Программирование урожаев

Вопрос  № 2 
 

    Физиологические принципы программирования урожаев предусматривают формирование посевов с оптимальными показателями площади листьев, чистотой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), фотосинтетического потенциала (ФП) и продуктивности работы ассимилирующих получение заданного урожая. Каждому уровню урожая должны быть присущи «свои» фитометрические показатели, которые заблаговременно закладывают в программу. На их основе составляют графики формирования площади листьев и фотосинтетического потенциала, в течение периода вегетации контролируют их нарастание и принимают оптимальные решения для регулирования (полного или частичного) факторами, непосредственно влияющими на рост и развитие ассимилирующих органов, и динамику накопления ФП.

    Фотосинтетический потенциал – обобщающий показатель, определяющий норму высева, сроки сева, систему удобрения, водный режим и уход за посевами. В каждом конкретном случае 1000 единиц фотосинтетического потенциала – 1000 (м²/га) · дней – обеспечивают соответствующее количество продукции (зерна, сухой биомассы, зеленой массы, сена, клубней картофеля и др.). Например, в зоне кукурузосеяния каждая тысяча единиц фотосинтетического потенциала обеспечивает сбор 3-3,5 кг зерна. Для получения 100 ц зерна кукурузы с 1 га в условиях орошения необходим фотосинтетический потенциал, равный 3-3,5 (млн. м²/га) · дней.

    Поэтому любой агротехнический прием, направленный на повышение урожайности, будет  эффективен в том случае, если он:

• Обеспечивает быстрое развитие и достижение оптимальной площади листьев;
• Повышает продуктивность фотосинтеза;
• Сохраняет литья в активном состоянии возможно более длительный период времени;
• Способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза для усиленного роста питающих и проводящих органов и накопления в них возможно большего количества органических веществ высокого качества, составляющих основной урожай растений.

    В случае оптимального почвенного питания  листья кукурузы и сахарной свеклы способны усваивать в 1,5-2 раза больше солнечной радиации, чем при средних  условиях. При этом прирост биомассы на удобренных почвах оказывается в 2-3 раза выше, чем на почвах среднего плодородия. Коэффициент использования ФАР с увеличением площади листьев, например, втрое также увеличивается в 2,5-3 раза.

    Оптимальной принято считать такую площадь листьев, которая обеспечивает максимальный газообмен в посевах. Оказывается, в результате компенсации длины дня при средней величине ФАР оптимальная площадь листьев мало отличается на разных широтах. Следовательно, можно сделать вывод, что программирование – это разработка системы агротехнических мероприятий, направленных на максимальное использование солнечной энергии в процессе фотосинтеза. В первую очередь это достигается за счет формирования посевов с оптимальной площадью листьев. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Вопрос  № 17 

    Академик  Д.Н. Прянишников писал, что неправильно  думать, будто с развитием химической промышленности и широким распространением минеральных удобрений значение навоза должно отходить на задний план; наоборот, с ростом применения минеральных удобрений будет возрастать и внесение навоза.

    В настоящее время предусмотрено  значительно  увеличить применение органических удобрений в хозяйствах. Так, к 1990 г. их количество достигнет 1,5 млрд. т. С органическими удобрениями, по нашим расчетам, в 1985 г. в почву поступило 6 млн. т. азота, 3 млн. т. фосфора и 7,2 млн. т. калия, в 1990 г. поступит соответственно 9,  4,5 и 10,5 млн.т. Поэтому при внесении органических удобрений отпадает необходимость использования высоких доз минеральных и оптимальное соотношение удобрений определяют по предложенной нами формуле для запрограммированных урожаев кукурузы на зерно и силос, картофеля и кормовой свеклы: 

    Где, Д – доза питательного вещества (N, P, K) на заданный урожай, кг/га; Дн – доза навоза, т/га; Сн – содержание питательного вещества в навозе, кг/т; Кн – коэффициент использования питательного вещества из навоза; П – содержание элемента питания в почве, мг/100г; Км – коэффициент для перевода из мг/100г в кг питательного вещества на 1 га в расчетном слое почвы; Кп и Ку – коэффициенты использования питательного вещества соответственно из почвы и удобрений; В1 - вынос питательного вещества на 1 ц основной и соответствующее ей количество побочной продукции, кг.

    Навоз ценен не только как источник питания растений азотом, фосфором и калием. В нем содержится значительное количество необходимых для полевых культур микроэлементов. При внесении 20-30 т навоза на 1 га практически полностью компенсируется вынос микроэлементов урожаями зерновых культур до 60 ц, картофеля – до 350, корнеплодов – до 500, сена травосмесей – до 70, силосных – до 350 и овощных культур – до 500 ц с 1 га. Если программируют урожаи выше указанных величин, то необходимо вносить специфические для каждой культуры микроэлементы.

    Навоз – также хороший источник углекислоты  в почве и приземном слое воздуха. Экспериментаторы на небольших делянках могут получать урожаи, на 20-25% превышающие  продуктивность хозяйственных посевов. Повторить показатели эксперимента на больших массивах не удается даже самому исследователю. Причина состоит в том, что на маленьких делянках растения лучше обеспечены углекислотой в результате их хорошей вентилируемости, а на больших массивах значительно затрудняется доступ углекислого газа в глубь посевов. Растения испытывают большой недостаток важной для фотосинтеза углекислоты, и получить запрограммированные урожаи практически не удается. Поэтому следует предусматривать внесение навоза не только для повышения уровня минерального питания растений, но и углекислота режима посевов.

    Совместное  внесение минеральных удобрений  и навоза Д.Н. Прянишников назвал промышленным способом повышения плодородия почв при интенсивной системе  земледелия. Вопрос лишь в том, сколько  навоза следует вносить для сохранения содержания гумуса на прежнем уровне и для дальнейшего его увеличения.

    Для определения этого количества навоза нами была предложена формула: 
 
 

Дн = 0,01 Мп Г, 

    Где Мп – масса пахотного  слоя, т/га; Г –  содержание гумуса или  заданное его увеличение в пахотном слое почвы, %.

    Следует отметить, что в этой формуле не отражен процент гумификации  органического вещества навоза. Однако в первом приближении формула  позволяет рассчитать необходимые  дозы органических удобрений, а также  сроки последующего внесения их. При это экспериментальным путем определяют количество навоза, необходимое для поддержания бездефицитного баланса органического вещества на различных типах почв.

    Положительный баланс гумуса в почвах обеспечивается лишь при ежегодном применении на среднеокультуренных почвах не менее 10-15 т навоза на 1 га, на слабоокультуренных – 20 т навоза и 200 кг NPK на 1 га. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  № 26 

    Действительно возможный урожай озимой ржи рассчитывают по влагообеспеченности посевов  для основных районов возделывания культуры по формуле

    Где W – количество продуктивной для растений влаги, мм; Кв – коэффициент водопотребления, мм · га/ц. 

    Например, в условиях Калининской области  количество продуктивной влаги за период весеннее-летней вегетации озимой ржи составляет 400 мм, из которых 220 накапливается в метровом слое почвы и 180 мм выпадает в виде дождя. На формирование 1 ц абсолютно сухой биомассы здесь затрачивается 300ц воды (Кв). при возделывании сорта с соотношением зерна к соломе, равным 1:2, Км = 0,387. тогда в области реально получение такого урожая зерна: 

    В таблице 29 приведены величины возможных  урожаев зерна озимой ржи, рассчитанные по количеству продуктивной влаги и  коэффициенту водопотребления. 
 
 
 

    Таблица 29.

    Урожаи  зерна (ц с 1 га) озимой ржи, рассчитанные по влагообеспеченности 

    Для удобства расчета возможных урожаев озимой ржи и других культур устанавливают коэффициент водопотребления на единицу товарной продукции (Кт). Его находят делением количества продуктивной влаги только на урожай зерна или другой основной продукции.  

    Так, в предыдущем примере за период вегетации озимой ржи накапливается 400 мм продуктивной влаги, а реальный урожай достигает 51,6 ц зерна с 1 га. Этому урожаю товарной продукции соответствуют 775 ц воды: 

    Тогда урожай товарной продукции определяют, преобразовав формулу: 

    Для рассматриваемого случая Ут будет 

    При расчете реального урожая по влагообеспеченности  посевов следует учитывать влагоемкость почв. Например, этот показатель в супесчаных почвах значительно выше, чем в песчаных. В супесчаных почвах накапливается 51-66% годовых осадков, 37-49% которых стекает в виде талых и ливневых вод на полях со значительным уклоном, испаряется с поверхности почвы, когда она не занята растениями. На супесчаных почвах при выпадении от 300 до 650 мм осадков в год накапливается от 153 (300·0,51) до 429 мм (650·0,66) продуктивной для растений влаги, что достаточно для получения 19,7 (153/775) – 55,3 (429/775) ц зерна с 1 га, или на 6,2 – 13,4 ц больше, чем на песчаных почвах.

