Точне землеробство – відбір ґрунтових проб

Виходячи з досвіду застосування різних аспектів точного землеробства які реалізуються в штаті Небраска, найбільш частих питань, які задають виробники, торговці добривами і консультанти культур – відносяться до відбору проб ґрунту.
Чи потрібно застосовувати для відбору зразків ґрунту сітку вибірки? З якою площею елементарної одиниці сітки ми повинні працювати?

Чи можу я застосовувати карту полів, щоб дати відповідь щодо підходу до встановлення точок відбору ґрунтових зразків? Всі ці питання достойні уваги, але, нажаль, ми не завжди можемо почути повноцінну відповідь!
Дослідження які були проведені в штаті Небраска, дають можливість надати відповіді на те, як реалізувати програму відбору ґрутових проб для точного землеробства.

Основні принципи відбору проб:

Історично склалося так, що цілю відбору проб ґрунту досліджуваної площі, було визначення середнього складу поживних елементів на елементарних одиницях – складових сітки, спрямовані для вирівняння мінливості родючості полів. Відбір проб ґрунту для точного землеробства має ті ж цілі, але з деякими відмінностями.

Крім полів, виробник зацікавлений саме в тих частинах поля, які мають відмінності. Вони також зацікавлені в тенденції розподілу якісних показників ґрунту на території, які дякуючи цій «тенденції розподілу» можна передбачити, виміряти та передбачити. Агрономи також зацікавлені в співвідношенні тенденції розподілу поживних речовин ґрунту на інші властивості поля, які можна передбачуваними або легко виміряти. Знання факторів, що впливають на рівень поживних речовин в ґрунті, включаючи тип ґрунту, топографії, детальної інформації полів, внесення гною, внесення добрив і розташування зрошувальних елементів допоможе виробнику визначити найбільш ефективний підхід до підходу ґрунтової вибірки.

Основний принцип відбору проб ґрунту як і раніше – точності вибірки. Науково обґрунтована кількість вибірок проб ґрунту має бути зібрані в достатній кількості для характеристики розподілу поживних речовин досліджуваної ділянки. Зразки мають бути зібрані на відповідну глибину як для рухомих так і менш рухомих форм поживних речовин ґрунту. Не мало важливий фактор не тільки правильно відібрані проби, але і спосіб транспортування, зберігання та їх аналізу.

Сітка вибірки:

Близько 8-10 років тому, коли вперше було застосовано змінні норми внесення добрив, карту(план) внесення, найчастіше їх отримували із аналізів зразків ґрунту зібраних з урахуванням сітки, при середньому розподілу(щільності сітки) – 1 зразок на кожні 1,2-1,6 га. У дослідженнях, проведених в штаті Небраска, щільність сітки була значно вищою, і сягала до 42 зразків на 0,4 га для досягнення найбільш детальної і точної карти розподілу поживних речовин ґрунту. Відбір проб при високій щільності сітки проб, дозволяє оцінити більш детально і деталізовано карту розподілу поживних речовин, на противагу більш низькій щільності сітці відбору ґрунтових зразків. В деяких випадка, низька щільність є причиною недоліків карт розподілу поживних речовин, так як кожне поле – це індивідуальний підхід та рішення.

Розподіл сітки вибірки, залежить:

– Попереднє керівництво – наявність зони випасу худоби, внесення гною ВРХ, або застосування обладнання іригації – причина суттєвих змін розподілу рівня поживних речовин в ґрунті.

– Різні поля з різною сівозміною, були об’єднані в одне поле.

– Необхідно отримати точну карту розподілу органічного матеріалу площі.

Залежність спрямованого (індивідуального) відбору проб:

– Карти врожайності, карти розподілу біомаси, або інші джерела просторової інформації які доступні і можу продемонструвати послідовність і межі розподілу одних площ ділянок від інших.

– Ви маєте досвід фермерства на цих площах і можете надати інформацію, виходячи з досвіду, розподіл різних за властивостями площ.

– Є часткова або відсутня карта випасу і локалізації худоби та можливе застосування органіки на досліджувану ділянку.

На рис.1. показано, як діапазон з десятикратною різницею щільності сітки ґрунтових вибірок в науково-дослідній ділянці в графстві Lincoln, призвело до значно відмінних моделей розподілу поживних елементів.
При меншій щільності сітки вибірки, було не враховано систематичний характер нітратів ґрунту, ймовірно, пов’язаноз огорожею худоби. При більш високій щільності сітки вибірки середній рівень рекомендація азоту склав – 160 кг/га; при менш щільній кількості вибірок було виявлено і надано рекомендацій на внесення(на тій самій ділянці) – 181 кг/га; як результат, 45% площі поля, з меншою щільністю вибірок, отримали іншу рекомендації, на відміну від сітки з більшою щільністю. Продемонстрована щільна сітка вибірок, має значно більшу кількість проб, якщо порівнювати їх з більшістю комерційних рекомендацій, що практикують дилери добрив і консалтингові компанії.

