Зінченко О.І., Салатенко В.Н., Білоножко М.А. Рослинництво

Подождите немного. Документ загружается.

150

Відомий український учений і спеціаліст у галузі рослинницт-

ва проф. С. М. Бугай в 50 – 60-х роках уперше висунув і теорети-

чно обґрунтував положення про сортову агротехніку вирощуван-

ня польових культур, що є важливим аспектом програмування

врожайності, дає змогу повніше використати їх біологічний потен-

ціал.

Провідними теоретиками програмування врожайності польових

культур є акад. І. С. Шатілов і проф. М. К. Каюмов, останній видав

підручник і низку навчальних посібників з програмування врожай-

ності.

Процес програмування поділяють на кілька етапів:

• визначення рівнів врожайності культури та їх реально можли-

вої величини в конкретних ґрунтово-кліматичних та матеріально-

технічних умовах господарства;

• складання оптимального агрокомплексу стосовно конкретного

сорту й агроекологічних умов поля;

• розробка прогностичної програми продукційного процесу (мо-

делі формування врожаю), програми коригування та ін.

Процес реалізації програми передбачає отримання і обробку ін-

формації про стан посівів та факторів навколишнього середовища,

оцінку інформації і прийняття рішень щодо уточнення (коригуван-

ня) прийомів та практичної реалізації прийнятих рішень.

6.2. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ (ЕЛЕМЕНТИ)

ПРОГРАМУВАННЯ

Кожний з етапів програмування включає досить конкретні його

елементи. Акад І. С. Шатілов виділив 10 рядів елементів програму-

вання, які назвав

принципами

. Основна суть їх така: 1) розрахувати

потенційну врожайність (

ПУ

) за використанням ФАР посівами;

2) розрахувати дійсно можливу, або кліматично забезпечену, вро-

жайність (

ДМУ, КУ

) за природними ресурсами вологи і тепла;

3) спланувати реальну господарську врожайність (

РПУ

) за ресурса-

ми, які є в господарстві; 4) розрахувати для спрогнозованої врожай-

ності площу листкової поверхні, фотосинтетичний потенціал (

ФП

)

та інші фітометричні показники; 5) всебічно проаналізувати закони

землеробства й рослинництва і правильно використати їх в конкрет-

них умовах програмування; 6) розрахувати норми добрив і розроби-

ти систему найефективнішого їх використання; 7) скласти баланс

води і для умов зрошення розробити систему повного забезпечення

посівів водою по періодах вегетації; 8) розробити систему агротехні-

чних заходів виходячи з вимог вирощуваного сорту; 9) розробити

систему захисту посівів від шкідників, хвороб та бур’янів;

10) скласти картку вихідних даних та використати ЕОМ для визна-

151

чення оптимального варіанта агротехнічного комплексу по досяг-

ненні запрограмованої врожайності за величиною і якістю.

Для правильного обґрунтування запрограмованої врожайності

треба врахувати господарські можливості та всебічно проаналізува-

ти ресурси природних факторів урожайності, які в польових умовах

суттєво майже не змінюються. Це насамперед сонячна радіація, теп-

ло, волога, мінеральні сполуки ґрунту і добрив, вуглекислота повіт-

ря. Тому в процесі програмування розраховують потенційну врожай-

ність за використанням ФАР на рівні доброго посіву (за А. А. Ничи-

поровичем 1,5 – 3 %), повного використання природних ресурсів во-

логи і тепла — дійсно можливу, або кліматично забезпечену, вро-

жайність (

ДМУ

КУ

) та ефективного використання господарських

ресурсів урожайності — реальну програмовану господарську вро-

жайність (

РПУ

Визначення потенційної врожайності. Потенційна врожайність у

програмуванні — це максимальна врожайність, яку теоретично мо-

жна мати при заданому надходженні та коефіцієнті засвоєння ФАР

посівом

ФАР

ККД

, %) і оптимальному забезпеченні іншими

факторами (Х. Г. Тоомінг). Її розраховують за формулою

А. А. Ничипоровича

1010

ФАРФАР

⋅⋅

∑

КO

ПУ

де

ПУ

— потенційна врожайність сухої біомаси, ц/га;

ФАР

∑

—

надходження ФАР на посів за період активної вегетації культури,

кДж/га;

ФАР

— запланований коефіцієнт засвоєння ФАР, %;

—

питома енергетична ємність сухої біомаси вирощуваної культури,

кДж/кг.

