1. Расчет величины урожая сельскохозяйственных культур

Потенциальный урожай по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР). Основной путь повышения урожайности -- повышение фотосинтетической продуктивности растений, а также коэффициентов использования солнечной радиации. В агроклиматических справочниках области, края, республики обычно приводится суммарная ФАР по месяцам, которая может быть использована для определения потенциальной урожайности. В зависимости от продолжительности вегетационного периода значения ФАР значительно различаются: в приполярных зонах приход её составляет 4,19-6,28 млрд. кДж/ra, на Северном Кавказе -- 25,12-29,31 млрд кДж/га. При оптимальном почвенном питании растений и высоком уровне агротехники коэффициент полезного действия (КПД) приходящей ФАР для зерновых культур может достигать 4,5-5%. В среднем каждый килограмм сухой органической массы аккумулирует 16747 кДж.

При расчете потенциальной урожайности по приходу фотосинтетически активной радиации пользуются следующей формулой:

где У_пу -- потенциальная урожайность абсолютно сухой растительной массы, т/га; Q_фар -- количество приходящей ФАР за период вегетации культуры в данной зоне, млрд. кДж/га; К_фар -- запланированный коэффициент использования ФАР, %; q -- калорийность урожая, кДж/кг; 10⁴ -- коэффициент перевода в т/га. Например, для посевов ячменя запрограммировано усвоение 2,5% ФАР (средний КПД ФАР). За период вегетации в условиях Смоленской области на посевы ячменя приходится 9,29 млрд. кДж/га, калорийность урожая -- 18506 кДж/кг, тогда

При расчете ПУ большинства культур нас интересует основная продукция при стандартной влажности. В этом случае нужно пользоваться формулой:

где W-- стандартная влажность продукции, %; а -- сумма частей в отношении основной и побочной продукции; (например, для ячменя-- 1:1,1); 10⁶-- коэффициент перевода в т/га.

Стандартная влажность продукции: для зерновых (зерно) -- 14%, картофеля (клубни) -- 80%, корнеплодов -- 80%, многолетних трав (сено) -- 16%, кукурузы на силос -- 70%. Среднее соотношение основной продукции к побочной у возделываемых сортов зерновых культур составляет у озимой пшеницы 1:1,5; ячменя -- 1:1,1; овса--1:1,3. В данном случае урожай зерна ячменя при 14% влажности и соотношении зерна и побочной продукции 1:1,1 составит 6,9 т/га.

Действительно возможный урожай по влагообеспеченности посевов. Действительно возможный урожай (ДВУ) -- это урожай, который теоретически может быть обеспечен генетическим потенциалом сорта или гибрида и основным лимитирующим фактором. Очень часто таким фактором оказывается влагообеспеченность посевов. ДВУ всегда ниже ПУ. Определяют ДВУ по следующей формуле:

где W -- количество продуктивной для растений влаги, мм; K_w -- коэффициент водопотребления, т/га.

Количество продуктивной влаги для растений рассчитывают по формуле:

W = W₀ + K_oc·O_c

где W-- ресурсы продуктивной для растений влаги, мм; W₀-- количество продуктивной влаги в метровом слое почвы в период сева яровых культур или возобновления активной вегетации озимых культур и многолетних трав, мм; О_с-- осадки за период вегетации, мм; К_ос-- коэффициент использования осадков (обычно 0,5-0,8).

Коэффициент водопотребления -- количество влаги, затрачиваемое на формирование единицы сухой биомассы. Этот показатель зависит от самого растения, климатических условий вегетационного периода, уровня почвенного плодородия, норм вносимых удобрений и других факторов.

Для Нечерноземной зоны наиболее характерны следующие коэффициенты водопотребления основных полевых культур (табл. 1).

Коэффициент водопотребления в зависимости от погодных условий, плодородия почвы, системы удобрения и других факторов может значительно изменяться.

