1.6.2. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ (ЕЛЕМЕНТИ) ПРОГРАМУВАННЯ

де ПУ — потенційна врожайність сухої біомаси, ц/га; надходження ФАР на посів за період активної вегетації культури, кДж/га;— запланований коефіцієнт засвоєння ФАР, %; Q —

питома енергетична ємність сухої біомаси вирощуваної культури, кДж/кг.

ФАР — це частина інтегральної радіації з довжиною хвилі від 380 до 720 нм, яка спричинює фотохімічні реакції в зелених части­нах рослин. Її розраховують за рівнянням

де Cse — ефективний коефіцієнт переходу від інтегральної прямої радіації до ФАР (залежить від географічної широти і пори року, але змінюється мало і в середньому становить 0,42); Cd — коефіцієнт переходу від інтегральної розсіяної радіації до розсіяної ФАР (у середньому 0,60);  — сума прямої інтегральної радіації,

кДж/см2; 2 D — сума розсіяної інтегральної радіації, кДж/см2.

Коефіцієнт засвоєння ФАР посівами (ККДФАР посівів) колива­ється в значних межах, але звичайно не перевищує 5 %. Лише за виключно сприятливих умов навколишнього середовища він досягає 8 — 10 %, а теоретично можливий коефіцієнт становить 15 — 18 % (Х. Г. Тоомінг, 1977).

Перерахунок від ПУ біомаси до ПУ господарськи цінної частини врожаю проводять за формулою

де с— стандартна вологість господарськи цінної частини урожаю, %; а — сума частин основної і побічної продукції в урожаї.

Визначення дійсно можливої врожайності (ДМУ). Нерегульовані або малорегульовані фактори місцевості майже завжди перебувають не в оптимальних для рослин кількостях і співвідношеннях і обме­жують ККД ФАР посівів. Тому врожайність, як правило, нижча за ту, яка відповідає максимально можливому для культури ККД ФАР . Урожайність, розраховану за малорегульованими і нерегульовани-ми факторами вологозабезпечення і тепловими ресурсами, назива­ють дійсно можливою, або кліматично забезпеченою (ДМУ, КУ). ДМУ за вологозабезпеченістю визначають на підставі даних про ресурси вологи (W, мм) і питому витрату води на утворення одиниці сухої речовини біомаси або одиниці господарськи цінної частини урожаю, тобто коефіцієнта транспірації (ТК), або коефіцієнта водо-витрачання (КВ, мм/ц, т/ц, т/м3). Визначають ДМУ за формулою

де ДМУ— в першій формулі врожайність сухої біомаси, ц/га, у дру­гій — врожайність господарськи цінної частини урожаю або загаль­ної маси урожаю, ц/га, що залежить від взятої величини КВ; W — ресурси вологи, доступної для рослин, мм.

Ресурси доступної для рослин вологи можна визначити кількома способами. Найбільш простим є визначення за формулою

де Wp.o — середньорічнакількість опадів, мм; Кр.о — коефіцієнт

використання опадів; П— потік води з підґрунтових вод, мм.

Близько 30 % річної кількості опадів стікає з талими водами з поверхні ґрунту, відтікає з поверхневим і ґрунтовим стоком під час вегетації, випаровується з поверхні ґрунту і стає недоступною для рослин.

Конкретніше ресурси доступної для рослин вологи можна визна­чити, використовуючи дані про запаси доступної для рослин вологи на період відновлення вегетації озимих культур і багаторічнихтрав, а для ярих культур — на період їх сівби (Wв, мм) за багаторі­чними даними метеостанції, на період збирання культури (Wз.о, мм) — кількість опадів, яка випадає за вегетаційний період культу­ри (WB 0 ), і коефіцієнта корисності опадів, які випали за вегетацію (Кв .о). Для цього використовують такі формули:

Розрахунок ДМУ за біогідротермічним потенціалом продуктив­ності (БГПП). На основі багаторічних досліджень професор А. М. Рябчиков зробив висновок, що здатність території формувати певну кількість фітомаси залежить від поєднання таких факторів, як світ­ло, тепло, волога, тривалість вегетаційного періоду. Продуктивність місцевості за поєднанням цих факторів можна визначити у балах біогідротермічного потенціалу (БГПП) за формулою

де Кp — біогідротермічний потенціал продуктивності, балів; W —

ресурси продуктивної вологи, мм; Tв — період активної вегетації культури, декад; R— радіаційний баланс за даний період, кДж/см2. Аналогічні показники продуктивності території мають при роз­рахунку її за гідротехнічним показником продуктивності (ГТП):

де ГТП— гідротермічний показник продуктивності, балів; Кзв — коефіцієнт зволоження; Tв — тривалість вегетації, декад.

