Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

1. м

Ь, м

/«

При цьому перш за все необхідно зазначити, що при

зміні густоти посіву від нуля до якоїсь величини Х

, яку

далі будемо називати базисною, площа листової поверхні

однієї рослини (1) практично не змінюється, а площа листо-

вої поверхні посіву (Ь) збільшується в прямій залежності

(рис. 2.5). Подальше збільшення густоти веде до різкого змен-

шення листової поверхні однієї рослини, а площа листової

поверхні посіву збільшується по асимптотичній залежності.

При цьому сам характер залежності Ь = і:(Х) не дозволяє

визначити оптимальну густоту безпосередньо через площу

листової поверхні посіву.

Одним із варіантів встановлення оптимальної площі

листової поверхні посіву, а значить, і його густоти, може

фотосинтез, З - дихання

бути визначення залежності інтенсивності фотосинтезу від

індексу листової поверхні (рис. 2.6). Зрозуміло, показником

цього може бути тільки чистий фотосинтез.

Однак і наведені дані є певною мірою відносними, ос-

кільки вони передбачають, що швидкість дихання є пропор-

ційною площі листової поверхні, тобто не враховують адап-

тацію листя нижніх ярусів до слабої інтенсивності освітлен-

ня, а листя верхніх ярусів до освітлення більш високою

інтенсивністю.

Існує точка зору, що оптимальною структурою харак-

теризуються ті посіви, в яких площа листової поверхні швид-

ко зростає до 4 м

/м

і по можливості якомога довше збері-

гається на цьому рівні [16, 61].

Методично площа листової поверхні посіву (одиниці

площі поля, яка частіш за все складає 1 м

, чи 0,25 м

) ви-

значається як добуток площі листової поверхні однієї рос-

лини і їх густоти. При цьому слід зазначити, що загально-

прийнятим є положення про те, що кількісно враховується

площа листа тільки з одного боку. Для визначення площі

листя однієї рослини існує ряд методів.

1. Метод безпосереднього визначення площі листя. Суть

цього методу полягає в тому, що з типових рослин відбира-

ють кілька проб листя, розкладають їх на папері і обводять

контури. Після цього за допомогою планіметра чи палетки

визначать площу кожного із них. Якщо кожна проба харак-

теризує, наприклад, 5 рослин, то нескладно визначити пло-

щу листової поверхні однієї із них як середню.

2. Метод висічок. За цим методом листя кожної проби,

взяте за попередньою методою, зважують, після чого з кож-

ного листа із них спеціальним пробійником роблять висічки

і їх теж зважують. Знаючи площу кожної висічки (через її

діаметр) та їх кількість, із кожної проби можна визначити

масу 1 см

листа (питому масу), а поділивши загальну масу

проби на одержану питому, визначають площу листової по-

верхні кожної проби.

3. Метод заміру параметрів листя. Цей метод найбільш

поширений для визначення площі листа злаків і полягає в

замірі довжини листа та найбільшої ширини. Добуток цих

величин множать на поправочний коефіцієнт і отримують

площу листової пластини. Поправочні коефіцієнти склада-

ють [50]: для пшениці - 0,67; для ячменю - 0,68; для куку-

рудзи - 0,85; дця проса - 0,72.

Крім вказаних методів, для ряду культур розроблені і

специфічні. Так, наприклад, площу листя з однієї рослини

цукрових буряків (Єр, см

) можна визначити шляхом мно-

ження його маси (т, г) на поправочний коефіцієнт (Р) [65].

= тхр, см

(2.10)

А листову поверхню посіву встановлюють через його

густоту (N>1

Б = врХ^ЮЛ м

/м

. (2.11)

При цьому поправочний коефіцієнт (Р) залежить від

фази розвитку культури і від того, зважений він був з че-

решком чи без нього (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Поправочні коефіцієнти (Р) для розрахунку площі листової

поверхні цукрових буряків [60]

Період вегетації

Листки

Період вегетації

без черешків

з черешками

без черешків

15.06

0,097128

0,0581043

1.07

0,097734

0,0577941

16.07

0,104403

0,0568137

1.08

0,111095

0,0549492

16.08

0,113176

0,0510208

1.09

0,115269

0,0483122

15.09

0,117843

0,0460479

1.10

0,120771

0,0437561

15.10

0,121937

0,0429084

Для соняшника С.С. Рубін та інші [75] вважають за

доцільне визначати площу одного листка через його довжи-

ну, а площу листової поверхні посіву за залежністю

в = К^^пхЬ, м

/м

, (2.12)

де К^ - коефіцієнт пропорційності площі листка його дов-

жині, який є індивідуальним для кожного сорту;

N - кількість (середня) рослин на квадратному метрі;

п - кількість листків на одній рослині;

Ь - середня із 100 довжина листка.

Таким чином, суть даного методу полягає в тому, що

беруть вибірку окремих листків (за визначенням їх має бути

не менше 100), лінійкою заміряють їх довжину (Ь, см), а

планіметром - площу (э, м

). Після цього проводять

регресійний аналіз і встановлюють кількісну залежність між

цими величинами, яка має вид: s = axL. Одержаний таким

чином коефіцієнт пропорційності (а) і є необхідною характе-

ристикою даного сорту (K

Один із альтернативних способів визначення площі

листової поверхні посіву кукурудзи наведено в розділі 10.

2.3. ГУСТОТА ПОСІВУ І ЙОГО

ПРОДУКТИВНІСТЬ

Усе наведене вище дозволяє стверджувати, що основ-

ним елементом формування такої величини індексу листо-

вої поверхні, яка забезпечує найбільшу інтенсивність фото-

синтезу, а значить, і найбільший урожай, за всіх інших

рівних умов, є густота посіву. Це пояснює той факт, що виз-

начення кількісної залежності врожайності сільськогоспо-

дарської культури від густоти посіву є питанням достатньо

важливим і актуальним.

При розгляді цієї проблеми в літературі розрізняють

урожайність зернових культур (основна продукція) та уро-

жайність надземної біомаси. В обох випадках при збільшенні

густоти посіву (X) від нуля до базисної величини (X ) уро-

жайність культури збільшується в прямій залежності. Тоб-

то, в даному діапазоні густоти продуктивність однієї росли-

ни залишається практично постійною (У

= Const), а вро-

жайність посіву (У

) в цьому діапазоні визначається як

=У

хХ, ц/га. (2.13)

При подальшому збільшенні густоти рослини займають

такий життєвий простір, при якому вони починають конку-

рувати одне з одним. При всій складності і комплексності

конкуренції як явища ряд дослідників вважає, що вона має

перш за все фізичний характер, оскільки йде вона не тільки

за простір, а й за світло, воду, мінеральні поживні елементи

та вуглекислий газ [94]. Таким чином, збільшення густоти

посіву більше Х

веде до того, що продуктивність однієї рос-

лини починає зменшуватись, а посіву в цілому підвищува-

тись, але за криволінійною залежністю. Для варіантів, що

розглядаються (зерно і надземна біомаса), при істотній кон-

куренції в посіві подальший характер залежності У = f(X)

має принципові розбіжності. Суть їх полягає в тому, що при

якійсь густоті урожайність зерна починає зменшуватись, а

урожайність надземної біомаси набуває асимптотичного ха-

Ур, г/рос Уп, ц/га

Рис. 2.7. Принципова схема залежності продуктивності однієї

рослини (У

) і посіву (У

) залежно від густоти

посіву (X): 1 - продуктивність однієї рослини, 2 - зерно,

З - надземна біомаса

рактеру. Це пояснюється тим, що для зерна інтенсивність

зменшення продуктивності однієї рослини на даному етапі

стає значно більшою зростання густоти, а для надземної біо-

маси - навпаки (рис. 2.7).

Зрозуміло, що така постановка питання є правомірною

тільки на чистих, незабур'янених посівах, тобто в умовах,

коли кількість бур'янів не перевищує нижній поріг біологіч-

ної шкідливості (див. розділ 5). В іншому разі мову слід ве-

сти як про конкуренцію між культурними рослинами і бу-

р'янами так і бур'янів між собою.

