Харченко О.В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур

Подождите немного. Документ загружается.

дослідними установами ці показники деталізовано и уточне-

но. Таким прикладом можуть бути рекомендації для умов

Сумської області, що наводяться в додатку (табл. 13).

Таким чином, виконавши розрахунки можливого вро-

жаю по азоту, фосфору та калію і враховуючи дію закону

лімітуючого фактора, визначають дійсно можливий урожай

(ДМУ), або урожай, який може бути сформований завдяки

природній родючості ґрунту.

Приклад 3.5. Визначити урожай ярого ячменю в умовах

Сумської області, який можна одержати за рахунок природ-

ної родючості ґрунтів. Вихідні дані: ґрунти - чорнозем потуж-

ний малогумусний середньосуглинистий ОМ = 1,25 т/м

; в

ґрунті міститься (мг/100 г ґрунту): азоту, що легко гідро-

лізується, - 10, рухомого фосфору - 15, обмінного калію -

12,5; коефіцієнт використання цих елементів з ґрунту (К

)

складає: азоту - 25%, фосфору - 6%, калію - 13%; винос

1 ц основної і відповідної кількості побічної продукції (С):

азоту - 2,50 кг/ц, фосфору - 1,09 кг/ц, калію - 1,75 кг/ц.

З формули 3.28 маємо

урожайність за рахунок азоту:

10x1,25x22x25

= = 27,5 ц/га,

2,50x100 '

урожайність за рахунок фосфору:

Л7

15x1,25 х 22 х 6

„

= = 22,6 ц/га,

1,09 x100 '

урожайність за рахунок калію:

12,5x1,25x22x13

1,75x100

Таким чином, дійсно можливий урожай ярого ячменю

в даних умовах за даним методом складає 22,6 ц/га і обме-

жується вмістом фосфору.

Як висновок необхідно відзначити, що при експери-

ментальному вивчені цього питання об'єктами уточнення

можуть бути коефіцієнт використання поживних елементів

культурою з різних шарів ґрунту залежно від їх вмісту і

екологічних умов та винесення врожаєм поживних елементів

залежно від тих же умов.

Визначення можливого врожаю культури за окупністю

бонітету ґрунту передбачає перш за все його бонітування,

яке становить собою порівняльну кількісну оцінку родючості

= - = 25,5 ц/га.

ґрунтів. Вона може бути як опосередкованою, так і безпосе-

редньою.

У першому випадку ця оцінка базується на багаторічній

урожайності сільськогосподарської культури та об'єктивних

властивостях самих ґрунтів. Урожайність культури підви-

щується з наближенням агрохімічних показників ґрунту до

оптимальних (рН, вміст гумусу, рухомих форм фосфору,

калію тощо) [64, 19]. Зараз прийнята 100-бальна оцінка

родючості ґрунтів. У 100 балів оцінюють ґрунти, що забез-

печують найбільшу врожайність. Інші ґрунти порівнюють

за відсотковим принципом [22].

Найпродуктивнішими ґрунтами є чорноземи типові,

звичайні та південні. Дещо поступаються їм опідзолені

лісостепові ґрунти. Ще менш родючі темно-каштанові ґрун-

ти в посушливих районах і дерново-підзолисті в районах

достатнього та надмірного зволоження. Загальна оцінка

бонітету ґрунтів України наводиться в додатку (табл. 14, 15,

16, 17). Більш детальна оцінка наводиться в рекомендаціях

місцевих та зональних науково-дослідних закладів (додаток,

табл. 18).

У другому випадку бонітет ґрунту оцінюють співвід-

ношенням кількісних показників властивостей фактичних

до еталонних [12]:

де А

- фактичний показник властивостей ґрунту;

Е - еталонне значення властивостей ґрунту.

Із основних показників властивостей ґрунту виділяють

вміст гумусу, рухомого фосфору (Р

) І ДЛЯ легких за

механічним складом - обмінного калію (К

0) як таких, що

мають найтісніший зв'язок з величиною врожаю культури.

Вміст гумусу враховується в шарі 0-100 см, а фосфор та

калій - у шарі 0-20 см.

