Помощь в учебе и работе
Главная Методические указания, методички МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ “Программирование урожаев сельскохозяйственных культур” Для подготовки магистров по специальности
 
 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ “Программирование урожаев сельскохозяйственных культур” Для подготовки магистров по специальности Печать E-mail
Учебники методички лекции рабочие программы - Методички, методические указания

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ “Программирование урожаев сельскохозяйственных культур” Для подготовки магистров по специальности

 

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития растениеводства дальнейший рост производства сельскохозяйственных культур, особенно зерновых, возможен лишь на основе проведения комплекса мероприятий по увеличению эффективного плодородия почв и внедрению интенсивно-адаптивных технологий возделывания полевых культур.

Одним из путей выполнения поставленных задач является широкое внедрение в сельскохозяйственное производство достижений научно-технического прогресса, совершенствование формы управления процессом производства, разработка и применение в земледелии адаптируемых к складывающимся условиям технологий возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающих получение программируемых в соответствии с созданными ресурсами и условиями урожаев.

Под программированием урожаев понимают разработку и осуществление научно-обоснованного комплекса взаимосвязанных мероприятий по возделыванию сельскохозяйственных культур, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение запрограммированных с определенным допуском колебания уровней урожая, при заданном качестве продукции, а также повышение почвенного плодородия и производительности труда.

В основе программирования урожаев лежит требование удовлетворения потребностей растений в жизненно важных ресурсах для получения заданного урожая.

Программирование урожаев предусматривает:

- определение величины потенциально возможного урожая (ПУ);

- определение величины урожайности, обеспеченной климатическими ресурсами;

- определение величины действительно возможного урожая (ДВУ);

- определение причин несоответствия между фактически получаемыми урожаями и действительно возможными;

- расчет норм внесения минеральных и органических удобрений под программируемый урожай для каждого поля севооборота с учетом агрохимических показателей почвы и биологических особенностей культуры;

- составление технологических карт, включающих все необходимые мероприятия, способы и сроки их выполнения;

- своевременное и качественное выполнение агротехнических мероприятий, предусмотренных технологической картой;

- учет урожая и условий выращивания сельскохозяйственных культур на каждом поле, с целью накопления информации для последующего уточнения расчетов, а также выявления факторов, лимитирующих получение действительно возможных урожаев, заложенных в генетическом потенциале сорта.

Настоящий сборник заданий и методических указаний имеет цель ознакомить студентов с общедоступными методами программирования урожаев сельскохозяйственных культур с применением персонального компьютера и работе в режиме электронных таблиц программы Excel. В приложениях приведен обобщенный информативный материал, необходимый для расчётов. Следует учитывать, что обобщенные показатели при расчетах для конкретного хозяйства необходимо уточнить для каждого конкретного поля севооборота и культуры.

Задание 1.

Расчет потенциальной урожайности по приходу фотосинтетически активной радиации и по заданному коэффициенту ее использования. Определение фактического КПД ФАР.

Потенциальный урожай абсолютно сухой массы определяется по формуле А. Д. Ничипоровича.

, (1)

Где:

У биол. – биологический урожай абсолютно сухой растительной массы, ц/га;

SР*109 – количество приходящей ФАР за период вегетации культуры в данной зоне, млрд. ккал/га;

К – запланированный коэффициент использования ФАР,%

102 – 100%;

4*I03 – количество энергии, выделяемое при сжигании 1 кг сухого вещества растительной биомассы, ккал/кг;

102 – перевод кг в ц.

Для перехода от урожая абсолютно сухой биомассы к урожайности зерна или другой растительной продукции используют соотношение:

, (2)

Где:

Ут – урожай зерна или другой сельскохозяйственной продукции при стандартной влажности, ц/га;

С – стандартная влажность по ГОСТу, %. (Для зерновых культур – 14%, зеленой массы кукурузы – 70%, корнеплодов и кормовой свеклы – 80%, многолетних трав на сено – 16%, однолетних и многолетних трав на зелёную массу – 75%);

А – сумма частей в соотношении основной продукции и побочной в общем урожае биомассы (см. приложение).

Однако расчет по выше предложенным формулам сложен и предусматривает ряд последовательных операций. Исходя из алгоритма решения, Х. Г. Тооминг предложил математическую модель продукционного процесса формирования урожая полевых культур следующего вида:

, (3)

Где:

Упу – потенциальный урожай зерна или другой продукции при стандартной влажности, ц/га|;

H – заданный КПД ФАР, %;

Кх – коэффициент хозяйственной эффективности урожая, или доля зерна (корнеплодов, зеленой массы) при стандартной влажности;

SR – суммарный приход ФАР за вегетационный период культуры, ккал/см2 ;

Д – калорийность единицы урожая, ккал/кг;

104 – переводной коэффициент, ц/га.

Коэффициент использования солнечной энергии определяется по следующей формуле:

(4)

Количество аккумулированной в урожае энергии определяется путем умножения показателя калорийности Д на урожайность абсолютно сухой биомассы Убиол;

У биол. – находится путём деления урожайности товарной (Ут) на коэффициент хозяйственной эффективности (Кх).

Расчет можно представить в виде преобразованной формулы Х. Г. Тооминга:

, (5)

Где:

Ут – урожайность сельскохозяйственной культуры при стандартной влажности, ц/га.

