Принципы программирования урожаев по шатилову. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности. Определение потенциальной урожайности по ФАР

Каждый из этапов программирования включает достаточно конкретные элементы. Акад И. С. Шатилов выделил 10 рядов элементов программирования, которые назвал принципами. Основная суть их такова: 1) рассчитать потенциальную урожайность (ПУ) использования ФАР посевами;

3) спланировать реальную хозяйственную урожайность (РПУ) за ресурсами, которые есть в хозяйстве; 4) рассчитать для спрогнозированной урожайности площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал (ФП)
и другие фітометричні показатели; 5) всесторонне проанализировать законы земледелия и растениеводства и правильно использовать их в конкретных условиях программирования; 6) рассчитать нормы удобрений и разработать систему эффективного их использования; 7) составить баланс воды и для условий орошения разработать систему полного обеспечения посевов водой по периодам вегетации; 8) разработать систему агротехнических мероприятий исходя из требований выращиваемого сорта; 9) разработать систему защиты посевов от вредителей, болезней и сорняков; 10) составить карточку исходных данных и использовать ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнического комплекса по достижении запрограммированной урожайности по величине и качеству.

Для правильного обоснования запрограммированной урожайности нужно учесть хозяйственные возможности и всесторонне проанализировать ресурсы природных факторов урожайности, которые в полевых условиях существенно почти не меняются. Это прежде всего солнечная радиация, тепло, влага, минеральные соединения почвы и удобрений, углекислота воздуха. Поэтому в процессе программирования рассчитывают потенциальную урожайность за использованием ФАР на уровне хорошего посева (А. А. Ничи-поровичем 1,5 - 3 %), полного использования естественных ресурсов влаги и тепла - действительно возможной, или климатически обеспеченную урожайность (ДГУ, КУ) и эффективного использования хозяйственных ресурсов урожайности - реальную программируемую хозяйственную урожайность (РПУ).

Определение потенциальной урожайности. Потенциальная урожайность в программировании - это максимальная урожайность, которую теоретически можно получить при заданном поступлении и коэффициенте усвоения ФАР посевом (КфаР, КПД фар, %) и оптимальном обеспечении другими факторами (Х. Г. Тоомінг). Ее рассчитывают по формуле А. А. Ничипоровича

где ПУ - потенциальная урожайность сухой биомассы, ц/га; поступление ФАР на посев за период активной вегетации культуры, кДж/га;к- запланированный коэффициент усвоения ФАР, %; Q -

удельная энергетическая емкость сухой биомассы выращиваемой культуры, кДж/кг.

ФАР - это часть интегральной радиации с длиной волны от 380 до 720 нм, которая вызывает фотохимические реакции в зеленых частях растений. Ее рассчитывают по уравнению

где Cse - эффективный коэффициент перехода от интегральной прямой радиации к ФАР (зависит от географической широты и времени года, но меняется мало и в среднем составляет 0,42); Cd - коэффициент перехода от интегральной рассеянной радиации к рассеянной ФАР (в среднем 0,60); - сумма прямой интегральной радиации,

кДж/см2; 2 D - сумма рассеянной интегральной радиации, кДж/см2.

Коэффициент усвоения ФАР посевами (ККДФАР посевов) колеблется в значительных пределах, но обычно не превышает 5 %. Лишь при исключительно благоприятных условиях окружающей среды он достигает 8 - 10 %, а теоретически возможный коэффициент составляет 15 - 18 % (Х. Г. Тоомінг, 1977).

Пересчет от ПУ биомассы к ПУ хозяйственно ценной части урожая проводят по формуле

где с- стандартная влажность хозяйственно ценной части урожая, %; а - сумма частей основной и побочной продукции в урожае.

Определение действительно возможной урожайности (ДГУ). Нерегулируемые или малорегульовані факторы местности почти всегда находятся не в оптимальных для растений количествах и соотношениях и ограничивают КПД ФАР посевов. Поэтому урожайность, как правило, ниже той, которая соответствует максимально возможному для культуры КПД ФАР. Урожайность, рассчитанную по малорегульованими и нерегульовани-мы факторами влагообеспечения и тепловыми ресурсами, называют действительно возможной, или климатически обеспеченной (ДГУ, КУ). ДУЮ за влагообеспеченностью определяют на основании данных о ресурсах влаги (W, мм) и удельный расход воды на образование единицы сухого вещества биомассы или единицы хозяйственно ценной части урожая, то есть коэффициента транспирации (ТК), или коэффициента водо-расходование (КВ, мм/ц, т/ц, т/м3). Определяют ДГУ по формуле

где ДМУ- в первой формуле урожайность сухой биомассы, ц/га, во второй - урожайность хозяйственно ценной части урожая или общей массы урожая, ц/га, что зависит от взятой величины КВ; W - ресурсы влаги, доступной для растений, мм.

Ресурсы доступной для растений влаги можно определить несколькими способами. Наиболее простым является определение по формуле

где Wp.o - среднегодовоеколичество осадков, мм; Кр.о - коэффициент

использование осадков; П- поток воды из подпочвенных вод, мм.

Около 30 % годового количества осадков стекает с талыми водами с поверхности почвы, оттекает по поверхностным и грунтовым стоком во время вегетации, испаряется с поверхности почвы и становится недоступной для растений.