ФАР — це частина інтегральної радіації з довжиною хвилі від

380 до 720 нм, яка спричинює фотохімічні реакції в зелених части-

нах рослин. Її розраховують за рівнянням

ФАР

DCSCO

dse

∑

∑ +

′

∑=

де

— ефективний коефіцієнт переходу від інтегральної прямої

радіації до ФАР (залежить від географічної широти і пори року, але

змінюється мало і в середньому становить 0,42);

— коефіцієнт

переходу від інтегральної розсіяної радіації до розсіяної ФАР

(у середньому 0,60);

′

∑ — сума прямої інтегральної радіації,

кДж/см

;

∑

— сума розсіяної інтегральної радіації, кДж/см

Коефіцієнт засвоєння ФАР посівами (

ФАР

ККД посівів) колива-

ється в значних межах, але звичайно не перевищує 5 %. Лише за

виключно сприятливих умов навколишнього середовища він дося-

152

гає 8 – 10 %, а теоретично можливий коефіцієнт становить 15 – 18 %

(Х. Г. Тоомінг, 1977).

Перерахунок від

ПУ

біомаси до

ПУ

господарськи цінної частини

врожаю проводять за формулою

()

100

госп

ПУ

⋅−

⋅

де

— стандартна вологість господарськи цінної частини урожаю, %;

— сума частин основної і побічної продукції в урожаї.

Визначення дійсно можливої врожайності (

ДМУ

). Нерегульовані

або малорегульовані фактори місцевості майже завжди перебувають

не в оптимальних для рослин кількостях і співвідношеннях і обме-

жують

ФАР

ККД посівів. Тому врожайність, як правило, нижча за

ту, яка відповідає максимально можливому для культури

ФАР

ККД .

Урожайність, розраховану за малорегульованими і нерегульовани-

ми факторами вологозабезпечення і тепловими ресурсами, назива-

ють

дійсно можливою

, або

кліматично забезпеченою

(

ДМУ

КУ

ДМУ

за вологозабезпеченістю визначають на підставі даних про

ресурси вологи (

мм) і питому витрату води на утворення одиниці

сухої речовини біомаси або одиниці господарськи цінної частини

урожаю, тобто

коефіцієнта транспірації

(

ТК

), або

коефіцієнта водо-

витрачання

(

КВ

, мм/ц, т/ц, т/м

). Визначають

ДМУ

за формулою

100

ТК

ДМУ

⋅

або

КВ

ДМУ

100⋅

де

ДМУ

— в першій формулі врожайність сухої біомаси, ц/га, у дру-

гій — врожайність господарськи цінної частини урожаю або загаль-

ної маси урожаю, ц/га, що залежить від взятої величини

КВ

;

—

ресурси вологи, доступної для рослин, мм.

Ресурси доступної для рослин вологи можна визначити кількома

способами. Найбільш простим є визначення за формулою

p.op.o

ПКWW

де

p.o

— середньорічна кількість опадів, мм;

р.о

— коефіцієнт

використання опадів;

— потік води з підґрунтових вод, мм.

Близько 30 % річної кількості опадів стікає з талими водами з

поверхні ґрунту, відтікає з поверхневим і ґрунтовим стоком під час

вегетації, випаровується з поверхні ґрунту і стає недоступною для

рослин.

Конкретніше ресурси доступної для рослин вологи можна визна-

чити, використовуючи дані про запаси доступної для рослин вологи

на період відновлення вегетації озимих культур і багаторічних

153

трав, а для ярих культур — на період їх сівби

мм) за багаторі-

чними даними метеостанції, на період збирання культури

з.о

мм) — кількість опадів, яка випадає за вегетаційний період культу-

ри

),(

в.о

і коефіцієнта корисності опадів, які випали за вегетацію

).(

в.о

Для цього використовують такі формули:

;

в.ов.ов

ПКWWW

+= .

зв.ов

ПWWW

−

Розрахунок

ДМУ

за біогідротермічним потенціалом продуктив-

ності (

БГПП

). На основі багаторічних досліджень професор А. М.

