен у качані та маси1000 шт. насіння. Але, як відомо, розмір урожаю визначається продуктивністю усіх рослин з одиниці площі поля. У зв’язку з цим наведемо два графіки: один — впливу густоти стояння рослин на урожайність для різних за часом вегетації гібридів кукурудзи, а другий — впливу потенціалу насіння гібридів та їх посухостійкості.
Висновки
- ранньостиглі гібриди можна сіяти густіше 80 т/га і більше;
- середньостиглі гібриди показують хороший урожай при густоті 80 т/га.
Гібриди, які порівнюємо, належать до середньостиглих і їх оптимальна густота стояння 80 т/га, гібрид ЛГ3350 вирізняється посухостійкістю.
Ширина міжрядь для кукурудзи має особливо важливе значення, адже початкові фази розвитку кукурудзи тривають повільно, пізнє змикання дає можливість бур’янам використовувати незатемнену поверхню поля для власного розвитку. Дослідник Дитер Шпаар бачить переваги звуження міжрядь у наступному:
- кращий розподіл рослин на площі живлення;
- більш рівномірне споживання рослинами поживних речовин з усього об’єму грунту;
- краще використання внесених добрив;
- більш раннє змикання рядів та покращення мікроклімату у посіві;
- зниження ерозії грунту;
- скорочення пізнього засмічування посіву;
- зниження витрат на гербіциди;
- зниження залишкової кількості нітратів у грунті після збирання;
- підвищена стійкість до посухи.
Досліди у Центральній Німеччині (земля Тюрингія) показали, що особливо компактні низькорослі гібриди кукурудзи позитивно реагують при вирощуванні з шириною міжрядь 30 см. У цих дослідах відзначалася зміна мікроклімату всередині стеблестою — підвищення нічних температур на 5 °C. Досліди були проведені на низькорослій кукурудзі на силос. Збільшення маси качанів (СМ) при міжрядді 30 см із відповідним рівномірним розподілом при посіві дає підстави твердити, що при вирощуванні кукурудзи на зерно зниження розміру міжрядь також призведе до збільшення врожаю.
З величезним задоволенням знаходжу у Дитера Шпаара схему розподілу насіння кукурудзи на полі, до якої прийшов при аналізі продуктивності соняшнику, залежно від стояння рослин перед збиранням.
Перш ніж почати застосувати таку технологію, необхідно відповісти на наступні питання:
- чи можливе її комбінування з наявною у господарстві збиральною технікою?
- Чи є можливість рівномірного розподілу насінняу ряду?
- Чи можна застосовувати рядкову підгодівлю рослин фосфором та іншими добривами на глибину 5 см і на таку ж відстань збоку від рядів?
- Чи призведе це до додаткових втрат у догляді та живленні посіву?
Такий посів вимагає дотримання однакової ширини міжрядь та відстаней між насінинами у рядах з їх різним розташуванням у сусідніх рядах. Це можливе тільки зі спеціальними сівалками точного висіву.
Пізніші дослідження підтвердили, що міжряддя 70 см для вирощування кукурудзи на зерно також не є оптимальним. І це зрозуміло, адже скупченість рослин у ряду, конкуренція між ними за вологу, світло, поживні речовини виявляється вже на етапі вегетації. Це обмежує можливості підвищення урожайності через неповне використання вологи, поживних речовин і максимально можливого засвоєння сонячної радіації, а також через зменшення можливої поверхні листків.
Розрахунок ширини міжрядь і відстані між рослинами в рядах
при їх рівномірному розміщенні
Зрозуміло, що на самому початку розвитку рослини не конкурують, але починаючи з певного моменту близькість рослин в ряду робить конкуренцію невідворотною, адже відстань між рослинами при густоті 50 тис. — 28 см, 60 тис. — 25 см, 80 тис. — 18 см, а при 100 тис. — 14 см. Рослини тривалий час не затіняють міжряддя, і сонячна радіація між рядами дістається бур’янам.
