Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

Для визначення можливого рівня врожаю по ресурсах

вологи (КУ

) на осушуваних землях з регульованим водно-

повітряним режимом використовують відому залежність з

деяким доповненням:

„

жт

ПВ ВН + цА + Є

ПУ

= — = £ , т/га, (8-1)

де ВН - запас продуктивної вологи в шарі 0,5 м на початок

вегетаційного періоду, мм;

цА - атмосферні опади, які потрапляють у розрахунковий

шар ґрунту (\і = 0,8 - 1,0), мм;

в - кількість вологи, що потрапляє у верхній (0,5 м) шар

ґрунту за рахунок капілярного підтоку з підґрунтових

вод, мм.

Найбільш складною для визначення є величина й. При

відсутності експериментальних даних ця величина може бути

визначена на основі залежності А.Ф. Авер'янова [1, 11, 50]:

в = е„(1 - —)" X Т

ВЕГ ( ММі

(8.2)

її,

КР

де е - максимальне добове водоспоживання (випаровува-

ність ), яке визначається в кожних конкретних умовах ек-

спериментально чи розрахунковим методом [4,10], мм/доб.;

Н - фактична середня глибина залягання рівня підґрунтових

вод, м;

п - показник ступеня, який для торфових ґрунтів складає

1, а для мінеральних -2 [11, 50, 86];

Твег - вегетаційний період культури (сходи - визрівання),

діб;

Н - критична глибина залягання рівня підґрунтових вод,

при якій починається помітне їх випаровування [50], м.

Критична глибина залягання підґрунтових вод кількісно

дорівнює висоті капілярного підняття (табл. 8.2).

Подальші розрахунки виконують аналогічно розділу 3.

Тобто, визначившись з продуктивною вологою (ПВ) і

прирівнюючи її до сумарного водоспоживання (Е), по

залежності 3.9 визначають можливий урожай (КУ

). Слід

відзначити, що оскільки в кінцевому рахунку подальші виз-

начення частіше за все проводять для умов середнього року,

то і продуктивну вологу можна визначити для цих умов.

Приклад 8.1. За вегетаційний період ярого ячменю в умо-

вах середнього року випадає 176 мм опадів (А). Запас

139

Таблиця 8.2

Середня висота капілярного підняття підґрунтових вод

у різних ґрунтах [66]

ГРУНТИ Висота ефективного

капілярного підняття, см

Супіщані 50-60

Легкосуглинисті 90-150

Середньосуглинисті 150-220

Важкосуглинисті 220-300

Глинисті 250-350

Торф слаборозкладений 40-60

Торф середньорозкладений 50-70

Торф сильнорозкладений 65-85

продуктивної вологи в шарі 0,5 м становить 98 мм (ВН). Фак-

тична середня глибина залягання підґрунтових вод - 0,75 м

(Н), Н

= 1,7 м. При максимальному добовому водоспоживанні

З мм/доб. (е

) і вегетаційному періоді 87 діб (Т

ВЕГ

) маємо:

G = 3,0 х

х87 = 82 , мм;

1,7 ^

ПВ = 98 + 176x1,0 + 82 = 356, мм.

Із залежності 3.9 маємо:

В 264

1ІУ

= = = 10,2, т/га.

(А-ПВ) (382-356)

Таким чином, у розглянутих умовах вологи достатньо

для формування практично будь-якого врожаю, тобто вод-

ний фактор не є лімітуючим.

При необхідності більш детального аналізу цього питан-

ня можна вважати доцільним розглядати продуктивну вологу

(ПВ), отже, і можливий урожай (КУ

) в усьому можливому

діапазоні зміни ресурсів (див. розділ 3). Однак слід пам'ятати,

що всі ці розрахунки показують лише одне: на формування

якого врожаю буде достатньо цієї вологи - і не більше. Пробле-

ма в даному випадку полягає в тому, що велика кількість воло-

ги, як зазначалося вище, може викликати погіршення

повітряного режиму, а значить, зниження врожаю.

Крім того, відомо, що регулювання глибини залягання

підґрунтових вод як при осушенні, так і при зволоженні ха-

рактеризується відповідною інерційністю, а фактичні умови

140

природного зволоження можуть бути досить далекими від прий-

нятих у проекті. Тому при більш детальному вивченні питан-

ня впливу водного фактора на продуктивність культури

необхідно розглядати динаміку водно-повітряного режиму

ґрунтів впродовж всього вегетаційного періоду (див. розділ 6).

Характеристикою водного режиму ґрунту може бути

або його вологість з граничними значеннями В

гаа?

і В

тіп

, або

дефіцит водного балансу (ДЛУ = Е - цА - О) з граничними

значеннями Д\У

тіп

= 0 і Д\¥

тах

= ї (В

тіп

). При цьому в окре-

мих випадках вдається встановити досить тісну кількісну

залежність між декадними значеннями дефіциту водного

балансу (Д\У) і декадними значеннями фактора, яким він в

основному визначається. В умовах ґрунтів постійного пере-

зволоження таким показником частіш за все може бути гли-

бина залягання підґрунтових вод (Н), а в умовах тимчасово-

го - атмосферні опади (А). У будь-якому разі така постанов-

ка питання дозволяє досить обґрунтовано і оперативно

регулювати водний режим.

Рис. 8.1. Залежність дефіциту водного балансу (№) від

атмосферних опадів (А)

Для умов другого варіанту (рис. 8.1), як приклад, маємо,

що при випаданні атмосферних опадів за десять днів поспіль у

кількості близько ЗО мм необхідно проводити зниження

підґрунтових вод (відкривати шлюзи), тому що існує небезпе-

ка перезволоження (Ш < 0). Якщо ДХУ^ - 20 мм (наприк-

лад), то при атмосферних опадах за 10 днів менше ніж 18 мм є

небезпека недозволоження, що викликає необхідність підняття

підґрунтових вод, тобто закриття шлюзів.

141

8.3. РІВЕНЬ ЖИВЛЕННЯ ПІД

ЗАПРОГРАМОВАНИЙ УРОЖАЙ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

НА ОСУШУВАНИХ ЗЕМЛЯХ

На цей час відомо два методи визначення необхідного

рівня живлення культури під запрограмований урожай, які

в принципі не відрізняються від загальноприйнятих, проте

мають деякі особливості в підходах і структурі.

Балансовий метод. Розрахунки на базі цього методу є

типовими, проте ряд авторів [24, 56, 68] вважають за доцільне

спочатку визначитися з врожаєм, який може бути сформо-

ваний за рахунок природної родючості ґрунтів, а потім роз-

рахувати необхідний рівень додаткового живлення.

Урожай, який можна одержати за рахунок існуючого

вмісту в ґрунті поживного елемента по аналогії з попереднім

(див. розділ 3), визначають як:

МУ = —'

Х Кг

, ц/га, (8 Зї

100 хС/

де Г

, К

- вміст у ґрунті поживного елемента та

коефіцієнт його використання, кг/га, %;

- винос поживного елемента з урожаєм, кг/ц.

Так визначають можливий урожай по кожному з

елементів (]\[, Р, К), і найменший із них вважається дійсно

можливим (ДМУ).

Якщо можливий урожай виявляється нижчим за

необхідний (У

пр

), то визначають необхідну додаткову

кількість елемента добрив (Д

) з відомих умов:

100 х С х (У - МУ )

Де =

-І7Г

кг д.р./га, (8.4)

де К/ - коефіцієнт використання елемента з добрив %

(табл.8.3).

Слід зазначити, що азотні добрива на торфових ґрун-

тах не застосовують, тому що цього елемента в ґрунті дос-

татньо для формування запрограмованого врожаю [21, 53].

Використання азоту на осушених мінеральних ґрунтах до-

сягає 60-70% (мінеральні форми) і 35-55%, що легко

гідролізується (табл. 8.3).

142

Таблиця 8.3

Використання сільськогосподарськими культурами поживних

речовин з мінеральних добрив на осушуваних землях [57]

Грунти

просапні

зернові

просапні зернові

просапні

зернові

Суглинкові

8-12

5-10

20-25

15-20

40-55

40-45

Супіщані та

12-16

8-12

25-30 20-25

40-45

35-40

піщані

12-16

Торфові

20-30

15-25

45-55

40-50

Приклад 8.2. Визначити дійсно можливий урожай яч-

меню (ДМУ) на торфових ґрунтах та норму добрив (якщо

це необхідно) для формування врожаю 35 ц/га (У

пр

). Запа-

си в ґрунті складають: фосфору 195,0 кг/га, калію - 162,5

кг/га. Коефіцієнт використання Р

становить 20% (К

калію - 45% (К

). Винос врожаєм складає: С

= 1,2 кг/ц,

С = 2,7 кг/ц (табл. 42, додаток).

3 умови (ґрунти осушені, торфові) маємо, що ресурса-

ми азоту і вологи врожайність не обмежується. Із залежності

8.3 одержуємо:

195,0x20

00 г

162.5X4» .

100x2,7

Таким чином, за даних умов дійсно можливий урожай

ячменю складає 27,1 ц/га і обмежується вмістом у ґрунті

калію. .