Конкретнее ресурсы доступной для растений влаги можно определить, используя данные о запасах доступной для растений влаги в период возобновления вегетации озимых культур и багаторічнихтрав, а для яровых культур - на период их сева (Wв, мм) по многолетним данным метеостанции, на период уборки культуры (Wз.о, мм) - количество осадков, которая выпадает за вегетационный период культуры (WB 0), и коэффициента полезности осадков, выпавших за вегетацию (Кв.о). Для этого используют следующие формулы:

Расчет ДГУ по біогідротермічним потенциалом продуктивности (БГПП). На основе многолетних исследований профессор А. М. Рябчиков сделал вывод, что способность территории формировать определенное количество фитомассы зависит от сочетания таких факторов, как свет, тепло, влага, продолжительность вегетационного периода. Производительность местности с сочетанием этих факторов можно определить в баллах біогідротермічного потенциала (БГПП) по формуле

где Кр - біогідротермічний потенциал продуктивности, баллов; W -

ресурсы продуктивной влаги, мм; Тв - период активной вегетации культуры, декады; R- радиационный баланс за этот период, кДж/см2. Аналогичные показатели производительности территории имеют при расчете ее по гидротехническим показателю продуктивности (ГТП):

где ГТП- гидротермический показатель продуктивности, баллов; Кзв - коэффициент увлажнения; Тв - продолжительность вегетации, декад.

Кзв определяют как соотношение между энергией, которую надо затратить на испарение ресурсов влаги (W, мм), и фактическим поступлением энергии за вегетационный период (R, кДж/см2) по формуле

Урожайность сухой биомассы определяют по формуле

Действительно возможная урожайность, рассчитанная за климатическими факторами, зависит от сортовых особенностей культуры, управления процессами формирования определенных частей урожая (например, хозяй-дарськи полезной части) и тому подобное.

Определение производственной урожайности. При определении реальной урожайности, которую можно получить в производственных условиях конкретного хозяйства, анализируют урожайность районированных сортов на сортоучастках, в лучших хозяйствах, научных учреждениях. Например, для зерновых культур используют формулу, предложенную М. С. Савицким:

В = РКЗА: 1000,

где У- урожайность зерна, ц/га; Р- количество растений на 1 м2 на период уборки; К- продуктивная кустистость растений; С- количество зерен в колосе (соцветии); А - масса 1000 зерен, г.

Реальная производственная урожайность (РВУ) зависит от реализации почвенного плодородия и от климатических факторов местности. Если коэффициент реализации близок к 1 (100 %), то РВУ соответствует ДГУ. Если он ниже, то и РВУ меньше ДГУ. Реализация климатических условий зависит от удовлетворения культуры регулируемыми в производственных условиях материальными (ресурсными) факторами урожайности.

Факторы жизни частично можно регулировать агротехническими мероприятиями. На фоне правильно примененных агротехнических приемов решающее влияние на полноту использования природных факторов урожайности имеет режим питания, а на орошаемых полях орошения. Поэтому РВУ определяют с учетом этих факторов. Реальную производственную урожайность рассчитывают по формуле

где РВУ - урожайность культуры, ц/га; Б - балл бонитета почвы; Ц - цена балла почвы, ц/балл; Ко - количество органических удобрений, запланированных под культуру, т/га; Км - количество минеральных удобрений, запланированных под культуру, ц/га; Oo и Ом - соответственно окупаемость приростом урожая 1 т органических и 1 ц минеральных удобрений, ц; Кп, Оп - другие выделенные культуры средства и их окупаемость урожаем.

Если удобрений в хозяйстве достаточно, то РВУ планируют по ДМУ и под нее рассчитывают дозы удобрений.

В условиях орошения РВУрозраховують за ресурсами поливной воды на основе окупаемости 1 м3воды урожаем культуры по формуле

где М- ресурсы поливной воды, м3/га; Кв - окупаемость 1 м3 воды приростом урожая, ц.

Под запланированную за ресурсами влаги урожайность рассчитывают нормы удобрений и других средств. Если поливная вода не является лимитирующим фактором, то РВУ планируют за ПУпри КПД ФАР не ниже 2,5 — 3 %. Под эту урожайность рассчитывают необходимое количество поливной воды, удобрений и других средств.

Можно также определить урожайность культуры за эффективным плодородием почвы. Это целесообразно делать в первую очередь на плодородных почвах, после перепашки пласта трав.

Урожайность можно рассчитывать и по уравнениям линейной и множественной регрессии (Всероссийский научно-исследовательский институт кормов, А. С. Образцов). Рассчитать общую урожайность биомассы сорта можно по уравнениям множественной регрессии

где Уо - общая урожайность биомассы, ц/га сухого вещества при скашивании на высоте 5 - 6 см; Уп - генетический потенциал урожайности сорта (зависит от его скороспелости и продолжительности дня в период всходов), ц/га; Ксп -нормированная функция оптимального срока сева (сп - количество дней после оптимального срока сева зерновых культур, учитывается только снижение урожайности вследствие поражения растений вредителями, болезнями или опоздание с севом); К1, Ке - функции оптимальности условий температуры и увлажнения в

период от посева до цветения)(К,Ке1 и от цветения до созревания (К2,Ке2); Кт - возраст травостоя (для многолетних трав); КNPK - содержание NPK в почве и удобрениях; КрН - кислотность почвы; Кок.ґ - окультуреність почвы; Кг - густота стояния растений; К3 п - засоренность посева; Квил - степень полегания растений; К- фаза

развития растений на момент уборки; В- показатель выхода готового корма (зависит от технологии сбора, консервирования и хранения продукции); Кэ - обеспеченность техникой и трудовыми ресурсами.

Расчеты урожая зерна и кормов за такими уравнениями проводят на ЭВМ.

После расчета действительно возможного урожая и урожая потенциального следует сравнить их и проработать технологии перехода с одного уровня урожая до другого, более высокого (Вф — Вдм — Впв).

Для программирования урожайности в условиях естественного неустойчивого и недостаточного увлажнения принимают среднегодовые показатели (И. С. Ша-тілов).