Якщо вміст гумусу представлено у відсотках по окре-

мих шарах профілю, то визначають його вміст в т/га в кож-

ному шарі, а після цього підсумовують цю величину по ок-

ремих шарах в метровому горизонті:

Б = ^х100,

(3.31)

Г = 100 х Ь х ОМ х С, т/га,

де Л - шар ґрунту, м;

ОМ - об'ємна маса цього шару, т/м-

С - вміст гумусу в даному шарі, %.

(3.32)

У випадку, коли вміст гумусу представлений тільки у

верхньому шарі ґрунту (0-20 см), для шару 0-100 см значен-

ня в т/га збільшують в 3,5 рази.

Знаючи фактичні та еталонні значення показників вла-

стивостей ґрунту, по залежності 3.31 визначають бонітет кож-

ного з них (якщо А

> Е, то Б =100%).

Таблиця 3.2

Еталонні показники властивостей ґрунту

Показники

Методи визначення

Показники

Мачігін

Чіріков

Кірсанов

Маслова

Гумус, т/га

500

- - -

, мг/ІООг

0, мг/ІООг

Після цього з одержаних даних бонітету визначають його

середній бал.

Зрозуміло, що така оцінка є більш обґрунтованою при

достатньому природному зволоженні чи в умовах зрошення.

Приклад 3.6. Визначити бал бонітету чорнозему потуж-

ного малогумусного легкосуглинистого, якщо в шарі 0-20 см

міститься 4,5% гумусу (ОМ = 1,25 т/м

), Р

- 12 мг/100 г

(за Чіріковим) і К

0 - 14 мг/100 г (за Кірсановим).

Визначаємо кількість гумусу в шарі 0-20 см в т/га:

020

= 100x0,20x1,25x4,5 = 112,5 т/га.

У метровому шарі ця величина складає:

о-іоо =

0.20

х 3

293

>75 т/га.

Бонітет ґрунту по гумусу:

^"''"хюо = 78,8 балів.

500

Бонітет ґрунту по фосфору:

= —х 100 = 66,7 балів.

Бонітет ґрунту по калію:

= — х 100 = 77,8 балів.

Середній бонітет ґрунту складає:

, 78,8 + 66,3 + 77,8 ,

Б = — — = 74,4 балів.

Для ґрунтів важкого механічного складу, як відзначалося

вище, вміст К

0 для визначення бонітету істотного значення

не має.

Оскільки поле, сівозміна, господарство представлені

кількома типами ґрунтів, то в розрахунок вводять серед-

ньозважену величину бонітету:

_ Б, х ^ + Б

х Е, + ... + Б, х Е _ £ Б;

+ Р

+ ... + Г

- '

бал

33)

де Б

, Б. - бали різних типів ґрунтів, які входять у дану

площу, бал;

, - площі, які займають різні типи ґрунтів і склада-

ють дану площу, га.

Аналіз даних бонітету, наведених у таблицях 14, 15,

16, 17 і 18 (додаток), показує, що ґрунти можуть оцінюватись

як із урахуванням конкретної культури, так і незалежно від

культури, тільки за показниками родючості, тобто як опосе-

редковано, так і безпосередньо.

У загальному випадку формула для визначення можли-

вого врожаю культури через окупність бонітету ґрунту може

бути виражена :

бон

= БпхЦхЦ

хК, ц/га, (3.34)

де Бп - бонітет поля, бал;

Ц - ціна 1 бала ґрунту в урожаї сільськогосподарської куль-

тури, ці бал;

- поправочний коефіцієнт, який враховує вплив поперед-

ника на бонітет Ґрунту;

К - поправочний коефіцієнт до ціни бала на агрохімічні

властивості ґрунту.

Ціна бала в урожаї (Ц) загалом по зонах України для

ряду основних сільськогосподарських культур наведена в

табл. 19 (додаток). Однак точніше й детальніше це розробле-

но для умов кожної області (табл. 20, додаток). При цьому

дана величина (Ц) при різних методах визначення бонітету,

судячи із логіки таких визначень, не є однаковою.

Поправочний коефіцієнт, який враховує вплив попе-

редника на бонітет ґрунту (Ц^, як свідчить аналіз існуючої

літератури, достатньо вивчений лише для озимої пшениці

(додаток, табл. 21). Але в умовах кожної зони чи області ці

величини можуть бути різні. Так, наприклад, для умов Сумсь-

кої області цей коефіцієнт для озимої пшениці залежно від

попередника складає: після багаторічних трав - 1,1,

однорічних трав, кукурудзи на зелений корм і зернобобових

- 1,0, кукурудзи на силос і стерньових - 0,95 [53].

