Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

ПВ =Е =А , мм /оіі\

ПУ

(3.11)

З залежності 2.7 маємо:

ПВ

тах

- ВН

Цф = ^ (3.12)

Після цього уточнюють значення запасів продуктивної

вологи (рис. 3.4) і урожай (рис. 3.6).

При більш глибокому вивченні цього питання такого

приведення явно недостатньо. При цьому перш за все слід

враховувати, що залежність 3.7 одержана для середніх

довідкових даних [81, 102]. У тому випадку, коли поряд з

фіксацією рівня врожаю мають місце досить надійні дані про

сумарне водоспоживання (Е), незалежно від зони слід уточ-

нити залежність Е =

і"

(У). Тому якщо характер цієї залежності

не викликає сумніву, то параметри А і В можна і необхідно

уточнити як для даних умов, так і для даного сорту. Складові

ж самого водоспоживання (ВН і А) дозволяють досить про-

сто визначитися з фактичним значенням (я.

Усі наведені вище розрахунки основані на тому, що куль-

тура забезпечена тими чи іншими ресурсами вологи рівномірно

упродовж всього вегетаційного періоду. Однак загальновідомо,

що рівномірність природного зволоження є досить проблема-

тичною. Тому вивчення динаміки забезпеченості вологою куль-

тури протягом вегетаційного періоду з урахуванням фаз її

розвитку дозволить істотно підвищити надійність цих

досліджень (див. розділ 6).

3.3. КЛІМАТИЧНО ЗАБЕЗПЕЧЕНИЙ

РЕСУРСАМИ ТЕПЛА ВРОЖАЙ

Кліматично забезпечений ресурсами тепла врожай ви-

значається в тому випадку, коли лімітуючим фактором є теп-

ло. Крім того, такий розрахунок слід вважати доцільним при

визначенні ролі тепла як фактора росту та його значення у

формуванні врожаю.

Зараз відомо кілька способів визначення кліматично за-

безпеченого врожаю за ресурсами тепла (КУ

). Однак врахову-

ючи те, що тепло і волога як фактори росту, з одного боку, і

характеристика погоди

—

з іншого, досить тісно пов'язані між

собою, то існуючі методи розрахунку їх і включають. Тобто

продуктивність посіву може бути лімітована як ресурсами

вологи, так і ресурсами тепла. Така постановка питання тим

доцільніша, що кожний конкретний вегетаційний період ха-

рактеризується конкретним співвідношенням вологи і тепла -

отже, дозволяє сформувати той чи інший врожай.

Одним із можливих способів такого визначення може бути

розрахунок ресурсозабезпеченого врожаю за гідротермічним по-

казником, який за A.M. Рябчиковим складає [35, 57]:

де КУ

ГТП

- урожай, який можна одержати завдяки гідро-

термічному потенціалу в абсолютно сухій біомасі, т/га;

ГТП — гідротермічний потенціал, бал:

де ПВ - продуктивна волога, мм (див. розділ 3.2);

Т - вегетаційний період культури, декади;

36 - кількість декад у році;

R - сумарний радіаційний баланс за період вегетації, який

на 4-5% більший приходу ФАР [57], кДж/см

;

4,19 - коефіцієнт, який враховує співвідношення між

калоріями і джоулями.

Аналіз наведених залежностей (3.14, 3.15) показує, що

величина цього врожаю залежить від теплового (R) та вод-

ного (ПВ) факторів і в кожному конкретному випадку ви-

значається їх співвідношенням. Враховуючи те, що це

співвідношення може бути будь-яким, розгляд такого вро-

жаю культури (КУ

гт

) в усьому можливому діапазоні зміни

факторів росту (R, ПВ) стає практично неможливим. З іншого

боку, як уже зазначалось, відносно незначне коливання по

роках значень ФАР, а значить і R, та досить велике коли-

вання значень ПВ дозволяють стверджувати, що коливання

врожайності культури, яка визначається гідротермічним

потенціалом, залежить більшою мірою від водного фактора,

ніж теплового.