Программирование имеет целью лишь оптимизировать все процессы технологии выращивания. Нужно оптимизировать энергетические затраты и решить организационные вопросы: формирование агрегатов, обучение исполнителей, создание отрядов и звеньев по выращиванию запрограммированных урожаев, обеспечения соответствующими приборами для наблюдения за условиями вегетации, условия оплаты труда и др.

И. С. Шатилов считает, что могут быть 3 этапа программирования: получение высокого запрограммированного урожая за счет использования плодородия почвы и удобрений, когда баланс питательных веществ может быть частично отрицательным; получение высоких урожаев с сохранением плодородия почвы и получения высоких и сверхвысоких урожаев с повышением плодородия почвы. Третий этап возможен только в хозяйствах с высокой интенсификацией растениеводства и животноводства (чтобы обеспечить положительный баланс питательных веществ в почве).

Перед составлением прогностической программы минимального агрокомплекса выращивания культуры детализирующие вопросы дебита влаги за вегетационный период культуры в условиях поля, ее количестве, может быть использована посевом. На пойме определяют также фактический уровень грунтовых вод. Если он регулируется, определяют оптимальный его уровень относительно данной культуры. В случае необходимости планируют частичное орошение в периоды снижения относительной влажности воздуха.

Следует заблаговременно определить фітометричні параметры посева заданной продуктивности, то есть определить оптимальную площадь листьев по периодам вегетации, фотосинтетический потенциал посева, чистую продуктивность фотосинтеза и на этой основе обосновать норму высева под запрограммированный урожай (Г. К. Каюмов, 1989). Эти работы являются теоретической разработкой процесса программирования, но, к сожалению, на практике они еще используются недостаточно и заменяются более простым: определение (в опытах) в отношении каждого почвенно-климатического региона количественного и пространственного размещения растений, густоты стеблестоя и способом посева. На их основе устанавливают норму высева культуры.

Расчеты доз внесения удобрений. Важным аспектом в системе программирования является оптимизация режима минерального питания культуры. Для этого уточняют динамику подвижных соединений питательных веществ в почве - азота, фосфора, калия, а также других макро-и микроэлементов, вынос их прогнозируемой урожайностью культуры. На этой основе рассчитывают потребность в питательных веществах на запрограммированную урожайность.

Норму удобрений под запрограммированную урожайность рассчитывают по формуле

где Д- доза удобрения, кг/га; В- программируемый урожай, ц/га; П- содержание питательных веществ в почве, мг на 100 г; B1 - вынос питательных веществ на 1 ц основной продукции с соответствующим количеством побочной, кг; Км - коэффициент перевода, мг на 100 г в кг/га; Ку - коэффициент использования питательного вещества из удобрения, доля от единицы; Кп - коэффициент использования питательного вещества из почвы, доля от единицы.

При расчете норм удобрений на запрограммированную урожайность учитывают назначение посева на зерно, для получения корнеплодов, клубнеплодов, вегетативной кормовой зеленой массы. В посевах на корм, когда используется все растение (листья, стебли, соцветия), нужно обеспечить как можно больший содержимое письме в урожае (например, одно — и многолетние травы, кукуруза на зеленый корм и другие культуры зеленого конвейера). Для этого большое значение имеет достаточное азотное питание растений, которое обеспечивает формирования высокого урожая вегетативной массы и достаточное содержание в ней протеина. Однако, чтобы в корме не было избытка нитратов, дозу азота следует сбалансировать с внесением (или наличием в почве) фосфора и калия. Учитывают также размещение культуры в севообороте, уровень подготовки сотрудников, наличие техники, организуют регулярный контроль за своевременностью и качеством проведения всех работ, наблюдения за ходом формирования урожая. Полученные данные обрабатывают и принимают соответствующие решения в отношении ухода за посевом и уборки урожая.

Прогностическая программа формирования урожая культуры (модель продукционного процесса). Предусматривают и намечают ход формирования урожая сорта или гибрида определенной культуры в условиях конкретного поля.

На основе детального изучения биологии и экологии сорта (гибрида) с учетом абиотических и биотических факторов вегетации предполагают (прогнозируют) календарные сроки наступления фенологических фаз (желательно и этапов органогенеза), динамику влажности почвы и содержания питательных веществ в нем, динамику нарастания листовой поверхности и вегетативной массы растений, оптимальную густоту стеблестоя, структуру урожая. На основе предыдущих исследований и с учетом метеорологического прогноза предполагают засоренность, виды сорняков, повреждения вредителями и болезнями, вероятность полегания посева, способы сбора урожая и др.

Полученные данные используют для составления технологической схемы выращивания и программы корректировки условий вегетации культуры - разработки дополнительных мероприятий по улучшению этих условий (если они будут значительно отклоняться от оптимальных) за счет дополнительных орошений, освежающих поливов, дополнительных мер борьбы с сорняками, вредителями, болезнями на случай эпизоотии или эпифитотии и др.

Информация о состоянии посева должна поступать регулярно. В более сложных системах, например, при выращивании запрограммированных урожаев на орошаемых участках информация может поступать на ЭВМ в результате применения специальных приборов с чувствительными датчиками непосредственно от растений. Это уже является высшим этапом программирования и обеспечения оптимальных условий вегетации растений. В основном это имеет место в овощеводстве при выращивании культур закрытого грунта, где от растений и из почвы (субстрата) постоянно поступает на ЭВМ информация и выдаются соответствующие команды, наставления по поддержанию заданных параметров вегетации растений.