Посевы по их средним значениям КПД ФАР (по А. А. Ничипоровичу) подразделяют на следующие группы:

Обычно наблюдаемые – 0,5 – I,5%;

Хорошие – 1,5 – 3,0%;

Рекордные – 3,5 – 5,0%;

Теоретически возможные – 6,0 – 8,0%

Задание. Рассчитать потенциальную урожайность основных сельскохозяйственных культур при 3% значении КПД ФАР для АР Крым. Данные занести в таблицу 1.

Выполнение задания: В среде Microsoft Excel создать электронную таблицу по форме таблицы 1. Из приложений выбрать значения SR, Кх, занести их в таблицу и провести расчеты.

.

Таблица 1. Потенциальные урожаи полевых культур
при 3% КПД ФАР в АР Крым

Культура

SR, ккал/см2

H, КПД ФАР, %

Кх

Д, ккал/кг

Уп, ц/га

Озимая пшеница

Озимый ячмень

Овес

Яровой ячмень

Кукуруза зерновая

Рис

Просо пожнивное

Сорго

Гречиха

Соя

Горох

Подсолнечник

Озимый рапс

Горчица

Кукуруза силос

Однолетние травы

Многолетние травы

Задание. Рассчитать фактические КПД ФАР на среднюю урожайность культур и на максимально достигнутую урожайность сельскохозяйственных культур в АРК. Данные занести з таблицу 2.

Дать оценку использования климатических ресурсов региона.

Выполнение задания: занести в таблицу данные по урожайности с. – х. культур и на основании формулы (4) и таблицы 1 рассчитать фактические КПД ФАР на среднюю и максимальную урожайность.

По соотношениям оценить реализацию потенциальных возможностей зоны применительно к хорошим посевам.

Таблица 2. Расчет КПД ФАР по фактической урожайности

Сельскохозяйственных культур в АРК и оценка

использования приходящей ФАР.

Культура

У факт, ср, Ц/га

КПД ФАР, Средн, %

У факт мах, ц/га

КПД ФАР мах, %

У факт

У потен

Вопросы для самоподготовки:

1. Что понимается под программированием урожаев? Какие науки объединяет программирование урожаев? Чем достигается выполнение программы?

2. Что такое ФАР? Как определить потенциальную урожайность по приходу ФАР и заданному КПД ее использования?

3. Дать определение КПД ФАР по А. А. Ничипоровичу. Как рассчитать коэффициент хозяйственной эффективности?

4. Как оценить использование климатических ресурсов по фактической и потенциальной продуктивности с. – х. культур?

Задание 2.

Расчет возможной урожайности по тепловым ресурсам агроклиматических районов АР Крым.

При высоком уровне агротехники достижение урожайности соответствующей потенциальной возможности сортов ограничивается климатическими условиями района, т. е. программируемый уровень урожайности не должен превышать величину урожая, обеспечиваемую климатическими факторами. Под климатически обеспеченным урожаем понимают такой уровень урожайности, который можно достичь в идеальных почвенных и агротехнических условиях, при ограничивающем действии различных метеорологических факторов. Уровень климатически обеспеченного урожая всегда меньше потенциально возможного. В неорошаемых условиях Крыма основным лимитирующим фактором является влага, но немаловажное значение имеют и тепловые ресурсы агроклиматических районов.

Обеспеченность района влагой оценивается по величине коэффициента увлажнения:

, (6)

Где:

W – водообеспеченность культур за период вегетации, мм;

SР – суммарный приход ФАР за период вегетации культуры, ккал/см2

586 скрытая теплота испарения одного литра воды, ккал.

Для Крыма значение этого показателя меньше единицы, поэтому величину возможного урожая можно вычислять и по формуле:

У в = У п * К увл, (7)

Где:

У В – урожайность по водообеспеченности;

У п – урожайность потенциальная по приходу ФАР.

Но этот расчет не учитывает целого ряда факторов и такого важного фактора, как теплообеспеченность.

Связь между увлажнением и термическим режимом устанавливается гидротермическим показателем ГТП, который рассчитывается в баллах:

ГТП = 0,46 * К увл * Т V, (8)

Где:

ГТП – гидротермический показатель продуктивности;

K увл – коэффициент увлажнения;

Т V — период вегетации культуры в декадах;

Урожайность по ГТП рассчитывается на основании зависимости:

У гтп = 22 ГТП 10, (9)

Где:У гтп – урожай сухой биологической массы, ц/га

Для перевода в урожайность при стандартной влажности используют значения коэффициента хозяйственной эффективности Кх по ранее указанным формулам.

Для регионов с недостаточными тепловыми ресурсами необходима оценка возможной урожайности по сумме эффективных температур за период вегетации сельскохозяйственных культур. В условиях Крыма этот расчет проводится для оценки потенциальной возможности зоны и выделения лимитирующего фактора, определяющего уровень действительно возможной урожайности. Для расчетов используют биоклиматический потенциал продуктивности БКП, который устанавливает связь между коэффициентами увлажнения и суммой эффективных температур:

, (10)

Где:

К увл – коэффициент увлажнения;

ST>10°С (5°С для озимых) – сумма эффективных температур за период вегетации свыше 10°С для поздних яровых и свыше 5°С для озимых культур;

1000°С – сумма эффективных температур на северной границе полевого земледелия.

Расчет урожайности пo БКП проводится на основании формулы:

У бкп = B * БКП, (11)

Где:

У бкп – климатически обеспеченный по теплу урожай, т/га.

