Применение элементов программирования урожайности культуры

Программирование урожайности предусматривает определение величины урожая по приходу солнечной энергии (ФАР), по влагообеспеченности посевов и расчет норм удобрений под культуру с учетом ее биологических особенностей. Для успешного использования климатических и почвенных факторов, а также материальных ресурсов хозяйства, студент-заочник должен овладеть методикой определения величины планируемой (программируемой) урожайности, конкретной для хозяйства, с использованием данных ближайшей метеорологической станции и картограмм обеспеченности почв элементами питания.

1. Расчет потенциальной урожайности по приходу ФАР

Потенциальный урожай– это теоретически возможный максимальный урожай, который можно получить в идеальных метеорологических условиях при достаточном количестве воды, тепла, света, элементов питания. Он зависит от фотосинтетически активной радиации (ФАР) и потенциальной продуктивности сорта. Рассчитывают по формуле (1):

Q

У_биол= 10⁴х К_фар х^______

q

где У_биол– урожай абсолютно-сухой биологической массы основной и побочной

продукции, ц/га;

К_фар– коэффициент использования (усвоения) ФАР посевами за вегетацию, 3 %;

Q– количество ФАР за период вегетации культуры (от момента появления всходов до уборки), кДж/см²;

q– калорийность урожая или теплотворная способность единицы урожая, т.е. количество тепла, выделяемого при сгорании 1 кг урожая, кДж/кг;

10⁴– перевод на 1 га

Приход ФАР в условиях Чувашской Республики по месяцам (Q), кДж/см²:

- апрель – 21,8; август – 22,6;

- - май – 26,8; сентябрь – 15,9;

- июнь – 31,0; октябрь – 8,4.

- июль – 27,6;

Калорийность (теплотворная способность) целого растения сельскохозяйственных культур (q), кДж/кг:

- озимая пшеница – 18631 яровая пшеница – 18841

- озимая рожь – 18422 ячмень – 18506

- овес – 18422 гречиха – 19008

- просо – 19259 горох – 19720

- фасоль – 19971 вика и смеси – 19678

- кукуруза (з.м.) – 16328 конопля – 19217

- сахарная свекла – 17710 кормовая свекла – 16119

- соя – 20097 картофель – 18003

- хмель – 16747 амарант – 19998

- многолетние травы (сено) – 18841 однолетние травы (сено) – 16328.

Для перехода от урожая абсолютно-сухой биомассы (У_биол), рассчитанного по формуле (1), к величине товарной продукции (зерно, клубни, корнеплоды и т.д.) при стандартной влажности пользуются формулой (2):

100 х У_биол

У_тов=

(100 – В) х a

где У_тов - урожай товарной продукции при стандартной влажности, ц/га;

В – стандартная влажность товарной продукции по ГОСТу,%;

a– сумма частей в соотношении основной продукции к побочной в общем урожае

биомассы.

Сумма частей и стандартная влажность товарной продукции основных сельскохозяйственных культур

Уровень использования солнечной энергии, т.е. коэффициент использования ФАР, планируемым урожаем можно рассчитать по формуле (3):

У_биолхq

К_фар=, %.

Qх 10⁴

Коэффициенты использования ФАР по значениям делят на группы:

• низкие – 0,5-1,5%

• средние – 1,5-3,0%

• - высокие – 3-5%

• сверхвысокие – 5-7%

• теоретически возможные – 7-10%.

По окончании расчетов делают заключение, насколько растение использует ФАР

планируемым урожаем.

2. Расчет действительно возможной урожайности по влагообеспеченности

Действительно возможная урожайность (ДВУ) или реально возможная – это максимальная урожайность, которую можно получить при реальных среднемноголетних условиях. Величина ДВУ в основном определяется влагообеспеченностью, особенно продуктивной ее частью, которая рассчитывается по данным годового количества в каждом агроклиматическом регионе.

Годовые осадки не полностью используются растениями. Часть из них стекает с талыми водами, испаряется с поверхности почвы, когда она незанята растениями, а также стекает во время ливневых осадков с полей, имеющих значительный уклон. По обобщенным данным, процент использования годовых осадков на различных по механическому составу почвах колеблется от 42 до 88. Остальные 12-58% составляют непроизводительные расходы. Торфяно-болотные почвы обладают большей влагоемкостью, чем другие типы почв, и в них накапливается больше продуктивной для растений влаги. Песчаные почвы имеют низкую влагоемкость, в них содержится всего 42-48% влаги от годового количества осадков. Различная влагоемкость почв обусловливает и значительное колебание продуктивной влаги по агроклиматическим районам.

Из-за неравномерности выпадающих осадков по агроклиматическим районам расчет действительно возможных урожаев по влагообеспеченности следует проводить дифференцированно для каждого хозяйства, а в дальнейшем и для каждого поля с учетом почвенных особенностей и рельефа местности.

Действительно возможную урожайность по влагообеспеченности рассчитывают по формуле(4):

100 х W

У_биол=

К_w

где У_биол– урожай абсолютно сухой биомассы,ц/га;

W– ресурсы (запасы) продуктивной для растений влаги, мм;

К_w– коэффициент водопотребления, мм х га/ц. Это количество воды, необходимое

для формирования 1 ц сухой биомассы урожая.

Продуктивную для растений влагу определяют по формуле (52):

W=W₀+ О_сх К_исп

где W– запасы доступной для растений влаги в метровом слое почвы в период посева

или возобновления весной активной вегетации озимых культур и многолетних

трав, мм;

О_с– количество осадков за вегетационный период от посева до уборки, мм;

К_исп– коэффициент испарения (сухой год – 0,7; средний – 0,75; влажный год – 0,8).

Запасы влаги в метровом слое почвы в зависимости от почвы:

• дерново-подзолистые – 160 мм;

• серые лесные – 170-180 мм;

• - черноземные – 190 мм.

Биологическую урожайность переводят в товарную урожайность по формуле(5), ц/га::

100 х У_биол

У_тов=

(100 – В) х а

Коэффициенты водопотребления (К_w) полевых культур, мм х га/ц

Культуры	Влажный год	Средний год	Сухой год
Озимая пшеница Озимая рожь Яровая пшеница Ячмень Овес Кукуруза (з.м.) Картофель Кормовая свекла Сахарная свекла Вика/овес (з.м.) Мн. травы (сено) Горох Гречиха Хмель Конопля	350-450 400-425 400-435 375-425 435-480 200-230 375-420 430-460 200-250 400-410 500-550 400-420 370-400 700-800 570-610	450-500 425-450 435-525 425-470 480-550 230-260 420-470 460-500 250-280 410-450 550-600 420-490 400-450 800-850 610-700	500-525 450-500 525-570 470-530 550-590 260-300 470-550 470-550 280-320 450-470 600-670 490-580 450-550 850-900 700-750

В засушливые годы растения страдают от недостатка влаги. При У_планУ_двнеобходимо обосновать режим орошения, т.е. рассчитать оросительную норму с распределением ее на поливные нормы в критические периоды развития растений.

Оросительную норму рассчитывают по формуле (6):

(У_{план биол}– У_{дв биол}) х К_w

О_н=

100

где О_н– оросительная норма, мм /га, м³(мм х 10 = м³);

У_{план биол}– планируемая абсолютно сухая урожайность биомассы, ц/га;

У_{дв биол}– действительно возможная абсолютно сухая урожайность биомассы,

ц/га.

В заключение необходимо сделать вывод по подразделу.

3. Расчет действительно возможной урожайности по структуре посевов

Биологической моделью будущего урожая сельскохозяйственной культуры является структурная формула, предложенная М.С.Савицким. Структура урожая показывает, из каких элементов она складывается, при какой доли их участия формируется высокий урожай. Для зерновых и зернобобовых культур формула Савицкого (7) имеет следующий вид:

Р х К х З х М

У = , ц/га

10000

где Р – количество растений на 1 м²при уборке урожая, штук;

К – коэффициент продуктивной кустистости;

З – количество зерен в соцветии, штук;

М – масса 1000 семян, г;

10000 – перевод на 1 га.

Коэффициент продуктивной кустистости (К) показывает количество стеблей у одного растения, образующих соцветие с полноценным вызревшим зерном:

• озимая пшеница – 1,5-1,6;

• озимая рожь – 1,5-2,0;

• яровая пшеница – 1,2-1,4;

• ячмень – 1.5-1,7;

• овес – 1,4-1,6;

• кукуруза (зерно) – 1,0;

• горох – 1,0;

• вика – 1,0;

• фасоль – 1,0.

Количество зерен в соцветии (З), штук:

• озимая пшеница – 24-28;

• озимая рожь – 40-50;

• яровая пшеница – 22-25;

• овес – 30-40;

• ячмень – 18-22;

• горох – 25-30 (5-6 бобов по 5-6 штук семян в каждом).

Масса 1000 семян (М) сельскохозяйственных культур,г:

• озимая пшеница – 45-50;

• озимая рожь – 30-35;

• яровая пшеница – 33-45;

• ячмень – 45-55;

• овес – 30-35;

• горох – 200-330.

Согласно составленной структуре урожая необходимо рассчитать соответствующий

коэффициент высева по формуле (8):

У_планх 1000

К_в=, млн.шт/га

П х К х В х ПВ

где У_план– планируемая урожайность, ц/га;

П – продуктивность одного соцветия (зерновые – 0,9-1,2 г; горох – 7-12 г), г;

К – коэффициент продуктивной кустистости;

В – выживаемость растений, т.е. количество растений, сохранившихся к уборке

урожая, выраженное в процентах к числу высеянных всхожих семян.

ПВ – полевая всхожесть семян, т.е. количество полных всходов, выраженное в

процентах к количеству высеянных всхожих семян, составляет 70-75%.

Выживаемость семян у различных культур(В), %:

• озимая пшеница – 65-70;

• озимая рожь – 65-70;

• яровая пшеница – 70-75;

• ячмень – 68-75;

• овес – 70-75;

• горох – 70-75.

Для кормовых и пропашных культур ( картофель, свекла, кукуруза, хмель и т.д. ) структурная формула (9) планируемой урожайности имеет вид:

У_план= Г_рх П_ср, ц/га

где Г_р– густота растений перед уборкой, тыс.шт/га;

П_ср– средняя продуктивность одного растения, г.

Густоту растений (Г_р) определяют в зависимости от схемы посева или посадки (10):

10000

Г_р=, шт/га

Ш х Р

где Ш – ширина междурядий, м;

Р – расстояние между растениями в ряду, м.

10000 – площадь одного гектара, м².