Минимальный агрокомплекс. Следующий этап программирования - технологический, который включает составление агрокомплекса, технологической схемы и технологической карты (технологического проекта) выращивания культуры. Кроме того, минимизация технологии имеет протиерозійне значение, способствует сохранению плодородия почвы.

Современная технология выращивания (минимальный агрокомплекс), например для зерновых, предусматривает поверхностное возделывание, выполнение нескольких приемов за один проход далее. Учитывается конкретная ситуация, которая складывается на поле с учетом агрометеорологических факторов. Очень большое значение при этом имеет общий уровень агротехники в севообороте, экологическая чистота поля, подбор сортов, устойчивых против сорняков, болезней, вредителей и тому подобное.

Агрокомплекс можно изобразить в виде таблицы или сетевого графика, на котором по вертикали отображают сверху вниз все основные агротехнические приемы, начиная с внесения удобрений, лущение стерни, вспашки (в случае необходимости) и заканчивая уборкой урожая. Приемы ухода и уборки урожая связывают с фазами роста и развития растений культуры. Это общее построение системы выращивания культуры, предпосылка дальнейшей детализации технологического процесса.

Технологическая схема выращивания культуры. Разработка технологической схемы (технологии выращивания программируемого урожая как основы технологической карты, или технологического проекта выращивания культуры предполагает определение технологических операций (приемов) выращивания, состава агрегата, сроков проведения работ, агротехнические требования и примечания:

Прием выращивания

Состав агрегата

Срок выполнения

Агротехнические требования

Примечания

машины, орудия, сцепки

При выращивании культуры по экологически чистой энергосберегающей технологии важно максимально использовать агротехнические и биологические мероприятия по уходу за посевом. Нужно, в частности, хорошо очистить поля от сорняков осенью и весной, применить (где можно) до — и послевсходовые боронования, междурядные обработки с присипанням защитных полос и окучиванием растений. Технологическая схема предусматривает также подбор сорта (гибрида), который слабо поражается вредителями и болезнями, не полегает и тому подобное, а потому не требует дополнительных энергетических затрат на пестициды, ретарданты и др.

Может быть несколько вариантов технологических схем. Следует сравнить их по энергоемкостью, определив затраты совокупной энергии на отдельные технологические операции и в целом по агрокомплекса выращивания. Приведем расчеты затрат совокупной энергии на выращивание гречихи по двум технологиям - традиционной с применением и без применения пестицидов (табл. 15).

15. Затраты совокупной энергии на выращивание гречихи по традиционной и альтернативной (предлагаемой) технологиями (по А. С. Алексеевой)

Приемы выращивания

Затраты совокупной энергии по технологии, МДж/га

традиционной

альтернативной

Лущение стерни в два следа

Повторное шелушение (в случае необходимости)

Внесения минеральных удобрений и известковых материалов (подготовка, погрузка, транспортировка, внесение, энергоемкость удобрений)

Внесение бактериальных удобрений (на торфе)

Зяблевая вспашка

Ранневесеннее боронование

Первая и вторая культивации

Подготовка семян

Протравливание

Воздушно-тепловой обогрев

Внесение гербицидов (с учетом их энергоемкости)

Предпосевное прикатывание

Посев (транспортировки и погрузки семян, посев, энергоемкость семян)

Прикатывание посева

Довсходовое (одно) и послевсходовое (два) боронование

Междурядную обработку (дважды)

Окучивание

Вывоз пчелосемей на посев

Скашивание в валки

Подбора и обмолачивания валков Транспортировка зерна

Очистка зерна

Скирдование соломы

376 991 1041 383 401 487 23 024

4300 680 729 102 814

4516 94 285 714 437 376 991 1041 383 401 487 18 072

Программирование и охрана окружающей среды. В растениеводстве программирование должно быть тесно связано с охраной окружающей среды. Например, выращивания сверхвысоких урожаев за счет систематического внесения большого количества минеральных азотных удобрений может привести к образованию нітрозоа-минив, которые очень вредны для животных и человека. Оптимальные дозы удобрений для конкретных условий могут увеличивать в ризосфере корневой системы количество почвенной ассоциативной микрофлоры, повысить эффективность удобрений. Так, оптимальными нормами азота, особенно при розничном внесении, можно увеличить количество азотфиксирующих бактерий. При этом улучшается разложение клетчатки, усиливается биологическая активность почвы, повышается урожайность культуры.

При программировании большое значение имеет сортовая (гибридная) технология. Надо иметь в виду технологию сортотипов и совершенствовать ее в отношении конкретного сорта (гибрида).

(Visited 309 times, 1 visits today)

2. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности

картофель урожайность удобрение

Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.

Программирование урожаев - это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение предельно возможной урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества. При этом ход формирования урожаев предопределяется программой, составленной заранее с учетом почвенно-климатических условий района и биологических особенностей растений. В установленной последовательности и в оптимальные сроки применяют агроприемы, необходимые для достижения на каждом этапе предусмотренных количественных и качественных показателей роста, развития растений и продуктивности агрофитоценозов. Программирование урожаев предусматривает также корректировку хода формирования фитоценоза по этапам органогенеза растений на основании оперативно получаемой информации.

Отсутствие ГОСТ послужило причиной возникновения и других определений и. самое главное, отождествления программирования, прогнозирования и планирования. Собственно программирование стали называть ресурсным.

Цели и задачи, стоящие перед программированием, позволяют дать такое определение. Программирование урожаев - это определение продуктивности земли по почвенно-климатическим ресурсам и разработка интенсивных технологий возделывания, обеспечивающих наиболее полное использование генетического потенциала сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.

