Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

Після цього із формули 2.22 маємо: при Р

ор1

= 44% -

100 х (-5,380 х 10~

) х 238,8 + 44 х 0,257

(100 - 44) х (-5,380 х 10~

)

И Р

РІ

Х„ =

100 х (-5,380 х 10-") х 238,8 + 46 х 0,257

= 51,3, іпт./м

= 35,5, шт./м

(100-46) х (-5,380 хЮ"

)

Таким чином, орієнтовно базисна густота даного посіву

ярого ячменю знаходиться в межах 51,3 - 35,5 шт/м

Наведені вище параметри дозволяють виконати також

аргументований порівняльний аналіз кількох посівів на фоні

різних факторів, що вивчаються.

Приклад 2.4. Виконати порівняльний аналіз посівів яро-

го ячменю при різних рівнях живлення, які можуть бути

описані залежностями: У

=-4,589 х 10"

+ 0Д91Х і

= -1,467 х10"

+ 0,134Х(див. рис. 2.11), істотність кон-

куренції при оптимальній густоті складає 45% (Р

ор1

), а істот-

ною її слід вважати при Р

= 5% .

Результати розрахунків, виконані за вказаними фор-

мулами наводяться в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

Порівняльна характеристика посіву ярого ячменю

при різних рівнях живлення

При Х

ОР1

, г при

х=х

Варіанти

шт/м

р,

г/рос.

У"

ц/га

, шт/м

, г при

х=х

, шт/м

Без добрив

208,1 0,95

19,86

38,8

1,74

57,7

N45

К45

456,7 0,67

30,60

83,8

1,22

125,4

Аналіз одержаних результатів однозначно вказує на те,

що при підвищеному рівні живлення посів ярого ячменю є

істотно продуктивнішим. Перш за все це характеризується

різницею в максимальній врожайності (30,60 ц/га проти 19,86

ц/га ). Однак наведені елементи посіву дозволяють певною

мірою визначити причини такої різниці. Так, в другому ва-

ріанті (з добривами) базисна (Х

); критична (Х

) і оптимальна

густоти (Х

ор1

) виявились істотно більшими, ніж в першому

варіанті, відповідно на 45,0; 67,7 і 248,6 шт/м

. Це однознач-

но вказує на те, що в першому варіанті лімітуючим фактором

густоти посіву має два принципові характери: куполоподіб-

ний і асимтотичний. При цьому, як правило, коли продук-

ція поділяється на основну і побічну, має місце перший тип

залежності (за аналогією із зерновими). Сюди можна віднес-

ти такі культури, як картопля, буряки (цукрові та кормові)

та інші. Дещо окремо слід розглядати кукурудзу, характер

залежності врожайності якої від густоти посіву буде залежа-

ти від ступеня визрівання зерна і буде змінюватись від асим-

тотичної до куполоподібної.

2.4. СТРУКТУРА ВРОЖАЮ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

Серед існуючих методів визначення можливого врожаю

сільськогосподарських культур через його структуру найбільш

повним можна вважати метод М.С. Савицкого [79], який є

біологічною основою моделювання продуктивності посівів зер-

нових культур. Проте необхідно зазначити, що вказаний ме-

тод після деяких уточнень може бути досить успішно застосо-

ваний і при структурній оцінці врожаю інших культур.

Структура врожаю показує, із яких елементів складаєть-

ся його величина і при якій долі участі їх формується висо-

кий урожай. За цим методом всі елементи структури вро-

жаю зернових культур за характером впливу на формування

врожаю умовно згруповані в шість груп елементів.

I. Основні елементи, з яких складається урожай (У): гу-

стота рослин на одиницю площі перед збиранням (X, шт/м

);

продуктивна кущистість (К); кількість колосків в колосі (п,

шт.); кількість зерен у колоску (з, шт.) чи колосі (3 = зХп,

шт.); маса 1000 зерен при стандартній вологості (А, г). Всі ці

елементи і визначають урожай культури:

(X х К) (3 х А)

У = - — , ц/га. (2.25)

10000

II. Елементи, які формують кількість рослин на одиниці

площі на період збирання врожаю: норма висіву; польова

схожість насіння; відсоток рослин, які залишились після

зимівлі (для озимих культур); відсоток рослин, які зберегли-

ся до збирання; загальне виживання - відсоткове співвідно-

шення рослин, які збереглися до збирання на одиниці площі

до кількості посіяного схожого насіння на тій же площі.

III. Елементи, які визначають продуктивний стеблостій

на одиницю площі при збиранні врожаю: кількість рослин

на різних етапах росту і розвитку та на момент збирання;

загальна і продуктивна кущистість; виживання продуктив-

них стебел; густота продуктивного стеблостою.

IV. Елементи продуктивності колоса: кількість колосків

у колосі; кількість зерен у колоску; маса зерна в колосі.