Рябчиков зробив висновок, що здатність території формувати певну

кількість фітомаси залежить від поєднання таких факторів, як світ-

ло, тепло, волога, тривалість вегетаційного періоду. Продуктивність

місцевості за поєднанням цих факторів можна визначити у балах

біогідротермічного потенціалу (

БГПП

) за формулою

,36/

вp

RWTК

де

— біогідротермічний потенціал продуктивності, балів;

—

ресурси продуктивної вологи, мм;

— період активної вегетації

культури, декад;

— радіаційний баланс за даний період, кДж/см

Аналогічні показники продуктивності території мають при роз-

рахунку її за гідротехнічним показником продуктивності (

ГТП

,46,0

взв

TКГТП

де

ГТП

— гідротермічний показник продуктивності, балів;

зв

—

коефіцієнт зволоження;

— тривалість вегетації, декад.

зв

визначають як співвідношення між енергією, яку треба за-

тратити на випаровування ресурсів вологи (

, мм), і фактичним

надходженням енергії за вегетаційний період (

, кДж/см

) за фор-

мулою

./06,0

зв

RWК

Урожайність сухої біомаси визначають за формулою

.1022

−

ГТПДМУ

Дійсно можлива врожайність, розрахована за кліматичними фа-

кторами, залежить від сортових особливостей культури, управління

процесами формування певних частин урожаю (наприклад, госпо-

дарськи корисної частини) тощо.

Визначення виробничої врожайності. При визначенні реальної

врожайності, яку можна мати у виробничих умовах конкретного го-

сподарства, аналізують урожайність районованих сортів на сортоді-

льницях, у кращих господарствах, наукових закладах. Наприклад,

154

для зернових культур використовують формулу, запропоновану М.

С. Савицьким:

,1000:

РКЗАУ

де

— урожайність зерна, ц/га;

— кількість рослин на 1 м

на пе-

ріод збирання;

— продуктивна кущистість рослин;

— кількість

зерен у колосі (суцвітті);

— маса 1000 зерен, г.

Реальна виробнича врожайність (

РВУ

) залежить від реалізації

ґрунтової родючості та від кліматичних факторів місцевості. Якщо

коефіцієнт їх реалізації близький до 1 (100 %), то

РВУ

відповідає

ДМУ

. Якщо він нижчий, то і

РВУ

менша за

ДМУ

. Реалізація кліма-

тичних умов залежить від задоволення культури регульованими у

виробничих умовах матеріальними (ресурсними) факторами вро-

жайності.

Фактори життя частково можна регулювати агротехнічними за-

ходами. На фоні правильно застосованих агротехнічних прийомів

вирішальний вплив на повноту використання природних факторів

урожайності має режим живлення, а на зрошуваних полях — зро-

шення. Тому

РВУ

визначають з урахуванням цих факторів. Реаль-

ну виробничу врожайність розраховують за формулою

,...

ппммoo

OКOКOКБЦРВУ

де

РВУ

— урожайність культури, ц/га;

— бал бонітету ґрунту;

— ціна балу ґрунту, ц/бал;

— кількість органічних добрив,

запланованих під культуру, т/га;

— кількість мінеральних

добрив, запланованих під культуру, ц/га;

— відповідно

окупність приростом урожаю 1 т органічних і 1 ц мінеральних доб-

рив, ц;

пп

OК

— інші виділені під культури засоби та їх окупність

урожаєм.

Якщо добрив у господарстві достатньо, то

РВУ

планують по

ДМУ

і під неї розраховують дози добрив.

В умовах зрошення

РВУ

розраховують за ресурсами поливної во-

ди на основі окупності 1 м

води урожаєм культури за формулою

МКБЦРВУ

де

— ресурси поливної води, м

/га;

— окупність 1 м

води

приростом урожаю, ц.

Під заплановану за ресурсами вологи урожайність розраховують

норми добрив та інших засобів. Якщо поливна вода не є лімітуючим

фактором, то

РВУ

планують за

ПУ

при

ФАР

ККД не нижче 2,5 – 3 %.

Під цю врожайність розраховують необхідну кількість поливної во-

ди, добрив та інших засобів.

155

Можна також визначити врожайність культури за ефективною

родючістю ґрунту. Це доцільно робити насамперед на родючих ґрун-

тах, після переорювання пласта трав.

Урожайність можна розраховувати і за рівняннями лінійної та

множинної регресії (Всеросійський науково-дослідний інститут кор-

мів, О. С. Образцов). Розрахувати загальну урожайність біомаси со-

рту можна за рівнянням множинної регресії

(

)

eполз.пгок.ґpH

NPKтe1

1сппo

КBКККККК

КККККККУУ

⋅⋅⋅⋅⋅⋅×

⋅

⋅=

де

— загальна врожайність біомаси, ц/га сухої речовини при

скошуванні на висоті 5 – 6 см;

— генетичний потенціал уро-

жайності сорту (залежить від його скоростиглості і тривалості дня в

період сходів), ц/га;

сп

— нормована функція оптимального строку

сівби (сп — кількість днів після оптимального строку сівби зернових

культур, враховується лише зниження врожайності внаслідок ура-

ження рослин шкідниками, хворобами або запізнення із сівбою);

— функції оптимальності умов температури і зволоження в

період від сівби до цвітіння ),(

КК

і від цвітіння до дозрівання

);,(

КК

— вік травостою (для багаторічних трав);

NPK

—

вміст NPK в ґрунті і добривах;

— кислотність ґрунту;

ок.ґ

—

окультуреність ґрунту;

— густота стояння рослин;

з.п

— за-

бур

’яненість посіву;

вил

— ступінь вилягання рослин;

— фаза

розвитку рослин на момент збирання;

— показник виходу готово-

го корму (залежить від технології збирання, консервування і збері-

гання продукції);

— забезпеченість технікою і трудовими ресур-

сами.

Розрахунки врожаю зерна і кормів за такими рівняннями прово-

дять на ЕОМ.

Після розрахунків дійсно можливого врожаю і врожаю потенцій-

ного слід порівняти їх і опрацювати технології переходу з одного

рівня врожаю до іншого, більш високого

(

)

пвдмф

BBB

−

Для програмування врожайності в умовах природного нестійкого і

недостатнього зволоження беруть середньорічні показники (І. С. Ша-

тілов).

Програмування має на меті лише оптимізувати всі процеси тех-

нології вирощування. Потрібно оптимізувати енергетичні затрати і

вирішити організаційні питання: формування агрегатів, навчання

виконавців, створення загонів і ланок з вирощування запрограмо-

156

ваних урожаїв, забезпечення відповідними приладами для спосте-

реження за умовами вегетації, умови оплати праці та ін.

І. С. Шатілов вважає, що можуть бути 3 етапи програмування:

одержання високого запрограмованого врожаю за рахунок вико-

ристання родючості ґрунту і добрив, коли баланс поживних речовин

може бути частково від

’ємним; одержання високих врожаїв із збе-

реженням родючості ґрунту і одержання високих і надвисоких вро-

жаїв з підвищенням родючості ґрунту. Третій етап можливий лише

в господарствах з високою інтенсифікацією рослинництва і тварин-

ництва (щоб забезпечити позитивний баланс поживних речовин у

ґрунті).

Перед складанням прогностичної програми мінімального агро-

комплексу вирощування культури деталізують питання дебіту во-

логи за вегетаційний період культури в умовах поля, її кількості, що

може бути використана посівом. На заплаві визначають також фак-

тичний рівень ґрунтових вод. Якщо він регулюється, визначають

оптимальний його рівень стосовно даної культури. У разі потреби

планують часткове зрошення в періоди зниження відносної вологос-

ті повітря.

Слід завчасно визначити фітометричні параметри посіву заданої

продуктивності, тобто визначити оптимальну площу листків по пе-

ріодах вегетації, фотосинтетичний потенціал посіву, чисту продук-

тивність фотосинтезу і на цій основі обґрунтувати норму висіву під

запрограмований урожай (М. К. Каюмов, 1989). Ці роботи є теорети-

чною розробкою процесу програмування, але, на жаль, на практиці

вони ще використовуються недостатньо і замінюються більш прос-

тим: визначення (в дослідах) стосовно кожного ґрунтово-кліматич-

ного регіону кількісного і просторового розміщення рослин — густо-

ти стеблостою і способом сівби. На їх основі встановлюють норму ви-

сіву культури.

