Основные принципы (элементы) программирования урожайности полевых культур

Written by sovxoz   // 03.04.2015   // 0 Comments

Сбор и послеуборочная, обработка, клубней, картофеля

Сбор и послеуборочная, обработка, клубней, картофеля

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

2) рассчитать действительно возможную, или климатически обеспеченной, урожайность (ГМУ, КУ) по природным ресурсам влаги и тепла;

3) спланировать реальную хозяйственную урожайность (РПУ) по ресурсам, которые есть в хозяйстве; 4) рассчитать для спрогнозированной урожайности площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал (ФП)
и другие фитометрични 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 надо 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 (по А. А. издательский-поровичем 1,5 — 3%), полного использования природных ресурсов влаги и тепла — действительно возможную, или климатически обеспеченной, урожайность (ГМУ, КУ) и использования хозяйственных ресурсов урожайности — реальную программируемую хозяйственную урожайность (РПУ).

Определение потенциальной урожайности. Потенциальная урожайность в программировании — это максимальная урожайность, которую теоретически можно иметь при заданном поступлении и коэффициенте усвоения ФАР посевом (Кфар, КПД фар,%) и оптимальном обеспечении другими факторами (Х. Г. Тооминг). Ее рассчитывают по формуле А. А. Никифорович

где ПУ — потенциальная урожайность сухой биомассы, ц / га; поступления ФАР посева за период активной вегетации культуры, кДж / га; — Планируемый коэффициент усвоения ФАР,%; Q —

удельный 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 в ФАР (зависит от географической широты и времени года, но меняется мало и в среднем составляет 0,42); Cd — коэффициент перехода от интегральной рассеянной радиации в 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%. Только за исключительно благоприятных условий окружающей среды он достигает 8 — 10%, а теоретически возможный коэффициент составляет 15 — 18% (Х. Г. Тооминг, 1977).

Пересчет от ПУ биомассы в ПУ хозяйски ценной части урожая проводят по формуле

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

Определение действительно возможной урожайности (ДГУ). Нерегулируемые или малорегульовани 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 малорегульованимы и нерегулируемые-ми факторами влагообеспеченности и тепловыми ресурсами, называют действительно возможной, или климатически обеспеченной (ДГУ, КУ). ДГУ по влагообеспеченностью определяют на основании данных о ресурсах влаги (W, мм) и удельный расход воды на образование единицы сухого вещества биомассы или единицы хозяйски ценной части урожая, то есть коэффициента транспирации (ТК), или коэффициента водо- расходования (КВ, мм / ц , т / ц, т / м3). Определяют ДГУ по формуле

где ДМУ- в первой формуле урожайность сухой биомассы, ц / га, во второй — урожайность хозяйски 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 — среднегодовая количество осадков, мм; Кр.о — коэффициент

использование осадков; П поток воды с грунтовых вод, мм.

Около 30% годового количества осадков стекает с талыми водами с поверхности почвы, оттекает с 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 на период вегетации озимых культур и многолетних трав, а для яровых культур — на период их сева (Wв, мм) по многолетним данным метеостанции, в период уборки культуры ( Wз.о, мм) — количество осадков, выпадает за вегетационный период культуры (WB 0), и коэффициента полезности осадков, выпавших за вегетацию (Кв .А). Для этого используют следующие формулы:

Расчет ДГУ по биогидротермичним 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 по сочетанию этих факторов можно определить в баллах биогидротермичного потенциала (БГПП) по формуле

где Кp — биогидротермичний потенциал производительности, баллов; W —

ресурсы продуктивной влаги, мм; Tв — период активной вегетации культуры, декад; R- радиационный баланс за данный период, кДж / см2. Аналогичные показатели производительности территории должны при расчете ее по гидротехническим показателем производительности (ГТП):

где ГТП- гидротермический показатель производительности, баллов; Сув — коэффициент увлажнения; Tв — продолжительность вегетации, декад.

Квз 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 возможна урожайность, рассчитанная по климатическими факторами, зависит от сортовых особенностей культуры, управления процессами формирования определенных частей урожая (например, хо-ственных полезной части) и др.

Определение производственной урожайности. При определении реальной урожайности, которую можно иметь 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 В- урожайность зерна, ц / га; Р количество растений на 1 м2 в период уборки; К-продуктивная кустистость растений; Из-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 их 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 — орошение. 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; Кo — 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, Oп — другие выделенные под культуры средства и их окупаемость урожаем.

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

В условиях орошения РВУрозраховують по ресурсам поливной воды на основе окупаемости 1 м3 воды урожаем культуры по формуле

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

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

Можно также определить урожайность культуры по эффективной плодородием почвы. Это целесообразно делать в первую очередь на плодородных почвах, после вспашки 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 уравнению множественной регрессии

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

период от посева до цветения) (К, Кe1 и от цветения до созревания (К2, Кe2); Кт — возраст травостоя (для многолетних трав); КNPK — содержание NPK в почве и удобрениях; КpH — кислотность почвы; Кок.ґ — окультуренисть почвы; кг — густота стояния растений; К3 п — засоренность посева; стонут — степень полегания растений; К-фаза

развития растений к моменту уборки; В- показатель выхода готового корма (зависит от технологии сборки, консервирования и хранения продукции); Кe — обеспеченность техникой и трудовыми ресурсами.

Расчеты урожая зерна и кормов по таким уравнениями проводят на ЭВМ.

После расчетов действительно возможного урожая и урожая потенциального следует сравнить их и обработать технологии перехода с одного уровня урожая в другой, более высокого (Bф — Bдм — Bпв).

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

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; получения высоких урожаев с сохранением плодородия почвы и получения высоких и сверхвысоких урожаев с повышением плодородия почвы. Третий этап возможен лишь в хозяйствах с высокой интенсификацией растениеводства и животноводства (чтобы обеспечить положительный баланс питательных веществ в почве).

Перед составлением прогностической программы минимального агрокомплекса выращивания культуры детализируют вопрос дебита воды за вегетационный период культуры в условиях поля, ее количества, которое может быть использовано посевом. На пойме определяют также фактический уровень грунтовых вод. Если он регулируется, определяют оптимальный его уровень по данной культуры. В случае необходимости планируют частичное орошения в периоды снижения относительной влажности воздуха.

Следует заранее определить фитометрични параметры посева заданной производительности, 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 (М. К. Каюмов, 1989). Эти работы теоретической разработкой процесса программирования, но, к сожалению, на практике они еще используются недостаточно и заменяются более простым: определение (в опытах) по каждому почвенно-климатического региона количественного и пространственного размещения растений — густоты стеблестоя и способом сева. 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 урожайности 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 единицы; Кп — коэффициент использования питательного вещества из почвы, доля 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 большее содержание 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 формирование 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 работников, наличие техники, организуют регулярный контроль за своевременностью и качеством проведения всех работ, наблюдения за ходом формирования урожая. Полученные данные обрабатывают и принимают соответствующие решения по уходу за посевом и уборки урожая.

Прогностическая программа формирования урожая культуры (модель продукционного процесса). Предполагается 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 предусматривают (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 предусматривают засоренность, виды сорняков, повреждения вредителями и болезнями, вероятность полеганию посева, способы уборки урожая и др.

Полученные данные используют для составления технологической схемы выращивания и программы корректировки условий вегетации культуры — разработки дополнительных мер улучшения этих условий (если они будут значительно отклоняться от оптимальных) за счет дополнительных орошений, освежающих поливов, дополнительных мер борьбы с сорняками, вредителями, болезнями 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 выше 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 противоэрозионное значение, способствует сохранению плодородия почвы.

Современная технология выращивания (минимальный агрокомплекс), например для зерновых, предполагает поверхностное возделывание, выполнение нескольких приемов за один проход и тому подобное. 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, лущения стерни, вспашки (в случае необходимости) и заканчивая сбором урожая. Приемы ухода и сбора 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 запрограммированного урожая как основы технологической карты, или технологического проекта) выращивания культуры предусматривает определение технологических операций (приемов) выращивания, состав агрегата, сроков проведения работ, агротехнические требования и примечания:

Прием выращивания

Состав агрегата

Срок выполнения

Агротехнические требования

Примечания

трактор

машины, орудия, сцепки

При выращивании культуры по экологически чистой энергосберегающей технологии важно максимально использовать агротехнические и биологические меры ухода за посевом. Нужно, в частности, хорошо очистить поля от сорняков осенью и весной, применить (где можно) до- и пислясходови боронование, междурядной обработки с усыпления защитных полос и окучиванием растений. Технологическая схема предусматривает также подбор сорта (гибрида), который слабо поражается вредителями и болезнями, неполегающие т.д., а потому не требует дополнительных энергетических затрат на пестициды, ретарданты и др.

Может быть несколько вариантов технологических схем. Следует сравнить их по энергоемкости, 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

Лущения стерни в два следа

Повторное шелушение (в случае необходимости)

Внесение 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

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

Прикатывание посева

Довсходовое (одно) и послевсходовое (два) боронование

Междурядную обработку (дважды)

Окучивание

Вывоз пчелосемей на посев

Скашивания в валки

Подбор и обмолот валков Транспортировка зерна

Очистка зерна

Скирдования соломы

Всего

483

552

9009

729102814

394

1337 194

4516 94

714

376 991 1041 383 401 487 23 024

483

552

4300 680 729 102 814

86

194

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

Программирование и охрана окружающей среды. В растениеводстве программирования должно быть тесно связано с охраной окружающей среды. Например, выращивание сверхвысоких урожаев за счет систематического внесения большого количества минеральных азотных удобрений может привести к образованию нитрозоа-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 розничной внесении можно увеличить количество азотфиксирующих бактерий. При этом улучшается разложения клетчатки, усиливается биологическая активность почвы, повышается урожайность культуры.

При программировании большое значение имеет сортовой (гибридная) технология. Надо иметь в виду технологию сортотипов и совершенствовать ее по конкретному сорта (гибрида).


Tags:

культур

Основные

полевых

принципы (элементы) программирования

урожайности


Similar posts

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code