    Влагоемкость  суглинистых почв колеблется от 67 до 82%. Проведя аналогичные расчеты, получим, что здесь накапливается  намного больше продуктивной влаги  – от 201 до 533 мм. Такого ее количества достаточно для формирования 25,9 – 68,8 ц зерна с 1 га, что в 1,24 – 1,31 раза выше, чем на супесчаных почвах. Вследствие различной влагоемкости почв расчет действительно возможных урожаев необходимо дифференцировать для каждого поля (участка) севооборота с учетом типа почв, их механического состава, а также рельефа местности. На склоновых землях различие по влагообеспеченности между возвышенной частью и нижней третьей частью склона достигает 30% и более. Значительными различиями по этому показателю характеризуются и пойменные земли.

    В качестве исходной информации для расчетов могут служить очерки к почвенным картам хозяйства, материалы многолетних наблюдений ближайшей к колхозу или совхозу метеорологической станции, а также агроклиматического справочника по области.

    Связь между ФАР, коэффициентом скрытой теплоты испарения (Ки = 2453 кДж/кг) и суммарным водопотреблением (Ео) для получения заданного урожая используют для обоснования уровня точности взаимодействия этих показателей. Расчет ведут следующим образом. На формирование 1 кг биомассы озимой ржи в процессе фотосинтеза затрачивается 18841 кДж солнечной энергии. Для испарения 1 кг воды необходимо 2453 кДж. При использовании 2,5% поглощаемой энергии на формирование 1 кг сухой биомассы должно испаряться следующее количество воды: 

    Где Е1 - водопотребление на формирование 1 кг сухой биомассы, кг; q- калорийность биомассы, кДж/кг.

    В случае прихода 104,67 кДж/см² ФАР за период вегетации озимой ржи и  усвоения ее на 2,5% возможный урожай сухой биомассы составит 138,9 ц с 1 га, на формирование которой потребуется 3556 т/га, или 356 мм, воды: 

Ео = 0,1·Убиол·Е1 = 0,1·138,9·256 = 3556 т/га. 
 
 

Вопрос  № 38 

    Несмотря  на то что от посева до созревания скороспелых  сортов гречихи накапливается 80-900ْ С эффективных температур, а позднеспелых - 1300ْ С, что значительно меньше, чем для зерновых культур, она весьма влаголюбива. Требовательность к влаге вызвана отсутствием опушенности листьев, воскового налета у стебля и большим числом устьиц с верхней и нижней сторон листа.

    В зависимости от продолжительности  вегетационного периода, условий увлажнения и урожайности сортов коэффициент  водопотребления гречихи колеблется от 300 до 600. в районах ее возделывания накапливается от 180 до 360 мм продуктивной для растений влаги. 

    Таблица 87 

    Урожаи  зерна (ц с 1 га) гречихи, рассчитанные по влагообеспеченности. 

    В связи с этим урожаи ее значительно  колеблются ( таблица 87).

    При Кm = 0,387 (соотношение зерна и соломы 1:2) урожаи гречихи по влагообеспеченности посевов колеблется от 11,6 до 46,4 ц с 1 га. Расчеты показывают, что обычные урожаи в условиях производства (11,6–27,9 ц с 1 га) формируются при коэффициенте водопотребления 500-600. Необходимо разрабатывать технологии возделывания, гречихи, которые будут обеспечивать высокие урожаи с низкими коэффициентами затрат воды на единицу продукции. Эти технологии должны отвечать биологическим особенностям роста и развития культуры. У гречихи отмечают следующие периоды: прорастание семян и появление всходов (5-10 дней), ветвление и бутонизация (20-25 дней), цветение, плодообразование и созревание (40-60 дней). Однако у этой культуры все фазы, кроме всходов, накладываются одна на другую и продолжаются до самой уборки.