Розрахунки доз внесення добрив. Важливим аспектом в системі

програмування є оптимізація режиму мінерального живлення

культури. Для цього уточнюють динаміку рухомих сполук пожив-

них речовин у ґрунті — азоту, фосфору, калію, а також інших макро-

і мікроелементів, винос їх прогнозованою врожайністю культури. На

цій основі розраховують потребу в поживних речовинах на запрог-

рамовану врожайність.

Норму добрив під запрограмовану врожайність розраховують за

формулою

(

)

(

)

пм1

ККПBB

⋅⋅−⋅

де

— доза добрива, кг/га;

— програмований врожай, ц/га;

—

вміст поживних речовин у ґрунті, мг на 100 г;

— винос поживних

157

речовин на 1 ц основної продукції з відповідною кількістю побічної,

кг;

— коефіцієнт переведення, мг на 100 г в кг/га;

— коефі-

цієнт використання поживної речовини з добрива, частка від оди-

ниці;

— коефіцієнт використання поживної речовини з ґрунту,

частка від одиниці.

При розрахунку норм добрив на запрограмовану врожайність

враховують призначення посіву — на зерно, для одержання коре-

неплодів, бульбоплодів, вегетативної кормової зеленої маси. В посі-

вах на корм, коли використовується вся рослина (листя, стебла, су-

цвіття), потрібно забезпечити якомога більший вміст листі в урожаї

(наприклад, одно- і багаторічні трави, кукурудза на зелений корм

та інші культури зеленого конвеєра). Для цього велике значення

має достатнє азотне живлення рослин, яке забезпечує формування

високого врожаю вегетативної маси і достатній вміст у ній протеїну.

Проте, щоб у кормі не було надлишку нітратів, дозу азоту слід зба-

лансувати з внесенням (або наявністю в ґрунті) фосфору і калію.

Враховують також розміщення культури в сівозміні, рівень підго-

товки працівників, наявність техніки, організовують регулярний

контроль за своєчасністю і якістю проведення всіх робіт, спостере-

ження за ходом формування врожаю. Одержані дані обробляють і

приймають відповідні рішення стосовно догляду за посівом і зби-

рання врожаю.

Прогностична програма формування врожаю культури (модель

продукційного процесу). Передбачають і намічають хід формування

врожаю сорту або гібриду певної культури в умовах конкретного по-

ля.

На основі детального вивчення біології і екології сорту (гібриду) з

урахуванням абіотичних і біотичних факторів вегетації передбача-

ють (прогнозують) календарні строки настання фенологічних фаз

(бажано і етапів органогенезу), динаміку вологості ґрунту і вмісту

поживних речовин у ньому, динаміку наростання листкової поверх-

ні і вегетативної маси рослин, оптимальну густоту стеблостою, струк-

туру врожаю. На основі попередніх досліджень та з урахуванням

метеорологічного прогнозу передбачають забур

’яненість, види

бур

’янів, ушкодження шкідниками і хворобами, імовірність виля-

гання посіву, способи збирання врожаю та ін.

Отримані дані використовують для складання технологічної

схеми вирощування і програми коригування умов вегетації культу-

ри — розробки додаткових заходів поліпшення цих умов (якщо вони

будуть значно відхилятись від оптимальних) за рахунок додаткових

зрошень, освіжаючих поливів, додаткових заходів боротьби з

бур

’янами, шкідниками, хворобами на випадок епізоотії або епіфі-

тотії та ін.

158

Інформація про стан посіву повинна надходити регулярно.

У більш складних системах, наприклад, при вирощуванні запро-

грамованих урожаїв на зрошуваних ділянках інформація може

надходити на ЕОМ в результаті застосування спеціальних приладів

із чутливими датчиками безпосередньо від рослин. Це вже є вищим

етапом програмування і забезпечення оптимальних умов вегетації

рослин. Здебільшого це має місце в овочівництві при вирощуванні

культур закритого ґрунту, де від рослин і з ґрунту (субстрату) по-

стійно надходить на ЕОМ інформація і видаються відповідні ко-

манди, настанови щодо підтримання заданих параметрів вегетації

рослин.