B – коэффициент, отражающий уровень культуры земледелия и использования ФАР посевами (1;2;3;4).

Задание: Рассчитать для агроклиматических районов Крыма урожайность, обеспечиваемую ГТП и БКП.

Для расчетов необходимо по каждому агроклиматическому району построить вспомогательные таблицы, в которые заносят W (водообеспеченность культур в мм), ST> 10 оС или 5 °С за период вегетации.

В связи с большим количеством расчетов вычисления целесообразно проводить с использованием ПК в режиме электронных таблиц.

Алгоритм расчета:

1.  Определяем К увл: К увл =

2. Определяем ГТП: ГТП = 0,46 * К увл * ТV

3. Определяем БКП:

4. Определяем урожайность по ГТП:

У гтп = 22 ГТП – 10

5. Определяем урожайность по БКП:

У бкп = B * БКП

Таблица 3. Расчет возможной урожайности по ГТП и БКП в степном агроклиматическом районе

Культура

W,
Мм

ST, 0С

ТV,
Декады

B,
%

У гтп

У бкп

Таблица 4.

Таблица 4. Расчет возможной урожайности в предгорном

Агроклиматическом районе по ГТП и БКП.

Культура

W,
мм

ST, 0С

ТV,
декады

B,
%

У гтп

У бкп

Аналогичные расчёты проводятся и для других агроклиматических регионов Украины и Крыма.

Задание 3.

Расчет действительно возможного урожая по влагообеспеченности посевов.

В условиях Крыма основным лимитирующим фактором получения высоких урожаев является влагообеспеченность. Влагообеспеченность полевых культур, выращиваемых в суходольных условиях, определяется запасом доступной влага, накопленной предшественником к моменту посева и суммой осадков, выпадающих за вегетационный период сельскохозяйственной культуры. Осадки, выпадающие в течение вегетации, не полностью используются растениями. В Крыму основная статья непроизводительного расхода влаги, это сток из-за невыразимости рельефа и ливневого характера осадков в весенний и летний период. Но около 90% влаги, выпавшей с осадками, используется растениями на формирование урожая. Запасы продуктивной влаги можно определить по следующей формуле:

W пр = W0 + 0,9 * Ов, (12)

Где:

W пр – ресурсы продуктивной влаги в мм;

W0 – количество продуктивной влаги в метровом слое почвы к моменту посева яровых или возобновления вегетации озимых, мм;

0,9 – коэффициент использования осадков, выпадающих за вегетационный период;

Ов – осадки за вегетационный период в мм.

Зная остаточное количество влаги в метровом слое почвы (WК) нетрудно рассчитать суммарное водопотребление культуры за период вегетации Е:

Е =. W0 + 0,9 * Ов – WК,, (13)

Все данные, входящие в формулы, специалист может взять в ближайшей к хозяйству метеостанции, или метеорологическом пункте сельскохозяйственного предприятия, если такой создан и функционирует.

Контроль за суммарным водопотреблением культур на каждом поле хозяйства в течение ряда лет, и учет уровней урожайности позволяет с достаточной точностью определить коэффициент водопотребления К вп, который в дальнейшем используется для расчета величины действительно возможной урожайности У дв по водообеспеченности:

, (14)

Где:

Е – суммарное водопотребление культур за вегетационный период, мм;

У биол – фактически уровень урожайности абсолютно сухой биомассы, ц/га.

Для удобства расчетов в условиях хозяйства лучше определять товарный коэффициент водопотребления (Кт), т. е. затраты влаги на формирование единицы товарной массы урожая при стандартной влажности. Кт – определяется по фактическим урожаям в хозяйстве за ряд лет и является интегрированным показателем, включающим в себя эффективное плодородие почв и уровень агротехники в хозяйстве. Высокие значения Кт свидетельствуют о низком агротехническом уровне хозяйства. С ростом агротехники, введением интенсификации земледелия значения показателя снижаются и стабилизируются на определенной величине.

, (15)

Где:

Ут – урожайность фактическая основной продукции при стандартной влажности, ц/га.

Рассчитав коэффициенты водопотребления с.–х. культур в хозяйстве и найдя их средние значения по предшественникам можно приступить к определению Удв.

При определении Удв по водообеспеченности существует два подхода:

1. На основании средней многолетней водообеспеченности (стратегия нормы).

2.  На основании климатически оптимальной стратегии.

Первый подход прост и широко применяется в хозяйствах. Суть его заключается в том, что на основании средних многолетних данных определяются ресурсы продуктивной влаги (формула 12) и по соотношению:

(16)

Находят действительно возможную урожайность по среднемноголетней водообеспеченности (Удв. ср. многол.)

W ср – ресурсы продуктивной влаги по среднемноголетним данным (мм);

Кт – усредненный товарный коэффициент водопотребления с. - х. культур, мм/ц.

Однако в связи с непредсказуемостью количества осадков на предстоящий с. – х. год при ориентации на среднюю многолетнюю водообеспеченность, в годы с осадками выше нормы возможны значительные потери в урожае, т. к. в первом минимуме могут оказаться другие факторы.

Исследования академика Шатилова И. О. показали, что при программировании урожаев следует ориентироваться не на среднюю многолетнюю водообеспеченность, а на водообеспеченность, соответствующую оптимальной стратегии.

