Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

ня граничних значень дефіциту водного балансу (ДЛУ

ДЛУ

) необхідно мати репрезентативний ряд спостережень

(Т >"^5 років), розмістити ці дані у порядку зростання і по-

будувати імовірнісну криву дефіциту водного балансу [99]

(рис. 9.2).

У подальшому тут може бути кілька рішень. За умова-

ми нормального розподілу значень Д"\У (якщо Д\У = Д\У

50%

)

можна брати діапазон Д\У (Д\У

. = Д\У

160/

, Д= Д\У

840/

)

чи ДАУ ±2а (Д\\П

тіп

= Д\У

25%

, ДАУ

^ Д\У

;,) [20, 39]. Мож-

на брати екстремальні значення як межі, де йде різка зміна

значень, тобто . = Д\У,

, а ДЛУ

= Д\У„„ [100]. При

' шіп 5%

шах 95%

л с

цьому статистично визначений діапазон складає 90% і зна-

ходиться з деяким наближенням у межах ДДУ^^о.

Зрозуміло, що ці межі можуть бути визначені і будь-якими

іншими критеріями.

Рис. 9.2. Імовірнісна крива дефіциту водного балансу

вегетаційного періоду культури: 1 - засушлива зона;

2 - зона нестійкого природного зволоження

Не викликає сумніву, що користуватися залежністю

(9.6) можна тільки при її достатній достовірності, показни-

ком якої може бути критерій Фішера [55].

Параметри моделі для деяких культур наведені в табл.

9.1. При цьому екстремальні значення водного фактора наведені

як уточнені з урахуванням положень, даних у роботі [102].

Рішення залежності 9.6 щодо вказаних параметрів доз-

волило одержати дещо спрощені формули моделей для зга-

даних культур:

ячмінь ярий - = 6,177ф

1,329

(1 - ф)

298

;

картопля - Б, - 2,128ф°'

42б

(1 - ф)

718

;

149

Таблиця 9.1

Параметри моделі «урожай - водний фактор» для деяких

сільськогосподарських культур [100, 104]

Культура

Форі

Д\У

тіп

, мм

А'^

пах

, мм

Ячмінь ярий

2,606

0,505

-187

+183 1,177

Картопля

1,147

0,373 -201

+339 1,786

Горох

1,870

0,386 -135

+215

1,133

Огірки

1,315

0,337 -162

+318

1,471

Люцерна

0,940

0,228 -130

+440

1,335

Капуста пізня

1,860

0,380

-365

+595

1,390

горох - = 3,649ф°'

766

(1 - Ф)

865

;

огірки - = 2,313ф°'

442

(1 - ф)

871

;

люцерна - = 1,558 ф°-

182

(1 - ф)

680

;

капуста - = 5,877ф

иі6

(1 - ф)

475

9.2. ПАРАМЕТРИ МОДЕЛІ «УРОЖАЙ -

ВОДНИЙ ФАКТОР» ЗАЛЕЖНО ВІД РІВНЯ

ЖИВЛЕННЯ

Виходячи з розглянутого в попередньому розділі, мож-

на стверджувати, що параметри моделі «урожай - водний

фактор», одержані при математичній обробці урожайних

даних сортодільниці або дослідних даних, є найбільш досто-

вірними. При використанні цієї моделі в інших (виробни-

чих) умовах параметри її можуть дещо змінюватися. Це перш

за все стосується оптимального значення водного фактора.

Математична обробка дослідних даних ряду авторів [49,

93], які наведені в роботах [104, 109], показала, що різні

рівні живлення дозволяють сформувати різний урожай, який

вимагає різної кількості води (див. рис. 4.2.). Таке тлума-

чення зрозуміле і загальновідоме, проте питання в даному

разі полягає в кількісній оцінці вимог культури до води за-

лежно від рівня живлення.