Следовательно, программирование урожаев предусматривает полную реализацию потенциальной продуктивности сорта при оптимизации основных факторов жизнедеятельности растений в регулируемом земледелии и рациональное использование ресурсов климата и почв при условии лимитирования продуктивности посевов каким-нибудь фактором.

Прогнозирование урожаев - это научно обоснованное предсказание продуктивности сельскохозяйственных культур на ряд лет или на перспективу. При использовании метода корреляционно-регрессионного анализа в прогнозировании урожаев пользуются линейной формой уравнения

где у - средний урожай, ц с 1 га; а - свободный член уравнения; Ь - коэффициент регрессии; х - фактор времени.

Уравнение предусматривает ежегодный прирост урожайности в зависимости от различных почвенно-климатических факторов, доз удобрений, способов и глубины обработки почвы и т. д.

Многолетние экспериментальные исследования и обобщение результатов работ по фотосинтезу, минеральному питанию, водному режиму, продуктивности культурных растений, использованию посевами фотосинтетически активной радиации (ФАР) позволили академику ВАСХНИЛ И. С. Шатилову обосновать экологические, биологические и агротехнические условия программирования урожаев. Им предложено десять принципов программирования.

Первые пять принципов предназначены для определения величины возможного урожая на основе следующих факторов:

1) прихода ФАР и использования ее посевами;

2) биоклиматических показателей;

3) влагообеспеченности посевов;

4) фотосинтетического потенциала посевов;

5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:

6) разработка системы удобрения с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных элементах, обеспечивающих получение запрограммированного урожая высокого качества;

7) разработка комплекса агротехнических мероприятий для каждой культуры, направленных на получение запрограммированных урожаев;

8) всесторонний учет и правильное применение основных законов и закономерностей земледелия и растениеводства;

9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;

10) использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая.

Получение высоких, заранее рассчитанных урожаев- новый шаг в агрономической науке. Всесторонний учет всех факторов, определяющих уровень урожайности, позволяет подойти с научных позиций к получению высоких урожаев с одновременный ростом плодородия почв. Повышение культуры земледелия, выведение качественно новых сортов, разработка интенсивных технологий возделывания полевых культур и другие достижения в области агрономической науки, а также накопление исходных данных о взаимосвязи с различными факторами роста и развития растений позволили сформулировать новые принципы программирования урожаев: физиологические, биологические, агрохимические, агрофизические, агрометеорологические и агротехнические. Такое разделение несколько условно, но эти принципы широко применяются в решении задачи практического программирования урожаев специалистами различных отраслей агрономической науки и смежных с ней наук..

3. Принципы программирования урожая

3.1 Определение потенциальной урожайности по ФАР

К принципам программирования урожая относится комплекс взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение расчетного урожая с известной вероятностью при одновременном повышении плодородия почвы и учёте требований охраны окружающей среды.

Программирование осуществляется в два этапа:

1. разработка обоснованной программы получения расчетного урожая;

2. реализация программы с точным выполнением запланированных мероприятий.

Первым из расчётов является определение потенциальной урожайности по ФАР: Ничипоровича и Тооминга.

ПУ=, где

Сумма ФАР за период вегетации изучаемой культуры, выраженная в кДж приходящая на 1 см2

q – это количество энергии необходимая для создания 1 кг абсолютно сухого вещества

KQ – коэффициент использования ФАР

102 – перевод в проценты

103 – перевод в тонны

108 – перевод в килограммы

Уст =, где

Уст – урожай товарной продукции при стандартной влажности

Сумма частей то есть количества зерна + солома 1: 1,5 = 2,5

С – стандартная влажность

ПУ=, где

Km – это доля основной продукции к общему урожаю при стандартной влажности

Решение по Ничипоровичу:

ПУ= т/га

100,7 кдж/см2

Уст == 18,6 т/га

Решение по Томингу:

ПУ = = 17,9 т/га

По Ничипоровичу,

KQ = = 1,9 %

По Тоомингу.

KQ = = 1,9%

3500 * 25 = 87500 = 0,88 ц 3. Рассчитываем массу стержней от массы зерен, ц/га 0,88 - 100 % x - 25 % 4. Определяем массу зерна с 1 га 0,88 ц - 0,22 ц = 0,66 ц. 4. Технология возделывания культур 4.1 Размещение культуры в севообороте Озимая рожь по праву считается культурой низкого экономического риска, особенно в районах с бедными почвами и суровыми климатическими условиям. ...

25-75 ц/га, урожайность семян - 0,5-3,0 редко до 5,0 ц/га. Используется в селекционных программах в качестве одного из компонентов при скрещивании его с культурными видами - люцерной посевной и изменчивой. IV. Рекомендуемая технология возделывания культуры в хозяйстве 4.1 Размещение в севообороте Лучшие предшественники люцерны - озимые и пропашные культуры (картофель, овощи, кукуруза на...

Края преобладают тяжелые по механическому составу почвы (буроподзолистые, лугово-бурые, лугово-глеевые). На этих почвах трудно получить высокие урожаи. К легким и наиболее благоприятным для выращивания картофеля относятся остаточно-пойменные почвы. 2.Морфологические и биологические особенности роста картофеля. Картофель относится к семейству пасленовых (Solanaceae), роду Solanum. Род...

Рядке. Это создаёт благоприятные условия для появления дружных всходов кукурузы, положительно влияет на индивидуальную продуктивность растений. Существуют разные способы посева кукурузы. Например, согласно интенсивной технологии возделывания её можно высевать пунктирным способом. Но на ДВ основным является квадратно-гнездовой способ посева кукурузы с площадью питания 70570. Проводят его сеялками...

