Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

перемінної від стану предикторів на дату прогнозу. Ці

залежності встановлюються статистичною обробкою в

результаті агрометеорологічних спостережень. Однак, врахо-

вуючи те, що при складанні таких прогнозів у розрахунок

включаються далеко не всі (відомі чи невідомі) предиктори,

то їх достовірність збільшується, як правило, зі збільшенням

зони, для якої складаються ці прогнози. Тобто достовірність

прогнозу для області буде значно вищою, ніж для конкретно-

го поля. Це пояснюється тим, що невраховані в прогнозі пре-

диктори на окремо взятому полі (експозиція схилу,

мікрорельєф, ступінь захищеності лісосмугами та ін.) можуть

виявитися досить істотними, а на території області, наприк-

лад, вони тією чи іншою мірою взаємокомпенсуються.

Всі агрометеорологічні прогнози ділять на такі основні

групи:

1. Прогнози агрометеорологічних умов. До цієї групи

належать: прогноз теплозабезпеченості вегетаційного періоду;

прогноз строків відтавання та промерзання ґрунту; прогноз

запасів продуктивної вологи в ґрунті; прогноз агрометео-

рологічних умов росту та розвитку сільськогосподарських

культур; прогноз умов збирання зернових.

2. Фенологічні прогнози. Сюди входять: прогноз опти-

мальних строків початку весняних польових робіт; прогноз

строків настання основних фаз розвитку рослин тощо.

3. Прогноз урожайності основних сільськогосподарських

культур та якості врожаю.

4. Прогноз строків появи та розповсюдження хвороб і

шкідників рослин.

5. Прогноз стану озимих культур у зимовий період.

6. Спеціальні прогнози. Сюди можна віднести прогноз

наростання травостою на пасовищах; прогноз вологозаряд-

кових поливів; прогноз норм зрошення; прогноз оптималь-

них строків і норм поливів; прогноз оптимальних доз азот-

них добрив під зернові культури; прогноз полягання зерно-

вих культур та інші.

Всі ці прогнози, розроблені для різних зон, описані в

спеціальній літературі [77] і в ряді випадків уточнені для

умов конкретних областей.

Всі зазначені прогнози із зрозумілих причин мають дуже

важливе значення для програмування врожаю. При цьому

попереднє прогнозування умов дозволяє коригувати як еле-

менти технології, так і фактори росту і розвитку рослин, а

прогнозування врожаю робить коригування цих факторів

більш обґрунтованим і доцільним.

179

Не маючи можливості в даній роботі викласти всі типи

прогнозів, зупинимося в основному лише на прогнозах

урожайності головних сільськогосподарських культур. Слід

зазначити, що поряд з розглянутими прогнозами по деяких

культурах існують більш детальні і обґрунтовані розрахун-

ки. Це визначається складністю тієї чи іншої культури та її

народногосподарським значенням.

Для більш детального вивчення цього питання слід

ознайомитися з методом В.П. Дмитренка [21] по озимій

пшениці, з методом О.М. Конторщикової [39, 40] - по цук-

ровому буряку, з методом Р.В. Шелудякової [125] - по

картоплі та іншими.

10.2. ПРОГНОЗ УРОЖАЙНОСТІ ЯРОГО

ЯЧМЕНЮ

Ярий ячмінь належить до культур з найбільш раннім

строком посіву, що пов'язано із здатністю насіння цієї куль-

тури проростати при низьких температурах і протистояти

весняним приморозкам. В умовах нестійкого та недостатнь-

ого природного зволоження основним фактором, який виз-

начає врожайність ярого ячменю, є вологозабезпеченість

посівів упродовж вегетаційного періоду [25]. Це можуть бути

атмосферні опади в різні фази розвитку рослин і в попередній,

передвегетаційний, період або запаси продуктивної вологи.

При цьому передвегетаційний період визначається як період

між замерзанням поверхні ґрунту (дата переходу середньо-

добової температури через 0°С) восени до дати масового посіву

ячменю весною.

Термічний режим, який визначає витрати вологи і

швидкість розвитку рослин, характеризується середньою де-

кадною температурою повітря протягом 10 днів після по-

чатку колосіння (у декаду масового колосіння). Режим

вологості повітря характеризується дефіцитом його вологості

в декаду масового колосіння.

Основні критерії агрометеорологічних характеристик

посіву та їх порогові значення наведено в таблиці 9.1; вони

дозволяють протягом вегетаційного періоду якісно оціню-

вати процес росту і розвитку рослин.

Зрозуміло, що в різних ґрунтово-кліматичних умовах

ступінь впливу цих показників буде різним.

Так, для умов Дніпропетровської, Донецької, Запорі-

зької, Одеської і Херсонської областей та Криму прогноз

180

Таблиця 10.1

Порогові значення агрометеорологічних характеристик

вегетаційного періоду ярого ячменю [78]

Характеристика

Умови

Несприятливі Сприятливі

Кількість атмосферних опадів за

предвегетаційний період (Р

), мм

Кількість опадів за період посів-

колосіння (Р

), мм

Весняні запаси продуктивної вологи в

метровому шарі грунту (ХУ,), мм

Запаси продуктивної вологи на дату

масового колосіння (\У

), мм

Сумарні витрати вологи за період

посів-колосіння (В

), мм

Сумарні витрати вологи за вегетаційний

період (В

), мм

Температура повітря в декаду масового

колосіння (У С)

Дефіцит вологості повітря в декаду

масового колосіння (сі), мб

Кількість продуктивних стебел на

на

дату масового колосіння (Ь

), шт.

Висота рослин на дату масового

колосіння (Ьі), см

Висота рослин на дату масової молочної

стиглості (1і

), см

<70

150-175

<30

120-150

<80

160-180

<40

110-130

<70

180-200

<110

220-250

>23

17-19

> 18

8-10

<250

600-800

<35

65-80

<45

80-90

урожайності ярого ячменю складають під час колосіння по

залежності:

У = 0,085Р„ - 0,0003Р

+ 0,038\У

+ 0,194Ь

- 0,012а

+ 1,3, ц/га. (10.1)

Для умов Кіровоградської, Миколаївської, Полтавсь-

кої, Харківської та Черкаської областей:

У = 0,173Р

- 0,001Р

- 0,443Ь

+ О.ООбЦ

+ 0,02Ь

- 0,573а + 18,6, ц/га. (10.2)

Слід зазначити, що прогнозування врожаю на основі

цих залежностей опосередковано враховує і фактичний рівень

живлення, який впливає як на густоту посіву (Ь

), так і на

висоту рослин (Ь).

181

Приклад 10.1. В умовах Полтавської області в декаду

масового колосіння (10-20 VI) у посівах ячменю зафіксовані

такі показники:

- кількість опадів за період посів - колосіння

—

90 мм (Р

);

- висота рослин (середня) на дату масового колосіння

—

62 см (Ь );

- кількість продуктивних стебел на цю дату - 520

шт/м

(Ь

);

- дефіцит вологості повітря - 6,8 мб (сі).

Підставляючи ці дані в формулу 10.2, маємо:

У = 0,173x90 + 0,001 х90

- 0,443 x 62 + 0,005 х62

+ 0,02x520 - 0,573x6,8 + 18,6 = 24,3, ц/га.

Таким чином, прогнозована (очікувана) урожайність

ярого ячменю в Полтавській області складає 24,3 ц/га.

10.3. ПРОГНОЗ УРОЖАЙНОСТІ озимої

ПШЕНИЦІ

10.3.1. Загальні положення

Для складання прогнозів розроблено метод, який вклю-

чає кількісні прогностичні залежності врожайності озимої

пшениці від головних інерційних та інших агрометеоро-

логічних факторів. Ці залежності становлять собою рівняння

багатофакторних зв'язків, що дозволяє визначити очікувану

врожайність озимої пшениці як по окремих полях, так і се-

редню по області [90].

Відомо, що найважливіші фактори життя рослин (світло,

тепло, живлення, волога і повітря) далеко не завжди знахо-

дяться в оптимумі. В умовах України світла і тепла, як пра-

вило, достатньо для формування високих врожаїв. Режим

живлення коригується досить просто - внесенням мінераль-

них та органічних добрив.

Встановлено, що значні коливання врожаю озимої пшениці

по роках викликані перш за все різними умовами природного

зволоження. Тому головним інерційним фактором, тобто фак-

тором, який визначає не тільки теперішні, але й майбутні умо-

ви формування врожаю, є запаси продуктивної вологи. Її

кількість у ту чи іншу фазу розвитку культури дозволяє вже

попередньо якісно визначити умови розвитку рослин.

Особливе значення для озимої пшениці має запас про-

дуктивної вологи на період весняного обстеження посівів, тобто

через 10 днів після відновлення вегетації весною. Однак вста-

182

Таблиця 10.2

Показники оцінки запасів продуктивної вологи

метрового шару ґрунту в основні

періоди весняно-літньої вегетації озимої пшениці [90]

Періоди

Запаси продуктивної вологи,

мм

добрі

задовільні

недостатні

погані

Відновлення вегетації

150-200

120-150

100-120

<100

Ріст стебел

140-180

100-140

80-100

<80

Колосіння

80-140

60-80

40-60

<40

Налив зерна

80-100

40-80

30-40

<25

новлено, що тісні залежності врожаю озимої пшениці від цього

фактора існують тільки за умов сприятливої зимівлі посівів.

З урахуванням різних умов зимівлі доведено, що другим

найбільш істотним та інерційним фактором є кількість сте-

бел у період весняного обстеження. Достовірність прогнозу

визначається також строком його складання, або фазою роз-

витку культури. З віком культури кількість факторів

збільшується, але при цьому збільшується і виправданість

самого прогнозу.

10.3.2. Прогноз урожаю озимої пшениці на

конкретному полі

Весною в період весняного обстеження, маючи дані про

запаси вологи в метровому шарі ґрунту (Wj) та кількість

стебел озимої пшениці на 1 м

СЦ), очікуваний урожай мож-

на визначити по залежності:

У = 0,059W

+ 0,024Ц + 2,97 ц/га. (10.3)

При W\ = 150 мм і L, = 950 шт/м

маємо:

У = 0,059x150 + 0,024x950 + 2,97 = 34,6, ц/га.

У фазу виходу в трубку очікуваний урожай визнача-

ють по залежності:

У = -12,8 + 0,29W

- 10

+ 0,04L

- 10'

- 0,72Aj + 0,03Aj

, ц/га, (Ю.4)

де W - середні запаси продуктивної вологи в метровому шарі

ґрунту за період відновлення вегетації - вихід в трубку, мм;

L - число стебел на 1 м

під час фази виходу в трубку, шт.;

А - сума атмосферних опадів за період відновлення

вегетації - вихід в трубку, мм.

183

При W

= 100 MM, L

= 900 шт/м

, A

= 10 MM

У = -12,8 + 0,29x100 - 10

xl00

+ 0,04 x 900 - 10

x 900

- 0,72 x 10 + 0,03 x 10

= 29,0, ц/га.

В період початку фази колосіння озимої пшениці

очікуваний урожай можна визначити як:

У = -42,8 + 0,354^ - llxlO^Wj

+ 0,02L

- 7х

xlO

+ 4xl0

- 2xl0

+ 3,3T - 0Д5Т

+ 0,24h - 4x10 6h

, ц/га, (10.5)

де W

- запаси продуктивної вологи в метровому шарі Ґрун-

ту на період відновлення вегетації, мм;

- кількість продуктивних стебел на початок фази

колосіння, шт./м

;

- атмосферні опади за період відновлення вегетації -

колосіння, мм;

Т - середня температура за цей самий період, °С;

h - середня висота рослин під час фази колосіння, см.

При Wj = 150 мм, L

= 850 шт/м

, А

= 60 мм, Т =16°С,

h = 80 см маємо:

У= -42,8 + 0,35x150 - ІІхЮ

ХІ50

+ 0,02x850 - 7х

х 10

х850

+ 4х10-

х60 - 2х10

х60

+ 3,3x16 -

- 0Д5ХІ6

+ 0,24 x 80 - 4х10

х80

= 34,1, ц/га.

10.3.3. Прогноз середньої обласної врожайності

озимої пшениці

Весною для складання довгострокового прогнозу серед-

ньої врожайності по області може бути використана

залежність:

У = - 21,14 + 0,31W - 7xl0"

+ 0,023L -

- 8xlO'

, ц/га,

(Ю.6)

де W

- середній по області запас продуктивної вологи в

метровому шарі ґрунту, мм;

L - середня по області кількість стебел на 1 м

, шт.

У фазу виходу в трубку:

для південних, східних і центральних областей України:

У = - 35,75 + 0,55W - 0,0017W

+ 0,03L -

- 9xl0

, ц/га;

(10

)

для західних і північних областей:

184

у = - 11,32 + 0,3\у

- 8x10

\У

+ 0,014Ь

- 4х10

, ц/га, " (10.8)

де IV і Ь

- середні по області (відповідно) запаси продук-

тивної вологи (мм) і кількість стебел ( шт./м

) у дану фазу.

Для прогнозу середньої по області врожайності у фазу

колосіння залежно від середніх по області запасів вологи в

цей період (\У

, мм), кількості продуктивних стебел (Ь

, ПІТ./

), середньої висоти рослин (Ь, см) і середньої кількості

колосків у колосі (п, шт.) маємо:

у = -19,92 + 0,29\^з - 0,0013ЛУ

+ 0,045Ь

- Зх10

+ 0,23Ь - 14х10

- 0,805п + 0,057п

ц/га. (10.9)

Зрозуміло, що викладений метод прогнозу врожаю за

прогностичними залежностями включає такі предиктори, які

є інтегральними (\У, Ь, Ь, п ) і досить повно враховують як

агротехнічні і агрохімічні умови поля, так і агрометео-

рологічні умови вегетаційного періоду.

Крім розглянутого методу, досить широкого поширен-

ня в Україні набув метод В.П. Дмитренка [21]. Суть його

полягає в тому, що як окремі періоди вегетації, так і

вегетаційний цикл культури в цілому автор оцінює

коефіцієнтом продуктивності. Цей коефіцієнт взагалі пред-

ставляє собою відносний урожай за даних гідротермічних

умов (температура і опади). У поєднанні зі статистичним

максимумом урожаю, зрідженістю посіву та кущистістю

вдається досить надійно прогнозувати врожай озимої

пшениці. При цьому на кожний період складання прогнозу

мають місце як фактичні умови (для фаз, що минули), так і

прогнозні або середні (умови проходження майбутніх фаз).

Цей метод дозволяє за коефіцієнтом продуктивності або

відповідністю фактичних умов оптимально оцінити як

погодні умови конкретного року, так і багаторічні умови з

точки зору відповідності їх вимогам культури. При цьому

така оцінка може бути проведена і для вегетаційного циклу

в цілому, і по окремих періодах вегетації [38].

10.4. ПРОГНОЗ УРОЖАЙНОСТІ КУКУРУДЗИ

НА ЗЕРНО

Цю культуру, як правило, вирощують у зоні нестійкого

і недостатнього природного зволоження. У зв'язку з цим за-

безпечення вологою вегетаційного періоду, особливо у фазі

185

викидання волоті, і температурний режим істотно вплива-

ють на формування врожаю зерна.

За Ю.І. Чирковим [120], урожайність зерна кукурудзи

найбільш істотно залежить від запасів продуктивної вологи

в шарі ґрунту 0-50 см на початок фази викидання волоті, а

також від площі листової поверхні на цей самий період. Ве-

личина листової поверхні рослини на момент утворення

початків є інтегральним показником стану рослин і одним із

найважливіших факторів, які обумовлюють урожай.

Залежність урожаю зерна кукурудзи (У) від запасів про-

дуктивної вологи (№•) описується квадратичною параболою з

параметрами, які залежать від листової поверхні посіву (в).

Графічна ілюстрація таких залежностей представлена

на рис. 10.1.

У, ц/га

80 -т - - -

° І

40 80

Рис. 10.1. Залежність урожайності кукурудзи на зерно (У)

від запасів продуктивної вологи (УУ) і площі

листової поверхні (в) [120]

Площу листової поверхні на початок фази викидання

волоті визначають таким чином:

- за середньою висотою (Ь) розраховують площу листо-

вої поверхні однієї рослини:

в, = (36,94Ь - 1632,8)х10

, см

; (10.10)

- перемноживши в, на густоту (Ь), одержуємо площу

НА 1 М І

= в^Ь, см

/м

; (10.11)

- переводимо одержану площу в площу на 1 га:

й = 8

/1000, тис. м

/га. (10.12)

186

Оскільки на формування врожаю зерна кукурудзи

істотно впливає температура повітря, то в розрахунки вво-

дять відповідні поправки (табл. 10.3)

Таблиця 10.3

Поправочні коефіцієнти на температурні умови протягом

місяця після викидання волоті [120]

Запаси продуктивної

вологи в шарі Середня температура повітря, °С

0-50 см, мм

16-17 18-19

20-21 22-23

23-24

100

0,68 0,86 0,97

1,00

0,98

0,72 0,88 0,99

1,00

0,97

0,78 0,90

1,00 1,00

0,95

0,84 0,93

1,00 0,96

0,90

0,94 1,00

0,96 0,90

0,80

Цей метод дозволяє проводити прогнозування врожаю в

зоні дії конкретної метеостанції. Для складання прогнозу се-

редньої врожайності по області за даним методом необхідно

спочатку провести розрахунки по всіх метеостанціях, після

чого одержані дані усереднити.

Приклад 10.2. В умовах конкретної метеостанції фаза

викидання волоті відмічена 16.VII. На цей період запаси про-

дуктивної вологи в шарі ґрунту 0-50 см складали 50 мм (\У),

середня висота рослин - 168 см (її), а густота - 440 шт/м

(Ь).

Площа листової поверхні 1 рослини:

= (36,94x168 - 1632,8)х10

= 45,7, см

Площа листової поверхні на 1 м

= 45,7x440 = 20108, см

/м

Площа листової поверхні на 1 га:

Б = 20108/1000 = 20,1, тис. м

/га.

З рис 10.1 маємо, що при = 50 мм і Б = 20,1 тис. м

У = 34,0 ц/га.

Середня багаторічна температура повітря по цій

метеостанції за період з 16.VII по 15.VIII складає 18,8°С.

Поправочний коефіцієнт при цьому буде 0,915 (табл. 10.3),

а очікуваний урожай:

У = 34,0x0,915 = 31,1, ц/га.

Маючи фактичну температуру на 15.VIII, видається

можливим прогнозувати урожай більш точно.

187

10.5. ПРОГНОЗ СЕРЕДНЬОЇ ПО ОБЛАСТІ

ВРОЖАЙНОСТІ КАРТОПЛІ

Одним із можливих методів складання прогнозу серед-

ньої по області врожайності може бути метод, розроблений

А.Г. Новіковим [78].

Прогностичні залежності за цим методом складені з ура-

хуванням гідротермічного режиму вегетаційного періоду

картоплі. При цьому слід відзначити, що окремі періоди

вегетації в основному відповідають календарним місяцям,

тому залежності врожаю від температури і опадів

представлені на основі останніх.

При складанні прогнозів враховується сума опадів за квітень

(А

), травень (А.), червень (А

), липень (А.), серпень (А

), вере-

сень (А

) та за період листопад - квітень (А

). Сума температур -

за квітень (Т

), травень (Т

), червень (Т

), липень (Т.), а також за

періоди квітень - травень (Т,), квітень - червень (Т

) та квітень

- липень (Т

). Крім того, для деяких умов істотний вплив на

урожай має середня за місяць температура повітря: за травень

(у, за червень (Ч,.), за липень (1;

) і за серпень (у.

Прогностичні залежності побудовані так, що предикто-

рами (чинниками) взяті тільки агрометеорологічні показни-

ки, а технологічні умови вирощування для середніх умов кож-

ної області опосередковано визначаються емпіричними

коефіцієнтами (табл. 10.4). Якщо при прогнозуванні врожаю

відсутні деякі дані майбутнього періоду (наприклад, за сер-

пень), їх беруть як норму або по прогнозу.

В умовах кожної області істотними (як позитивними, так

і негативними) факторами є досить різні предиктори. Так, в

умовах Миколаївської області на продуктивність картоплі пози-

тивно впливають атмосферні опади за липень (А,), а негативно

- сума температур за червень (Т

). В умовах Івано-Франківської

області урожай залежить від атмосферних опадів червня і верес-

ня. При цьому червневі опади знижують продуктивність

картоплі, а вересневі - збільшують. Це пояснюється перш за все

різними кліматичними умовами кожної області.

Приклад 10.3. В умовах Полтавської області середня кіль-

кість опадів за червень складала 60 мм (А

), а за липень - 70 мм

(А

). Очікувана середня по області врожайність картоплі складе:

У = 0,166А

+ 0,222А

+ 78 = 0,166x60 + 0,222x70 +

+ 78 = 103,5, ц/га.

В умовах Житомирської області опади за травень в се-

редньому склали 45 мм (А.), а за вересень середнє їх значен-

188