Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

З іншого боку, введення в існуючу технологію вирощу-

вання культури іншого нового елементу технології чи захо-

ду, особливо регулюючого водний режим (див. розділ 5), в

окремі роки може істотно вплинути на величину врожай-

ності (КУ ). При цьому паралельність цих залежностей є

абсолютно не обов'язковою (рис. 3.12). Так, застосування

осушувальних заходів (наприклад, гребневе садіння картоплі)

в посушливі роки і особливо на легких за механічним скла-

дом ґрунтах може суттєво зменшити урожайність культури,

а вологозберігаючих в тих же умовах - підвищити. В умовах

надмірного зволоження ефективність цих заходів може бути

зворотньою (див. рис. 3.12).

—,КУв

Р, %

Рис. 3.12. Можливий вплив вологозберігаючих (2) та

осушувальних (3) заходів в порівнянні

з існуючою технологією (1)

Досить істотні відмінності в значенні КУ

можуть мати

місце і при вирощуванні різних сортів культури. Це пояс-

нюється різним транспіраційним коефіцієнтом цих сортів,

який є функціональною складовою коефіцієнта сумарного

водоспоживання.

Аналогічна ситуація виникає і при визначенні врожай-

ності культури за природою родючістю ґрунтів. Оскільки

кількісно ця величина залежить від окупності 1 бала боніте-

ту ґрунту чи коефіцієнта використання його елементів, то

зрозуміло, що коли різний рівень агротехніки пояснює різну

врожайність культури, то обумовлюється це перш за все

різним значенням названих показників. Це, в свою чергу,

може пояснюватись як інтенсивністю сорту (чим інтенсивні-

шим є сорт, тим більшим є коефіцієнт використання елемен-

ту та окупність 1 бала), так і особливостями агротехнічних

умов. Крім того, відомо, що з підвищенням рівня зволоження

урожайність культури без застосування добрив збільшується

за рахунок підвищення використання елементів живлення з

ґрунту (див. розділ 9). Це свідчить про доцільність вивчення

такого питання, як кількісна залежність використання при-

родної родючості ґрунтів залежно від рівня агротехніки та

сорту на фоні різного забезпечення вологою. Характер цієї

залежності наведено на рис. 3.13.

Рис. 3.13. Можливі варіанти залежності урожайності

культури від рівня забезпеченості вологою

прирізних рівнях агротехніки

Усе наведене вище вказує на те, що умова У = Const

яка була прийнята в усіх попередніх розрахунках, є значною

мірою наближеною.

У будь-якому разі наведені твердження дозволяють уточ-

нити і конкретизувати можливості культури в конкретних

ґрунтово-кліматичних і агротехнічних умовах.

Питання для самоперевірки і контролю

1. Чому потенційна врожайність є найбільшою з усіх

ресурсозабезпечених врожаїв?

2. Які фактори у виробничих умовах найчастіше за все

найбільш реально впливають на урожайність більшості

сільськогосподарських культур?

3. Що таке природна родючість ґрунтів, як вона визна-

чається і як впливає на урожайність культури?

4 Для умов свого гоподарства (району) розрахуйте ресурсо-

забезпечении урожай однієї з культур і визначіться з

лімітуючим фактором.

АГРОХІМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ

ВРОЖАЮ

Основною метою агрохімічного обґрунтування врожаю

сільськогосподарської культури є визначення необхідних доз

органічних та мінеральних добрив для одержання запрогра-

мованого врожаю. Загальновідомо, що ефективність внесе-

них добрив визначається коефіцієнтом (відсотком) їх вико-

ристання культурою, а залежність цього коефіцієнта дуже

багатофакторна і досить складна.

Фактори, які впливають на ефективність використання

внесених добрив, можна розділити на екологічні (природні)

та організаційно-технологічні.

4.1. ФАКТОРИ, ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА

ЕФЕКТИВНІСТЬ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ

Вологість ґрунту є одним з основних і досить істотних

факторів впливу на ефективність внесених добрив. При

відсутності вологи в ґрунті поживні речовини не можуть бути

використані рослинами, адже для їх кореневого живлення

необхідна наявність ґрунтового розчину. Крім того, вологість

стійкого в'янення чи зав'ядання (критична мінімальна

вологість ґрунту) є тим вищою, чим більше в ґрунті водороз-

чинних солей, а отже, і елементів живлення. Однак і надли-

шок вологи веде до зниження ефективності використання

поживних речовин ґрунту і добрив. Це пояснюється недо-

статньою кількістю повітря в ґрунті, можливим вимиван-

ням елементів у глибокі горизонти та істотними їх втратами

при наявності водної ерозії [6].