Программирование – это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и высококачественное выполнение которых обеспечивает получение запланированной урожайности. Это направление в агрономии отражает достижения большого числа смежных наук – физиологии растений, земледелия, растениеводства, почвоведения, агрохимии, метеорологии, агрофизики, а также математики, кибернетики и экономики. Основная цель программирования состоит в том, чтобы перейти к широкому использованию в агрономии количественных моделей и электронно-вычислительной техники, позволяющей быстро обработать информацию о факторах, влияющих на рост растений, и выбрать оптимальный вариант агротехнических мероприятий, направленных на получение запрограммированной урожайности.

Один из главных принципов современного сельскохозяйственного производства – применение интенсивных методов ведения хозяйства для повышения урожайности культур и качества продукции. Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при создании оптимальных условий для превращения и обмена веществ в растительном организме, начиная от фотосинтеза и кончая образованием конечных продуктов жизнедеятельности растений.

Для непрерывной работы зеленых листьев растений необходим постоянный приток энергетических средств: света, различных элементов минерального питания, воды, тепла, диоксида углерода и кислорода. Необходимо также оптимальное сочетание внешних факторов: плодородия почвы, приемов возделывания, влажности и температуры почвы, позволяющих растениям реализовать свои потенциальные возможности.

Уровень питания растений, используемые сорта, технология возделывания и погодные условия находятся в тесной взаимосвязи, определяющей величину урожайности. Резкое отклонение любого фактора от нормы может оказаться решающим и ограничить получение высокой урожайности.

Получение максимально возможной урожайности чаще всего зависит от нерегулируемых, частично или труднорегулируемых факторов (свет, тепло, влагообеспеченность), которые могут ограничивать рост и развитие растений .

Недостающее количество того или иного фактора может быть компенсировано соответствующими приемами агротехники. Агротехническими приемами можно ослабить или усилить влияние факторов жизни на рост, развитие растений и формирование урожая .

Проблема увеличения производства зерна и другой сельскохозяйственной продукции решается главным образом за счет повышения продуктивности пашни. Этому способствует новое направление в агрономической науке – программирование урожайности. В основе его лежат удовлетворение потребностей растений в жизненно важных факторах внешней среды, целенаправленное формирование посевов для получения заданной урожайности .

Таким образом, основу метода программирования урожаев сельскохозяйственных культур составляют прогноз возможной урожайности, а также разработка и реализация на практике технологии возделывания культуры, в наибольшей степени отвечающей ее биологическим особенностям.

Существуют следующие принципы программирования урожаев (по И.С. Шатилову):

1-ый принцип предусматривает при определении уровня урожайности использование гидротермических показателей среды.

2-ой принцип учитывается при определении потенциальной урожайности сельскохозяйственных растений и основывается на зависимости урожайности от прихода ФАР и коэффициента использования растениями фотосинтетически активной радиации.

3-ий принцип предусматривает определение потенциальных возможностей культуры и отбор для возделывания в конкретных природных условиях сортов по их потенциальным возможностям.

4-ый принцип заключается во взаимосвязи урожайности со сформированным в агрофитоценозе фотосинтетическим потенциалом и предполагает формирование такого фотосинтетического потенциала, который обеспечивает получение высокого урожая.

5-ый принцип предполагает обязательное и правильное применение основных законов научного земледелия и растениеводства.

6-ой принцип состоит в разработке системы удобрения, учитывающей эффективное плодородие почвы, а также потребность растений в питательных веществах, необходимых для выращивания программированного урожая высокого качества.

7-ой принцип состоит в разработке и применении комплекса агротехнических мероприятий, учитывающего требования культуры (сорта) к условиям произрастания, а также условия агрометеорологической обстановки. Четкая реализация разработанного комплекса агротехнических мероприятий должна обеспечить получение программированного урожая.

8-ой принцип предусматривает обеспечение растений влагой в оптимальных количествах, в неорошаемых условиях - определение и поддержание уровня урожайности, исходя из климатических условий и особенностей зоны.

9-ый принцип - принцип обязательной защиты растений от вредителей, болезней, сорняков, обеспечивающей выращивание здоровых растений.

10-ый принцип предусматривает создание банка данных о биологических особенностях полевых культур, условиях их произрастания, экспериментальных материалах, оценивающих различные агротехнические приемы и операции, использование современной вычислительной техники.

В методе программирования урожайности расчеты ведут на следующие ее уровни:

Потенциальная урожайность (ПУ) – предельно возможный уровень урожайности; лимитируется приходом ФАР, ее КПД и биологическими особенностями культуры, сорта.

Климатически обеспеченная урожайность (КОУ) - урожайность, которая может быть получена в конкретных климатических условиях при оптимизации всех остальных факторов жизни растений. Лимитируется КОУ элементами климата, погодой.

Действительно возможная урожайность (ДВУ) - максимальная урожайность, которая может быть получена на конкретном поле, с его реальным плодородием в складывающихся метеорологических условиях. Лимитируется ДВУ плодородием почвы.

Программируемая (ресурсо- и технически обеспеченная) урожайность (ПрУ) - это урожайность, которую планируют получить на конкретном поле в соответствии с комплексом разработанных агротехнических мероприятий. Уровень ПрУ определяется через величину КОУ и ДВУ путем оптимизации питательного режима почвы.

Урожайность в производстве (УП) – фактически достигнутый уровень урожайности в конкретном хозяйстве .

Определение потенциальной урожайности (ПУ)

Уровень потенциальной урожайности зависит от биологических свойств культуры или сорта; количества энергии проходящей фотосинтетически активной радиации иколичеством энергии, аккумулированной в биомассе урожая; элементов питания в почве; уровня агротехники и метеорологических условий .