Кзв визначають як співвідношення між енергією, яку треба за­тратити на випаровування ресурсів вологи (W, мм), і фактичним надходженням енергії за вегетаційний період (R, кДж/см2) за фор­мулою

Урожайність сухої біомаси визначають за формулою

Дійсно можлива врожайність, розрахована за кліматичними фа­кторами, залежить від сортових особливостей культури, управління процесами формування певних частин урожаю (наприклад, госпо-дарськи корисної частини) тощо.

Визначення виробничої врожайності. При визначенні реальної врожайності, яку можна мати у виробничих умовах конкретного го­сподарства, аналізують урожайність районованих сортів на сортоді­льницях, у кращих господарствах, наукових закладах. Наприклад, для зернових культур використовують формулу, запропоновану М. С. Савицьким:

У = РКЗА: 1000,

де У— урожайність зерна, ц/га; Р— кількість рослин на 1 м2 на пе­ріод збирання; К— продуктивна кущистість рослин; З— кількість зерен у колосі (суцвітті); А — маса 1000 зерен, г.

Реальна виробнича врожайність (РВУ) залежить від реалізації ґрунтової родючості та від кліматичних факторів місцевості. Якщо коефіцієнт їх реалізації близький до 1 (100 %), то РВУ відповідає ДМУ. Якщо він нижчий, то і РВУ менша за ДМУ. Реалізація кліма­тичних умов залежить від задоволення культури регульованими у виробничих умовах матеріальними (ресурсними) факторами вро­жайності.

Фактори життя частково можна регулювати агротехнічними за­ходами. На фоні правильно застосованих агротехнічних прийомів вирішальний вплив на повноту використання природних факторів урожайності має режим живлення, а на зрошуваних полях — зро­шення. Тому РВУ визначають з урахуванням цих факторів. Реаль­ну виробничу врожайність розраховують за формулою

де РВУ — урожайність культури, ц/га; Б — бал бонітету ґрунту; Ц — ціна балу ґрунту, ц/бал; Кo — кількість органічних добрив, запланованих під культуру, т/га; Км — кількість мінеральних добрив, запланованих під культуру, ц/га; Oo і Oм — відповідно окупність приростом урожаю 1 т органічних і 1 ц мінеральних доб­рив, ц; Кп, Oп — інші виділені під культури засоби та їх окупність урожаєм.

Якщо добрив у господарстві достатньо, то РВУ планують по ДМУ і під неї розраховують дози добрив.

В умовах зрошення РВУрозраховують за ресурсами поливної во­ди на основі окупності 1 м3води урожаєм культури за формулою

де М— ресурси поливної води, м3/га; Кв — окупність 1 м3 води приростом урожаю, ц.

Під заплановану за ресурсами вологи урожайність розраховують норми добрив та інших засобів. Якщо поливна вода не є лімітуючим фактором, то РВУ планують за ПУпри ККД ФАР не нижче 2,5 - 3 %. Під цю врожайність розраховують необхідну кількість поливної во­ди, добрив та інших засобів.

Можна також визначити врожайність культури за ефективною родючістю ґрунту. Це доцільно робити насамперед на родючих ґрун­тах, після переорювання пласта трав.