Усе це свідчить про те, що визначення такого врожаю

(КУ

ітп

) може бути доцільним лише для умов конкретного

вегетаційного періоду зі своїми конкретними значеннями R

та ПВ.

Приклад 3.3. Визначити за гідротермічним потенціалом

урожай ярого ячменю для середніх умов Сумської області,

якщо Q = 71,20 кДж/см

, ПВ = 287 мм, а вегетаційний період

складає 10,5 декад (див. розділи 3.1 та 3.2):

КУ,-. = 2,2 ГТП - 1,0 т/га,

(3.14)

TTD

Ті

ГТП = —-—— х 4,19, бал.

36 xR

(3.15)

287x10,5 .

1П

ГТП

=36-(71,2X1,05)'

69 бал1В

КУ

ГТП

= 2,2 х 4,69 - 1,0 = 9,3 т/га.

Урожай основної продукції буде складати:

100x9,3

КУ

гтп,о=(іоО-14)х2,1

15т

га

Другим способом, який певним чином враховує тепло-

вий фактор, є спосіб розрахунку можливого врожаю за

біокліматичним потенціалом (БКП) [57, 35, 37]:

уЧ>10°С

БКП

ЛооочГ

бал

(316)

де £ і >10°С - сума активних температур;

1000°С - сума активних температур на північній межі по-

льового землеробства;

К - коефіцієнт зволоження, який в умовах достатнього

зволоження дорівнює 1, недостатнього - К

<1, а надмірного

~К>1 [37].

Ця величина може бути визначена як [53]

Кзв =

ПВх

°|

(317)

Урожайність культури в кормових одиницях з даних

[56, 57] можна визначити як

КУ

БКП

= КЗхБКП =

У 1>10°С

= КЗхК

Х ^

іооо0

, т к.о./га, (3.18)

де КЗ - коефіцієнт, який відбиває рівень культури землероб-

ства і коефіцієнт використання ФАР. Кількісно (для прак-

тичних розрахунків) маємо: КЗ = К

[57, 36, 76].

Особливо слід відзначити, що ця залежність дозволяє

безпосередньо, а не опосередковано, як у попередньому

способі, установити залежність можливого врожаю культури

від теплового фактора, тобто суми активних температур, які

фіксуються на кожній метеостанції [42].

Незважаючи на порівняну простоту і доступність

розрахунків за наведеною залежністю (3.18), існують деякі

розбіжності в її інтерпретації. Так, наприклад, М.К. Каюмов

[36], І.С. Шатілов та А.І. Столяров [76] вважають, що в дано-

му випадку необхідно розглядати вегетаційний період куль-

тури. Однак таке трактування істотно зменшує можливості

розрахунків, тому що сам вегетаційний період культури (сор-

ту) визначається якраз сумою активних температур. В.Д. Муха

та інші [57] вважають доцільним враховувати період актив-

ної вегетації, тобто увесь період з температурою вище 10°С.

Інакше кажучи, у цьому випадку визначається урожай куль-

тури в кормових одиницях, який може забезпечити повне

використання суми активних температур. Тому доцільно ста-

вити питання про вирощування більш пізніх сортів чи гібридів

або вирощування поукісних культур. Зрозуміло, що, чим

повніше використовується вегетаційний період, тим ближ-

чий фактичний урожай до того, що визначається біоклі-

матичним потенціалом. Крім того, практичні розрахунки в

усьому можливому діапазоні температур істотно ускладнюють-

ся, тому що в довідковій літературі наводяться активні тем-

ператури тільки за період активної вегетації, а за вегетаційний

період культури необхідна статистична обробка архівних да-

них метеостанцій.

Таким чином, з точки зору оцінки можливості тепло-

вих ресурсів сформувати урожай, більш доцільно врахову-

вати не вегетаційний період окремої культури, а період ак-

тивної вегетації взагалі.

Оскільки даний розрахунок має на меті визначити

можливості зони за фактором тепла при достатньому

забезпеченні іншими факторами росту, то коефіцієнт зволо-

ження (К

зв

) слід приймати як такий, що дорівнює одиниці

(К

зв

=1), тобто розрахунок вести для умов достатнього забез-

печення посівів вологою. Для перерахунку одержаного вро-

жаю в кормові одиниці необхідно враховувати кормову цінність

врожаю (КЦ) (додаток, табл. 8).

Таким чином, все вищезгадане дозволяє формулу (3.18)

записати у вигляді:

При цьому кліматично забезпечений урожай за біокліма-

тичним потенціалом (КУ

БКП

) власне є кліматично забезпече-

ним урожаєм за ресурсами тепла (КУ,):

: КЦ, т/га.

(3.19)

1000°

(3.20)

Розглядаючи це питання, необхідно зазначити, що сума

температур за період активної вегетації коливається в дуже

широких межах і різниця між найбільшим та найменшим її

значенням досягає 1000 і більше градусів (додаток, табл. 9).

У зв'язку з цим доцільним є розгляд кліматично забезпече-

ної врожайності за ресурсами тепла (КУ

(

) в усьому можливо-

му діапазоні зміни суми температур. Це дає можливість по-

будувати імовірнісну криву як суми активних температур,

так і забезпеченого нею врожаю.

При цьому зазначені методи розрахунку кліматично

забезпеченого врожаю по ресурсах тепла ніяк не врахову-

ють, що КУ

> ПУ [57]. Для приведення у відповідність

потенційного врожаю, який було одержано в данцх умовах

і який є максимально можливим для даного сорту в

конкретній зоні (за аналогією з розділом 3.2), за основу

може бути взятий метод врахування біокліматичного

потенціалу, а умови зволоження приймаються як достатні

(К =1), тобто вологи буде достатньо для формування будь-

якого врожаю. Формула КУ

= і >10°С) має попередній

вигляд (3.19), однак коефіцієнт КЗ приймає дещо інше зна-

чення і функціональний зміст.

Це полягає, перш за все, у тому, що цей коефіцієнт пови-

нен кількісно врахувати той рівень культури землеробства, що

дозволив одержати урожай даного сорту (У

шах

= ПУ= ПУ

З іншого боку, хоча й опосередковано, він враховує ступінь

використання сортом даної культури періоду активної

вегетації, що визначається його вегетаційним періодом. Крім

того, цей коефіцієнт залежить від біологічних особливостей

самої культури.

Таким чином, якщо в даній зоні було одержано макси-

мальний урожай культури даного сорту (У

тах

) і його можна

вважати потенційними можливостями цього сорту (ПУ

), то

зрозуміло, що теплового фактора (в даному випадку суми

активних температур) було достатньо для формування цього

врожаю, тобто в такому разі має місце умова:

ПУ

= КУ

(

. (3.21)

Ф '

Отже, зовсім не обов'язковою є умова, що тепловий

фактор мав максимальне значення:

(£ 10°С) < (11;

тах

> 10°С). (3.22)

Враховуючи все наведене вище і кількісну ЗМІСТОВНІСТЬ

показника КЗ, кліматично забезпечений ресурсами тепла вро-

жай основної продукції культури можна записати як

КУ, = Кз2іу^,т/га. (3.23)

При розгляді цього питання можливі три варіанти виз-

начень КУ

зі своїми обмеженнями.

