СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПИТАНИЯ ПЛОДОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ ИНТЕНСИВНОГО ТИПА Российский патент 2016 года по МПК A01C21/00 A01G17/00 

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, в частности оценки плодородия почв многолетних насаждений в условиях малообъемного орошения и локального внесения минеральных удобрений (фертигация), и предназначено для определения дифференцированных доз применения удобрений.

Известен способ проведения диагностики минерального питания яблони и других садовых культур [Церлинг В.В. Методические указания по диагностике минерального питания яблони и других садовых культур. / В.В. Церлинг, Л.А. Егорова. - М.: Колос, 1980. - 47 с.], который предусматривает отбор индивидуальных почвенных проб возле 10 деревьев с двух сторон дерева (вдоль и поперек ряда) и двух-трех слоев почвы на глубину до 60 см (0-20, 20-40, 40-60 см), отступая на 1 м от края проекции кроны к штамбам деревьев.

Известный способ не позволяет учитывать изменение обеспеченности почвы интенсивного сада элементами питания в зоне локального внесения удобрений и водных мелиораций. Недостаток известного способа еще заключается в том, что при отборе почвенных образцов для диагностики обеспеченности почв элементами питания не учитывается схема размещения плодовых деревьев, что осложняет последующее дифференцированное внесение минеральных удобрений.

Известен способ проведения отбора почвенных проб по элементарным участкам поля [Методика отбора почвенных проб по элементарным участкам поля в целях дифференцированного применения удобрений. - М.: ВНИИА, 2007. - 36 с.], который предусматривает два способа отбора почвенных проб в зависимости от площади элементарного участка: точечный и по всему участку. При точечном отборе отбирается от 5 до 8 проб почвы в окружности диаметром до 3 м с центром в середине ячейки, которые объединяются в один смешанный образец. При втором способе отборы почвенных проб проводятся «по диагонали» по всему участку. Известный способ в большей степени направлен на отбор почвенных проб в условиях возделывания полевых культур и не предусматривает разделение на приствольные полосы и междурядья. Недостаток известного способа еще заключается в том, что в плодовых насаждениях, возделываемых по интенсивным технологиям, опора (шпалера) для поддержания плодовых растений препятствует отбору почвенных проб «по диагонали».

Наиболее близким по выполнению и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ проведения комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения [Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ВНИИА, 2003. - 196 с.], который предусматривает отбор индивидуальных почвенных проб возле 8 здоровых деревьев, типичных для данного насаждения и достаточно равномерно расположенных на площади элементарного участка в двух местах - со стороны междурядья и вдоль ряда деревьев в обоих случаях на расстоянии 1 м внутрь кроны от края ее проекции. Таким образом, с каждого элементарного участка отбирают одну объединенную пробу, составленную из 16 индивидуальных почвенных проб, равномерно удаленных от штамбов деревьев в сторону ряда и междурядья. Элементарные участки, как правило, выделяют после деления кварталов (клеток) насаждений на части, площадь которых в плодовых садах равна 2-4,5 га.

Известный способ не позволяет достаточно точно оценить степень изменчивости параметров почвенного плодородия плодовых насаждений, возделываемых по интенсивным технологиям с применением локального внесения удобрений через систему капельного орошения, и установить оптимальные дозы удобрений для регулирования питательного режима деревьев. В этих условиях трудно выбрать место отбора представительной пробы почвы для получения объективных данных обеспеченности плодовых растений элементами питаний. Можно случайно отобрать образец почвы в очаге локального внесения удобрений, тогда создается представление о хорошей удобренности почвы; или взять за пределами очага концентрации питательных веществ (где удобрения не применялись), тогда результат получится противоположный.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности оценки обеспеченности элементами питания почв многолетних насаждений интенсивного типа при локальном применении минеральных удобрений и малообъемного орошения. Предложенный способ является составной частью точного земледелия и позволяет оптимизировать дозы вносимых минеральных удобрений, осуществлять дифференцированное применение агрохимических средств по отдельным внутрипольным контурам почвенного плодородия, снизить антропогенную нагрузку за счет рационального применения минеральных удобрений и как результат повысить рентабельность производства.

Технический результат достигается тем, что в плодовых насаждениях, возделываемых по интенсивным технологиям, отборы почвенных проб проводятся с учетом конструкционных особенностей плодовых насаждений отдельно в местах локального внесения удобрений и за пределами очага концентрации питательных веществ, движение осуществляется по междурядьям плодового сада челночным способом. При этом схема отбора и количество индивидуальных почвенных проб для формирования смешанного образца почвы определяется размерами выделяемых элементарных участков. Оценка параметров почвенного плодородия многолетних насаждений интенсивного типа проводится с учетом фонового уровня обеспеченности почвы элементами питания и степени ее удобренности в зоне локализации минеральных удобрений. Расчет дифференцированных норм применения минеральных удобрений проводится с использованием усредненного поправочного коэффициента, отражающего степень обеспеченности почвы элементами питания из различных зон удобренности, чего невозможно достичь при применении традиционных подходов.

Преимущество заявляемого способа заключается в следующем. Плодовые насаждения, возделываемые по современным интенсивным технологиям, отличаются наличием системы капельного орошения, посредством которого проводится локальное внесение минеральных удобрений, наличием опоры (шпалеры) для поддержания растений с натянутой проволокой, целым комплексом интенсивных агротехнических мероприятий. За период возделывания плодового сада (как многолетней бессменной культуры) неизбежно происходит формирование зон с различными параметрами почвенного плодородия, при этом известные способы оценки параметров почвенного плодородия садовых насаждений не позволяют достоверно оценить обеспеченность почв плодовых насаждений элементами питания при локальном применении удобрений с малообъемным орошением, а отборы почвенных проб «по диагонали» в интенсивных плодовых насаждениях являются трудноосуществимыми и ошибочными.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. При возделывании плодовых насаждений по интенсивным технологиям с элементами точного земледелия конфигурация элементарных участков для отбора почвенных проб привязывается к схеме размещения растений, т.е. кратна с одной стороны ширине междурядий, с другой - расстоянию между деревьями, что позволяет получить наибольший эффект от последующего дифференцированного применения минеральных удобрений. Привязка границ элементарного участка к географическим координатам его размер и геометрическая форма (квадрат или прямоугольник) осуществляется оператором путем ввода конкретных значений сторон участка в бортовой компьютер.

Отборы почвенных проб в многолетних насаждениях, возделываемых по интенсивным технологиям, проводятся отдельно в местах локального внесения удобрений (под капельницами непосредственно в точке контакта раствора питательных веществ и почвы) и за пределами очага концентрации питательных веществ (на расстоянии 50-60 см от капельницы по направлению к центру междурядья). Таким образом, на каждом элементарном участке из слоя почвы 0-30 см отбирается две отдельные пробы из различных зон удобренности для последующего агрохимического анализа.

Оценка параметров почвенного плодородия многолетних насаждений интенсивного типа проводится с учетом фонового уровня обеспеченности почвы элементами питания и степени ее удобренности в зоне локализации питательных веществ. Сопоставление полученных показателей агрохимических свойств почв из различных зон удобренности позволяет определить изменение содержания доступных элементов питания в условиях локального применения удобрений и увлажнения почвы. Расчет степени агрогенной дифференциации агрохимических свойств почвы в зоне локального внесения минеральных удобрений (SD) проводят по формуле

где a - абсолютная величина параметра почвы в зоне локализации минеральных удобрений, b - то же за пределами зоны удобренности, 100 - коэффициент пересчета в %.

Превышение показателей степени агрогенной дифференциации почвы многолетних насаждений (SD) величины 25% свидетельствует о существенном изменении свойств почвы в зоне локализации минеральных удобрений, которые необходимо учитывать при расчете дифференцированных доз применения удобрений.

Рекомендуемые нормы внесения минеральных удобрений определяются произведением норматива выноса питательных веществ одной тонны урожая плодовой продукции с учетом формирования вегетативной биомассы на величину запланированной урожайности (в тоннах), полученный результат умножается на усредненный поправочный коэффициент, что является отличительной особенностью от традиционных подходов. Предложенный поправочный коэффициент позволяет корректировать нормы минеральных удобрений не только по фоновому уровню обеспеченности почвы элементами питания, но и по степени ее удобренности в зоне локализации минеральных удобрений. Применение предложенного способа позволяет оптимизировать дозы вносимых минеральных удобрений за счет более рационального их применения в плодовых насаждениях, возделываемых по интенсивным технологиям.

Пример конкретного выполнения

Пример 1. Исследования проводили в условиях неустойчивого увлажнения - Прикубанской зоне Краснодарского края (ЗАО ОПХ «Центральное», г. Краснодар). Деревья яблони высажены весной 2009 г., основная схема размещения 4.5×1.2 м, слаборослый подвой М9, сорта зимнего срока созревания, площадь опытного участка - 2,6 га. На территории плодового сада выделено 32 элементарных участка. Отбор почвенных образцов проводили по регулярной сетке: 27 м (6 рядов деревьев) × 30 м (25 деревьев). Отборы почвенных проб осуществляли тростьевым буром в слое 0-30 см в период созревания плодов (август). С каждого элементарного участка отбиралось два образца почвы: 1) непосредственно в местах падения раствора питательных веществ и 2) на расстоянии 50-60 см от капельницы по направлению к центру междурядья.

При отборе почвенных проб предложенным способом установлено существенное влияние фертигации плодовых насаждений на изменение свойств почвы в зависимости от зоны отбора почвенных проб. В местах локального внесения удобрений установлено увеличение содержания нитратного азота в среднем на 19,3 мг/кг, аммиачного азота на 4,74 мг/кг, обменного калия на 92,5 мг/кг, обменного натрия на 0,23 мг-экв./100 г и обменного магния на 2,72 мг-экв./100 г в слое почвы 0-30 см по сравнению с почвой за пределами очага внесения удобрений. В то же время в зоне локализации удобрений отмечено снижение содержания подвижного фосфора в среднем на 40,2 мг/кг, содержания гумуса на 0,39%, обменного кальция на 1,97 мг-экв./100 г по сравнению исходными значениями (табл. 1).

Существенные изменения свойств почвы в зоне локализации минеральных удобрений (SD>25%) установлены по показателям содержания нитратного азота на всех элементарных участках, содержания аммонийного азота - на 27 участках, подвижного фосфора - на 1 участке, обменного калия - на 23 участках, обменного кальция - на 3 участках, обменного магния - на 28 участках, обменного натрия - на 29 участках. Показатели реакции почвенной среды (pH_водн) и содержания гумуса изменились незначительно (SD<25%).

Средняя рекомендуемая норма удобрений для возмещения выноса питательных веществ в саду составляет N₆₀P₃₀K₁₂₀ (учитывается вынос питательных веществ, необходимых на формирование урожая плодов и вегетативной массы). Учитывая очень высокую обеспеченность почвы подвижными соединениями фосфора и калия, средняя скорректированная норма применения минеральных в насаждениях яблони, рассчитанная при традиционном подходе, составляет N₃₉P₉K₃₆. При использовании предложенного способа расчетные нормы применения минеральных удобрений варьируют по азоту - N₂₉-N₃₉, по фосфору - P₇-P₉, по калию - К₁₈-К₃₆. В соответствии с принципами точного земледелия дифференцированное внесение минеральных удобрений с учетом обеспеченности почвы многолетних насаждений питательными веществами из различных зон удобренности позволило в последующем сэкономить до 7% азотных, 7% фосфорных и 16% вносимых калийных удобрений.

Пример 2. Исследования проводили в условиях недостаточного увлажнения Ростовской области (ЗАО «Агрофирма «КРОНА», Каменский район). Деревья яблони высажены весной 2007 г., основная схема размещения 4.0×1.5 м, слаборослый подвой М9, сорта зимнего срока созревания, площадь опытного участка - 25,5 га. На территории плодового сада было выделено 14 элементарных участка. Отбор почвенных образцов проводили по регулярной сетке: 120 м (30 рядов деревьев) × 150 м (100 деревьев) тростьевым буром в слое 0-30 см внесения минеральных удобрений (1-я декада апреля). С каждого элементарного участка отбирали два образца почвы: 1) непосредственно под капельницей в месте падения раствора питательных веществ и 2) на расстоянии 50-60 см от капельницы по направлению к центру междурядья.

В местах локального внесения удобрений установлено существенное увеличение содержания подвижного фосфора и обменного калия в среднем на 24,0 мг/кг и 183,3 мг/кг почвы соответственно, остальные параметры почвы изменились в меньшей степени (табл. 2).

Учитывая повышенную обеспеченность почвы подвижными соединениями фосфора и высокую обменным калием, средняя скорректированная норма применения минеральных в насаждениях яблони, рассчитанная при традиционном подходе, составляет N₅₄P₁₄K₅₀. При использовании предложенного способа расчетные нормы применения минеральных удобрений варьируют по азоту - N₄₈-N₅₇, по фосфору - P₈-P₁₇, по калию - К₃₀-К₅₀. В соответствии с принципами точного земледелия дифференцированное внесение минеральных удобрений с учетом обеспеченности почвы садовых ценозов питательными веществами из различных зон удобренности позволило в последующем сэкономить до 8% азотных, 32% фосфорных и 19% вносимых калийных удобрений.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к плодоводству и точному земледелию. В способе отборы почвенных проб в многолетних насаждениях осуществляют отдельно в местах локального внесения удобрений - под капельницами непосредственно в точке контакта раствора питательных веществ и почвы и за пределами очага концентрации питательных веществ: на расстоянии 50-60 см от капельницы по направлению к центру междурядья. Оценку параметров почвенного плодородия проводят с учетом фонового уровня обеспеченности почвы элементами питания и степени ее удобренности в зоне локализации питательных веществ путем определения степени агрогенной дифференциации агрохимических свойств почвы в зоне локального внесения минеральных удобрений (SD) по формуле $$SD=\frac{\left(a-b\right)}{b}\times 100\%$$ , где а - абсолютная величина параметра почвы в зоне локализации минеральных удобрений, b - то же за пределами зоны удобренности, 100 - коэффициент пересчета в %. При этом, когда SD>25% наблюдается существенное изменение свойств почвы, которое учитывают при внесении минеральных удобрений, которые вносят дифференцированно. Способ позволяет оптимизировать дозы вносимых удобрений, дифференцированно применять агрохимические средства и снижать антропогенную нагрузку. 2 табл., 2 пр.

Способ оптимизации минерального питания плодовых насаждений интенсивного типа в условиях увлажнения, отличающийся тем, что отборы почвенных проб в многолетних насаждениях осуществляют отдельно в местах локального внесения удобрений - под капельницами непосредственно в точке контакта раствора питательных веществ и почвы и за пределами очага концентрации питательных веществ: на расстоянии 50-60 см от капельницы по направлению к центру междурядья, оценку параметров почвенного плодородия проводят с учетом фонового уровня обеспеченности почвы элементами питания и степени ее удобренности в зоне локализации питательных веществ путем определения степени агрогенной дифференциации агрохимических свойств почвы в зоне локального внесения минеральных удобрений (SD) по формуле , где а - абсолютная величина параметра почвы в зоне локализации минеральных удобрений, b - то же за пределами зоны удобренности, 100 - коэффициент пересчета в %, при этом, когда SD>25% наблюдается существенное изменение свойств почвы, которое учитывают при внесении минеральных удобрений, которые вносят дифференцированно.