Урожайність можна розраховувати і за рівняннями лінійної та множинної регресії (Всеросійський науково-дослідний інститут кор­мів, О. С. Образцов). Розрахувати загальну урожайність біомаси со­рту можна за рівнянням множинної регресії

де Уo — загальна врожайність біомаси, ц/га сухої речовини при скошуванні на висоті 5 — 6 см; Уп — генетичний потенціал уро­жайності сорту (залежить від його скоростиглості і тривалості дня в період сходів), ц/га; Ксп —нормована функція оптимального строку сівби (сп — кількість днів після оптимального строку сівби зернових культур, враховується лише зниження врожайності внаслідок ура­ження рослин шкідниками, хворобами або запізнення із сівбою); К1, Кe — функції оптимальності умов температури і зволоження в

період від сівби до цвітіння )(К,Кe1 і від цвітіння до дозрівання (К2,Кe2); Кт — вік травостою (для багаторічних трав); КNPK — вміст NPK в ґрунті і добривах; КpH — кислотність ґрунту; Кок.ґ — окультуреність ґрунту; Кг — густота стояння рослин; К3 п — за­бур'яненість посіву; Квил — ступінь вилягання рослин; К— фаза

розвитку рослин на момент збирання; В— показник виходу готово­го корму (залежить від технології збирання, консервування і збері­гання продукції); Кe — забезпеченість технікою і трудовими ресур­сами.

Розрахунки врожаю зерна і кормів за такими рівняннями прово­дять на ЕОМ.

Після розрахунків дійсно можливого врожаю і врожаю потенцій­ного слід порівняти їх і опрацювати технології переходу з одного рівня врожаю до іншого, більш високого (Bф - Bдм - Bпв).

Для програмування врожайності в умовах природного нестійкого і недостатнього зволоження беруть середньорічні показники (І. С. Ша-тілов).

Програмування має на меті лише оптимізувати всі процеси тех­нології вирощування. Потрібно оптимізувати енергетичні затрати і вирішити організаційні питання: формування агрегатів, навчання виконавців, створення загонів і ланок з вирощування запрограмованих урожаїв, забезпечення відповідними приладами для спосте­реження за умовами вегетації, умови оплати праці та ін.

І. С. Шатілов вважає, що можуть бути 3 етапи програмування: одержання високого запрограмованого врожаю за рахунок вико­ристання родючості ґрунту і добрив, коли баланс поживних речовин може бути частково від'ємним; одержання високих врожаїв із збе­реженням родючості ґрунту і одержання високих і надвисоких вро­жаїв з підвищенням родючості ґрунту. Третій етап можливий лише в господарствах з високою інтенсифікацією рослинництва і тварин­ництва (щоб забезпечити позитивний баланс поживних речовин у ґрунті).

Перед складанням прогностичної програми мінімального агро­комплексу вирощування культури деталізують питання дебіту во­логи за вегетаційний період культури в умовах поля, її кількості, що може бути використана посівом. На заплаві визначають також фак­тичний рівень ґрунтових вод. Якщо він регулюється, визначають оптимальний його рівень стосовно даної культури. У разі потреби планують часткове зрошення в періоди зниження відносної вологос­ті повітря.

Слід завчасно визначити фітометричні параметри посіву заданої продуктивності, тобто визначити оптимальну площу листків по пе­ріодах вегетації, фотосинтетичний потенціал посіву, чисту продук­тивність фотосинтезу і на цій основі обґрунтувати норму висіву під запрограмований урожай (М. К. Каюмов, 1989). Ці роботи є теорети­чною розробкою процесу програмування, але, на жаль, на практиці вони ще використовуються недостатньо і замінюються більш прос­тим: визначення (в дослідах) стосовно кожного ґрунтово-кліматич­ного регіону кількісного і просторового розміщення рослин — густо­ти стеблостою і способом сівби. На їх основі встановлюють норму ви­сіву культури.

Розрахунки доз внесення добрив. Важливим аспектом в системі програмування є оптимізація режиму мінерального живлення культури. Для цього уточнюють динаміку рухомих сполук пожив­них речовин у ґрунті — азоту, фосфору, калію, а також інших макро-і мікроелементів, винос їх прогнозованою врожайністю культури. На цій основі розраховують потребу в поживних речовинах на запрог­рамовану врожайність.

Норму добрив під запрограмовану врожайність розраховують за формулою

де Д— доза добрива, кг/га; В— програмований врожай, ц/га; П— вміст поживних речовин у ґрунті, мг на 100 г; B1 — винос поживних речовин на 1 ц основної продукції з відповідною кількістю побічної, кг; Км — коефіцієнт переведення, мг на 100 г в кг/га; Ку — коефі­цієнт використання поживної речовини з добрива, частка від оди­ниці; Кп — коефіцієнт використання поживної речовини з ґрунту, частка від одиниці.

