Aplikace dusíkatých hnojiv v systému precizního zemědělství

Bc. Nikola Kojanova

Master's thesis

Nitrogen fertilization in precision agriculture

Abstract:

Tato diplomová práce se věnuje aplikaci dusíkatých hnojiv v systému precizního zemědělství. V literární části byla shrnuta kapitola o koloběhu dusíku a systémy pro analýzu půdy a porostů, dále je shrnuta problematika hnojení N a výnosových map. Cílem práce bylo ověřit, zda lepší distribuce hnojiva pomocí zón relativního výnosového potenciálu vede ke zvýšení výnosu nebo úspoře hnojiva. Byl proveden poloprovozní pokus na 2 pozemcích podniku Statky ČZU. Pokusy byly založeny na podzim roku 2022 s plodinou pšenice ozimá odrůda Julie, předplodinou byla v obou případech řepka ozimá. Mapy výnosového potenciálu se třemi zónami byly vytvořeny na platformě OneSoil Yield. V zónách s nízkým výnosovým potenciálem byla aplikována nižší dávka hnojiva (na Bora pravá o 15 %, na Dolíka spodní o 13 %) a v zónách s vysokým potenciálem naopak vyšší dávka (na Bora pravá o 12,8 %, na Dolíka spodní o 13 %). Základní celková dávka N pro střední potenciál a konstantní variantu pokusu byla na obou pozemcích 214 kg N/ha. Srovnávací variantou byla aplikace konstantní dávky bez ohledu na zóny. Varianty byly střídány v pásech o šířce 48 m. Variabilní aplikací dusíkatého hnojiva bylo oproti variantě s konstantním dávkováním dosaženo úspory 9 kg N/ha pro pozemek Bora pravá. Na pozemku Dolíka spodní byl zjištěn vyšší dosažený výnos na variabilně hnojené variantě (8,26 t/ha) oproti konstantnímu dávkování (8,19 t/ha). Variabilní varianta dosáhla vyššího výnosu oproti konstantní variantě ve střední a vysoké produkční zóně, v nízké produkční zóně byl výnos konstantní varianty o 0,05 t/ha vyšší. Rozdíly ve výnosu v jednotlivých pásech a zónách byly statisticky nevýznamné. Na pozemku Bora pravá bylo dosaženo mírně nižšího výnosu na variabilně hnojené variantě (7,13 t/ha) oproti konstantní variantě (7,17 t/ha), bylo zde však dosaženo významné úspory hnojiva. Ani zde však nebyl rozdíl statisticky průkazný. Zjištěné výnosy v tomto případě zcela neodpovídaly zónám výnosového potenciálu. Variabilní varianta prokázala nejvyšší výnos v nízké produkční zóně. To naznačuje, že stanovení produkčních zón pomocí satelitních snímků pravděpodobně neodpovídalo zcela skutečnému stavu. Výsledky práce mohly být negativně ovlivněny dalšími příčinami jako například polehnutím porostu s následným možným vlivem na výnos. Výnosy na pozemku Bora pravá ve 3. produkční zóně neprokázaly nejvyšší potenciál. Je možné, že platforma OneSoil neprovedla správně vyhodnocení zón výnosového potenciálu. Rozdílnost výnosů linií pojezdu sklízecí mlátičky je patrná na vytvořených výnosových mapách. Celkově lze konstatovat, že využitím variabilního hnojení dusíkem na základě produkčních zón došlo v obou experimentech k úspoře dusíkatého hnojiva bez významného vlivu na dosažený výnos zrna pšenice. Rozdíly mezi variantami byly poměrně malé a dosažený ekonomický přínos je tak nízký. Je však třeba zohlednit také význam ekologický. V zónách s nízkým výnosem je vhodné zabránit nadbytečné aplikaci dusíku a jeho vyplavování do podzemních vod či jiné kontaminaci životního prostředí.

Abstract:

This master thesis focuses on the application of nitrogen fertilizers in a precision farming system. In the literature section, the chapter on the nitrogen cycle and soil and crop analysis systems have been summarized, as well as N fertilization and yield maps. The aim of the work was to test whether a better fertilizer distribution using zones of relative yield potential leads to an increase in yield or fertilizer savings. A semi-operational experiment was carried out on 2 plots of the Statky ČZU. The experiments were established in the autumn of 2022 with the winter wheat variety Julie, the pre-crop in both cases was winter rape. Yield potential maps with three zones were created on the OneSoil Yield platform. In the zones with low yield potential, a lower fertilizer rate was applied (15 % to Bora pravá, 13 % to Dolík lower), and in the zones with high potential, a higher rate was applied (12.8 % to Bora pravá, 13 % to Dolík lower). The base total N rate for the medium potential and constant variant of the experiment was 214 kg N/ha in both plots. The comparison variant was a constant dose application regardless of zones. Variants were rotated in 48 m wide strips. A saving of 9 kg N/ha was achieved for the Bora prava plot by variable application of nitrogen fertilizer compared to the constant rate variant. On the plot of Dolíka spodní, a higher yield was found on the variable fertilized variant (8.26 t/ha) compared to the constant dosage (8.19 t/ha). The variable variant achieved a higher yield compared to the constant variant in the medium and high production zones, while in the low production zone the yield of the constant variant was 0.05 t/ha higher. The differences in yield between strips and zones were statistically insignificant. On the Bora pravá plot, a slightly lower yield was achieved on the variable-fertilised variant (7.13 t/ha) compared to the constant variant (7.17 t/ha), but a significant fertiliser saving was achieved. However, even here the difference was not statistically significant. The yields observed in this case did not correspond completely to the yield potential zones. The variable variant showed the highest yield in the low production zone. This suggests that the determination of production zones using satellite imagery probably did not correspond entirely to the actual situation. The results of the work could have been adversely affected by other causes such as lodging with a consequent possible effect on yield. Yields on the Bora pravá plot in production zone 3 did not show the highest potential. It is possible that the OneSoil platform did not properly evaluate the yield potential zones. The difference in yields of the harvester lines can be seen in the yield maps produced. Overall, the use of variable nitrogen fertilization based on the production zones resulted in a saving of nitrogen fertilizer in both experiments with no significant effect on the wheat grain yield achieved. The differences between the variants were relatively small and the economic benefit achieved is thus low. However, the ecological importance must also be taken into account. In low-yield zones, it is advisable to avoid excess nitrogen application and leaching into groundwater or other environmental contamination.

Keywords

precizní zemědělství, cílená aplikace hnojiv, dusík, variabilita porostu, produkční zóny

Keywords

precision agriculture, variable application of fertilizers, nitrogen, plant variability, production zones

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Pavel Hamouz, Ph.D.
• Reader: Lukáš Podhola, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Agriculture and Rural Development / Farming in Agriculture