Для формування врожаю 35,0 ц/га (У

пр

) необхідно вне-

сти додатково:

_ 100 х 1,2 х (35,0-32,5)

= 1($ кг д р /т&

Мр

100 х 2,7 х (35,0-21,7)

= 50 кг /га>

Дк

Емпіричний метод. Цей метод враховує бонітет ґрун-

ту, кількість внесених мінеральних та органічних добрив,

виробничі умови та технічний рівень водорегулювання [66].

143

Величина запрограмованого врожаю на основі даного мето-

ду визначається із залежності:

Л7 (Б х Ц + Дм х Ом х Ко) х Кв х Квод .

Уп

Р ^ , Ц/га, (8.5)

де Б, Ц - бонітет ґрунту з врахуванням особливих ознак

та його ціна по врожайності культури (додаток, табл. 43,

44, 45);

Дм - доза внесених мінеральних добрив (повного

мінерального живлення), кг д.р./га;

Ом - окупність мінеральних добрив приростом врожаю,

ц/ц (додаток, табл. 49);

Ко - поправковий коефіцієнт на пряму дію та післядію

органічних добрив (додаток, табл. 46);

Квод - поправковий коефіцієнт на технічний рівень водоре-

гулювання (додаток, табл. 47);

Кв - поправковий коефіцієнт на виробничі умови [66].

_ Удос Уф

Кв - — + —

1,5 ,

(8 6)

Уп.м Удос

де Удос - середня багаторічна врожайність культури у

дослідних наукових установах при оптимальних дозах доб-

рив, ц/га (додаток, табл. 49);

Уп.м - потенційно можлива врожайність культури при по-

вному ресурсному забезпеченні, ц/га (додаток, табл. 49);

Уф - фактична середня (за 5-10 років) врожайність куль-

тури в даному господарстві, ц/га.

Зрозуміло, що такий метод розрахунку значно повніше

попереднього враховує не тільки об'єктивні, але й суб'єктивні

фактори, які впливають на ефективність використання доб-

рив. Однак істотний його емпіризм вимагає, як зазначають

автори, уточнення кількісної характеристики складових в кож-

них конкретних умовах. Крім того, слід відзначити, що роз-

рахунки за цим методом можуть бути як прямими, так і

зворотніми. Тобто в даному випадку можна визначати як мож-

ливий урожай при заданих умовах, так і визначитися з дея-

кими умовами, необхідними для формування запрограмова-

ного врожаю.

З іншого боку, коректність цього методу розрахунку

можлива лише при внесенні мінеральних добрив, тобто при

>0. Таким чином, емпіричний метод не дозволяє визна-

144

чити запрограмований урожаи при застосуванні тільки орган-

ічних добрив.

Приклад 8.3. Визначити можливий урожай картоплі

на осушуваних закритим дренажем дерново-підзолистих

супіщаних середньокислих ґрунтах, якщо буде внесено

мінеральних добрив 200 кг д.р./га (Дм) і 15 т/га гною (До).

Урожайність картоплі в даних умовах складає: Уп.м =

= 350 ц/га; Удос = 290 ц/га; Уф = 200 ц/га. Із довідкових

даних (додаток, 43-49) маємо, що бонітет ґрунту дорівнює

26 балам (Б), а з врахуванням його кислотності (поправко-

вий коефіцієнт складає 0,85) він буде: Б = 26x0,85 = 22 бали;

Ц = 350 кг/бал; Ом = 50 ц/ц; Ко = 1,34; Квод = 1,0;

290 200 ,

оп

Кв = + : 1,5 = 1,29.

350 290

Із формули 8.5 маємо:

(22x350+200x50x1,34) .

огго

Упр = —х1,0х1,29 = 272, ц/га.

100

Питання для самоперевірки і контролю

1. Дати загальну характеристику осушуваних земель та їх

водного режиму.

2. Особливості визначення кліматично забезпеченого

врожаю ресурсами вологи на осушуваних землях.

3. Методи визначення рівня живлення під запрограмований

урожай на осушуваних землях.

4. Виконайте розрахунки по встановленню необхідного

рівня живлення під одну із сільськогосподарських культур

(Метод розрахунку приймаєтья залежно від вихідних

даних.)