Агротехническими приемами в определенной степени можно сократить непроизводительный расход за счет правильного применения органических и минеральных удобрений, оптимальной густоты стояния растений, создать для посевов лучший водный режим и снизить коэффициент водопотребления. Итак, если в первом агроклиматическом районе Московской области за год выпадает 650 мм осадков, а непроизводительные расходы на сток и испарение с поверхности почвы составляют 30% (195 мм), то количество продуктивной воды для растений будет равно 455 мм, или 4550,0 т/га. Тогда возможная урожайность сухого вещества у озимой пшеницы при коэффициенте водопотребления 400 будет составлять 4500,0 т/га: 400= 11,4 т/га.

Таблица 1. Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур для районов европейской части Нечерноземной зоны Российской Федерации, м³ /т сухой биомассы (по Каюмову).

При переводе абсолютно сухого урожая на стандартную влажность пользуются формулой:

где А -- урожай абсолютно сухого вещества, т/га; В_с -- стандартная влажность.

В нашем случае урожайность биомассы озимой пшеницы при стандартной влажности составит 11,4:86 х 100=13,25 т/га. Если учесть, что в биомассе озимой пшеницы соотношение зерна к соломе составляет 1:1,5, то вероятная урожайность зерна 5,3 т/га.

Расчет доз удобрений на запрограммированный урожай. При расчете оптимальных доз удобрений учитывают обеспеченность почвы доступными для растений формами элементов питания; химический состав основной и побочной продукции; потребность растений в азоте, фосфоре и калии; степень использования элементов питания из почвы; коэффициенты использования питательных веществ из вносимых органических и минеральных удобрений и экономико-организационные условия применения удобрений.

Таблица 2. Средний вынос NPK полевыми культурами на 1 ц основной и соответствующее количество побочной продукции, кг.

Существует много различных способов расчета оптимальных доз удобрений. Однако в основу большинства расчетов положены данные по выносу питательных элементов урожаем (табл. 2) и коэффициенты их использования из почвы (табл.1) и удобрений (табл.4). Все эти показатели значительно изменяются в зависимости от почвенно-климатических условий, норм вносимых удобрений и состава культур в севообороте. Их необходимо уточнять в ближайшей агрохимической лаборатории.

Таблица 3. Использование питательных веществ растениями из дерново-подзолистой почвы при разной степени обеспеченности её элементами питания, %

Таблица 4. Использование питательных веществ минеральных удобрений и навоза в год внесения удобрений на дерново-подзолистой почве, % (по Каюмову)

Таблица 5. Расчет доз внесения удобрений на запланированную урожайность озимой пшеницы (5,3 т зерна с 1 га).

Следует учитывать и то, что органические удобрения оказывают последействие, т. е. повышают урожайность последующих культур после его внесения. Так, в среднем за 3 года в севообороте из навоза растения могут использовать 50-65% азота, 50-70% фосфора и 65- 90% калия.

В основе определения оптимальных норм удобрений лежит балансовый метод расчета по каждому элементу питания. Наиболее доступный и точный метод расчета норм внесения удобрений -- метод по выносу NPK урожаями с учетом коэффициентов использования питательных веществ из почвы и вносимых удобрений. Схема расчета по озимой пшенице приведена в таблице 5. Можно рассчитывать дозы удобрений на планируемую прибавку, зная урожай в среднем за 3-5 лет, который можно получить при хорошей агротехнике без удобрений.

Определив исходную величину урожая, соответствующую плодородию этого участка, вычитают ее из запланированного урожая. Далее все расчеты ведут на запланированную прибавку урожая с учетом выноса NPK и коэффициентов использования питательных веществ растениями из вносимых удобрений. Расчет норм внесения удобрений на планируемую прибавку урожайности приводится в таблице 6.

Таблица 6. Расчет потребности в удобрениях, определяемый по выносу NPK на планируемую прибавку урожая озимой пшеницы на дерново-подзолистой почве

Примечание. Планируемая урожайность 5,3 т/га; урожайность культуры на полях без удобрений, средняя за 3 года, 2,3 т/га; планируемая прибавка урожайности 3,0 т/га.