Найбільш повне використання поживних речовин та

найбільша ефективність добрив, і як наслідок - найкращий

ріст та розвиток рослин, забезпечуються лише за оптималь-

них для даних умов значень вологості ґрунту (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема впливу вологості ґрунту (W) на ефективність

використання добрив ( К

) та урожайність культури (У)

Давно встановлено [41, 70], що добрива є одним із

факторів, який обумовлює зниження витрат води на форму-

вання одиниці врожаю. Проте підвищення продуктивності

посіву пояснює збільшення загальних витрат води на одини-

цю площі, тобто зі збільшенням врожайності (У) сумарне

водоспоживання (Е) збільшується. Більш детально це роз-

глянуто в розділі 3.

Вказане дозволяє стверджувати наявність залежності

між витратами води (сумарне водоспоживання), рівнем жив-

лення та врожаєм культури (рис. 4.2).

Таким чином, представлена залежність повною мірою

відповідає положенню А.Н. Костякова [41] про те, що опти-

мальне значення водного фактора є оптимальним тільки для

даного конкретного співвідношення інших факторів росту.

Це, в свою чергу, досить надійно підтверджує дію такого

закону землеробства, як закон взаємодії факторів.

Повітряний режим ґрунту, або його аерація, є необхід-

ною умовою розвитку аеробної мікрофлори, аеробного розк-

ладу органічної речовини, дихання кореневої системи рос-

лин і т. п.

Вплив повітряного режиму на ефективність викорис-

тання добрив визначається перш за все через вплив на роз-

виток кореневої системи та її здатність до засвоювання по-

живних речовин із ґрунту. Як вказувалось вище, повітряний

У, т/га (Кд, %)

-Утах _____—

= f(W)

Ктах

W,%

У, т/га

Е , мм

ЕорМ Е

ор

і2

ор13

Рис. 4.2. Схема зв'язку рівня живлення (К

, К ), сумарного

водоспоживання (Е) та врожаю культури (У) [104]

режим ґрунту тісно пов'язаний з водним. У практиці для

більшості ґрунтів (крім глин) оптимальним вважається таке

співвідношення, при якому капілярні пори зайняті воло-

гою, а некапілярні - повітрям. Мінімальна аерація, яка може

забезпечити газообмін між ґрунтовим повітрям та атмосфе-

рою, складає близько 15%.

Надмірна вологість і, як наслідок, низька аерація, а

значить, і невелика концентрація кисню в ґрунтовому повітрі,

веде до підвищення кислотності ґрунту, відновлювальних

процесів, утворення рухомих закисних форм заліза. При

зворотному співвідношені - утворюються малорухомі окис-

ли заліза. Відповідно до цього змінюється і вміст у ґрунті

відновлених і окислених сполук марганцю, сірки, азоту.

Слід зазначити, що причиною низької аерації ґрунту може

бути також велика його щільність. При цьому стримування

росту кореневої системи буде залежати не тільки від недостат-

нього повітряного обміну, але й від механічного фактора.

Тепловий режим ґрунту разом з водним та повітряним

значною мірою впливає на розвиток тих чи інших ґрунтових

біохімічних процесів, пов'язаних з мікробіологічною

діяльністю. Тому в різні періоди вегетації залежно від тепло-

вих умов можуть змінюватися темпи мінералізації органічної

речовини, нітрифікації, мобілізації або іммобілізації фосфо-

ру, сірки та інших елементів живлення, відповідно знижую-

чи чи підвищуючи загальну потребу в добривах.

Температура ґрунту впливає на ефективність добрив

шляхом дії на швидкість руху води, рухомість солей, на

темпи надходження поживних речовин і, як результат, на

розвиток кореневої системи [6].

При звичайних температурах (20-25°С) окремі види доб-

рив за ефективністю розміщуються в такій послідовності:

N Р -> К, а при підвищених (35°С) - Р -> N К [6].

Відносне споживання окремих елементів живлення

сільськогосподарськими культурами при низьких темпера-

турах представлене на рис. 4.3.

0 5 10 15 20

Рис. 4.3. Вплив температури ґрунту на використання рослинами

поживних речовин (% від використання при і=20°С) [26]

Необхідно зазначити, що температурний режим ґрунту

визначається не тільки температурним режимом повітря, а і

вологістю самого ґрунту. Тобто сухі ґрунти нагріваються і охо-

лоджуються більше, ніж вологі, що істотно впливає не лише

на температурний режим, а й на амплітуду його коливань.

Вплив механічного складу, структури та агрохімічних

властивостей ґрунту на ефективність використання добрив

полягає в тому, що різні за механічним складом та гумусністю

ґрунти обумовлюють різні підходи до побудови системи жив-

лення рослин. Глинисті ґрунти удобрюють не дуже часто,

але відносно великими дозами; піщані - частіше і малими

дозами. Пояснюється де різною вбирною здатністю, їх

водопроникністю та аерацією, активністю біохімічних

процесів. Глинисті, більш важкі ґрунти, сильніше вбирають

поживні елементи добрив, що знижує їх концентрацію в

ґрунтовому розчині і запобігає вимиванню. Внесення вели-

ких доз на легких ґрунтах, особливо при значних опадах,

призводить до великих втрат поживних елементів і знижує

ефективність добрив.

Під впливом багаторічного систематичного внесення доб-

рив змінюються вміст і форми органічної речовини та основ-

них поживних елементів. Внесення мінеральних добрив

збільшує накопичення органічної речовини за рахунок по-

жнивних та кореневих залишків.

Узагальнення 1.1. Синягіна [82] дозволяють визначитись

із загальними тенденціями ефективності використання добрив:

а) зберігається висока ефективність азотних добрив, а

нерідко спостерігається навіть її підвищення;

б) знижується ефективність фосфору при внесені над-

лишкових його доз або високих доз гною;

в) підвищується ефективність калійних добрив;

г) зменшується відгук культури на мінеральні добрива

на фоні високих доз гною;

д) збільшується ефективність мінеральних добрив при

систематичному внесенні одних на фоні інших (наприклад,

азоту на фоні фосфору чи фосфору та калію);

г) знижується ефективність внесених добрив при

невнесенні одного із них.

При розробці системи живлення культури з метою більш

ефективного використання добрив важливим є встановлен-

ня необхідного співвідношення основних елементів живлен-

ня (Ы, Р, К), яке повинне відповідати хімічному складу вро-

жаю [6]. Іншими словами, співвідношення внесених

мінеральних добрив повинне бути таким, щоб вони в сумі з

тими елементами, які можуть бути використані з ґрунту,

відповідали б їх співвідношенню у врожаї культури.

Наявність у ґрунті елементів живлення визначають з кар-

тограм. Однак якщо з рухомого фосфору і обмінного калію

достовірність подальших розрахунків не викликає сумніву, то

дані з азоту, що легко гідролізується, порівняно малонадійні.

Це пояснюється значною його рухомістю, перш за все, унаслі-

док екологічних причин (волога, тепло). Тому визначення

необхідних доз азоту буде більш надійним при врахуванні да-

них експериментальних досліджень [6].

4.2. ОРГАНІЧНІ ДОБРИВА ТА ЇХ

ЕФЕКТИВНІСТЬ

Ефективність гною залежить від ґрунтових і

кліматичних умов зони. Найбільші прибавки врожаю від

внесення гною одержують у районах з високим рівнем при-

родного зволоження на легких за механічним складом і

бідних за родючістю ґрунтах. Чим засушливіші умови і

родючіші ґрунти, тим нижча ефективність органічних доб-

рив [6, 60, 3].

Відомо, що одна тонна змішаного гною на солом'яній

підстилці вміщує в середньому 5 кг азоту, 2,5 кг фосфору і

6 кг калію [3]. З цієї кількості в перший рік використо-

вується: азоту - 20-30%, фосфору — 30-50%, калію -

50-70%. Враховуючи, що весь калій гною знаходиться у

доступній для рослин мінеральній формі, а азот і фосфор - в

основному у вигляді органічних сполук, гній слід вважати

перш за все калійним добривом, яке вимагає доповнення

азотом та фосфором з урахуванням необхідного

співвідношення за хімічним складом врожаю [6].

Слід зазначити, що такі пожнивні залишки, як солома,

яка вміщує в середньому 0,45-0,67% N. 0,20% Р

і 0,75-

1,0% К

0, може бути основою для створення органічних доб-

рив як у вигляді різного виду компостів, так і безпосередньо

в ґрунті. В останньому випадку її розмільчують і заорюють,

попередньо внісши 40-60 кг/га азоту (0,7-1,0% від маси со-

ломи) для створення необхідних умов гуміфікації [3, 67].

4.3. АКТУАЛЬНІСТЬ ПРОБЛЕМИ

ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ

Перелічені фактори значною мірою взаємопов'язані та

істотно впливають на ефективність добрив, внесених під за-

програмований урожай сільськогосподарської культури. Тоб-

то кожному конкретному співвідношенню вказаних факторів

відповідають конкретні умови, які і визначають ефективність

використання поживних елементів.

Існуючі способи визначення необхідного рівня міне-

рального живлення ґрунтуються на двох основних методах:

балансовому та нормативної окупності. Кількісна оцінка

ефективності використання добрив визначається або через

коефіцієнт використання елемента з добрив (балансовий

метод), або через нормативну їх окупність (метод окупності).

Як зазначалося, ці показники значною мірою залежать від

ряду об'єктивних і суб'єктивних умов і вимагають експери-

ментального вивчення. Все це підкреслює справедливість

твердження Д.У. Кука [43] про те, що середні значення

ефективності використання добрив можуть бути досить

надійними для великих територій (районів, областей, зон),

а для видачі рекомендацій по конкретному полю необхідне

врахування всіх відомих причин, що впливають на цей по-

казник. Тому, крім середніх значень для окремих зон і в

цілому по Україні, для умов конкретної області і навіть

району в спеціальній довідковій літературі наводяться ці

показники як більш уточнені (додаток, табл. 12, 13, 15).

Найбільш поширеним способом визначення коефіцієнта

(відсотка) використання того чи іншого поживного елемен-

та з добрив є спосіб, який ґрунтується на відсотковому

співвідношенні винесеної кількості елемента прибавкою вро-

жаю (ДВ

) до внесеної з мінеральними добривами (Д

=^-х100% (4.1)

Д.

Як вказує К.П. Афендулов [6], у даному випадку пе-

редбачається, що кількість елемента, яка використовується

рослинами з ґрунту, залишається постійною, а наявність чи

відсутність добрив не впливає на поведінку рослин відносно

ґрунту. Однак відомо, що інтенсивність поглинання росли-

нами поживних елементів з ґрунту прямо пропорційно зале-

жить від рівня його природної родючості [94]. З другого боку,

зі збільшенням концентрації ґрунтового розчину змінюється

рівень використання елементів з нього. Звідси К.П. Афенду-

лов пропонує коефіцієнт використання елемента з добрив

визначати залежно від рівня живлення ґрунту:

* ~ х 100% (4.2)

Де

де В ' - винос елемента урожаєм при даному рівні живлення,

кз І за і

В ' - винос елемента урожаєм на варіанті без внесення доб-

рив, кг/га.

Вихідним положенням для такої постановки питання є

допущення про дещо різний хімічний склад врожаю при

внесенні добрив і без них (див. розділ 3.4).

Усе це підтверджує складність і деяку приблизність

аналітичних розрахунків доз добрив на запрограмований уро-

жай. Так, у роботі [94] відмічається, що численні експери-

менти, проведені з метою визначення кількісного впливу на

урожай культури, не дають однозначної відповіді. Визначе-

но, що характер такої кривої може бути різним (рис. 4.4).

Встановлено також, що на характер цієї кривої впли-

ває як природна родючість ґрунтів, так і співвідношення

У. т/га

1.0

0.0 -

0.5

Д чі, кг/га

Рис. 4.4. Залежність врожаю озимої пшениці від доз азотних

добрив [94]: 1 - параболічна крива; 2 - сигмоїдальна випукло-

вигнута крива; 3 - сигмоїдальна вигнуто-випукла крива

екологічних факторів. Крім того, при вивченні даного пи-

тання важливо враховувати здатність рослинного організму

до авторегулювання, компенсації та пристосування [94]. Це

вказує на те, що прийняття цієї залежності як прямої, на

чому ґрунтуються існуючі методи розрахунку, є деякою мірою

наближеним. У будь-якому разі йдеться про лімітуючу зону

впливу фактора (див. рис. 1.1). Характер самої залежності

впливу окремих елементів чи різного співвідношення основ-

них із них (1^, Р, К) на урожайність культури однозначно

має одновершинний куполоподібний характер. Математич-

на інтерпретація цієї моделі впливу, крім формули 1.1 може

бути представлена також залежностями типу [43]:

- квадратичної параболи - У = ах

+ вх + с;

- квадратного кореня - У = ах

1/2

+ вх + с.

Різна математична інтерпретація кількісного впливу

добрив на урожайність і різне значення емпіричних ко-

ефіцієнтів (а, в, с та с і к) залежить від багатьох зовнішніх і

внутрішніх чинників. Основними з них є гідротермічний

режим вегетаційного періоду та його рівномірність; техноло-

гія вирощування культури, її дотримання та відповідність

погодним умовам; природна родючість ґрунтів, рН середови-

ща та забезпеченість мікроелементами; густота посіву, забу-

р'яненість та враженість хворобами і шкідниками; видові та

сортові особливості культури і т.п. Тому зміна будь-якого із

зазначених факторів пояснює не тільки зміну емпіричних

коефіцієнтів, але в ряді випадків і самої моделі. Усе це вка-

зує на справедливість твердження Д.У. Кука [43] про те, що