1. Потенційна врожайність визначається розрахунком

при заданому коефіцієнті використання ФАР(К

). Із умови

3.21 і 3.23 маємо значення КЗ як розрахункове (КЗ

ПУ

х10

КЗр =

5Х

ах

>ю°с • <

324

2. Потенційним врожаєм вважається максимальний

фактичний (ПУ

) з визначеним фактичним коефіцієнтом

використання ФАР (К

0ф

), але невизначеним тепловим фак-

тором. При цьому значення КЗ визначається як мінімальне:

ПУ

КЗиі

Хі

„>10

Х103

- <

3. Ті ж умови, що і в попередньому варіанті, проте з

визначеним значенням теплового фактора (2і;

>10°С):

КЗф =

Хі

Тіо°с

х1

- <

)

У третьому варіанті виникають умови, коли при

ПУ

< КУ^ Однак за самим визначенням таке положення є

прийнятним, оскільки воно пояснює, що за ресурсами тепла

в цих умовах потенційний урожай міг бути і більшим, ніж

фактично одержаний:

ПУ. > ПУ

. (3.27)

Таким чином, у цьому випадку коефіцієнт КЗ показує

величину врожаю (т/га), яка може бути сформована кожною

тисячею градусів. Тобто цей коефіцієнт дає кількісну оцінку

рівню культури землеробства при даному (фактичному чи прий-

нятому) коефіцієнті використання ФАР. Тому залежність його

від ґрунтово-кліматичних умов, культури і сорту не викли-

кає сумніву.

Приклад 3.4. Визначитися з кліматично забезпеченим

урожаєм ярого ячменю за ресурсами тепла (КУ

(

) в умовах

МС Суми, якщо:

а) потенційний врожай відповідає коефіцієнту викори-

стання ФАР 3% (К„);

Таблиця 3.1

Приклад розрахунку кліматично забезпеченого врожаю

ярого ячменю за ресурсами тепла

Показники (умови)

Імовірність, %

Показники (умови)

~0 10 25

50 75 90

-100

її °С 3160 2980 2820

2670 2475 2260

2138

Урожайність (КУ,), т/га

а) ПУ=8,55 т/га,

КЗ

=2,72

8,55 8,10

7,67 7,26

6,74 6,15 5,82

б) ПУф=8,20 т/га,

КЗ

ПШ1

=2.59

8,20 7,72

7,30 6,92 6,41

5,85 5,54

в) ПУф=8,20 т/га,

К3ф=2,73

8,63 8,14

7,70 7,29

6,79 6,17 5,84

б) максимальний урожай сорту склав 8,20 т/га (ПУ

);

в) урожай 8,20 т/га (ПУ ) одержаний при умові, що

2 ^Ю'С = 3000°С.

Для всіх трьох умов визначають КЗ і відповідно до сум

температур (додаток, табл. 9) по залежності 3.23 розраховують

кліматично забезпечений урожай за ресурсами тепла (табл. 3.1).

На рис. 3.8, 3.9 представлені імовірнісні криві як суми

температур за період активної вегетації, так і кліматично

забезпеченого врожаю ярого ячменю.

£і> Ю°С

3200

3000

2800

2600

2400

2200

2000

1800

Рис. 3.8. Імовірнісна крива суми температур за період

активної вегетації (МС Суми)

Рис. 3.9. Імовірнісна крива кліматично забезпеченого ресурсами

тепла врожаю ярого ячменю (КУі) для трьох варіантів

розрахунку (див. таб. 3.1)

Ці графіки дозволяють кількісно оцінити вегетаційний

період за ресурсами тепла і визначити можливий врожай.

Так, наприклад, при сумі активних температур 2850°С (рис.

3.8) умови року близькі до умов середньотеплого року (Р =

= 22% = 25%). При цій імовірності (Р = 22%) можливий

урожай за ресурсами тепла (КУ

) складає 7,8 т/га (рис. 3.9,

варіант «а»).

Крім того, рис. 3.8 дозволяє визначити доцільність ви-

рощування в тій чи іншій зоні конкретної культури або вста-

новити імовірність її можливого визрівання. Так, наприк-

лад, для формування врожаю ранніх сортів рису необхідна

сума активних температур складає 3100°С. З рис. 3.8 маємо,

що в умовах МС Суми імовірність таких умов складає 6%.