Мінімальний агрокомплекс. Наступний етап програмування —

технологічний, який включає складання агрокомплексу, технологі-

чної схеми і технологічної карти (технологічного проекту) вирощу-

вання культури. Крім того, мінімізація технології має протиерозій-

не значення, сприяє збереженню родючості ґрунту.

Сучасна технологія вирощування (мінімальний агрокомплекс),

наприклад для зернових, передбачає поверхневий обробіток, вико-

нання кількох прийомів за один прохід тощо. Враховується конкрет-

на ситуація, яка складається на полі з урахуванням агрометеороло-

гічних факторів. Дуже велике значення при цьому має загальний

рівень агротехніки в сівозміні, екологічна чистота поля, підбір сор-

тів, стійких проти бур

’янів, хвороб, шкідників тощо.

Агрокомплекс можна зобразити у вигляді таблиці або сіткового

графіка, на якому по вертикалі відображують зверху вниз усі основ-

ні агротехнічні прийоми, починаючи із внесення добрив, лущення

стерні, оранки (у разі потреби) і закінчуючи збиранням врожаю.

Прийоми догляду і збирання врожаю пов

’язують з фазами росту і

розвитку рослин культури. Це загальна побудова системи вирощу-

вання культури, передумова подальшої деталізації технологічного

процесу.

Технологічна схема вирощування культури. Розробка технологі-

чної схеми (технології вирощування запрограмованого врожаю як

основи технологічної карти, або технологічного проекту) вирощу-

вання культури передбачає визначення технологічних операцій

(прийомів) вирощування, складу агрегату, строків проведення робіт,

агротехнічні вимоги та примітки:

Склад агрегату

Прийом

вирощу-

вання

трактор

машини,

знаряддя,

зчіпки

Строк

виконання

Агротехнічні

вимоги

Примітки

159

При вирощуванні культури за екологічно чистою енергозберіга-

ючою технологією важливо максимально використати агротехнічні

та біологічні заходи догляду за посівом. Потрібно, зокрема, добре

очистити поля від бур

’янів восени і навесні, застосувати (де можна)

до- і післясходові боронування, міжрядні обробітки з присипанням

захисних смуг і підгортанням рослин. Технологічна схема передба-

чає також підбір сорту (гібриду), який слабко уражується шкідни-

ками та хворобами, не вилягає тощо, а тому не потребує додаткових

енергетичних затрат на пестициди, ретарданти та ін.

Може бути кілька варіантів технологічних схем. Слід порівняти

їх за енергоємністю, визначивши затрати сукупної енергії на окремі

технологічні операції і в цілому по агрокомплексу вирощування.

Наведемо розрахунки затрат сукупної енергії на вирощування гре-

чки за двома технологіями — традиційною із застосуванням і без

застосування пестицидів (табл. 15).

15. Затрати сукупної енергії на вирощування гречки за традиційною

і альтернативною (пропонованою) технологіями (за О. С. Алексєєвою)

Затрати сукупної енергії за тех-

нологією, МДж/га

Прийоми вирощування

традиційною альтернатив-

ною

Лущення стерні у два сліди 483 483

Повторне лущення (у разі потреби) 552 552

Внесення мінеральних добрив і вапнякових мате-

ріалів (підготовка, навантаження, транспорту-

вання, внесення, енергоємність добрив)

9009 4300

Внесення бактеріальних добрив (на торфі) — 680

Зяблева оранка 729 729

Ранньовесняне боронування 102 102

Перша і друга культивації 814 814

Підготовка насіння — —

Протруювання 394 —

Повітряно-тепловий обігрів — 86

Внесення гербіцидів (з урахуванням їх

енергоємності)

1337 —

Передпосівне коткування 194 194

Сівба (транспортування і навантаження насіння,

сівба, енергоємність насіння) 4516 4516

Коткування посіву 94 94

Досходове (одне) і післясходове (два) боронування — 285

Міжрядний обробіток (двічі) 714 714

Підгортання — 437

Вивезення бджолосімей на посів 376 376

Скошування у валки 991 991

Підбирання і обмолочування валків 1041 1041

Транспортування зерна 383 383

Очищення зерна 401 401

Скирдування соломи 487 487

Всього 23 024 18 072