Методика расчетаПУ по приходу ФАР и коэффициенту ее использования предложена проф. А. А.Ничипоровичем:

Расчет ПУ по использованию ФАР среднего уровня:

ПУ – потенциальная биологическая урожайность абсолютно сухой биомассы, ц;

∑QФАР – приход суммарной ФАР за период вегетации культуры в зоне, млрд. ккал/га (кДж/га);

К – планируемый КПД ФАР;

q - калорийность 1 кг сухой биомассы урожая, ккал/кг (кДж/кг).

Чтобы получить ПУ хозяйственно ценной части урожая необходимо применить следующую формулу:

С – сумма составляющих урожая (зерно + солома);

В ст – стандартная влажность.

Определение климатически обеспеченной урожайности (КОУ)

Методика расчетов по ресурсам влаги (КОУw) базируется на определениисоотношения количества влаги, поступающей в распоряжение растений в течение вегетационного периода, и суммарного расходования влаги на созданиеединицы урожая:

т/га или 51,5 ц/га,

КОУw – климатически обеспеченная урожайность основной продукции при стандартной влажности, т/га;

Wмс– влажность метрового слоя почвы при возобновлении весенней вегетации или перед весенним посевом, мм;

Ов.п. – сумма осадков за вегетационный период, мм;

Ко – коэффициент полезности осадков;

Кв – коэффициент водопотребления, мм × га/ц или м³/т;

С – сумма частей основной и побочной продукции;

Вст – стандартная влажность.

Определение климатически обеспеченной урожайности по ресурсам тепла (КОУ t°)

Методика расчетов базируется на предварительном определении биоклиматического потенциала продуктивности (БКП) и вычисляется по следующей формуле:

∑t°›10° – сумма активных температур в регионе;

1000° – сумма температур на северной границе земледелия.

Из этого следует:

52,9 × 1,15 = 60,8 ц/га.

- β – коэффициент, отражающий уровень культуры земледелия и соответствующий коэффициенту использования ФАР, %: 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 - соответственно 10; 20; 30; 40.

КОУ t° – урожайность абсолютно сухой биомассы, т. корм. ед./га.

Для определения климатически обеспеченной урожайности по ресурсам тепла мне понадобились следующие расчетные данные:

Коэффициент перевода к.ед./га в ц/га = 1,15;

Сумма активных температур в регионе более 10°С = 2299°С

Определение действительно возможной урожайности (ДВУ)

ДВУ - уровень урожайности, который может быть достигнут на конкретномполе с учетом реального почвенного плодородия. Методика определенияпредложена Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии:

Бп – бонитет почвы, балл;

ЦБ – цена балла пашни;

К – поправочный коэффициент к цене балла на агрохимические свойства почвы.

Действительно возможная урожайность при интенсивной технологии возделывания:

ДВУ = 37 * 52 * 0,89 = 1712 т/га или 17,1 ц/га.

Определение программируемой урожайности (ПрУ)

Программируемая урожайность определяется с учетом разницы между КОУ и ДВУ, которая компенсируется за счет внесения расчетных доз минеральных и органических удобрений. Таким образом, ПрУ рассчитывается как ДВУ с приростом урожайности, которая должна быть получена за счет удобрений. Уровень ПрУ мы определяем исходя из прибавки от удобрений по формуле:

ПрУ- программируемая урожайность;

ДNPK – доза минеральных удобрений;

ONPK – окупаемость 1 кг NPK, кг продукции;

До.у. – доза органических удобрений, т/га;

Оо.у. – окупаемость 1 т органических удобрений, кг/т продукции;

100 – коэффициент перевода кг в ц.;

Пуд – прибавка урожайности от удобрений.

Эту формулу можно записать в следующем виде:

Пуд = 100 – Бп

Пуд = 100 – 37 = 63

Программируемая урожайность при интенсивной технологии возделывания:

Прибавка урожайности от удобрений Таблица 3

В данном разделе мы познакомились с основными методами программирования урожайности и убедились что:

Потенциальная урожайность (ПУ) – предельно возможный уровень урожайности (он лимитируется приходом ФАР, КПД, биологическими особенностями культуры), который составляет 172 ц/га, ПУ хозяйственно ценной части урожая находится в пределах 80 ц/га;

Климатически обеспеченная урожайность (КОУ) – урожайность, которая может быть получена в конкретных климатических условиях (лимитируется КОУ элементами климата и погодой), которая составляет 62,3 ц/га;

Действительно возможная урожайность (ДВУ) – максимальная урожайность, которая может быть получена на конкретном поле, с его реальным плодородием в складывающихся метеорологических условиях (лимитируется ДВУ плодородием почвы), и составляет: при обычной технологии возделывания 17,8 ц/га, а при интенсивной – 23,1 ц/га;

Программируемая (ресурсо- и технически обеспеченная) урожайность (ПрУ) – это урожайность, которую планируют получить на конкретном поле в соответствии с комплексом разработанных агротехнических мероприятий (уровень ПрУ определяется через величину КОУ и ДВУ путем оптимизации питательного режима почвы); этот показатель в нашем случае будет равным при возделывании по обычной технологии 40,0 ц/га, а при интенсивной – 51,3 ц/га.

Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.

где у - средний урожай, ц с 1 га;

а - свободный член уравнения;

b - коэффициент регрессии;

х - фактор времени.

1) прихода ФАР и использования ее посевами;

2) биоклиматических показателей;

3) влагообеспеченности посевов;

4) фотосинтетического потенциала посевов;

5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:

9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;

Недостающее количество того или иного фактора может быть компенсирова- но соответствующими приемами агротехники. Агротехническими приемами можно ослабить или усилить влияние факторов жизни на рост, развитие растений и формирование урожая.