Тобто в 6 випадках (роках) із 100 можливих умови даної

зони дозволяють одержати урожай рису, а в 94 - ні. Для

визрівання ранньостиглої кукурудзи необхідна сума актив-

них температур повинна складати 2340°С. З рис. 3.8 маємо,

що вірогідність визрівання цієї культури в умовах МС Суми

складає 86% і т. д.

3.4. ПРОДУКТИВНІСТЬ КУЛЬТУРИ

ЗА РОДЮЧІСТЮ ҐРУНТУ

Метою цих розрахунків є встановлення можливого вро-

жаю сільськогосподарської культури, який можна одержа-

ти завдяки природній або ефективній родючості ґрунтів, тобто

без внесення добрив. У практиці розрахунків існує два ос-

новні способи таких визначень: балансовий та з урахуван-

ням окупності 1 бала бонітету ґрунту продукцією.

Балансовий спосіб полягає в тому, що врожайність куль-

тури визначається можливим використанням того чи іншого

елемента (И Р К) з ґрунту, розрахованого через винос цього

елемента урожаєм за залежністю [57, 37]:

ОМ

х її х Г

100

х С '

Ц/Га

(3 28)

де У

урожай культури, який може бути одержаний за ра-

хунок використання з ґрунту елемента живлення, ц/га;

ОМ- об'ємна маса ґрунту, т/м

;

/і - глибина розрахункового шару ґрунту, см;

- вміст елементу живлення в ґрунті, мг/100г ґрунту

(береться із картограм);

- коефіцієнт використання культурою елементу жив-

лення із ґрунту, %;

С - винос поживного елемента врожаєм культури, кг/ц.

Об'ємна маса ґрунту в тому чи іншому шарі визначається

польовим методом на кожному полі. З деяким наближенням

для попередніх розрахунків вона може бути взята з додатку

(табл. 10). З іншими складовими цієї залежності існує деяка

неоднозначність. Це перш за все стосується розрахункового шару

ґрунту (її). Взагалі прийнято за розрахунковий шар брати ор-

ний, який переважно складає 20-22 см. Проте розрахунки по-

казують, що збільшення цього шару на 1 см більше 20 см (при

тому ж значені К

) підвищує величину розрахованої врожайності

на 5%. Тому якщо в розрахунках брати значення Ь більшим за

20-22 см, то необхідно визначитися з коефіцієнтом викорис-

тання елемента з кожного конкретного шару ґрунту. З іншого

боку, сам коефіцієнт використання елемента також не є вели-

чиною постійною. Він залежить як від вмісту в ґрунті інших

елементів, так і від забезпеченості такими екологічними фак-

торами, як волога і тепло [43, 37, 121].

Загальний винос елементів живлення урожаєм основної

та відповідною кількістю побічної продукції (В) можна визна-

чити як:

В = Ух [С + (а - 1) х С

], кг/га (3.29)

або:

В = УхС

, кг/га, (3.30)

де С - винесення елемента живлення одиницею основної

продукції, кг/ц;

С' - те ж саме побічної продукції, кг/ц;

- те ж саме одиницею основної та відповідної кількості

побічної продукції, кг/ц;

а - сума частин основної та побічної продукції.

Вважається, що показники С, С

, С

є величинами

порівняно сталими для кожної культури, проте аналіз цих

даних за рядом літературних джерел дозволяє сформулювати

допущення про деяку залежність цих показників від тих же

факторів, від яких залежить коефіцієнт використання елемента

з ґрунту [56, 37, 55, 6]. Дані цих показників наводяться у

додатку (табл. 11, 12) і, на думку В.Д. Мухи та В.А. Пилипця

[56], можуть використовуватися для розрахунків в умовах Ук-

раїни. Проте необхідно відзначити, що для умов практично

кожної області України місцевими та зональними науково-