Що стосується поправочного коефіцієнта на агрохімічні

властивості ґрунту, то він залежить від співвідношення Р,0

0 в ґрунті і його кислотності (рН) [35] (додаток, табл. 22).

Зрозуміло, якщо бонітет ґрунту визначався через

врожайність культури, то доцільність урахування цього

коефіцієнта не викликає сумніву. "У випадку, коли бонітет

визначався за вмістом гумусу, фосфору і калію - доцільність

урахування його сумнівна.

Підсумовуючи все сказане, можна констатувати, що в

кожних окремих природних умовах (зона, область) складові

формули (3.34) мають свої значення. Так, наприклад, в умо-

вах Сумської області К = 1, Ц

= 1 (крім озимої пшениці).

Таким чином, аналіз розглянутого методу дозволяє зро-

бити висновок про доцільність вивчення і кількісного визна-

чення таких питань, як вплив попередника та агрохімічних

властивостей ґрунту на ціну його бала. Не викликає сумніву і

той факт, що сама ціна бала ґрунту прямо чи опосередковано

визначає ступінь використання елементів живлення із ґрунту і

за аналогією з попереднім певною мірою залежить від еколо-

гічних факторів росту

—

забезпеченості вологою і теплом.

Приклад 3.7. Визначити урожайність ярого ячменю в

умовах Сумської області (Сумський район), який можна одер-

жати за рахунок природної родючості ґрунту через окупність

його бонітету. Ґрунти - чорноземи типові потужні малогумусні

легкосуглинисті Б = 65 балів (табл. 18, додаток). Ціна бала

по врожаю ярого ячменю складає 0,33 ц/бал (табл. 20, дода-

ток), К = 1, Ц

= 1.

= БхЦ = 65x0,33 = 21,4 ц/га.

бон

Таким чином, для більш точного визначення величини

врожаю, який може бути сформований за рахунок природ-

ної родючості ґрунтів (без внесення добрив), у кожній

конкретній ґрунтово-кліматичній зоні необхідно користува-

тись рекомендаціями місцевих чи зональних науково-

дослідних установ.

При цьому слід пам'ятати, що терміни «природна про-

дуктивність ґрунтів» та їх «природна родючість» мають різні

значення [22]. Родючість характеризується такими об'єктив-

ними показниками ґрунтів, як вміст гумусу, кислотність

ґрунтового розчину, насиченість основами, вміст поживних

елементів і т.п. Продуктивність - категорія більш широка і

залежить не тільки від родючості ґрунту, а й від погодно-

кліматичних умов зони і агротехнічних умов вирощування

культури.

Усі наведені вище способи розрахунків за своїм змістом

включають обидва поняття, проте в кінцевому результаті ми

маємо характеристику природної продуктивності ґрунту, че-

рез урожайність конкретної культури. Так, вміст гумусу, фос-

фору, калію і азоту - об'єктивні показники природної родю-

чості ґрунту, однак коефіцієнт використання елементів з ґрун-

ту як і ціна бала його бонітету, - показники, які істотно

залежать від комплексу зовнішніх і внутрішніх факторів.

Однак у випадку, коли бонітет ґрунту визначають опосеред-

ковано через урожайність культури, значення бонітету пев-

ною мірою включає в себе і поняття природної родючості

ґрунту. Так, наприклад, із табл. 17 (додаток) видно, що

середній бонітет ґрунтів у Волинсьскій області для цукрово-

го буряку складає 63 бали, а по озимій пшениці - тільки 48.

При цьому доцільно зауважити, що у випадку докорінної

зміни технології вирощування культури, коли суттєво підви-

щується її урожайність, значення бонітету цих ґрунтів може

змінитися.

3.5. ВСТАНОВЛЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ВРОЖАЮ,

ЩО МОЖЕ БУТИ ЗАПРОГРАМОВАНИМ

Наведені вище розрахунки дозволяють узагальнити як

природні ресурси, так і можливий урожай, забезпечений

цими ресурсами (табл. 3.3, 3.4).

Враховуючи, що програмування проводять для середніх

умов [34], в розрахунок у даному випадку включають рівні

урожаю, що відповідають забезпеченості, близькій до 50%

(табл. 3.4).

Аналіз табл. 3.4 дозволяє зробити висновок, що в да-

них природних умовах за рахунок існуючих ресурсів наймен-

ший, або дійсно можливий, урожай (ДМУ) ячменю складає

2,14 т/га.

Згідно з наведеними даними можна відмітити, що коли

першим лімітуючим фактором є природна родючість ґрунту,

то другим - фактор вологи (КУ

=2,78 т/га). Тобто в умовах

Таблиця 3.3

Природні ресурси вегетаційного періоду ярого ячменю

(МС Суми)

Природні ресурси

Значення ресурсів

Природні ресурси

шах

сер тіп

1. Прихід ФАР, кДж/га

86,4.x 10

2. Запаси продуктивної вологи, мм

436

287 204

3. Сума активних температур, °С

3160

2650 2138

4. Бонітет ґрунту, бал

Таблиця 3.4

Ресурсозабезпечений урожай ярого ячменю (МС Суми)

Рівні урожаю

Мах

(Р=0)

Сер Міп

(Р=50) (Р=100%)

1. Потенційний (ПУ), т/га при К

=3%

8.55

2. Кліматично забезпечений урожай

- за ресурсами тепла, т/га (КУ,)

8.55

7.26 5.82

- за ресурсами вологи, т/га (КУв)

оо

2,78 1.48

3. Урожайність по родючості грунту, т/га (Убаї,)

2,14

природного зволоження середній урожай, який можна одер-

жати за рахунок додаткового живлення, не може бути

більшим, ніж КУ

. Якщо вирощувати культуру при зрошенні,

то лімітуючим фактором буде температура і додаткове жив-

лення може забезпечити врожайність 7,26 т/га (КУ

(

Отже, в існуючих природних умовах (без зрошення) ве-

личина врожаю, що програмується (ПрУ), не може бути мен-

шою У

6он

(2,14т/га) та більшою за КУ

(2,78 т/га):

У„_ < ПрУ < КУ . (3.35)

бон в

Слід відзначити, що програмування врожаю для умов

середнього року (Р = 50%) є умовою сумнівною. Однозначно

можна стверджувати лише те, що в цьому випадку ризик

недоодержання врожаю по ресурсах вологи складає 50%.

Зрозуміло, що такого обґрунтування для прийняття оста-

точного рішення зовсім недостатньо і це питання вимагає

окремого вирішення (див. розділ 7).

3.6. ВПЛИВ ОСНОВНИХ ФАКТОРІВ РОСТУ НА

ПРОДУКТИВНІСТЬ КУЛЬТУРИ

Усі раніше одержані дані по рівнях урожайності (ПУ

, КУ^

КУ

, У

бон

) дозволяють визначити роль та ступінь впливу на

продуктивність культури основних факторів росту. Для цього слід

побудувати загальний графік зміни всіх рівнів урожайності в

усьому можливому діапазоні змін природних ресурсів (рис. 3.10).

При цьому слід визначитися з деякими деталями тако-

го зіставлення. Перш за все необхідно відзначити, що

потенційний урожай за прийнятими умовами розрахунку є

величиною сталою, і її слід брати або за коефіцієнтом вико-

ристання ФАР (К

), який для практичних розрахунків

найчастіше приймають за 3%, або як фактичну величину

цього коефіцієнта, який відповідає максимальній врожай-

ності культури даного сорту (ПУ

Кліматично забезпечені врожаї як за ресурсами вологи

(КУ

), так і за ресурсами тепла (КУ^ повинні бути приведені

у відповідність до прийнятої потенційної продуктивності

культури (див. рис. 3.10).

Із рис. 3.10 зрозуміло, що ліва частина графіка (Р < 50%)

характеризує умови з максимальним значенням факторів (теп-

ло і волога), тобто в цій частині розглядаються умови теплі і

вологі. Однак відомо, що умови можуть бути і холодні та вологі.

Тому доцільно розглядати обидва вказані варіанти (КУ

]

і КУ,

При цьому функція КУ

(Р) є зворотньою функції КУ

ДР). '

У, т/га

ІКУв

ПУ = 8,55

т/га

Убон

0 40 80

Рис. 3.10. Імовірнісна крива ресурсозабезпеченого врожаю

ярого ячменю (МС Суми )

Як приклад, що розглядається, графік, представлений

на рис. 3.10, дозволяє сформулювати ряд досить важливих

висновків.

1. У 23 випадках (роках) із 100 можливих вологи буде

достатньо для формування потенційного врожаю в розмірі

8,55 т/га (К

= 3%).

2. В умовах вологих і теплих років (КУ,

) у 24 випад-

ках (роках) із 100 урожайність обмежується ресурсами теп-

ла, а в 76 роках - ресурсами вологи.

3. В умовах вологих і холодних років (КУ

) у 2Ь ви-

падках (роках) із 100 урожайність обмежується'ресурсами

тепла, а в 74 - ресурсами вологи.

4. Природна родючість ґрунтів може бути реалізована в

68 випадках (роках) із 100, а в 32 випадках (роках) вологи

може бути недостатньо для формування і такого невеликого

врожаю, як 21,4 ц/га (У

б01і

Таким чином, можна стверджувати, що для даного при-

кладу в 74 випадках (роках) із 100 можливих урожайність куль-

тури буде обмежуватись ресурсами вологи і природною родючі-

стю ґрунтів. Однак з точки зору програмування в умовах при-

родного зволоження ці два фактори слід розділяти, оскільки

рівень живлення може бути підвищений за рахунок внесених

добрив, а рівень забезпеченості вологою може бути тільки вра-

хованим. Це в свою чергу вказує на необхідність більш точної

оцінки умов природного зволоження. Однак імовірнісний ха-

рактер цих умов і практична неможливість прогнозування їх на

конкретний вегетаційний період істотно ускладнює вирішення

цієї задачі. Можливим варіантом уточнення наведених вище

характеристик може бути визначення так званих модальних

значень умов природного зволоження. Адже зі статистики відо-

мо, що модальне значення становить собою значення показни-

ка,' яке зустрічається найбільш часто [18]. При цьому викорис-

тання даного показника для оцінки умов природного зволожен-

ня можна вважати достатньо об'єктивним [110].

У будь-якому разі наведені вище розрахунки, результати

яких зведені на рис. 3.10, є алгоритмом можливостей конк-

ретної культури формувати урожай в конкретних ґрунтово-

кліматичних умовах. Виконані по основних культурах, вони

дозволяють визначитися з рівнем забезпеченості культури при-

родними факторами, перш за все вологою, і прогнозувати мож-

ливу ефективність внесених добрив. З іншого боку, аналіз цих

даних може бути основою для можливого інвестування чи не-

інвестування як галузі в цілому, так і окремої культури.

3.7. МОЖЛИВІ ШЛЯХИ УТОЧНЕННЯ І

РЕАЛІЗАЦІЇ РЕСУРСОЗАБЕЗПЕЧЕНОГО

ВРОЖАЮ

Наведені вище розрахунки дозволяють стверджувати, що

на території України для більшості сільськогосподарських куль-

тур лімітуючими факторами найчастіше є природна родючість

ґрунтів і волога. При цьому в розрахунках щодо визначення

60Н

та КУ

використовувалися середні або нормативні коефіці-

єнти окупності 1 бала бонітету ґрунту (Ц) та сумарного водо-

споживання (К). Однак загальновідомо, що при рівній чи дуже

близькій забезпеченості цими факторами в одній і тій самій

зоні, досить часто в сусідніх господарствах мають місце істотно

різні врожаї. Зрозуміло, що обумовлюється це перш за все існу-

ючою різницею в рівнях агротехніки.

Можливим кількісним показником рівня агротехніки в

конкретному господарстві (И

) може бути співвідношення се-

редніх за ряд років чи максимальних врожаїв культури в цьому

гоподарстві і в районі. При цьому при И

>1 - рівень агротех-

ніки є вищим за середній, при И

<1- нижчим, а при И =1-

середнім. Це, в свою чергу, вказує на те, що відповідно до

цього показника змінюється і ступінь використання природ-

них ресурсів. У цьому випадку імовірнісна залежність кліма-

тично забезпеченого врожаю ресурсами вологи (КУ

) буде явно

конкретизована існуючими агротехнічними умовами. Тобто

ординати лінії КУ

будуть визначатися рівнем агротехніки

(рис. 3.11), а уточнене значення врожаю визначиться як:

КУ

В А

= КУ

х На (3.36)

Рис. 3.11. Вірогіднісна залежність кліматично забезпеченого

врожаю ресурсами вологи при різних рівнях агротехніки