Програмування врожайності
Потенційна урожайність (ПУ) у програмуванні - це максимальна врожайність, якої теоретично можна досягти при заданому коефіцієнті засвоєння ФАР(Кфар, ФАР,%) і повному забезпеченні іншими факторами. Її розраховують за формулою, запропонованою А. А Ничипоровичем
ПУ=£ ®фар * Кфар 102 * q * 102 ,
де ПУ - потенційна урожайність абсолютно сухої біомаси, ц/га;
Z Qфар - ФАР на посіві за період активної вегетації культури, кДж/га; Кфар - запланований коефіцієнт засвоєння ФАР, %; q - калорійність абсолютно сухої біомаси вирощуваної культури, кДж/кг.
ФАР - це частина інтегральної радіації з довжиною хвиль від 380 до 720 нм, яка спричиняє фотохімічні реакції у зелених частинах рослин. Її розраховують за рівнянням
ТЯфар = С se £ S1 + С, X D,
де Qe - ефективний коефіцієнт переходу від інтегральної прямої радіації до прямої ФАР (залежить від географічної широти і пори року, але змінюється мало і в середньому дорівнює 0,42); Св - коефіцієнт переходу від інтегральної розсіяної радіації до розсіяної ФАР (у середньому 0,60); £ S1 - сума прямої
інтегральної радіації, кДж/см ; ^ D - сума розсіяної інтегральної радіації, кДж/см2.
Коефіцієнт засвоєння ФАР посівами (ККД ФАР посівів) коливається в значних межах, але не перевищує 5%. І тільки за виключно сприятливих умов навколишнього середовища він досягає 8-10%, а теоретично можливий коефіцієнт - 15-18%. За середніми за вегетацію значеннями ККД ФАР поділяють на звичайні (0,5-1,5), добрі (1,5-3), рекордні (3,5-5),теоретично можливі.
Перерахунок від ПУ біомаси до господарсько цінної частини урожаю проводять за формулою:
_ ПУ • 100
ПУгосп = ------------------------------------------------- ,
(100 - С) • а
де С - стандартна вологість господарсько цінної частини урожаю, %; а - сума частин основної і побічної продукції в урожаї.
Дійсно можлива урожайність (ДМУ) - це урожайність культури, визначена за малорегульованими і нерегульованими метеорологічними факторами. Ці фактори перебувають майже завжди не в оптимальних для рослин кількостях і співвідношеннях і обмежують ККД ФАР посівів. Тому врожайність, як правило, нижча тієї, яка відповідає ККД ФАР. Звідси виникає невідповідність між потенційною врожайністю (ПУ) і врожайністю, яку забезпечують теплові і водні ресурси. Дійсно можливу врожайність за вологозабезпеченістю визначають на основі даних про ресурси вологи ^,мм) і питомої витрати води на утворення одиниці сухої речовини біомаси, або одиниці господарсько цінної частини урожаю, тобто коефіцієнта транспірації
-5
(ТК) або коефіцієнта водовитрачання (КВ мм/ц, т/ц, т/м ). Визначають ДМУ
за формулою:
W • 100 - т W • 100
дму =---------- , або дму=
TR KB
де ДМУ - в першій формулі врожайність абсолютно сухої біомаси, ц/га, в другій - врожайність господарсько цінної частини урожаю від загальної маси
урожаю, ц/га або т/га (залежить від одиниці виміру КВ); W - ресурси вологи,
-5
доступної рослинам, мм (у другій формулі мм/га, т/га, м /га).
Ресурси доступної для рослин вологи можна визначити за формулою:
W= Wр. о * Кр. о + П, де Wр. о - середньорічна кількість опадів, мм;
Кр. о - коефіцієнт використання опадів;
П - підтік води з підґрунтових вод, мм.
Враховуючи те, що близько 30% річної кількості опадів стікає з талими водами з поверхні ґрунту, відтікає з поверхневим і ґрунтовим стоком під час вегетації, випаровується з поверхні ґрунту і стає недоступною для рослин, конкретніше ресурси доступної рослинам вологи можна визначити, використовуючи дані про запаси доступної рослинам вологи на період відновлення вегетації озимих культур і багаторічних трав, а для ярих культур - на період їх сівби ^в, мм) за багаторічними даними метеостанції і на період збирання культури ^з, мм). Враховується також кількість опадів, яка випадає за вегетаційний період культури ^в. о,мм) і коефіцієнт корисності опадів, які випали за вегетацію (Кв. о). Для цього користуються такими формулами:
W=Wв + Wв. о Кв. о + П; Wв + Wв. о - Wз +П,
Розрахунок ДМУ за біогідротермічним потенціалом продуктивності (БГПП). На основі багаторічних досліджень професор А. М. Рябчиков зробив висновок, що здатність території формувати певну кількість фітомаси залежить від поєднання таких факторів, як світло, тепло, волога, тривалість вегетаційного періоду. Продуктивність місцевості за сукупністю цих факторів визначається у балах біогідротермічного потенціалу (БГТП) за формулою:
WT
К Р = —,
р 36R
де Кр - біогідротермічний потенціал продуктивності, балів; W - ресурси
продуктивної вологи, мм; Тв - період активної вегетації культури, декад; R -
2
радіаційний баланс за цей період, кДж/см2.
Аналогічні показники продуктивності території одержують при розрахунку її за гідротермічним показником продуктивності (ГТП):
ГТП = 0,46 КзвТв,
де ГТП - гідротермічний показник продуктивності, балів; Кзв - коефіцієнт зволоження; Тв - тривалість вегетації, декад.
Кзв визначають як співвідношення між енергією, яку треба затратити на випаровування ресурсів вологи ^в, мм) і фактичним надходженням енергії за вегетаційний період (R, кДж/см ) за формулою:
Кзв = 0,06 W:R
Урожайність абсолютно сухої маси визначають за формулою:
ДМУ = 22ГТП - 10.
Дійсно можлива врожайність, розрахована за кліматичними факторами, залежить від сортових особливостей культури, управління процесами формування певних частин урожаю (наприклад, господарсько корисної частини) тощо.
Визначення виробничої врожайності. При визначенні реальної врожайності в умовах конкретного господарства, аналізують урожайність районованих та перспективних сортів на сортодільницях, у передових господарствах, наукових закладах. За даними динаміки густоти посівів, їх виживання за вегетаційний період, структури рослин визначають основні елементи структури урожаю та можливу врожайність сорту. Для зернових культур використовують формулу, запропоновану М. С. Савицьким:
У = РКЗА : 1000,
де У - урожайність зерна, ц/га; Р - кількість рослин на 1м2 на період збирання; З - кількість зерен у колосі (суцвітті), шт.; А - маса 1000 зерен, г.
Реальна виробнича врожайність (РВУ) залежить від реалізації ґрунтової родючості і кліматичних факторів. Якщо коефіцієнт їх реалізації близький до 1 (100%), то РВУ відповідає ДМУ. Якщо він нижчий, то і РВУ нижча від ДМУ. Повнота реалізації природних факторів залежить від задоволення культури регульованими факторами врожайності. Якщо регулювати і ті фактори, які належать до малорегульованих, наприклад, забезпечення вологою в умовах зрошення, то РВУ буде вищою, ніж ДМУ і наближатись до ПУ.
Кліматичні фактори частково можна регулювати агротехнічними заходами. Так, на фоні правильно застосованих агротехнічних заходів значний вплив на повноту використання природних факторів урожайності має режим живлення, а на зрошуваних ділянках і режим зрошення.
У богарних умовах, де лімітуючим фактором є вода, треба дбати про досягнення рівня ДМУ і розраховувати РВУ залежно від родючості ґрунту і оптимального живлення за рахунок внесення добрив та інших засобів, які слід застосовувати при вирощуванні даної культури. Реальну виробничу врожайність розраховують за формулою:
РВУ = Б * Ц + КоОо + КмОм +... КпОп,
де РВУ - реальна виробнича врожайність культури, ц/га; Б - бал бонітету ґрунту; Ц - ціна бала ґрунту, ц/бал; Ко - кількість органічних добрив, які планується внести під культуру, т/га; Км - кількість мінеральних добрив, запланованих під культуру, ц/га; Оо і Ом - відповідно окупність приростом урожаю 1т органічних і 1 ц мінеральних добрив; КпОп - інші застосовані під культуру засоби і їх окупність урожаєм.
При достатній кількості добрив РВУ планують по ДМУ і під неї розраховують їх дози. В умовах зрошення РВУ розраховують за ресурсами
-5
поливної води на основі окупності 1м3 води урожаєм культури за формулою:
РВУ = Б * Ц + МКв,
З З
де М - ресурси поливної води, м3/га; Кв - окупність 1м3 води приростом урожаю.
Під заплановану за ресурсами вологи урожайність розраховують норми добрив та інших засобів. Якщо полив не лімітуючий фактор, то РВУ планують по ПУ при ККД ФАР не нижче 2,5-3%. Під цю врожайність розраховують необхідну кількість поливної води, добрив та інших засобів.
4.1. Агротехнічні та біологічні основи програмування врожаїв
Агротехнічна частина програмування передбачає розробку технологічного забезпечення програмованого урожаю. Крім складання технологічної карти та сітьових графіків агротехнічне програмування включає обґрунтування вибору сорту і його біологічних особливостей, на основі чого розраховують оптимальні умови вирощування з метою формування основних параметрів структури посіву. Це - насамперед густота посіву, площа листкової поверхні, фотосинтетичний потенціал та ін.
Для програмованого вирощування використовують високопродуктивні сорти інтенсивного типу. Перед вирощуванням сорту необхідно встановити його генетичний потенціал за даними сортодільниць, основні показники структури рослин (висота, кущистість, кількість зерен у суцвітті, маса 1000 зерен та ін.), тривалість вегетаційного періоду, холодо-, морозо - і посухостійкість, жаровитривалість, стійкість проти вилягання, хвороб та ін. Ці дані враховують під час розрахунку дійсно можливої урожайності (ДМУ) і реальної виробничої урожайності. Вони впливають на норму висіву і густоту стояння рослин.
Оптимальна густота стояння рослин і норма висіву. Найвища продуктивність посіву забезпечується оптимальною густотою рослин, яка змінюється для різних культур і їх сортів і залежить від родючості ґрунту, внесених добрив, забезпеченості вологою тощо. Так, у зернових культур при зміні умов вирощування змінюється продуктивна кущистість, кількість зерен у колосі, їх маса та інші елементи структури урожаю. Ця залежність для зернових культур виражається рівнянням:
Р = 100У КЗА ’
де Р - розрахункова густота стояння рослин під програмовану урожайність, млн. га; У - програмована урожайність, ц/га; К - продуктивна кущистість; З - кількість зерен у колосі, шт.; А - маса 1000 зерен, г.
Для картоплі густоту стояння під програмовану урожайність розраховують за формулою:
Р = 100У
БМ ’
Де Б - середня кількість бульб під кущем, шт.; М - середня маса однієї бульби, г.
Протягом вегетації густота стояння рослин зменшується внаслідок загибелі через несприятливі погодні умови, пошкодження хворобами, шкідниками тощо. Тому для забезпечення оптимальної густоти стояння рослин на період збирання необхідно правильно розрахувати поштучну і масову норму висіву. Поштучну норму висіву визначають користуючись формулою Н = 100 * Р : Взаг, тобто
104У. тт 104У
Н =------------- ; для картоплі Н —
КЗАВзаг БМВзаг
де Н - норма висіву, млн. /га, для картоплі - тис./га; В заг - загальне виживання рослин, %, яке визначають як добуток окремих випадків виживання на основних етапах життя посіву (польова схожість, перезимівля, виживання після кожного прийому догляду за посівами та ін.) за формулою:
Взаг = (В1 * В2 * В3 ... Вп) : 100n-1.
Масову норму висіву обчислюють за формулою:
106 УАс
Нм =--------------- ,
КЗАПпВзаг
де У, К, З, А, Взаг - ті самі, що і в попередніх формулах; Ас - маса 1000 насінин, г; Пп - посівна придатність насіння, %.
Оптимальна площа листків. Основною умовою максимального використання ФАР є формування у посівах оптимальної площі листків. Оптимальною вважається така площа листків у посіві, яка забезпечує оптимальний газообмін у посіві, Вона залежить від виду культури і ФАР. Більша вона у культур з меншими витратами на дихання і малою інтенсивністю радіації.
Запрограмованої врожайності можна досягнути, коли площа листкової поверхні не тільки буде оптимальною, а й зберігатиметься тривалий період. Сумарну характеристику продуктивності листкового апарату за вегетацію визначає фотосинтетичний потенціал (ФП), який можна запрограмувати під запрограмовану урожайність, а через нього середню і максимальну площу листків:
ФП = У: Мфп,
де У - урожайність, ц/га; Мфп - продуктивність 1 м ФП у відповідних одиницях виміру.
Продуктивність Мфп зернових становить 1,5-3 г зерна, бульб картоплі - 8-10 г, коренеплодів буряків - 10-20 г, зеленої маси кукурудзи - 13-20 г, зерна гороху - 1,5-2 г, гречки - 1-1,5 г, насіння сої - 1,2-1,7 г, соломи льону - 2-3 г тощо.
Розрахувавши ФП під запрограмовану урожайність, можна визначити середню і максимальну площу листкової поверхні. Якщо ФП=Лс • Ту (Лс - середня площа листків за вегетацію, Ту - кількість днів активної вегетації), то середня площа листків Лс = ФП:Ту. Встановлено, що оптимальне наростання листкової поверхні спостерігається тоді, коли максимальні їх розміри більші за середні в 1,83 рази. Звідси максимальна площа листкової поверхні Лм =1,83 • Лс.
Технологія запрограмованого вирощування врожаю польових культур за узагальненими ґрунтово-кліматичними показниками передбачає:
1) визначення продуктивності і рівня можливого урожаю за лімітуючим фактором з урахуванням окультуреності та родючості поля;
2) розрахунок норм внесення органічних і мінеральних добрив з урахуванням виносу поживних речовин урожаєм, використання їх з ґрунту і добрив, а також відтворення родючості ґрунту;
3) складання технологічної карти, яка включає обов’язкові технологічні прийоми, строки і способи їх виконання, комплекс машин і механізмів, а також затрати праці і собівартість продукції;
4) оперативне коригування технології і прийомів вирощування з урахуванням умов, що реально складаються з прогнозованих
погодних умов для підтримання в оптимальному режимі факторів, що визначають продуктивність посіву;
5) систематичну реєстрацію умов вирощування врожаю і зміну властивостей ґрунту для подальшого уточнення розрахунків.
Програмоване вирощування врожаїв спрямоване на реалізацію генетичного потенціалу вирощуваної культури, екологічних умов і
матеріальних ресурсів. Разом з тим слід враховувати, що надмірна
концентрація засобів на полях з програмованим вирощуванням
сільськогосподарських культур, зокрема хімічних (добрива, пестициди), може призвести не лише до зниження врожайності, а й спричинити забруднення навколишнього середовища, порушення екологічної рівноваги, одержання шкідливої для організму продукції. Щоб запобігти цьому, треба максимально враховувати дію відомих законів землеробства і правильно їх використовувати.