Форма живлення (тобто площа для однієї рослини) виглядає як витягнутий прямокутник відповідних розмірів для різної щільності стояння у ряду не дає можливості кореневій системі засвоювати вологу середини міжряддя, що призводить до непродуктивного розвитку рослини і викликає необхідність механічного видалення бур’янів з усіма відповідними витратами, додатковим ущільненням грунту і можливим пошкодженням верхньої кореневої системи.
Рівномірний розподіл сонячної енергії, вологи, повітря, поживних речовин створюють максимально продуктивне середовище кожній окремій рослині на полі, а оптимальна густота їх стояння — потужний фактор продуктивності всього поля та надійна перешкода розвитку бур’янів.
Суворе калібрування насіння
Суворе калібрування насіння і точний висів — це дві складових одного процесу. Докладніше розглянемо підготовку насіння кукурудзи, оскільки воно має більшу різницю як за розміром насіння, так і за формою. Продуктивність насіння кукурудзи залежить від форми насінинок — плоскі вони чи округлі. Дослідження залежності продуктивності від форми насіння показали, що дрібні плоскі насінини помітно поступаються округлим дрібним. Можна зробити наступні висновки:
- Підтверджено високу кореляцію урожайності та польової схожості. Це зайвий раз говорить про те, що єдино правильним рішенням для об’єктивної оцінки продуктивності рослин є введення у стандарт оцінки посівних якостей насіння такого показника як сила росту.
- Плоскі дрібні зернівки кукурудзи показують низькі як посівні, так і урожайні якості.
- На цьому фоні переконливо стабільні посівні та урожайні якості показують зернівки округлої форми. Такий результат підтверджує необхідність калібрування насіння кукурудзи не тільки за шириною, але й за товщиною.
- Результати дослідження переконливо підтверджують значимість для оцінки продуктивності насіння такого показника як щільність
Найважче насіння дає максимально високий урожай.
Розглянемо детальніше технологію розділення насіння за щільністю. На насіннєвих заводах з цією метою використовують пневмовібростоли. Суворе розділення насіння за щільністю на пневмовібростолі можливе тільки за умови однаковості сім’янок за формою та омиваної поверхні. Для насіння складної форми, а до таких належить насіння кукурудзи, соняшнику і деяких інших культур, це одна з найважливіших та обов’язкових умов.
Насіння кукурудзи навіть за однакових значень ширини (калібрування на плоских ситах ?7; 8; 9; 10; 11) можуть дуже відрізнятися за формою, що знижує якість розділення такої суміші за щільністю на пневмовібростолі.
Навіть за рівних мас, рівних омивних поверхонь і рівних щільностей плоскі та округлі зернівки кукурудзи будуть по-різному взаємодіяти з потоком повітря, яке проходить через деку пневмовібростола і, відповідно, займуть різні рівні в «киплячому» шарі над декою і, як наслідок, можуть опинитися у різних фракціях за щільністю, коли сходитимуть із пневмовібростола навіть при тому, що кожна з порівнювальних зернівок має рівні посівні та урожайні якості.
Саме тому насіння, яке відрізняються за формою, за інших рівних ознак подільності повинне після калібрування за шириною на плоских ситах проходити калібрування за формою на решетах Фадєєва. Після них практично всі фракції насіння будуть мати високі посівні та урожайні якості, оскільки в цій нетравмуючій пофракційній технології виробництва насіння кукурудзи виконується сувора його сепарація за шириною, товщиною та щільністю, а це означає, що усі насінини будуть важкими, тому що пневмовібростіл дуже якісно розділить суворо відкалібрований матеріал на важкі, середні та легкі. Сіяти треба виключно важкі.
Для точного висіву суворе калібрування насіння за розміром та формою дозволяє так відрегулювати сівалку, щоб повністю виключити пропуски і захват двох насінин одночасно.