Суть этой стратегии заключается в том, что урожайность рассчитывается на такой уровень водообеспеченности, чтобы выигрыш от прибавки в урожае в благоприятные годы перекрывал потери от затрат на внесение удобрений и формирование структуры посева в неблагоприятные. Или говоря другими словами выигрыш от дополнительных ежегодных затрат на урожай в благоприятные годы должен быть выше суммы этих затрат в неблагоприятные.

Расчет водообеспеченности осуществляется по формуде:

WКо = WСр +I 0 * D, (17)

Где:

WСр – средние многолетние ресурсы продуктивной влаги, (мм)

I 0 –эмпирический коэффициент действия неучтённых факторов.

D – среднеквадратичное отклонение ресурсов продуктивной влаги за длительный промежуток времени в мм.

, (18)

Где:

W пр – ресурсы продуктивной влаги за годы наблюдений, мм;

N – количество лет наблюдений.

Урожайность, соответствующая климатически оптимальной стратегии находится по соотношению:

, (19)

Из-за неравномерности выпадения осадков по агроклиматическим районам области расчет действительно возможных урожаев по среднемноголетней влагообеспеченности и климатически оптимальной влагообеспеченности следует проводить дифференцированно для каждого хозяйства, а в дальнейшем для каждого поля с учетом почвенных особенностей и рельефа местности.

Задание: Рассчитать ресурсы продуктивной влаги за период вегетации с. – х. культур по средней многолетней водообеспеченности и по климатически оптимальной стратегии. Определить фактические коэффициенты водопотребления. Запрограммировать урожайности сельскохозяйственных культур по агроклиматическим районам на основании стратегии нормы и климатически оптимальной стратегии. Для выполнения задания необходимо составить ряд вспомогательных таблиц, используя агроклиматический справочник Крымской области и годовые агрометеобюллетни.

В таблицу 6 заносят средние многолетние осадки за последние три года для степного агроклиматического района по метеостанции Черноморская, для Нижнего предгорного по метеостанции Симферополь, для верхнего предгорного – Старый Крым.

Таблица 5. Количество осадков, выпадающих по агроклиматическим районам АР Крым, мм.

Месяц

Степной район

Средние
многолетние

200…

200…

200…

Январь

Февраль

Декабрь

S год

Для расчета ресурсов продуктивной влаги и Квпт с. – х. культур используем уравнения:

WПр = W0 + 0,9 * Ов и Квпт =

Данные заносим в таблицу 6 по каждому агроклиматическому району.

Таблица 6. Ресурсы продуктивной влаги и Квпт

 

основных сельскохозяйственных культур в

 

степном агроклиматическом районе Крыма

Культура

200..

200…

200…

WПр, мм

Уф, ц/га

Квпт, мм/ц

WПр, мм

Уф, ц/га

Квпт, мм/ц

WПр, мм

Уф, ц/га

Квпт, мм/ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для облегчения расчетов используем ПК в режиме электронных таблиц.

 

 

по агроклиматическим районам Крыма

Культура

Степной агроклиматический район

WПр ср, мм

Квпт, мм/ц

Удв ср, ц/га

Для расчета действительно возможной урожайности по климатически оптимальной стратегии необходимо определить соответствующие ей ресурсы продуктивной влаги. Они находятся, исходя из среднеквадратичного отклонения водообеспеченности D и коэффициента I 0. Сложность расчетов и ограниченное время проведения занятий делают необходимым осуществлять вычисления с применением персонального компьютера. Результаты расчётов занести в таблицу 8.

Таблица 8. Действительно возможная урожайность сельскохозяйственных культур, соответствующая климатически оптимальной стратегии по агроклиматическим районам Крыма

Культура

Степной агроклиматический район

WКо, мм

D, мм

Удвко, ц/га

Алгоритм вычислений:

1. По формуле:

Находим d в мм.

2. По формуле: находим нормированный коэффициент отклонения.

3. По формуле WКо = WСр +I 0 * D определяем ресурсы продуктивной влаги для с – х культур в каждом агроклиматическом районе.

4. Действительно возможную урожайность соответствующую климатически оптимальной стратегии находим по соотношению:

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое суммарное водопотребление, его составляющие и методы определения?

2. Водообеспеченность почв и растений и реальный урожай. Методы определения.

3. Коэффициенты водопотребления (фазовый, биологически, товарный).

4.Тепловые ресурсы и реальный урожай полевых культур.

Задание 4

Определение уровня программируемого урожая.

Под программируемым урожаем понимают такой уровень урожайности, который планируется достичь на данном конкретном поле и в соответствии с которым разрабатывается комплекс агротехнических, мелиоративных и других мероприятий (расчет доз органических и минеральных удобрений, система обработки почвы, режим орошения и др.).

Уровень программированного урожая определяется на основании почвенно-климатических ресурсов поля и реально сложившейся обстановки (окультуренность поля, уровень агротехники, ресурсные возможности хозяйства и т. д.).

Величина действительно возможного урожая показывает, насколько почвы данного поля и сложившийся уровень агротехники позволяют реализовать возможности климатических условий хозяйства. Если разрыв между действительно возможной урожайностью и урожайностью, обеспеченной климатическими ресурсами велик, то это свидетельствует о низком уровне агротехники, применяемой в хозяйстве, так как в процессе сельскохозяйственного производства человек может регулировать агротехническими приемами режим питания растений, агрофизические и физико-химические показатели почвы, водный режим и пр.

Разница между действительно возможным урожаем и обеспеченным климатическими условиями в богарном земледелии компенсируется высоким уровнем агротехники, внесением органических и минеральных удобрений, применением химических мелиорантов и регуляторов роста растений.