V. Елементи, які необхідні для визначення біологічно-

го врожаю зерна:

Д х С

Ув=-^р.Ц/га, (2.26)

де: Д - кількість продуктивних стебел, шт./м

; С - маса

зерна в колосі, г.

VI. Елементи, які визначають вихід зерна: фактична вро-

жайність зерна; фактична врожайність соломи; відсоток вихо-

ду зерна в загальній масі врожаю; втрати зерна при збиранні.

При цьому слід зазначити, що всі складові формул 2.25

і 2.26 не є величинами постійними і незалежними. Всі вони

(К, п, з, А, С) за всіх інших рівних умов залежать від густо-

ти посіву. При цьому вплив зовнішніх факторів (тепло, во-

лога, живлення) на врожайність культури апріорі вказує на

вплив їх і на зазначені структурні складові. Це, в свою чер-

гу, підтверджує важливість пошуку кількісної моделі струк-

Таблиця 2.4

Оптимальні значення елементів структури врожаю деяких

сільськогосподарських культур в Сумській області [53]

Культури Кількість

Продук- Число Маса 1000

Середня

рослин при

збиранні,

шт/м

тивність

кущення

продук-

тивн. сте-

бел (рос-

лин),

шт/м

шт. зерен,

маса осн.

продукції

1 рослини

Озима пшениця 400-450 1,2-1,3 480-580

35-45

0,81-1,05

Озиме жито 400-450 1,2-1,3 480-580

28-35

0,73-0,93

Ячмінь 300-400

1,4-1,6 420-640 50-60

0,73-0,85

Овес 300-400

1,2-1,3 360-520 30-35

0,56-0,71

Горох 600-700 —

600-700 180-220

0,40-0,55

Цукровий буряк 12-16

—

12-16 28-30

280-310

Картопля 6-8 -

6-8

— 500-600

Кукурудза

(силос)

8-12

—

8-12

200-250 500-700

тури врожаю залежно від густоти посіву і зовнішніх чин-

ників. У будь-якому разі кінцевим критерієм оптимальності

густоти, яка забезпечує максимальний урожай, є оптималь-

не співвідношення структурних складових урожаю.

Усе вище сказане пояснює наявність у кожній зоні

визначених науково-дослідними установами оптимальних

елементів структури врожаю основних сільськогосподарсь-

ких культур (табл. 2.4).

Розглядаючи питання формування врожаю в динаміці,

слід зазначити, що першим критичним періодом, в якому

має місце зменшення кількості рослин на одиницю площі, є

сходи. їх густота визначається нормою висіву (ї<[) та польо-

вою схожістю насіння (ГІ

). Таким чином, густота посіву на

період сходів (Х^ визначається як

^ N х П

~100

млн

шт

-/га. (2.27)

Польова схожість насіння залежить від ряду факторів,

основними серед яких є:

- якість посівного матеріалу;

- умови проростання та появи сходів;

- способи, строки посіву та заробки насіння;

- пошкодження проростків хворобами та шкідниками;

- попередники та обробіток ґрунту.

Якість посівного матеріалу визначається державним

стандартом, тобто класом і його репродукцією.

Значний вплив на польову схожість мають умови після

посіву, і перш за все, забезпеченість вологою і теплом. Відо-

мо, що при недостатньому забезпеченні вологою ґрунту

схожість знижується, і тим більше, чим довшим є посушли-

вий період. Однак і надмірна волога в ґрунті може бути при-

чиною зниження польової схожості через недостатню кількість

повітря, оскільки для проростання необхідним є й кисень.

Найнижчий рівень температури, необхідний для про-

ростання насіння, залежить від виду і сорту культури, і,

наприклад, для зернових, найчастіш вона знаходиться в ме-

жах 3-5°С. При більш високих температурах і достатньому

забезпеченні вологою сходи з'являються швидко і, як на-

слідок, польова схожість є достатньо високою.

Стосовно способів і строків посіву слід зауважити, що в

кожній ґрунтово-кліматичній зоні це питання достатньо вив-

чене і для кожної культури встановлене. Глибина заробки

насіння визначається біологічними особливостями культури

і вологістю ґрунту. Так, наприклад, в посушливих умовах

глибина заробки насіння цукрових буряків складає 4-5 см, а

при достатньому забезпеченні вологою - 2-3 см [89, 80].

Для усунення негативного впливу шкідників і хвороб

на польову схожість необхідно обов'язково висівати здорове

(не вражене) і протруєне насіння.

Вплив попередника тісно пов'язаний з мінералізацією

пожнивних залишків, при якій інколи звільняються ток-

сичні речовини, які негативно впливають на проростання

насіння та подальший розвиток сходів. Таке явище, наприк-

лад, відмічене при посіві зернових по люпино-злаковій тра-

восуміші або по чистому злаковому травостою. У цьому ви-

падку їх заорювати рекомендується за 5-6 тижнів до посіву

[94]. Іноді на схожість зернових негативно може впливати і

хороший попередник, такий, як люцерна. Вона настільки

висушує ґрунт, що в сухих умовах насіння озимої пшениці

може довго і нерівномірно сходити [94].

Істотно впливає на схожість культур підготовка ґрун-

ту. Основною умовою його обробітку є рихлення верхнього

шару на глибину сівби і формування більш щільного на-

сіннєвого ложа. При цьому вплив ґрунтової засухи на

схожість нівелюється прикочуванням.

Великі дози мінеральних добрив в окремих випадках

також можуть бути причиною зменшення польової схожості,

що обумовлено збільшенням концентрації ґрунтового роз-

чину в верхньому шарі ґрунту.

Одержана таким чином густота на період сходів (Х^

може істотно зменшитися на період збирання врожаю (X).

Це пояснюється таким явищем, як виживання рослин. Цей

показник вираховується як відсоток рослин перед збиран-

ням (X) від загальної кількості рослин, що зійшли (Х

В = —100, %. (2.28)

Кількісно цей показник може бути досить різним і за-

лежить від багатьох факторів, основними серед яких є

шкідники і хвороби, пошкодження пестицидами, механічні

пошкодження, конкуренція бур'янів та погодні умови. У

цілому цей показник може досягати 65% [10]. Для озимих

культур дуже важливим показником є умови їх зимівлі.

Однак навіть за сприятливих умов ранньої весни зберігаєть-

ся не більше 90-92% рослин осінніх сходів [35].

Таким чином, залежність норми висіву від впливу заз-

начених факторів визначається як

г-

* ~ п

хв

104

МЛН

шт

/га

• (2.29)

Враховуючи формулу 2.26, можна записати залежність

норми висіву (КГ) від густоти посіву перед збиранням (X),

маси основної продукції з однієї рослин (С

) та вказаних ра-

ніше параметрів (П

В):

С^йз^І

103

МЛН

ШТ

/га

• (2-30)

Вагова норма висіву при цьому визначається як

]Ч

= N х А, кг/га . (2.31)

На цьому визначення норми висіву на першому етапі

розрахунків можна вважати закінченими.

Приклад 2.6. Визначити норму висіву ярого ячменю для

формування врожайності 35,0 ц/га, якщо П = 90% а

В = 92%.

Якщо перед збиранням густота посіву складе 400 шт/м

(табл. 2.4), то згідно з формулою 2.26 визначаємо необхідну

масу основної продукції з однієї рослини (С

„ 10 х У 10x35

Ср =

" х~

-ЖсГ

= 0

г/рос

За формулами 2.30 та 2.31 визначаємо норму висіву:

хт_

При масі 1000 зерен 52 г вагова норма висіву складе:

N3 = 4,8x52 = 250 кг/га.

Однак якщо вважати, що даний урожай (35,0 ц/га) буде

сформовано при оптимальній густоті (Х

ор1

), то в даному ви-

падку проведені вище розрахунки можналстотно деталізува-

ти. Так, розв'язуючи залежності 2.15 і 2.16, маємо:

У" = С

= 5Ь, г/рос., (2.32)

де Ь - емпіричний коефіцієнт в моделі «урожай - густота

посіву».

Таким чином, підставляючи в залежність 2.30 необхі-

дне значення С

, можна визначити оптимальну норму висіву.

Рис 2 13. Залежність коефіцієнта продуктивної кущистості

ячменю від норми висіву (Я) та витрат вологи з півметрового

шару ґрунту (ВВ) за період кущення-колосіння

[

У]

Рис 2 14. Залежність кількості зерен в колосі від норми висіву

(N1 і витрат вологи з півметрового шару ґрунту за період

кущення - колосіння [10]

Так, наприклад, якщо моделлю відгуку ячменю на густоту

посіву є наведений раніше приклад (таблиця 2.3, варіант

45)>

якому Ь = 0,134, то маємо:

35,0 д

~ —

- „ ,—~ Ю =6,3, млн.шт./га.

5x0,134x90x92 '

Така невідповідність одержаних результатів (4,8 і 6,3

млн. шт/га) пояснюється значною відмінністю параметрів

зазначеної моделі від середніх умов, що існують в Сумській

області. Тобто такі розрахунки можна вважати доцільними

тільки при наявності такої моделі «урожай - густота посі-

ву», що є адекватною умовам вирощування культури. Все

це однозначно вказує на те, що практична реалізація моделі

«урожай - густота посіву» можлива тільки при достатньо

повному вивченні й урахуванні впливу основних факторів

на її параметри.

З іншого боку, такі дуже важливі складові урожайності

зернових культур, як продуктивна кущистість та кількість

зерен в колосі, залежать як від зовнішніх, так і внутрішніх

умов вирощування. Відомо, що для ярого ячменю, наприк-

лад, основним зовнішнім фактором є витрати вологи із півмет-

рового шару ґрунту за період кущення-колосіння (мм), а

внутрішнім - норма висіву [10, 92]. Графічна ілюстрація та-

ких залежностей наведена на рис. 2.13 та 2.14. Слід зазначи-

ти, що витрати вологи є досить повним і інтегральним показ-

ником гідротермічних умов цього періоду.

Не викликає ніякого сумніву той факт, що наведені

номограми побудовані для конкретного сорту, конкретних

ґрунтово-погодних умов і рівня живлення. При цьому будь-

яка зміна однієї або кількох із зазначених умов викличе

певну зміну кількісних показників наведених залежностей,

не впливаючи істотно на їх характер.

Питання для самоперевірки і контолю

1. Назвіть основні показники продуктивності фотосинтезу.

2. Характер динаміки наростання листової поверхні посіву

та індекс листової поверхні.

3. Залежність урожайності зернових культур від густоти

посіву та характерні показники цієї густоти.

4. Залежність урожайності біомаси від густоти посіву та

встановлення оптимальної густоти посіву.

РЕСУРСОЗАБЕЗПЕЧЕНИЙ УРОЖАЙ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ КУЛЬ-

ТУРИ

Визначення ресурсозабезпеченого врожаю є необхідним

першочерговим розрахунком при програмуванні продук-

тивності культури. Це пов'язано, насамперед, з тим, що на

першому етапі програмування необхідно визначитися з мож-

ливостями природних ресурсів і тими врожаями, які вони

можуть сформувати. Відомо, що такими ресурсами є фото-

синтетична активна радіація (ФАР), волога, тепло та при-

родна родючість ґрунтів. Слід відзначити, що всі ці ресурси,

крім родючості ґрунтів, коливаються по роках у різних ме-

жах і мають випадковий характер. Це пояснює необхідність

розглядати ресурсозабезпечений урожай не тільки для середніх

умов [37, 57], що приводить до значного спрощення таких

розрахунків і значно знижує достовірність висновків, але й в

усьому можливому діапазоні змін природних ресурсів, тобто

проводити імовірнісний аналіз.

Не викликає сумніву, що одним з істотних факторів

росту, не зазначених вище, є аерація ґрунту, або наявність у

ньому повітря, а значить, і кисню, необхідність якого загаль-

новідома. Однак у зв'язку з тим, що водний і повітряний

режими тісно між собою пов'язані, в подальшому, як зазна-

чено в розділі 1, під оптимальним водним режимом розуміють

оптимальний водно-повітряний режим, тобто цей показник

враховується, але не безпосередньо, а опосередковано.

Потенційний урожай - це найбільш можливий урожай,

який визначається біологічними можливостями культури (сор-

ту) і який можна одержати при ідеальних ґрунтово-

3.1. ПОТЕНЦІЙНИЙ УРОЖАЙ

кліматичних та агротехнічних умовах. Величина цього вро-

жаю залежить від величини використаної фотосинтетичної

активної радіації (ФАР). Формула для визначення цієї

урожайності має такий вигляд [35, 57]:

ПУ =

ЯХК

° , т/га, (3.1)

100 хС

де ПУ потенційна (максимально можлива) врожайність

сухої речовини, т/га;

(і - сума ФАР, що надходить за вегетаційний період куль-

тури (сходи визрівання), кДж/га;

- коефіцієнт використання ФАР, який в ідеальних

екологічних умовах складає 3-5% [61 ];

С - кількість енергії, яка накопичується одиницею сухої ре-

човини (С = 16,76 х 10

кДж/т = 4 х 10

ккал/т).

Більш точно для різних культур ця величина наведена

в табл. 7.2.

Кількість ФАР, що надходить на поверхню землі, а

також середні значення вегетаційного періоду деяких

сільськогосподарських культур наведені в додатку (табл. 1,

2). Вегетаційний період для інших культур може бути взя-

тий із даних зональних науково-дослідних установ або

сортодільниць.

Для визначення потенційної врожайності основної

продукції культури стандартної вологості використовують

залежність:

100 ПУ

де - стандартна вологість основної продукції, % (дода-

ток, табл. З);

а - сума частин основної та побічної продукції (додаток,

табл. З).

Слід зазначити, що в цьому випадку врожайність є гос-

подарською. Для визначення біологічної врожайності

необхідно врахувати і кореневу систему культури, на фор-

мування якої була витрачена сонячна енергія.

Приклад 3.1. Визначити потенційну врожайність яро-

го ячменю в умовах Сумської області.

Вегетаційний період культури (сходи 2.У, визрівання

28.VII, додаток, табл. 2) складає 29 днів травня, ЗО днів

червня і 28 днів липня.