Існують інші способи отримання точних карт розподілу елементів живлення в ґрунті, які можна отримати при значно меншій щільності вибірок. Було проведено й інше порівняння в Буффало Каунті (США, штат Вінконсінт), щільність сітки з 14 зразків/0,4 га порівнювали з щільністю однієї вибірки на 11 зразків/0,4 га. Ці щільності більше наближені до тих, які використовують для комерційних цілей. При таких умовах, карта розподілу рекомендацій по азоту практично не відрізнялися, при більшій щільності сітці вибірок 17,6% полів мали іншу рекомендації по азоті; але, незважаючи на відмінності, середній рівень рекомендацій на всю досліджувану площу зіставив в обох варіантах – 177 кг/га азоту.

Оптимальна щільність сіток вибірок – питання індивідуальне, яке в значній мірі залежить від особливостей площі яку вивчають, а також, в певній мірі, елементів які будуть досліджуватись (вимірятись) – органіки ґрунту, азоту, фосфору, цинку та ін. Всі ці показники допомагають вивчити просторову мінливість поля, що і є причиною ґрунтових вибірок.

Як результат, це порушує фундаментальне питання, а чому ми має вибрати саме таку щільності сітки вибірок ґрунту? А чи є кращий спосіб для отримання цієї інформації?

Спрямований відбір проб:

Спрямований відбір проб в багатьох напрямках є значно розширеним рішенням, на відміну від того, як ґрунтові проби збирали в минулому. Наприклад, за рекомендацією Університету штату Небраска, якщо поле містить різні типи ґрунту, ґрунтові зразки повинні бути відібрані з кожного типу ґрунту окремо. Якщо площа мала різні сівозміни, відмінні схеми і норми живлення, ерудовані зони або в минулому старі фермерські території – ці зони потребують окремого відбору і аналізу зразків ґрунту. У випадках, коли виробник використовує знання відмінних просторових властивостей своїх площ, це корисно для визначення індивідуальних потреб за складом поживних елементів кожного поля(зони).
Саме сучасні інструменти – карти врожайності, аерофотозйомки, дистанційне зонування поверхонь ґрунту, дають можливість надати детальну інформацію про мінливості області додатковий відбір проб, які допоможуть інтерпретувати мінливість області, задля кращого і якіснішого надання аналізу та рекомендацій.

Відбір згідно сітки вибірки:

Щільності вибірок: якісно зроблена карта поживних елементів ґрунту, це інструмент який при правильному підході, можна використовувати протягом багатьох років. Щільність вибірок ґрунтових проб, в першу чергу мають будуватися так, щоб дати якісну оцінку наявних елементів живлення для диференційованого внесення добрив. Як одна зі пропозицій – відбір проводять зі щільністю 1 зразок на 0,4 га, який складається з 5 точкових проб, зібрані у вузькому радіусі навколо точки зразка (рис 2.).

Такого роду підхід дає можливість створити карту на період від 10 до 20 років, з якісною і деталізованою характеристикою розподілу органічного матеріалу ґрунту та ємкості катіонного обміну; дані по рН ґрунту будуть актуальні протягом 5-10 років; від 4 до 5 років достовірна характеристика щодо фосфору, кальцію та цинку. На полях в яких загальна мінливість невисока, щільність сітки вибірок можлива – 1 зразок на кожні 0,8-1 га. Щільність вибірок сітки 1 зразок на 1 гектар та більше малопоширені, так як достовірність отриманих даних протягом кількох років не завжди актуальна. Варто розуміти, підхід до кожного із полів індивідуальний, двох ідентичних полів як і рішень до них, практично не можливо зустріти.

Склад вибірки та глибина:

Один із варіантів розподілу точкових проб та щільності зразків – рис. 2. Продемонстроване співвідношення кількості проб та зразків до вартості цих послуг, є найбільш актуальне. Окремі складові зразку – точкові проби, повинні бути розташовані в радіусі 2,4-3,0 м від заданого розташування точки відбору, з глибиною відбору зразків близько 20 см. Точка сітки вибірки рис.2.В., повинна розташована в центрі композиції зразка (рис.2.а.). Такого роду розміщення точок зразку (рис2.а), кожен раз мають бути розміщені у випадковому порядку, задля уникнення систематичного попадання на полоси внесення добрив та передпосівних смуг. Головне завдання вибірок – визначення вмісту органіки ґрунту, рН, фосфору, цинку, калію та інших показників в яких є інтерес.
Частота: виходячи з названих фактів, карта розподілу поживних елементів живлення ґрунту може слугувати тривалий час – за правильно підібраної сітки щільності вибірок. За диференційованого внесення добрив або вапна, в подальшому можлива зміна рівня поживних речовин ґрунту та рН. Зверніть увагу, що разове внесення добрив не може кардинально вплинути на зміну рівня фосфору чи інших елементів в цілому. Дякую практиці, середній період актуальності даних фосфору складає близько 5 років, надалі такі аналізи потрібно повторювати. При застосуванні вапна згідно рекомендацій, правки до попередньо визначених даних рН ґрунту потрібно повторно проводити кожні 8-10 років. Навіть якщо внесення вапна мало локальний характер, повторне визначення рН ґрунту не актуально проводити раніше ніж через 8 років.
Нітратний відбір проб: Сітка відбору проб для нітратного азоту не є рекомендованим рішенням. Одна із причин, необхідність проводити такий аналіз кожен рік, в силу фактору значного коливання його показників в ґрунті. Також потрібно враховувати економічну доцільність таких досліджень – чи принесуть затрачені гроші прибуток/економію? Визначення нітратного азоту необхідно робити безпосередньо спрямованою вибіркою, перед внесенням відповідних добрив в ґрунт та визначення їх необхідності рослинам.

Індивідуальний підхід щодо відбору проб (зони) – точне землеробство:

Врахування кілька шарів даних: Моделі, які демонструють послідовність переходу одного шару в інший, такі як: карти врожайності за кілька років або карти врожайності з аерофіт змінами – в більшості випадків пов’язані з фактором мінливості якісних показників ґрунту. Топографічні карти або карти ґрунтів місцевості є однією із найпопулярніших основ для накладання карт врожайності та інших джерел просторової інформації. Досвід агронома, відмінності обробітку ґрунту, вирощування, дат збирання культур, проведення польових досліджень – є також ефективним джерелом відмінних шарів даних для накладання і вивчення.

Мінімізація робіт: Після отримання інформації з декількох шарів даних, в тому числі і досвід агронома – поле умовно поділяють на складові зони, при накладанні шарів та об’єднання загальних категорій. В більшості випадків середня кількість зон в полі варіюється від 4 до 6, які мають подібні показники. Надмірний поділ поля на мілкі зони не дає результату, так як маніпуляції та зміни в над малих зонах не практично, і не доцільно робити, виходячи з трудових затрат та практичності таких дій. Зони з ідентичними показниками врожайності, не мають завжди бути об’єднані, так як на показники однієї ділянки можуть впливати зовсім інші фактори ніж на іншу зону – рис.3. (Підхід щодо вирішення кожної зони є індивідуальний, виходячи з показників і властивостей цих зон).

Родючість ґрунту – це не все! Родючість ґрунту – це один із багатьох факторів які впливають на модель карти врожайності, зображень та показників дистанційного зондування полів. До інших факторів відносять: ущільнення, глибина орного шару, глибина гумусового шару та механічний склад. Не варто забувати, що хвороби, шкідників, бур’яни та комах, які також можуть впливати на врожайність культури та інші якісні показники моделі.

Правильно обирайте кожну зону: Проби ґрунту мають бути відібрані згідно індивідуального плану кожної зони. Задля отримання більш точних даних, можливе збільшення кількості точкових проб від 5 до 10-15, для формування загального зразка і відправлення на лабораторію. За бажанням, точки/зразки можуть бути прив’язані до GPS, для відтворення і доступності даних. Такого роду GPS прив’язка зразків, дасть можливість провести майбутні вибірки в ідентичних місця.

Нітратний відбір проб: проводиться відбір від 6 до 8 точкових проб на глибину до 90 см, формують 1 зразок та відправляють на лабораторію. Для зручності ґрунт необхідний для аналізу азоту можна використати із зразків, які відбиралися для визначення фосфору, калію чи інших показників.

Вибір методу:

Відбір згідно сітки вибірки чи індивідуальний підхід щодо підходу відбору проб – вирішувати Вам! Кожен з методів має свої недоліки та переваги.

Якщо сітка вибірки не занадто щільна, це може призвести до пропуску/виключення відмінної зони, які є очевидними, навіть при меншій кількості вибірок за індивідуального підходу ці зони аналізуються та враховуються при подальшому плані ґрунтових вибірок (враховуючи карту ґрунтів або карту врожайності за кілька років). Щільна сітка вибірок ґрунтових проб – дорога і трудомістка. Спрямований індивідуальний підхід (по зонам), враховує джерела просторової інформації для прийняття обґрунтованих рішень. Нажаль, можливі такі моделі родючості ґрунтів, які неможливо виявити за винятком щільної сітки вибірок. Прилегла фігура є прикладом такої ситуації рис.4. Зона на півночі поля, демонструє розміщення подвір’я з відповідною худобою яка була там 40 років тому. Не маючи даних про таке розміщення двору для такої безпосередньої вибірки, спрямований відбір проб міг не виявити цієї зони. Інші джерела просторової інформації (карта ґрунтів, карта врожайності, повітряні знімки), не дають жодних свідчень високого вмісту фосфору ґрунту або минулу присутність подвір’я. Це поле також є прикладом переваги точних вибірок в порівнянні з традиційними методами відбору проб. Середній Bray-1 тест P-фосфору становить 15,1 ppm, що трохи більше критичного рівня 15 частин на мільйон, при якому фосфорні добрив рекомендується в Університеті штату Небраска для кукурудзи. Традиційні методи відбору проб, можуть не врахувати фактор відсутності потреби у фосфорних добривах; проте, індивідуальний підхід показує, що більшість поля має концентрацію менше 15,1 ppm, і внесення фосфорних добрив в перспективі може збільшити врожайність.
За матеріалами – http://cropwatch.unl.edu/ssm/soilsampling