Задание: На основании рассчитанных урожайностей определить уровень действительно возможной урожайности в каждом агроклиматическом регионе Крыма. В пояснительной записке обосновать выбор и дать разъяснения о возможности достижения указанной урожайности по сельскохозяйственным культурам.

Таблица 9. Расчетные уровни урожаев по агроклиматическим районам Крыма, ц/га

Культура

Уп при 3% КПД ФАР, ц/га

Степной агроклиматический район

Убкп, ц/га

Угтп,

Ц/га

Удв ср, ц/га

Удво,

Ц/га

Вопросы для самоподготовки

1. Понятия о потенциальной (ПУ) и реальной урожайности. Их сравнение с фактической урожайностью. Пути преодоления несоответствия между ними.

2. Понятие о программировании и прогнозировании урожайности.

3. Реальный урожай и его определение.

Задание 5.

Расчет норм удобрений под программируемый урожай.

Определение оптимальных норм удобрений под запрограммированные урожаи является одним из основных вопросов современной науки и практики. Нормы удобрений должны быть рассчитаны таким образом, чтобы полностью удовлетворить потребность растений в питательных веществах, обеспечить расширенное воспроизводство почвенного плодородия и в тоже время не допустить загрязнения окружающей среды, отрицательного воздействия на качество получаемой продукции и непроизводительных потерь самих удобрений. При установлении норм удобрений необходимо учитывать состав и свойства почвы, баланс питательных веществ в агроценозе, процесс взаимодействия удобрений с почвой и растением в конкретных условиях ландшафта.

В настоящее время в практике расчета доз удобрений на программируемый урожай применяется целый ряд методов, но все они базируются на балансовом методе со статистическим обоснованием предлагаемых методик. Получает распространение и комплексный метод, основанный на бальной оценке свойств почвы, определении цены бонитировочного балла и окупаемости удобрений урожаем. В этом случае расчет ведется на планируемый прирост урожая.

Основным является балансовый метод. По этому методу норма удобрения определяется по каждому питательному элементу: учитывается вынос данного элемента урожаем растений, коэффициент использования элемента питания из удобрений, содержание его в почве и коэффициент использования этого элемента из почвы по формуле:

, (20)

Где:

Дд. в. – доза азота, фосфора, или калия на программируемую урожайность, кг/га д. в.;

B1 – вынос NРК с I ц основной и соответствующим количеством побочной продукции, кг;

П – содержание NРК в почве, мг/100 гр.;

Км – коэффициент перевода из мг/100 в кг/га;

Усредненные значения его для слоев почвы 0 – 22 см – 30 кг/га; 0 – 25 см – З4 кг/га; 0 – 28 см – 38 кг/га; 0 – 30 см – 41 кг/га.

Кп – коэффициент использования питательных веществ из почвы;

Ку – коэффициент использования питательных веществ из удобрений.

Предлагаемая логическая схема расчетов предусматривает определение в почве легкогидролизуемого азота и фосфора по Кирсанову.

Если под культуру вносится навоз, то формула приобретает следующий вид:

, (21)

Где:

Дн – количество навоза, внесенного на I га в тоннах;

Сн – содержание элементов питания в 1 т навоза в килограммах;

Кн – коэффициент использования элементов питания из навоза;

Расчет осуществляется по следующей логической схеме:

1. Находим вынос NРК с урожаем Вобщ = У * В1

2. Находим содержание элементов питания в почве П * Км

3. Определяем возможное использование элементов питания из почвы

П * Км * Кп – Вп

4. Внесено элементов питания с навозом Дн * Сн

5.  Возможный вынос элементов питания из навоза Вн =Дн * Сн * Кн

6. Всего будет вынесено из навоза и из почвы Вн + Вп

7. Требуется довнести с удобрениями Ву = Воб – (Вн + Вп)

8. Необходимо внести с минеральными удобрениями

Почвы имеют различную обеспеченность элементами питания. По степени обеспеченности они подразделяется на почвы с очень низкой обеспеченностью, низкой, средней, повышенной и высокой.

Таблица 10. Обеспеченность почв элементами питания

Обеспеченность

Содержание в почве мг/100 г

N

Гидролизуемый

Р2О5

По Кирсанову

К2О

Низкая

4 – 5

2 - 5

7 - 8

Средняя

9 - 12

7 - 9

12 - 14

Высокая

13 - 20

10 - 20

22 - 30

Задание. Рассчитать дозы NРК на программируемый урожай при низкой, средней и высокой обеспеченности почв по агроклиматическим районам.

Расчет осуществляется по вышеуказанным формулам на урожайность, определенную как программируемая. Данные заносятся в таблицу 11.

Таблица 11. Расчет доз удобрений кг/га д. в. на программируемую урожайность при различной обеспеченности почв элементами питания в степном агроклиматическом районе АР Крым

Культура

У прг, ц/га

Низкая

Средняя

Высокая

N

Р2О5

К2О

N

Р2О5

К2О

N

Р2О5

К2О

При выполнении расчетов необходимо предусмотреть внесение навоза под отдельные культуры, обосновать целесообразность этого мероприятия.

Вопросы для самоподготовки

1. Агрохимические основы программирования урожаев.

2. Методы определения норм NРК под запрограммированный урожай.

3. Логическая схема расчета норм удобрений.

4. Расчет норм NРК при совместном внесении органики. Формула.

5.  Роль баланса питательных веществ при оптимизации системы удобрений.

Задание 6.

Программирование урожаев при орошении и расчет оросительной нормы.

На орошаемых землях различают три уровня программирования: для достижения потенциального урожая (ПУ), действительно возможного урожая (ДВУ) и урожая в производстве (Уф).

Потенциальный урожай соответствует полной биологической продуктивности культуры, ее сорта или гибрида при идеальных метеорологических и агротехнических условиях. В таком случае он зависит от использования фотосинтетически активной радиации. В нашем случае на 3% уровне КПД ФАР.

В большинстве случаев метеоусловия в сельскохозяйственном производстве бывают хуже оптимальных. Их уровень определяет действительно возможный урожай, если продуктивность растений не ограничивается недостатком агротехники, т. е. по тепловым ресурсам, осадкам и фотосинтетическому потенциалу.

Таким образом, урожай в производстве определяется, в основном, уровнем агротехники и приемами мелиорации. Его ограничивают материальные факторы. В засушливой зоне это обеспеченность растений влагой и питательными веществами.

Уровни урожайности потенциальной и обеспеченной тепловыми ресурсами рассчитаны в предыдущих заданиях. Поэтому задача сводится к определению оросительной нормы в различных агроклиматических районах Крымской области.

Среднюю оросительную норму нетрудно рассчитать, зная суммарное водопотребление культур за вегетационный период, которое рассчитывается по формуле:

Е = Убиол * Квп, (22)

Где:

Е – суммарное водопотребление, мм/га;

Убиол – урожайность абсолютно сухой биомассы, ц/га;

Квп – коэффициент водопотребления, мм/ц абсолютно сухой биомассы.

Но коэффициент водопотребления величина, зависящая от целого ряда факторов, которые учесть довольно затруднительно. Поэтому в нашем расчете мы будем использовать показатель прихода ФАР за вегетационный период.

Известно, что испарение влаги из почвы и через транспирацию (эвапотранспирация) происходит только за счет прихода солнечной энергии. Затраты энергии на испарение 1 л воды величина постоянная и соответствует 586 ккал/кг. Таким образом, зная приход ФАР за вегетационный период культуры легко рассчитать возможное испарение влаги из почвы, причем поступление воды с орошением не должно превышать этого значення в известных пределах, т. к. вода будет непродуктивно использоваться, уходя на фильтрацию и сток. Расчет осуществляется по соотношению:

, (23)

Где:

E0 – возможное суммарное испарение влаги с поля, мм/га;

SР*104 – приход ФАР за вегетационный период.

Зная средние многолетние запасы доступной влаги в метровом слое почвы к моменту возобновления вегетации озимых и перед посевом яровых и средние многолетние осадки за этот период, рассчитываем усредненную оросительную норму по формуле.

Но = Е0 – WП – Ос, (24)

Где:

HО – оросительная корма в мм;

WП – запасы доступной влаги в мм к моменту возобновления вегетации озимых или перед посевом яровых в метровом слое почвы;

Ос – осадки за этот же период в мм.

Усредненная оросительная норма корректируется в зависимости от складывающейся климатической обстановки.

Задание. Рассчитать оросительную норму для агроклиматических районов Крыма.

Для проведения расчетов необходим ряд показателей, которые заносятся в таблицу 14.

Таблица 14. Агроклиматические показатели за вегетационный период сельскохозяйственных культур по

Агроклиматическим районам

Культура

Степной

Нижний
предгорный

Верхний
предгорный

SР*104

WП, мм

Ов, мм

SР*104

WП, мм

Ов, мм

SР*104

WП, мм

Ов, мм

После определения необходимых агроклиматических показателей рассчитать оросительную норму, данные занести в таблицу 15.

Таблица 15. Возможное суммарное водопотребление и оросительная норма сельскохозяйственных культур по агроклиматическим

Районам Крыма.

Культура

Степной

Нижний
предгорный

Верхний
предгорный

Е,
мм/га

Но, мм/га

Е,
мм/га

Но, мм/га

Е,
мм/га

Но, мм/га

Задание 7.

Расчет величины возможного урожая по фотометрическим показателям посева и определение нормы высева под запрограммированный урожай.

Фотосинтетический потенциал – это число "рабочих дней" листовой поверхности посевов (А. А. Ничипорович). Он определяется суммированием площади листьев за каждый день вегетации, или умножением средней площади листьев (Лср) на длину вегетационного периода в днях (ТV):

ФП = Лср * ТV (25)

По многочисленным наблюдениям выявлено, что каждые 1000 единиц ФП формируют 2-3 кг зерновой массы. Зная программируемый урожай можно рассчитать Лср и ТV:

Лср = (26)

ТV = (27)

Значение ТV для каждой культуры и сорта берутся по наблюдениям в хозяйстве. (Для озимых культур берут период весенне-летней вегетации).

Пример расчета: Программируемая урожайность озимой пшеницы 50 ц/га, длина вегетационного периода 110 дней.

ФП = 1100 м2/га дней * (50 ц/га : 2 кг) = 2 млн. м2/га дней, отсюда

Лср = 2 млн. м2/га дней : 110 дней = 181 тыс. м2/га

В фазе колошения такой посев должен иметь максимальную площадь листьев, которая находится путем умножения Лср на коэффициент, равный отношению максимальной площади листьев к средней за период вегетации: для озимой пшеница 1,83, для озимого ячменя 1,79; для кукурузы 1,81.