2.3.1. Густота посіву і врожайність зернових культур

Загальновідомо, що залежність урожайності посіву зер-

нових культур (У

) від його густоти (X) має одновершинний

куполоподібний характер [94, 54]. Для детального аналізу

цієї залежності доцільно провести її математичну інтерпре-

тацію, тобто описати якоюсь залежністю. Найбільш простою

і доступною може бути рівняння квадратичної параболи (рис.

2.8). При цьому слід зазначити, що для виконання необхід-

ної умови, коли У

= 0 при X = 0, описувати цю залежність

необхідно без вільного члена:

У„ = аХ

+ ЬХ, (2.14)

де а і Ь - емпіричні коефіцієнти.

Уп, ц/га

О X

opt

X, шт/м

Рис. 2.8. Залежність урожайності зернових культур (У

)

від густоти посіву (X)

Явним недоліком цієї моделі є не завжди біологічна

обґрунтованість умови, коли при X = Х

= 0, тобто в цьо-

му випадку не врахованою є можлива авторегуляція посіву

[94]. В результаті цього залежність врожаю зерна від густо-

ти посіву в даній зоні впливу (X >Х

) може набувати асимп-

тотичного характеру (рис. 2.8). Однак дане питання має більш

теоретичне значення, а для вирішення практичних завдань

слід в першу чергу розглядати лімітуючу і стаціонарну зони

ітервал можна характеризувати трьома характер-

ними точками чи густотами [118]:

Перша точка - це оптимальна густота посіву, яка із

прийнятої моделі досить легко визначається аналітично:

Продуктивність однієї рослини в посіві при оптимальній

густоті (X ) визначається як

Друга точка - це точка, яка характеризує максимальну

індивідуальну продуктивність однієї рослини за умови повної

відсутності конкуренції в посіві. Без усякого сумніву, ця ве-

личина при проведені польових досліджень має бути предме-

том вивчення. Як зазначалось вище, таку густоту називають

базисною (Х

), а продуктивність однієї рослини в посіві при

такій густоті, по аналогії з попереднім, визначається як:

»pt шт/м

(2.15)

У^КНаХ^ + Ь), г/рос.

(2.16)

У? = юсах« + b), г/рос. (2.17)

Значення У"(Х

) і є максимальною індивідуальною про-

дуктивністю однієї рослини даного сорту в даних умовах.

Третя точка характеризує таку критичну густоту (Х

при якій конкуренція між окремими рослинами в посіві стає

істотною, а їх продуктивність в посіві - значно меншою за

максимальну індивідуальну.

Для встановлення цієї густоти необхідно перш за все

визначитись з моделлю залежності теоретичної врожайності

посіву (У

) від його густоти (X), тобто для умов гіпотетично-

го випадку, коли при будь-якій густоті конкуренція в посіві

відсутня. Зрозуміло, що ця залежність виражається прямою

виду:

= кХ, ц/га, (2.18)

де к - тангенс кута нахилу прямо до горизонтальної осі і в

нашому випадку складе (рис. 2.8):

к = (аХо+Ь), (2.19)

Різниця між У

і У

(ДУ) і є показником істотності

взаємовпливу чи конкуренції рослин у посіві. Цей показник

доцільно виражати у відносних величинах чи відсотком від

теоретичного врожаю:

„ 100a(Xo-X)

п/

Р= ^ -, % (2.20)

(аХ

+Ь) '

де Р - показник істотності конкуренції в посіві, %,

aie- емпіричні коефіцієнти в залежності 2.14.

З цієї формули досить просто визначити критичну гус-

тоту посіву залежно від прийнятого показника істотності

конкуренції (Р):

__ 100аХо-(аХо+Ь)Р

= ЮОа

,ШТ/М2

21)

Таким чином, при характеристиці густоти посіву і його

впливу на урожайність культури доцільним можна вважати

встановлення таких характерних параметрів:

• оптимальна густота посіву (X ), а також відповідно

до неї продуктивність однієї рослини У JJ і максимальний уро-

жай посіву У" ;

• базисна густота посіву (Х

) та максимальна індивіду-

альна продуктивність однієї рослини даного сорту в даних

умовах (у" при Х=Х

);

• критична густота посіву (Х

) при прийнятій істот-

ності конкуренції (Р).