145

ОСОБЛИВОСТІ ПРОГРАМУВАННЯ

ВРОЖАЇВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬ-

КИХ КУЛЬТУР В УМОВАХ ЗРОШЕННЯ

9.1. МОДЕЛЬ «УРОЖАЙ - ВОДНИЙ ФАКТОР»

Як зазначалося вище, залежність урожайності сільсь-

когосподарської культури від фактора взагалі і водного зо-

крема описується одновершинною кривою (рис. 1.1). Мате-

матичне трактування її частіше за все визначається квадра-

тичною параболою [23], яка, як відомо, має вигляд:

У= а X

+ в X + с,

де У - урожай;

X - водний фактор;

а, в, с - емпіричні коефіцієнти.

(9.1)

Ідентифікація дослідних даних на основі цієї моделі

нескладна і загальновідома [20]. Проте подальший аналіз

одержаної таким чином математичної залежності істотно ус-

кладнюється, оскільки виникають проблеми у визначенні

природи емпіричних коефіцієнтів (а, в, с). Крім того, побу-

дова таких моделей для кількох культур не дає можливості

виконати обґрунтоване кількісне порівняння їх.

Однією з можливих моделей, яка б описувала вказану

залежність і не мала названих вище недоліків, може бути

модель С.Ф. Авер'янова та В.В. Шабанова [2], що становить

собою розподіл Пірсона І типу. У подальших роботах В.В. Ша-

банова ця модель була детально вивчена і проаналізована

[122, 123].

Суть даної моделі полягає в тому, що як урожай, так і

водний фактор приймаються нормованими і змінюються від 0

до 1. Математична інтерпретація цієї моделі має такий вигляд:

146

8, =

Ґ \

Фі

ТО.,,

Ґі-Фії

Форі

V )

[І-ФорО

(9.2)

де Б. — поточне нормоване значення врожаю (8 = 0 при

Ф = ф і в = 0 при ф = Ф

ф.

—

поточне нормоване значення водного фактора ((р = О,

ф'

і);

тах '

ф - оптимальне значення водного фактора, при якому

£Г- 5 = 1;

тах

—

емпіричний показник саморегулювання рослини.

Для нормування продуктивності береться ряд даних

урожайності (10-15 років) по найближчій сортодільниці, де

відносно високий і стабільний рівень агротехніки, для одно-

го і того ж сорту. Нормативне значення врожаю (Я.) визна-

чається як співвідношення поточного врожаю (У.) до макси-

мального в цій сукупності даних (У

тах

Ч -

" • (9.3)

тах

При нормуванні водного фактора слід перш за все ви-

значитися з показником, яким може бути представлений цей

фактор. Таким фактором можуть бути або запаси продук-

тивної вологи в ґрунті [122, 123], або дефіцит водного ба-

лансу за вегетаційний період культури [99, 100]. В остан-

ньому випадку нормативне значення водного фактора виз-

начають як:

А - А

(94)

- АЛУ .

тах тш

де

АТУ.

- поточне значення дефіциту водного балансу, яко-

му відповідає урожайність У.;

АЖ

іп

- екстремальні значення водного фактора, при

яких &

и і які

одержують з моделі Б = /(АТ^.

Слід зазначити, що прийняття нормованих значень як

фактора, так і продуктивності дозволяє вводити в таку мо-

дель дані кількох сортодільниць і відповідно найближчих

до них метеостанцій.

Ідентифікація параметрів моделі методом найменших

квадратів об'єктивно веде до того, що при ф = ф

ор[

ах

< 1.

Для приведення даної моделі у відповідність до

її базової

(залежність 9.2) необхідне ще одне нормування [122, 100, 101].

147

0.5

0.0

0.0 0.4 0.8

волого сухо

Рис. 9.1. Графічна ілюстрація моделі «урожай-водний фактор»

Слід відзначити, що дефіцит водного балансу (Д\У), як

зональна величина, становить собою різницю між сумарним

водоспоживанням (Е) та атмосферними опадами (А). При близь-

кому заляганні рівня підґрунтових вод необхідно враховувати

також величину капілярного підтоку (див. розділ 8).

Зрозуміло, що імовірність умов (сухо чи волого), коли

продуктивність культури може бути нульовою, дуже незнач-

на. Тому в кожних конкретних умовах дана модель працює

тільки в якомусь найбільш імовірному діапазоні значень

водного фактора ф

(Д^У

) і ф

(Д\¥

). Для визначен-

Коефіцієнт такого нормування, будучи емпіричним, дозво-

ляє забезпечити необхідну умову, при якій 8

тах

= 1 і визна-

чається як:

де S'

max

- максимальне значення нормованої врожайності із

функції S = f (у), одержаної методом найменших квадратів.

Таким чином, залежність 9.2 має вигляд:

- К

ГТф7 • (9.6)

^ Т opt у ^ Y opt у

Графічна ілюстрація цієї моделі подана на рис. 9.1.

1.0-4" „—.

148