Принципы программирования урожаев (по И. С. Шатилову)

Первый принцип предусматривает при определении уровня урожайности использование гидротермических показателей среды.

Второй принцип учитывается при определении потенциальной урожайности с/х. растений и основывается на зависимости урожайности от прихода ФАР и коэффициента использования растениями ФАР.

Третий принцип предусматривает определение потенциальных возможнос- тей культуры и отбор для возделывания в конкретных природных условиях сортов по их потенциальным возможностям.

Четвертый принцип заключается во взаимосвязи урожайности со сформиро-ванным в агрофитоценозе фотосинтетическом потенциалом (ФП) и предполагает формирование такого фотосинтетического потенциала, который обеспечивает получение высокого урожая.

Пятый принцип предполагает обязательное и правильное применение основных законов научного земледелия и растениеводства.

Шестой принцип состоит в разработке системы удобрения, учитывающей эффективное плодородие почвы, а также потребность растений в питательных веществах, необходимых для выращивания программированного урожая вы-сокого качества.

Седьмой принцип состоит в разработке и применении комплекса агротех-нических мероприятий, учитывающего требования культуры (сорта) к условиям произрастания, а также условия агрометеорологической обстановки. Четкая реализация разработанного комплекса агротехнических мероприятий должна обеспечить получение программированного урожая.

Восьмой принцип предусматривает обеспечение растений влагой в оптима-льных количествах, в неорошаемых условиях – определение и поддержание уров-ня урожайности, исходя из климатических условий и особенностей зоны.

Девятый принцип – принцип обязательной защиты растений от вредителей, болезней, сорняков, обеспечивающей выращивание здоровых растений.

Десятый принцип предусматривает создание банка данных о биологических особенностях полевых культур, условиях их произрастания, экспериментальных материалах, оценивающих различные агротехнические приемы и операции, использование современной вычислительной техники.

Уровни урожайности, принятые в методе программирования

В методе программирования урожайности расчеты ведут на следующие ее уровни:

1. Потенциальная урожайность (ПУ) – предельно возможный уровень урожайности; лимитируется приходом ФАР, ее КПД и биологическими особенностями культуры, сорта;

2. Климатически обеспеченная урожайность (КОУ) – урожайность, которая может быть получена в конкретных климатических условиях при оптимизации всех остальных факторов жизни растений. Лимитируется КОУ элементами климата, погодой.

3. Действительно возможная урожайность (ДВУ) – максимальная урожайность, которая может быть получена на конкретном поле, с его реальным плодородием в складывающихся метеорологических условиях. Лимитируется ДВУ плодородием почвы.

4. Программируемая урожайность (ПрУ) – это урожайность, которую планируют получить на конкретном поле в соответствии с комплексом разработанных агротехнических мероприятий. Уровень ПрУ определяется через величину КОУ и ДВУ путем оптимизации питательного режима почвы.

5. Урожайность в производстве (УП) – это фактически достигнутый уровень урожайности в конкретном хозяйстве.

Агрометеорологические условия региона и обеспеченность ячменя

климатическими факторами

Радиационный режим

Таблица 1. Приход солнечной радиации

Месяцы года	Приход суммарной солнечной радиации, ккал/см 2	Приход суммарной ФАР, ккал/см 2








Сентябрь

Приход ФАР за вегетацию ячменя– 29.3 ккал/см 2 , ккал/м 2 2.93 , ккал/га 0.293.

Температурный режим

Таблица 2. Средняя температура воздуха по декадам

Месяцы года

Таблица 3. Даты наступления средних суточных температур воздуха выше определенных пределов и число дней с температурой, превышающей эти пределы.

Вывод: Проанализировав таблицу 3, можно сделать вывод о том, что температурный режим позволяет высевать ячмень в оптимальные сроки.

Водный режим

Таблица 4. Сумма осадков по декадам

Месяцы года

Годовая сумма осадков 580 мм

Почвенные влагозапасы:

Весной (на дату посева) в метровом слое почвы 189

Уровень залегания грунтовых вод, м 0,6

Вывод: Проанализировав данные таблицы 4, можно сделать заключение о том, что водный режим довольно благоприятный для возделывания ячменя в данном регионе.

Определение потенциальной урожайности (ПУ) по А.А. Ничипоровичу.

ПУ – потенциальная биологическая урожайность абсолютно сухой биомассы, т/ га;

∑Qфар – приход суммарной ФАР за период вегетации культуры в зоне, млрд. ккал/ га (кДж/ га);

К – планируемый КПД ФАР;

q- калорийность 1 кг сухой биомассы урожая, ккал/ кг.

Для пересчета урожая на стандартную влажность:

В ст. – стандартная влажность;

ПУ СТ. ВЛ. =100=192ц/га.

ПУ хозяйственно ценной части урожая (зерно, клубни и др.):

ПУ хоз. ст.вл. ,

С – сумма составляющих урожая(зерно + солома).

ПУ ХОЗ. СТ.ВЛ. =×100=87.2ц/га.

Величину ПУ зерна или другой основной продукции можно также рассчитать с помощью уравнения, предложенного профессором Х. Г. Тоомингом:

ПУ хоз. = 10 4 × К фар × К m ×

ПУ ХОЗ – потенциальная урожайность зерна или другой продукции при стандартной влажности;

∑Q ФАР – суммарный приход ФАР за период вегетации культуры ккал/ см 2 ;

К m – коэффициент хозяйственной эффективности урожая.

ПУ ХОЗ. = 10 4 ×2.5×0.553×=91.6ц/га.

Определение климатически обеспеченной урожайности(КОУ).

Определение КОУ по ресурсам влаги (КОУ w ) .Методика основана на определении соотношения количества влаги