Приклад 2.2. Визначити параметри посіву соняшника

(табл. 2.2), якщо за базисну густоту (Х

) прийняти 1 шт/м

(в роботі [16] ця величина не наводиться), а показником істот-

ності конкуренції (Р) вважати 5%.

Таблиця 2.2

Залежність урожайності соняшника (У)

від густоти посіву (X) [19]

Густота,

60 6 5 70

шт/м

Урожайність,

20д 22 1 23 4 23>8 22 ? 21Д 19>3

Регресійний аналіз наведених даних показує, що вони

можуть бути описані залежністю У= - 0,87Х

+ 8,96Х.

Після цього із формули 2.15 маємо, що:

ор1

= - 8,96/-(2х0,87) = 5,15 шт/м

Із формули 2.14 при X = Х

ор(

= 5,15 визначаємо макси-

мальну урожайність посіву:

У"„* = -0,87 х 5,15

+ 8,96x5,15 = 23,07 ц/га.

Із формули 2.16 продуктивність однієї рослини в посіві

при оптимальній густоті складе:

У? = 10(-0,87 х 5,15 + 8,96) = 44,8 г/рос.

При базисній густоті (Х

) 1 шт/м

максимальна продук-

тивність однієї рослини в посіві (формула 2.17) складе:

У" = 10(-0,87 х 1 + 8,96) = 80,9 г/рос.

При істотності конкуренції 5% (Р) із формули 2.21 кри-

тична густота посіву буде:

-100х0,87х 1-(-0,87x1 +8,96)х5 , _ , ,

Х„ = - - = 1,46 шт/м .

-100x0,87

Не викликає ніякого сумніву той факт, що всі ці харак-

теристики в одній моделі взаємопов'язані за самим визначен-

ням. Параметри ж самої моделі для одного й того сорту зале-

У, ц/га

Рис. 2.9. Залежність урожайності соняшника від густоти

посіву при різній ширині міжряддя [19]:

1-70 см; 2 - 45 см

Рис. 2.10. Залежність урожайності ячменю від густоти посіву

при різних умовах вегетаційного періоду [73]:

1 - 1970 рік; 2 - 1971 рік

жать від багатьох чинників, і перш за все, від рівня живлен-

ня, гідротермічних умов вегетаційного періоду, забур'яненості

посіву, враженості хворобами та шкідниками, рН ґрунгу, са-

мої агротехніки чи окремих її елементів і т.п. Зрозуміло, що

суттєві відмінності слід очікувати і для різних сортів. Деякі

приклади такого впливу наведені на рис. 2.9 - 2.11.

Усі наведені попередні розрахунки і приклади дозво-

ляють говорити ще про один показник, який може досить

істотно поповнити характеристику посіву. У даному разі мова

Рис. 2.11. Залежність урожайності ярого ячменю від

густоти при різних рівнях живлення [45]:

1 - без добрив; 2 - ЛГ

йде про показник істотності конкуренції в посіві при опти-

мальній його густоті (Р

ор4

). По суті самого явища можна ствер-

джувати, що цей показник не може перевищувати 50%. З

іншого боку, зрозуміло, що за характером залежності про-

дуктивності однієї рослини в посіві і всього посіву від густо-

ти (рис. 2.7) ця істотність буде досить високою. Логіка та-

ких міркувань і деякі конкретні розрахунки показують, що

істотність конкуренції при оптимальній густоті посіву най-

частіше буде знаходитись у межах 44-46%. Таким чином,

для встановлення всіх параметрів посіву, як вказувалось

раніше, необхідне дослідне встановлення базисної його гус-

тоти (Х

). Однак при відомій моделі «урожай - густота по-

сіву» опосередковано з деяким наближенням вказана густо-

та може бути визначена за залежністю:

100 х а х

Х„„.

+ Р х в

= 2! , шт/м

. (2.22)

(100 - Р) х а

Приклад 2.3. Визначити базисну густоту посіву ярого яч-

меню, якщо залежність У= ДХ) представлена формулою

=-5,380 хЮ~

+ 0,257Х (рис. 2.10, залежність 1), а

істотність конкуренції при оптимальній густоті складає 44-46%.

За формулою 2.15 визначаємо оптимальну густоту посіву:

X = —хЮ

=238,8, шт/м

2 х (-5,380)