Этой площади листьев должна соответствовать своя структура посева, которая определяется густотой продуктивного стеблестоя и продуктивностью колоса. В свою очередь густота продуктивного стеблестоя зависит от нормы высева, выживаемости растений и коэффициента продуктивного кущения, а продуктивность колоса от озерненности и массы зерен.

Если считать, что от каждого колоса будет получено по 1 г зерна, то при урожае 50 ц/га на каждом гектаре должно быть 5 млн. колосьев (50 ц/га : 1 г), что при продуктивной кустистости 1,2 соответствует 4,2 млн. растений на га (5 млн. : 1,2). При общей выживаемости растений к моменту уборки в 70% на каждый гектар необходимо высеять 6 млн. всхожих семян (4,2 млн. : 0,7). 3ная массу 1000 семян нетрудно рассчитать весовую норму (6 млн./га * 40 г) = 240 кг/га.

Норму высева также можно рассчитать исходя из оптимального стеблестоя культуры на 1м2.

Расчет осуществляется по формуле:

, (28)

Где: Н - норма высева, кг/га;

С - количество продуктивных стеблей к уборке на 1м2,шт.;

А - масса 1000 семян, г ;

К – продуктивная кустистость, шт.;

В – показатель выживаемости, или % сохранившихся растений от количества высевных семян.

Пг – посевная годность семян, %.

Задание. Рассчитать фотосинтетический потенциал, площадь листьев среднюю и максимальную. Норму высева для следующих культур: озимая пшеница, озимый ячмень, кукуруза. Расчет произвести по агроклиматическим районам.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Калорийность сельскохозяйственных культур
(обобщенные данные)

Культура

Целое растение

Основная продукция

Побочная
продукция

Корневая система

Пшеница:

Мягкая озимая

4450

4550

4300

4100

Мягкая яровая

4500

4600

4330

4120

Твёрдая

4550

4640

4350

4040

Рожь озимая

4400

4500

4310

4080

Ячмень

4420

4530

4320

4010

Овёс

4400

4480

4330

4110

Просо

4600

4700

4500

4220

Гречиха

4540

4620

4400

4180

Рис

4330

4420

4240

4070

Фасоль

4770

4930

4580

4220

Горох

4710

4900

4530

4200

Вика и смеси

4700

4800

4400

4180

Люцерна

5200

5200

5200

4430

Сорго

4300

4370

4240

4040

Кукуруза на зерно

4100

4200

4000

3900

Кукуруза на з/к

3900

3900

3800

3900

Подсолнечник

4450

4620

4330

3960

Мног. травы-сено

4500

4500

4500

4370

Одн. травы-сено

3900

3900

3900

3700

Соя

4800

4900

4600

4430

Корнеплоды

3850

3900

3700

3600

Картофель

4300

4360

4240

3800

Бахчевые

3450

3550

3340

3100

Солома

3800

3800

3800

-


Приложение 2

Вероятные запасы доступной влаги в метровом слое почвы на момент возобновления вегетации озимых и перед посевом яровых

Агроклиматический район

Запас влаги под озимыми, мм

Запас влаги под ранними яровыми, мм

Запас влаги под поздними яровыми, мм

Степной

76 – 100

151 – 175

51 – 75

Нижний предгорный

100 – 125

126 –150

101 – 125

Верхний предгорный

125 – 150

151 – 175

76 – 100

Приложение 3

Вынос NРК полевыми культурами, кг/ц продукции

Культура

N

Р2О5

К2О

Пшеница озимая

3,25

1,15

2,0

Ячмень

2,50

1,09

1,75

Овёс

2,95

1,31

2,58

Кукуруза зерно

3,03

1,02

3,13

Рис

2,8

1,30

3,4

Сорго

3,68

1,12

1,54

Соя

7,24

1,41

1,93

Подсолнечник

6,0

2,6

18,6

Рапс (з/к)

0,4

0,2

0,35

Свёкла кормовая

0,4

0,13

0,46

Кукуруза з/к

0,45

0,1

0,37

Многолетние травы сено

2,6

0,65

1,5

Приложение 4

Коэффициенты использования NРК из почвы (Кп)

Культура

N

Р2О5

К2О

Пшеница озимая

0,20 – 0,35

0,05 – 0,10

0,08 – 0,15

Ячмень

0,15 – 0,35

0,05 – 0,09

0,06 –0,10

Овёс

0,20 – 0,35

0,05 – 0,11

0,08 – 0,14

Кукуруза зерно

0,25 – 0,40

0,06 – 0,18

0,08 – 0,28

Рис

0,25 – 0,45

0,08 – 0,16

0,08 – 0,15

Сорго

0,15 – 0,40

0,06 – 0,13

0,07 – 0,15

Соя

0,30 – 0,45

0,09 – 0,14

0,06 – 0,12

Подсолнечник

0,30 – 0,45

0,07 – 0,17

0,08 – 0,24

Рапс (з/к)

0,25 – 0,35

0,06 – 0,10

0,08 – 0,35

Свёкла кормовая

0,25 – 0,45

0,05 – 0,12

0,06 – 0,25

Кукуруза з/к

0,20 – 0,40

0,06 – 0,18

0,08 – 0,28

Многолетние травы сено

0,35 – 0,70

0,07 – 0,20

0,08 – 0,25

Приложение 5

Коэффициенты использования NРК из удобрений (Ку)

Культура

N

Р2О5

К2О

Пшеница озимая

0,55 – 0,85

0,15 – 0,45

0,55 – 0,95

Ячмень

0,60 – 0,75

0,20 – 0,40

0,60 – 0,70

Овёс

0,60 – 0,80

0,25 – 0,35

0,65 – 0,85

Кукуруза зерно

0,65 – 0,85

0,25 – 0,45

0,75 – 0,95

Рис

0,60 – 0,85

0,25 – 0,35

0,65 – 0,85

Сорго

0,55 – 0,80

0,25 – 0,35

0,65 – 0,85

Соя

0,50 – 0,75

0,25 – 0,40

0,65 – 0,85

Подсолнечник

0,55 – 0,75

0,25 – 0,35

0,80 – 0,95

Рапс (з/к)

0,55 – 0,85

0,25 – 0,40

0,80 – 0,90

Свёкла кормовая

0,65 – 0,90

0,30 – 0,45

0,80 – 0,90

Кукуруза з/к

0,60 – 0,85

0,25 – 0,40

0,75 – 0,95

Многолетние травы сено

0,80 – 0,95

0,30 – 0,45

0,60 – 0,95

Приложение 6

Коэффициенты хозяйственного использования полевых культур (Кх)

Культура

Коэффициент хозяйственного использования

Стандартная влажность, %

На абсолютно сухую массу

На массу при стандартной влажности

Оз. пшеница

0,433

0,487

14

Оз. ячмень

0,476

0,553

14

Яр ячмень

0,455

0,530

14

Овёс

0,435

0,506

14

Кукуруза зерно

0,448

0,521

14

Рис

0,500

0,581

14

Сорго

0,482

0,543

14

Подсолнечник

0,333

0,387

9

Кукуруза силос

5,0

80

Кормовая свёкла

0,556

3,71

85

Люцерна сено

1,00

1,19

16

Приложение 7

Перевод содержания Р2О5 с методов Мачигина на метод Кирсанова

Содержание Р2О5 по Мачигину, мг/100 г

1,5

2,0

2,5

3,0

3,3

3,6

3,9

4,2

4,5

Коэффициент перевода на метод Кирсанова

1,333

1,500

1,600

1,667

1,818

1,944

2,051

2,143

2,222

Содержание Р2О5 по Мачигину, мг/100 г

4,8

5,1

5,7

6,0

6,3

6,6

6,9

7,2

7,5

Коэффициент перевода на метод Кирсанова

2,292

2,353

2,456

2,500

2,540

2,576

2,609

2,639

2,667


Рекомендуемая литература

ОСНОВНАЯ:

1.  Муха В. Д., Пелипец В. А.Програмування врожаїв - К.: Выщ. Шк., 1988.- 222 с.

2.  Каюмов М. К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур.- М.: Агропромиздат, 1989 – 320с.

3.  Жатов О. Г. Рослинництво з основами програмування врожаю сільськогосподарських культур Суми,:”Універсітетськая книга”, – 295с.

4.  Каюмов М. К. Справочник по программированию урожаев сельскохозяйственных культур.- М.: Агропромиздат, 1989 – 320с

5.  Філіпєв І. Д.,.Міхєєв Є. К Як програмувати врожай. – Київ.: „Урожай”,1990 – 94 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

:

6.  Тимирязев К. А. Жизнь растения. Избр. соч., т. VI, Москва, СХГ, 1949 (особенно последняя глава о фотосинтезе).

7.  Вильямс В. Р. Почвоведение. М., СХГ, 1949. Введение.

8.  Шатилов И. С, Чудновский А. Ф. Агрофизические, агрометеорологические и агротехнические основы программирования урожая. Л.; Гидрометеоиздат, 1980.

9.  3иганшин А. А., Шарифуллин Л. Р. Факторы запрограммированных урожаев. Казань, Таткнигоиздат, 1974, - 176 с.

10.  КаюмовМ. К. Программирование урожаев. Московский рабочий, 1981.

11.  Научные основы программирования урожаев с.-х. культур, М., «Колос», 1978.

12.  Афендулов К. П., Лантухова А. И. Удобрения под планируемый урожай. М., «Колос», 1978.

13.  Сапожников Н. А., Корнилов Н. Ф. Научные основы системы удобрения в Нечерноземной полосе. Л. «Колос», 1977.

14.  Михайлов Н. Н., Книлер В. П. Определение потребности растений в удобрениях. М., «Колос», 1971.

15.  Ничипорович А. А., Строганова Л. Е., Чмора С. Н., Власова Н. П. Фотосинтетическая деятельность растения в посевах. М., изд. АН СССР, 1961.

16.  Шевелуха В. С. Периодичность роста сельскохозяйственных ра­стений и пути ее регулирования. М., «Колос», 1980.

17.  13. Кравченко Р. Г. Моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве. М., «Колос», 1978.

18.  Синицина Н. И., Гольцберг И. А., Струнников Э. А. Агроклиматология. Л., Гидрометеоиздат, 1973.

19.  Уланова Е. С, Сиротенко О. Д. Методы статистического анализа в агрометеорологии. Л., Гидрометеоиздат, 1968.

20.  Шашко Д. И. Агроклиматическое районирование СССР. М., «Колос», 1967.

21.  Кулаоковская Т. Н. Программирование высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Минск, 1975.

 

 
Top! Top!