Серед багатьох методів та способів розрахунку сумар-

ного водоспоживання тільки метод А.Н.Костякова (форму-

ла 3.6) зважає на урожайність культури. При цьому

емпірична залежність Е=^У), що наведена в розділі 3 (фор-

мула 3.7), враховує дуже важливу умову: коефіцієнт сумар-

ного водоспоживання теж залежить від рівня врожаю.

Таким чином, можна стверджувати, що різному рівню

агротехніки, який забезпечує різний рівень урожаю, відповідає

150

своє оптимальне значення водного фактора. При цьому якщо

якість і своєчасність проведення польових робіт, класність

насіння та інтенсивність сорту є необхідними умовами фону,

то фактором, який підлягає регулюванню, є рівень живлення.

Оптимальне значення водного фактора в моделі, що роз-

глядається, для умов, відмінних від базових, можна визна-

чити як [101]:

ми-—(1-—)

тш

І •

-у К"

ф'

ор1

= Ьн , (9.7)

де - оптимальне значення водного фактора;

ДТУ , \Wmax - абсолютні величини екстремальних

тт

1,1

значень дефіциту водного оалансу, мм (табл. 9.1 );

В - коефіцієнт регресії в залежності Е = [(У) (додаток,

табл. 4 );

- показник рівня агротехніки в умовах, для яких прово-

дять розрахунки.

= (9.8)

шах шах

де У - максимальний урожай культури за ряд років на

сортодільниці, ц/га;

У' - максимальний урожай, який планується одержати

в сїаних умовах, ц/га.

Залежно від співвідношення У

„, та У*, значення К

111 аХ III аЛ и

як і б

(Є =1), можуть бути як більшими, так і меншими

за одиницю.

У цьому разі показник рівня агротехніки (К

) по своїй

суті дещо відрізняється від наведених вище способів визна-

чення (їіа). Це пояснюється тим, що, в зв'язку з побудовою

базових моделей за даними сортодільниць виникає не-

обхідність порівняти рівень агротехніки в базових умовах з

умовами конкретного господарства. При цьому технологія

вирощування, бонітет ґрунту і внесені добрива враховують-

ся на прямо, а опосередковано.

Приклад 9.1. Визначити оптимальне значення водного

фактора (ф^

) в моделі «урожай - водний фактор» для ярого

ячменю та формулу цієї моделі, якщо в умовах найближчої

сортодільниці У

гаах

=50,0 ц/га, а у виробничих умовах пла-

нується отримувати: а) У

тіх>1

=40,0 ц/га; б) У

„

=60

>° Ц/га.

З таблиці 9.1 маємо: І 1=183 мм, І

=187 мм. Із

додатку (табл. 4): В=264.

151

=12-

max,2

Таким чином, при У

тах

= 50,0 ц/га К

= 1; ф

ор

= 0,505,

при

у1

ахд = 40-0 ц/га к

= 40/50 = 0,8; S'

max

, = 0°*8;

187-^1(1--!-)

і 40 0,8

-< тТТ^

= 0

511

И У1

шах,2 =

-° Ч/

Га К

= 60

= 1.2; S

187-^(1-1.)

1.2 п

Pt =

183+І87

Базовою формулою моделі для умов сортодільниці на

основі залежності 9.2 є:

S, = 6,177х ф

1і829

(1 - ф)

^».

Для умов У

=40,0 ц/га:

= 0,8

0,511

max

ч. 2,606x0,511

ч 2,606Ь<0,489

1-ф )

0,489

s /

Для умов У'

тах

= 60,0 ц/га:

ч2,60а<0,498

= 4,868 ф^І-ф)

=1,2

0,502

max

^2,606*0,502/-

1-Ф

= 7,305ф

1,308

—

ф)

298

0,498

/ % >

На рис. 9.3 подано графічну ілюстрацію розрахованих

моделей.

1.0 -І

0.0

0.4

0.8

Рис. 8.3. Модель «урожай - водний фактор» для ярого ячменю: 1

- базова модель; 3 - при У'

тах

= 40 ц/га; 2 - при У' = 60 ц/га

152

9.3. УРОЖАЙНІСТЬ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР в

УМОВАХ ЗРОШЕННЯ

9.3.1. Техніко-економічне обґрунтування необхідної

прибавки врожаю

При загальній оцінці умов природного зволоження кон-

кретної території можна вважати, що в ряді років Т

спостерігаються роки з надмірним (і^), оптимальним (1;

) та

недостатнім зволоженням. Отже, побудована зрошуваль-

на система працюватиме тільки в роки і не діятиме в роки

t і Ь У зв'язку з цим при техніко-економічному

обґрунтуванні зрошення доцільним слід вважати проведен-

ня розрахунків на весь період Т з урахуванням спів-

відношення різних умов природного зволоження (1^, і;

, У в

кожній конкретній зоні [97].

Для вирішення цього питання в першому наближенні

можна розглянути матрицю доцільності зрошення (витрати -

збитки) [107].

Таблиця 9.2

Матриця доцільності зрошення

Природне

зволоження

Без зрошення

При зрошенні

Природне

зволоження

Витрати

Шкода

Витрати

Шкода

Недостатнє

Ь,хі

/Т

С,хі

/Т

Надмірне

0 І^і / Т

хі, / Т

хІ, /Т +С

хі, /Т

Оптимальне (і

)

хі

/ Т

хі

ГТ

Умовні позначення:

Ь - шкода від недостатнього зволоження (втрати врожаю)

в роки (середнє);

- шкода від надмірного зволоження (втрати врожаю) в

роки ^ (середнє);

- можливі максимальні затрати (щорічні) на зрошення

в роки і

;

- обов'язкові мінімальні затрати (щорічні) в роки і

коли зрошення не проводять.

Мінімальні затрати (С

) складаються із амортизаційних

відрахувань (А) та витрат на можливі додаткові агрохімічні

заходи (АЗУ):

= А + АЗУ. (9-9)

153

Максимальні затрати (Ц) складаються з мінімальних

(С

) та можливих затрат на подачу води (ЗВ) і на проведення

самого поливу (ЗП), які мають місце тільки в засушливі роки

с, = С

+ ЗВ + ЗП.

(9Л0

)

Виходячи з цього, можна говорити про доцільність

будівництва зрошувальної системи, якщо загальна шкода при

зрошенні за рахунок додаткових затрат буде меншою або

рівною шкоді в умовах без зрошення:

ЬііЬ.

аі

ХІ

І^ХІ. ь^

т т т ~ т т '

Після деяких перетворень це обмеження можна запи-

сати у вигляді:

Сг

Ь,

ЇОО^Р' (912)

де Р - імовірність потреби зрошення [76].

= |

100%

- (9-13)

При цьому капітальні вкладення в зрошення обмежу-

ються умовами:

К <

Р 100

Ь, —— АЗУ

100 - Р

, грн./га, (9.14)

>• у

де а- повна норма амортизації на відновлення, капітальний

та поточний ремонти, %.

Таким чином, чим засушливіша зона (чим більше зна-

чення Р), тим більший розмір обґрунтованих капіталовкла-

день у зрошення. Це положення дозволяє сформулювати

досить важливий висновок. Він полягає в тому, що умови

природного зволоження визначають величину питомих

капіталовкладень у зрошення, а значить, і конструкцію (схе-

му) самої зрошувальної системи.

Однак усі наведені розрахунки носять досить загаль-

ний характер. Більш детальне, а значить, і загальноприйня-

те, обґрунтування доцільності зрошення вимагає врахуван-

ня відомого поняття про те, що витрати на будівництво та

експлуатацію повинні скуповуватись за рахунок додатково-

го чистого доходу. Крім того, ймовірнісний характер розподілу

154

дефіциту водного балансу дозволяє зробити висновок, що такі

розрахунки справедливі для будь-якого періоду (Т), у тому

числі і для основного строку окупності (Т

Щорічна величина додаткових середніх витрат на зро-

шуваних землях (ДС) із урахуванням умов природного зво-

ложення (Р) визначається як:

ЛС = С

2+ї

Сі

грн./га. (9.15)

Зазначене вище дозволяє визначити необхідну прибав-

ку врожаю на зрошувальній системі [91, 101]:

ду =

100

' " '

™ + ДС

ц/га, (9.16)

\ /

де ц- реалізаційна ціна сільськогосподарської культури, грн./ц.

Вирощування на зрошуваних землях культур сівозміни

вимагає такої оцінки для всіх культур, тому при обґрун-

туванні доцільніше визначати вартість додаткової валової

продукції 1 га сівозміни (ВДВП = ДУ х ц).

Слід підкреслити, що аналіз залежності 9.16 показує:

при всіх інших рівних умовах, чим вологіші умови зони, тим

більшу прибавку врожаю необхідно одержати. З одного боку,

це є абсолютно логічним, адже в засушливих умовах система

працює щорічно і регулярно, а в умовах нестійкого природ-

ного зволоження - тільки в окремі засушливі періоди чи роки.

Однак відомо також і те, що ефект від зрошення буде тим

більшим, чим засушливіші умови.

Таким чином, представлена методика техніко-еконо-

мічного обґрунтування дозволяє визначити лише межі

необхідного ефекту від зрошення та співвідношення між

капітальними та експлуатаційними витратами. Особливість

таких розрахунків полягає в тому, що вони можуть і повинні

бути виконані ще до реального проектування самої системи,

а їх результати є вихідними обмежуючими умовами цього

проектування.

Слід зазначити, що в наведених розрахунках, як і в

попередніх, вихідним положенням є рівномірність природ-

ного зволоження. Тому при більш глибокому аналізі цього

питання необхідна кількісна оцінка такої рівномірності чи

нерівномірності. При цьому показник необхідності зрошен-

ня (Р) повинен враховувати не тільки сезонну забезпеченість

вологою взагалі, а і її рівномірність.

155

Приклад 9.2. Визначити необхідну величину вартості

додаткової валової продукції (ВДВП) 1 га сівозміни на

зрошувальній системі, якщо Р = 80%, К = 1800 грн./га,

= 8 років, ДС = 220 грн./га.

ВДВП = ДУ х ц =

100

+ ДС

100

1800

+ 220

= 556,25 грн./га.

9.3.2. Ефективність зрошення як підвищення

кліматично забезпеченого ресурсами вологи врожаю

Основою для визначення ефекту від можливого чи

існуючого зрошення даним способом є розрахунки з визна-

чення кліматично забезпеченого ресурсами вологи врожаю

(КУ

). Для цього необхідно мати імовірнісні криві запасів

продуктивної вологи та кліматично забезпеченого врожаю (див.

розділ 3), а також величину запрограмованого врожаю (Упр).

Подальші розрахунки виконують у такому порядку:

- з кривої кліматично забезпеченого врожаю визнача-

ють імовірність забезпеченості запрограмованої його вели-

чини (Упр) природним зволоженням (Р);

- за графіком продуктивної вологи встановлюють

кількість води, яка необхідна для формування цього вро-

жаю, а також зрошувальну норму з урахуванням прийнятої

її імовірності (Р );

- за графіком кліматично забезпеченого врожаю визна-

чають можливу його прибавку від зрошення з урахуванням

імовірності зрошувальної норми та прийнятих меж природ-

ного зволоження.

Приклад 9.3. Визначити прибавку врожаю від можли-

вого зрошення цукрового буряку в умовах МС Полтава, якщо

запрограмована величина його (Упр) складає 400 ц/га

За даними МС Полтава за аналогією з розділом 3.2

побудовані імовірнісні криві (рис. 9.4, 9.5).

З рис. 9.5 маємо, що врожайність 40 т/га забезпечена

вологою приблизно на 14% (Р). Із рис. 9.4 при цій імовірності

кількість продуктивної вологи становить близько 410 мм

(ВПр). Тобто для формування врожаю 40 т/га необхідно 410 мм

продуктивної вологи, і в умовах природного зволоження це

можливо в 14 випадках (роках) із 100. У 86 випадках (роках)

необхідна додаткова подача води шляхом зрошення.

156

ВП,

Рис. 9.4. Імовірнісна крива продуктивної вологи

під цукровим буряком в умовах МС Полтава

Рис. 9.5. Кліматично забезпечений ресурсами вологи

врожай цукрового буряку (МС Полтава)

Величина зрошувальної норми (Мр) представляє собою

різницю між необхідною (ВПр) та фактичною (ВПф) кількістю

вологи. Як видно з рис. 9.4, фактична кількість вологи в різні

роки буде різною. З іншого боку, зрошувальні системи проек-

туються на величину зрошувальної норми якоїсь імовірності,

яка в умовах України складає 75% (Р

;

). Таким чином, при

Р = 75% ВПф = 230 мм (рис. 9.4). Звідси величина зрошу-

вальної норми буде

Мр = ВПр - ВПф = 410 - 230 = 180, мм = 1800, м

/га.

При цьому культура буде забезпечена вологою тільки в

75 випадках (роках) із 100 можливих. У 25 випадках (ро-

ках) вологи буде недостатньо і врожайність у ці роки буде

меншою ніж 40 т/га (рис. 9.5 ).

157

Таким чином, в умовах зрошення в багаторічному плані

в межах можливих умов природного зволоження (Р = 0-100 %)

середня багаторічна врожайність буде обмежуватись лінією

авс (рис. 8.5), а прибавка врожаю — середньою ординатою

контура авсс

- Р ,

ду = = 13 2

т/га

100 '

При більш імовірних умовах ця прибавка буде дещо

іншою (див. розділ 9.1):

при Р = 2,5 - 97,5 %; ДУ =13,7 т/га;

при Р = 5 - 95 %; ДУ = 14,0 т/га;

при Р = 16 - 84 %; ДУ = 16,2 т/га.

Тобто зрошення в даних умовах за рахунок оптимізації

водного фактора може забезпечити середню багаторічну при-

бавку врожаю цукрового буряку 13,2 - 16,2 т/га, що може

бути основою для техніко-економічного обґрунтування да-

ного заходу.

Стосовно імовірності зрошувальної норми (Р^ необхідно

зазначити, що це питання є досить складним і вимагає

спеціального техніко-економічного обґрунтування. Причому

таке обґрунтування може бути як по окремих культурах

сівозміни [15] , так і в цілому по сівозміні [103]. В останньо-

му випадку необхідно попередньо визначитися з основною

метою зрошення - максимальна вартість додаткової валової

продукції; максимальний валовий збір зерна чи кормів тощо.

У кожному конкретному варіанті ця імовірність буде, як

правило, різною [103].

9.3.3. Визначення ефективності зрошення через

реалізацію моделі «урожай - водний фактор»

Розглядаючи це питання з даної точки зору, необхідно

визначитись перш за все з межами природного зволоження

[90]. Зрозуміло, що в засушливій зоні найбільш часті умо-

ви природного зволоження знаходяться в межах ф - ф (ф

та

Ф'тіп)-

то6то в

25-30-річному ряді років завжди"існує

якиись дефіцит вологи (рис. 9.6). У зоні нестійкого при-

родного зволоження мають місце як вологі, так і посушливі

роки, що в загальному вигляді характеризує цей діапазон

як ф

- ф

(рис. 9.6)

Враховуючи, що при визначенні дефіциту водного балан-

су та параметрів моделі використовуються ряди спостережень з

158