    Плодообразование  и созревание, как и цветение, в пределах одного растения и даже соцветия длится 30-45 дней. В связи  с этим на одном растении одновременно имеются совершенно зрелые плоды, плоды в молочной и восковой спелости, а также цветки. Количество плодов на одном растении достигает 20-30% общего числа завязей, а нормально развивается и дает зерно только половина из них. Остальные плоды недоразвиваются и отмирают; озерненность составляет лишь 10-15%.

    Слабая  озерненность растений гречихи вызвана  отмиранием большей части генеративных органов на всех фазах развития, как до оплодотворении цветков, так  и после него из-за недостатка элементов  минерального питания. Это связано с тем, что одновременно происходят рост и развитие вегетативных и репродуктивных органов, а также с относительно низкой площадью листьев, слаборазвитой корневой системой и климатическими условиями периода вегетации. Поэтому при достоверных прогнозах количества выпадающих осадков представляется возможным регулировать формирование посевов и урожая. Величина урожая в значительной степени зависит от осадков июля и августа. При отсутствии осадков плодообразование практически прекращается, при выпадении их формируется высокий урожай. Оптимальная влажность почвы, которая обеспечивает высокий урожай, - 60-80%. При этом растения отзывчивы на весь комплекс работ по возделыванию культуры. 

    Получение запрограммированных урожаев гречихи  возможно на почвах с оптимальными агрохимическими показателями при высокой культуре земледелия. На дерново-подзолистых почвах содержание гумуса должно быть не менее 2%, рН – не ниже 6, фосфора и калия по Кирсанову, - 16 мг/100г. на серых лесных почвах оптимальны примерно те же показатели рН, содержание фосфора и калия, но количество гумуса должно быть не менее 2,8%. На черноземных почвах оптимальное содержание гумуса составляет не менее 3,5%, рН -7, фосфора и калия, по Чирикову, - соответственно 16 и 20 мг/100г, по Мачигину – 2,5 и 30 мг/100г. Эти показатели используют для программирования доз удобрений.

      В зерне гречихи содержится 1,8% азота, 0,58% фосфора и 0,27% калия.  С урожаем 25 ц с 1 га из  почвы выносится 45 кг азота, 14,5 кг фосфора и 6,8 кг калия. У позднеспелых сортов гречихи на 1 часть зерна приходятся 2 части листостебельной массы. Урожаю 25 ц зерна с 1 га при этом соответствуют 50 ц соломы, в 1 ц которой содержится 0,8% азота, 0,62% фосфора и 1,52% калия. С 50 ц соломы вынос азота будет 40 кг, фосфора – 31 и калия – 76 кг на 1 га. Общий вынос составляет сумму выносов с основной и побочной продукцией: азота 85 кг, фосфора 46,5 и калия 82,8 кг. Определив эти показатели, можно рассчитать вынос питательных элементов на 1 ц зерна и соответствующее количество побочной продукции, а также соотношение NPK в урожае (таблица 89). 
 
 
 
 
 

    Таблица 89

    Вынос растениями и соотношение питательных  веществ в урожае гречихи

    ––––––––––––––––––

    ٭ Вынос принят за единицу. 

    По  соотношению питательных веществ  определяют количество того или иного  элемента питания, которое наиболее отвечает сортовым особенностям культуры. Так, в 100 кг NPK, внесенных не 1 га, должно быть 39,7 кг азота, 21,7 кг фосфора и 38,6 кг калия. Только такое сочетание питательных элементов будет обеспечивать необходимые количественные и качественные изменения, происходящие в растительном организме по фазам роста и развития.

    Гречиха менее других культур требовательна  к плодородию почвы вследствие усвоения питательных веществ их труднодоступных  соединений, особенно, фосфорных, так  как она выделяет муравьиную, уксусную и щавелевую кислоты, переводящие  эти соединения в подвижное состояние. М6ежду тем гречиха отличается высокими показателями выноса NPK в течение короткого периода потребления их. Так, за 30-40 дней после посева она потребляет более 60% азота и калия и до 50% фосфора от максимального их количества . к азоту гречиха менее требовательна, чем к фосфору и калию. Азот необходим для нормального роста и развития корневой системы в начале вегетации. В дальнейшем избыток азота вызывает излишнее развитие вегетативной массы, удлинение периода вегетации и снижение плодообразования. Своевременное регулирование оптимального соотношения между азотом, фосфором и калием обеспечивает максимальное завязывание плодов и получение высоких урожаев гречихи. 

    Приводим  схему расчета доз NPK под запрограммированный урожай гречихи: