Система технологических мероприятий и приемов по выращиванию программированного урожая сельскохозяйственных культур

1 Основные задачи  растениеводческой  отрасли 

      Растениеводство – это одна из основных отраслей сельского хозяйства, занимающаяся главным образом возделыванием культурных растений для производства растениеводческой продукции. Растениеводство - наука, изучающая видовые и сортовые формы полевых культур, особенности биологии, требования к условиям среды и приемы выращивания наибольших урожаев высокого качества.

      Основные  задачи растениеводства: разработка и совершенствование технологии возделывания сортов интенсивного типа (способных наиболее продуктивно использовать плодородие почвы, отзывчивых на высокие дозы удобрений и орошение, устойчивых к полеганию, вредителям и болезням, приспособленных к механизированному возделыванию, обладающих высоким качеством продукции); работы по исследованию устойчивости растений к засухе, низким и высоким температурам, засолению почвы; разработка и внедрение интегрированных систем защиты растений от болезней и вредителей; создание наиболее эффективных форм удобрений; мелиорация земель; дальнейшее изучение физиолого-биохимических и генетических основ иммунитета; совершенствование методов программирования высоких урожаев; разработка высокомеханизированных способов возделывания сельскохозяйственных культур.

      Главная задача сельского хозяйства - динамичное развитие и повышение эффективности  всех отраслей, увеличение производства и улучшение качества продукции. Для выполнения поставленных задач  необходимо повысить устойчивость зернового  хозяйства. В ряде районов и хозяйств, особенно в Нечерноземной зоне, необходимо расширить посевы зерновых культур.

      С этой целью предусмотрено совершенствовать систему семеноводства сельскохозяйственных культур, ускорить перевод ее на промышленную основу, быстрее внедрять в производство высокоурожайные сорта-гибриды, повысить качество семян, снижать потери урожая от вредителей, болезней и сорняков, дальнейшее развитие мелиорации земель.

      Основным  направлением растениеводства в  России является возделывание зерновых культур. Валовой сбор зерна в России в 2010 году составил 60,9 млн. тонн в весе после доработки. А в Курганской области около 900 тысяч тонн [13].

      Растениеводство всегда было и будет не только основой  сельского хозяйства, но и благополучия населения. В питании человека растительные продукты занимают около 90% общей потребности  в энергии. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человеку требуются  многие вещества, но основу питания  составляют белки, жиры и углеводы. Потребность человека в этих веществах  за счет растений удовлетворяется на 80-90%.

      Население постоянно увеличивается, что предопределяет необходимость соответственного роста  производства продуктов растениеводства. Это возможно решать путем расширения посевных площадей, интенсификации технологии выращивания культур и их сочетания. Однако возможности экстенсивного  развития растениеводства практически  исчерпаны. Поэтому увеличение продукции  растениеводства основывается на интенсификации технологии культур путем усиления химизации и интенсификации отдельных  элементов. Но они имеют ряд негативных влияний на окружающую среду. В результате наиболее перспективным считается  ограничение применения этих факторов путем более эффективного использования  биологического потенциала растений.

      При таком подходе важно сформировать оптимальную густоту стояния  культуры к уборке, добиваться максимальной выравненности степени развития растений, что возможно при постоянном контроле за посевами и применении необходимых элементов, способствующих реализации поставленной цели. Это  предопределяет важность знаний фаз  роста, этапов органогенеза и периодов формирования отдельных элементов  продуктивности растений, что дает возможность постоянно осуществлять биологический контроль за посевами. Важным является и технологический контроль качества выполнения отдельных элементов технологии, что позволяет добиваться необходимых показателей и более высокой продуктивности посевов.

      В настоящее время большое экономическое  значение имеет всемерное сокращение труда и энергии при выращивании  культур, что предопределяет необходимость  умения четко обосновывать не только необходимость применения каждого  элемента технологии, но и их рациональные показатели.

      Растениеводство, как наука, постоянно развивается, а поэтому совершенствуется технология выращивания культур.

      Потребности страны в хлебе огромны, и удовлетворить  их можно последовательной интенсификацией  зернового хозяйства на основе механизации, химизации, внедрения новых интенсивных  сортов, широкой мелиорации и перевода его на индустриальную основу. В решении задачи дальнейшего увеличения производства сельскохозяйственной продукции огромную роль играет растениеводство как наука, которая изучает прогрессивные приемы возделывания полевых культур, обеспечивающие высокие и устойчивые урожаи при наименьших затратах труда и средств на единицу получаемой продукции и высоком ее качестве [12]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Почвенно-климатические  условия зоны

2.1 ПОЧВЕННЫЕ  УСЛОВИЯ

     ТОО «Дружба» расположено в центральной  части Кетовского района Курганской области. Преобладающие типы почв в  хозяйстве – черноземы выщелоченные.  Они распространены на пологих, хорошо дренированных склонах, равнинных высоких водоразделах, на высоких надпойменных террасах.

     Почвообразующими  породами обычно являются желто-бурые  карбонатные суглинки и глины  четвертичного возраста, делювиального, элювиального или озерно-аллювиального  происхождения.

     Выщелоченные  черноземы имеют следующее строение профиля и морфологические признаки генетических горизонтов (А, В₁, В₂, ВС, С).

     Гумусовый горизонт А имеет однородную серую, темно-серую или черную окраску, зернистую или комковато-зернистую (в старопахотных — комковатую, пороховато- или пылевато-комковатую) структуру, рыхлое или слабоуплотненное сложение. Мощность его 24—27 см, но поскольку более 90% площади выщелоченных черноземов распахивается, интерес представляет мощность пахотного слоя. Она составляет 23—29 см, в зависимости от географического положения и механического состава. 

     Горизонт  В₁ представляет собой нижнюю часть гумусового профиля. Он имеет обусловленную гумусом окраску, но менее темную, с буроватым оттенком и менее однородную, чем окраска горизонта А. Структура этого горизонта обычно комковатая, уплотненность слабая. Нижняя граница его находится на глубине 36—43 см с доминирующими колебаниями от 34 см до 46 см , что свидетельствует о преобладании маломощных и среднемощных видов, причем среднемощные тяготеют скорее к маломощным, чем к мощным.

     Горизонт  В₂ (горизонт гумусовых затеков) обладает свойствами, диагностическими для выщелоченных черноземов. Он выщелочен от труднорастворимых карбонатов, то есть не вскипает от 10%-ной соляной кислоты, что не свойственно большинству родов обыкновенных черноземов. Кроме того, этот горизонт имеет признаки иллювиальности по отношению к илистой и глинистой фракциям.

     Горизонт  ВС (переходный к почвообразующей породе) отличается более светлой желто-бурой окраской и слабо выраженной комковатой или мелкоглыбистой структурой. В нижней части этого горизонта наблюдаются скопления карбонатов в виде псевдомицелия, а ниже — расплывчатых пятен или белоглазки (ярких округлых пятен), или же в форме известковой плесени. В легких по механическому составу разновидностях видимые скопления карбонатов обнаруживаются в почвообразующей породе.

     Глубина верхней границы вскипания в  выщелоченных черноземах области варьирует  в довольно широких пределах и определяется прежде всего географическим положением и механическим составом. В пахотных выщелоченных черноземах наиболее глубокое вскипание (в среднем с 90 - 120 см) характерно для суглинистых разновидностей.

     Горизонт С – это материнская порода.

     В пахотном слое содержание гумуса чаще всего менее 6% с колебаниями от 5,9 до 4,5 %. Важной характеристикой качественного  состава гумуса является относительное  содержание в нем основных групп  гумусовых веществ – гуминовых  кислот, фульвокислот и гуминов, то есть характеристика группового состава. Гумус данного чернозема отличается преобладанием гуминовых кислот над фульвокислотами.

     Реакция почвенного раствора нейтральная, среднее  значение в пахотном слое слабо варьирует, составляя 6,4 – 6,9 с колебаниями от 6,1 до 7.

     Количество  агрономически ценных водопрочных  агрегатов крупнее 0,25 мм составляет 60 – 80 %, при этом в целинных черноземах их больше, чем в пахотных. Коэффициент  структурности колеблется от 10 до 6.

     Вследствие  хорошей оструктуренности плотность  выщелоченного чернозема в гумусовом  горизонте невысокая 1,0 – 1,2 г/см³. Плотность твердой фазы в верхних горизонтах 2,4 – 2,5 г/см³ это связано с присутствием в них органического вещества. С глубиной она возрастает.

     Общая пористость в гумусовом горизонте  удовлетворительная   50 – 55% или  хорошая 55 – 60 %, но с глубиной постепенно снижается.

     Черноземы - это наиболее освоенные в сельскохозяйственном отношении, а, следовательно, испытывающие максимальную антропогенную нагрузку почвы. Длительная распашка черноземов в условиях отнюдь не высокой, а в основном низкой культуры земледелия не могла не сказаться на состоянии их плодородия. И все же это лучшие почвы, не нуждающиеся в специальных мелиорациях и пригодные для выращивания любых районированных сельскохозяйственных культур.

     Главной задачей сельскохозяйственного  производства на черноземах является правильное использование их высокого естественного потенциального плодородия, осуществление комплекса мероприятий, предохраняющих от деградации и более того — обеспечивающих хотя бы простое, а в идеале — расширенное воспроизводство плодородия, то есть возрастание как эффективного, так и потенциального плодородия.

     В комплексе таких мероприятий  одним из главных является борьба с дегумификацией черноземов, то есть с потерей запасов органического вещества и разрушением гумусового слоя. Уменьшение уровня содержания гумуса не только снижает плодородие, обусловливая целый ряд негативных изменений (ухудшаются физические, водно-физические свойства, пищевой режим), но оказывает отрицательное воздействие на глобальные экологические функции почвы способность служить барьером, предохраняющим воды, воздух атмосферы, сельскохозяйственную продукцию от загрязнения поступающими в почву токсическими веществами.

     В пахотных черноземах области десятилетиями  складывался отрицательный баланс органического вещества, когда минерализация его не компенсировалась поступающими в корнеобитаемый слой пожнивно-корневыми остатками и органическими удобрениями, почти не применявшимися. В числе других важнейших мероприятий по стабилизации и росту плодородия черноземов является выбор рациональной системы обработки, регулирующей накопление и эффективное расходование влаги, обеспечивающей борьбу с засоренностью полей, снижающей чрезмерную минерализацию органического вещества, вследствие избыточной аэрации профиля, предупреждающей и гасящей эрозионные процессы.

     На  почвах хозяйства эффективны все  виды удобрений – азотные, фосфорные, калийные, но насыщенность ими должна быть сопряжена с видами и урожайностью сельскохозяйственных культур, а нормы строго расчетными, ориентированными на планируемый урожай. Главным условием высокой эффективности минеральных удобрений является высокий общий уровень культуры земледелия и строгая технологическая дисциплина [5]. 
 
 
 
 
 

2.2 Климатические условия зоны

     Климат - резко континентальный. Значительное удаление территории области от морей, щит Уральских гор с запада, с юга прямое соседство с обширными степными районами, а также рельеф местности и особенности циркуляции воздушных масс определяют континентальный характер климата (холодная малоснежная зима и теплое сухое лето). Для весны характерны частые возвраты холодов. Недостаток влаги летом, периодически повторяющиеся засухи. Все это делает территорию Курганской области, рискованной для земледелия [1].

     Что же касается погодных условий вегетационного периода 2010 года, то можно отметить следующее.

      Погодные условия  вегетационного периода 2010 года

      В большинстве дней в мае преобладала  тёплая погода. Самой холодной оказалась  вторая декада месяца с температурой воздуха 13-14°, в пределах нормы, первая декада на 4-5°, вторая на 1-2° выше климатической  нормы. В среднем за месяц температура  воздуха составила 13-15°, выше многолетних  значений на 2°.

      Распределение осадков в течение месяца было неравномерным. Наибольшее их количество отмечено в третьей декаде мая – 3,2 мм.. В первой декаде осадков не было вообще. В мае в целом отмечался недобор осадков, который составил 208 мм.

      Июнь  характеризовался теплой погодой. По декадам  температура воздуха распределялась следующим образом: самой жаркой была первая декада с температурой воздуха выше нормы на 3-5°; вторая декада на 1-3° и третья на 1-2°. Среднемесячная температура воздуха составила 19,7° выше многолетних значений на 2,2°.

      Осадки  ливневого характера и различной  интенсивности отмечались в течение  всего месяца, но практически отмечался  значительный их недобор.

      Июль  характеризовался умеренно-теплой погодой. По декадам температура воздуха распределялась следующим образом: самой холодной была первая декада со средней температурой 18,4°, во второй декаде температура воздуха составила 20°, выше нормы на 0,4°, самой жаркой оказалась третья декада с температурой воздуха 22°, выше климатической нормы на 2,9°. Средняя температура воздуха составила 20,1°, что выше среднемноголетних значений на 0,5°.

      Осадки  в июле распределялись неравномерно, и отмечался их значительный недобор  в 50,1 мм. Сумма осадков за месяц  составила 9,9 мм при среднемноголетних  значениях в 60 мм.

      Август  месяц характеризовался очень теплой погодой с недостаточным количеством  осадков. Первая декада была на 5,6°, вторая на 3°, третья на 3,7°, выше многолетних  значений. Среднемесячная температура  воздуха составила 20,5°, на 4,1° выше многолетних значений.

      Осадков в течение месяца выпало очень  мало - 21,5 мм при норме 86 мм, они носили ливневый характер, и распределение их по территории было крайне неравномерным.

      В целом вегетационный период 2010 года можно считать неблагоприятным  для сельскохозяйственных растений из-за высоких температур и недостатка осадков и содержания влаги в  почве.

     Более подробно средние многолетние климатические  условия зоны, где располагается  хозяйство, можно отметить в таблице 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1 – Гидротермические условия вегетационных  периодов 2006-2010 гг.

      Количество  дней с температурой выше + 5 С^◦ в 2010 году составило 193 дня. С температурой выше + 10 С^◦ - 150 дней. Последние заморозки наблюдались 17 апреля, а первые 15 октября 2010 года. В целом же безморозный период в 2010 году составил 215 дней.

      В целом же следует отметить, что  климатические ресурсы района, в  котором расположено хозяйство, благоприятны для возделывания зерновых и овощных культур, картофеля, а  также в особо благоприятные  в термическом отношении годы и для более теплолюбивой культуры кукурузы [1]. 
 

3 основы программированного  урожая сельскохозяйственных  культур

     Программирование  урожая – это заблаговременное направление  жизненных процессов растений на формирование урожая по составленной программе. Это оптимизация условий  возделывания с целью получения заданной урожайности [2]. 

3.1 Расчет урожайности  по приходу фотосинтетически  активной радиации (фар)

     Пшеница 1 сорта      была посеяна 15 мая, всходы культуры появились 25 мая. Уборка произведена 25 августа. Так как только вегетирующее растение может использовать ФАР, за начало расчета берется 25 мая. Также для расчетов необходимо знать суммарный приход ФАР.

     Пшеница 2 посеяна 20 мая, всходы 1 июня, а уборка проводилась 31 августа.

     Ячмень  посеян 15 мая, всходы наблюдались 22 мая, а уборка произведена 25 августа. 

Таблица 2 – суммарный приход ФАР, млрд. ккал/га

     ФАР_пш.1= 0,7/31*6+0,77+0,72+0,56/31*25=2                (1)

                 ФАР_пш.2 = 2,05

                 ФАР _ячмень = 2,09

     Суммарный показатель прихода ФАР (1) заносится  в формулу для расчета по максимально  возможной урожайности, которая  выглядит следующим образом: 

     У_биол. = , где:                                                      (2)

У_биол. – биологическая урожайность абсолютно сухой растительной      массы, т/га

Р * 10⁹ – количество приходящей ФАР за период вегетации культуры, млрд. ккал/га

К – коэффициент использования ФАР, %

10³ – для перевода кг в т

С –  количество энергии, выделяемой при  сжигании 1 кг сухого вещества биомассы, ккал/кг

10² – приходящая ФАР 100%  

     У_{биол. пш.1} =

                                   У_{биол. пш.2} = = 9,1 т/га

     У_{биол. ячмень} = = 9,6 т/га

     При сжигании углеводов выделяется в среднем 4000 ккал/кг тепла, но в биомассе есть белки и жиры, поэтому этот показатель составляет                 С=4500 ккал/га. Для перевода на стандартную влажность зерна (14%) и с учетом его доли в урожае используется следующая формула:

                                     У _т/га = , где:                                (3)

     У _т/га - урожайность зерна при стандартной влажности, т/га

     К – отношение зерна и соломы

У _{т/га пш.1} = = 4,5 т/га 

 У  _{т/га пш.2} = = 4,6 т/га 

                                     У _{т/га ячмень} = = 4,8 т/га 

3.2 ДЕЙСТВИТЕЛЬНО  ВОЗМОЖНАЯ УРОЖАЙНОСТЬ (ДВУ) ПО  ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ

     Для зоны, где расположено ТОО «Дружба» одним из основных факторов, ограничивающих рост продуктивности посевов, является влагообеспеченность растений. Поэтому  величину урожайности следует прогнозировать по наличию продуктивной влаги в  метровом слое почвы перед посевом  и количеству осадков за вегетационный  период с учетом коэффициента водопотребления.

     Расчет  ДВУ производится по формуле:

                                      ДВУ_т/га = , где:                               (4)

  ДВУ т/га – урожайность зерна при  стандартной влажности, т/га

  В – запасы продуктивной влаги в  метровом слое почвы перед посевом, мм

  Р – сумма осадков за вегетационный период, мм

  Кв  – коэффициент водопотребления (справочный материал)

  К – отношение зерна и соломы

  ДВУ _{т/га пш.1} =  

                             ДВУ _{т/га пш.2} =  

  ДВУ _{т/га ячмень} =  

3.3 НОРМЫ УДОБРЕНИЙ  НА ПРОГРАММИРОВАННУЮ УРОЖАЙНОСТЬ

     Нормы питательных веществ (NPK) рассчитывается с учетом выноса их с 1 ц основной и соответствующим ей количеством побочной продукции, содержанием в почве доступного элемента, коэффициентов использования из почвы и вносимых удобрений по формуле:

                         Н ц/га = , где:                                           (5) 
 

Н –  норма туков, ц/га

Б – вынос с планируемым урожаем (справочный материал)

П – запас доступного элемента в почве, кг/га

Кп – коэффициент использования элементов из почвы, % (справочный              материал)

Ку – коэффициент использования элементов из удобрений, % (справочный              материал)

Д –  содержание Д.В. в удобрении, %

     Под все культуры вносились следующие  виды минеральных удобрений: