Дифференцированный посев кукурузы: эксперимент по повышению урожайности

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

В прошлом году мы в OneSoil провели несколько полевых экспериментов, чтобы выяснить, насколько эффективен дифференцированный посев. По нашим предположениям, на результаты посева может влиять пластичность культуры. Чтобы проверить это, мы поставили эксперименты с разными гибридами кукурузы на 23 полях. В этой статье расскажем об одном из них — об эксперименте на двух похожих полях в Центральной Украине.

Как выбранные гибриды отреагировали на переменную норму высева и удалось ли нам увеличить урожайность кукурузы — в выводах и рекомендациях.

***

Эксперимент проходил на чернозёмных почвах в Центральной Украине. С организацией нам помогал Иван Гуменюк, руководитель отдела инноваций одного из хозяйств в регионе. В прошлом году на территории этого хозяйства мы тестировали дифференцированное внесение удобрений.

В текущем эксперименте 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.

В ходе экспериментов команда OneSoil помогала фермерам проводить анализ и планировать полевые работы. За выбор семян и техники отвечали фермеры.

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 Виктория 

Для удобства давайте назовём первое поле Виктория. Площадь поля Виктория — 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.

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.

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.).

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.

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

Средняя урожайность, т/га

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 Виктории

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.

Как проходил эксперимент на поле Аполлон

Площадь Аполлона — 78 гектаров. Рельеф, яркость почвы и результаты агрохимии такие же, как и у первого поля. Виктория и Аполлон находятся по соседству. Ограничивающий фактор здесь тоже совпадал — это рельеф. Единственным отличием был гибрид, который мы сеяли. В остальном логика эксперимента для Аполлона была такой же.

Поле Аполлон. Зоны продуктивности.	Поле Аполлон. Рельеф.

Наиболее продуктивная часть поля Аполлон — ложбина стока и участки с уклоном до 2 градусов. Зоны с низкой продуктивностью — это, в основном, участки с уклоном больше 3 градусов.

Создание карты-задания. Как и в первом случае, карту-задание мы составили на основе зон продуктивности.

На втором поле подход к распределению норм семян мы использовали прежний: в зонах высокой продуктивности норму повышали, в зонах низкой — снижали. Для проверки противоположной гипотезы мы снова же заложили две тестовые полосы: с обратной логикой распределения норм и со стандартной нормой высева в хозяйстве (72 тыс./га).

Оценка всхожести семян. Результаты ручного подсчёта количества всходов и початков на втором поле были такими же. Норма высева не повлияла на всхожесть кукурузы.

Анализ урожайности. После уборки Аполлона мы приступили к анализу карты урожайности по однородным участкам.

Средняя урожайность, т/га

На второй тестовой полосе со стандартной нормой высева (72 тыс./га) случайно был посеян другой гибрид. Поэтому эти данные мы не учитывали. При анализе влияния нормы высева 72 тыс./га в зоне низкой продуктивности мы ориентировались на участок с низкой продуктивностью в первой тестовой полосе, где мы посеяли такую же норму.

О чём говорят результаты анализа однородных зон

Зоны высокой продуктивности. Их на поле было две: участок с низким значением уклона в левой части и ложбина стока в центральной. Участок в левой в части поля стал в 2019 году участком со средней продуктивностью. Участок в центральной части остался участком с высокой продуктивностью. При увеличении нормы высева от 50 до 75 тыс./га урожайность на нём снизилась на 1 центнер.

Зоны средней продуктивности. На участках в этой зоне при увеличении нормы высева от 50 до 75 тыс./га урожайность выросла в среднем на 2,4 центнера.

Зоны низкой продуктивности. Здесь при увеличении нормы высева от 60 до 72 тыс./га тенденцию к увеличению урожайности мы не заметили.

Результат эксперимента для Аполлона

Ни одна из гипотез не подтвердилась. В зонах высокой продуктивности урожайность упала на 1 центнер, в зонах низкой — не изменилась. Рост мы заметили только в зоне средней продуктивности. Скорее всего, так произошло из-за особенностей гибрида кукурузы, который мы сеяли. 

Выводы эксперимента и рекомендации

В этом эксперименте мы подтвердил первую гипотезу об увеличении урожайности с помощью дифференцированного посева. На поле Виктория при переменной норме высева урожайность кукурузы выросла. Кроме схемы назначения норм, на рост урожайности повлиял выбранный гибрид. Такой же результат мы получили ещё на нескольких полях кукурузы с этим же гибридом. Это значит, предположение о влиянии гибридов на результаты дифференцированного посева в условиях 2019 года мы также доказали.

Что с этим делать?

1. Изучайте гибриды культуры перед высевом. Разные гибриды одной культуры реагируют на переменную норму высева по-разному. При этом один и тот же гибрид, независимо от условий, при дифференцированном посеве ведёт себя одинаково. В прошлом году мы в OneSoil провели эксперименты на 23 полях кукурузы, и этот вывод подтвердился.
2. Тестируйте нормы высева для каждой из зон продуктивности, чтобы понять, какая норма оптимальна для конкретного поля и гибрида. Создать карту посева для бортового компьютера можно бесплатно в приложении OneSoil.

В этом году наша команда будет анализировать разные гибриды, чтобы понять закономерность между их свойствами и реакцией на переменную норму высева. Если вы хотите принять участие в одном из наших экспериментов, заполните небольшую форму. В ней всего 8 вопросов, зато пользы от неё — на несколько лет вперёд!