При розрахунку норм добрив на запрограмовану врожайність враховують призначення посіву — на зерно, для одержання коре­неплодів, бульбоплодів, вегетативної кормової зеленої маси. В посі­вах на корм, коли використовується вся рослина (листя, стебла, су­цвіття), потрібно забезпечити якомога більший вміст листі в урожаї (наприклад, одно- і багаторічні трави, кукурудза на зелений корм та інші культури зеленого конвеєра). Для цього велике значення має достатнє азотне живлення рослин, яке забезпечує формування високого врожаю вегетативної маси і достатній вміст у ній протеїну. Проте, щоб у кормі не було надлишку нітратів, дозу азоту слід зба­лансувати з внесенням (або наявністю в ґрунті) фосфору і калію. Враховують також розміщення культури в сівозміні, рівень підго­товки працівників, наявність техніки, організовують регулярний контроль за своєчасністю і якістю проведення всіх робіт, спостере­ження за ходом формування врожаю. Одержані дані обробляють і приймають відповідні рішення стосовно догляду за посівом і зби­рання врожаю.

Прогностична програма формування врожаю культури (модель продукційного процесу). Передбачають і намічають хід формування врожаю сорту або гібриду певної культури в умовах конкретного по­ля.

На основі детального вивчення біології і екології сорту (гібриду) з урахуванням абіотичних і біотичних факторів вегетації передбача­ють (прогнозують) календарні строки настання фенологічних фаз (бажано і етапів органогенезу), динаміку вологості ґрунту і вмісту поживних речовин у ньому, динаміку наростання листкової поверх­ні і вегетативної маси рослин, оптимальну густоту стеблостою, струк­туру врожаю. На основі попередніх досліджень та з урахуванням метеорологічного прогнозу передбачають забур'яненість, види бур'янів, ушкодження шкідниками і хворобами, імовірність виля­гання посіву, способи збирання врожаю та ін.

Отримані дані використовують для складання технологічної схеми вирощування і програми коригування умов вегетації культу­ри — розробки додаткових заходів поліпшення цих умов (якщо вони будуть значно відхилятись від оптимальних) за рахунок додаткових зрошень, освіжаючих поливів, додаткових заходів боротьби з бур'янами, шкідниками, хворобами на випадок епізоотії або епіфі­тотії та ін.

Інформація про стан посіву повинна надходити регулярно. У більш складних системах, наприклад, при вирощуванні запро­грамованих урожаїв на зрошуваних ділянках інформація може надходити на ЕОМ в результаті застосування спеціальних приладів із чутливими датчиками безпосередньо від рослин. Це вже є вищим етапом програмування і забезпечення оптимальних умов вегетації рослин. Здебільшого це має місце в овочівництві при вирощуванні культур закритого ґрунту, де від рослин і з ґрунту (субстрату) по­стійно надходить на ЕОМ інформація і видаються відповідні ко­манди, настанови щодо підтримання заданих параметрів вегетації рослин.

Мінімальний агрокомплекс. Наступний етап програмування — технологічний, який включає складання агрокомплексу, технологі­чної схеми і технологічної карти (технологічного проекту) вирощу­вання культури. Крім того, мінімізація технології має протиерозій­не значення, сприяє збереженню родючості ґрунту.

Сучасна технологія вирощування (мінімальний агрокомплекс), наприклад для зернових, передбачає поверхневий обробіток, вико­нання кількох прийомів за один прохід тощо. Враховується конкрет­на ситуація, яка складається на полі з урахуванням агрометеороло­гічних факторів. Дуже велике значення при цьому має загальний рівень агротехніки в сівозміні, екологічна чистота поля, підбір сор­тів, стійких проти бур'янів, хвороб, шкідників тощо.

Агрокомплекс можна зобразити у вигляді таблиці або сіткового графіка, на якому по вертикалі відображують зверху вниз усі основ­ні агротехнічні прийоми, починаючи із внесення добрив, лущення стерні, оранки (у разі потреби) і закінчуючи збиранням врожаю. Прийоми догляду і збирання врожаю пов'язують з фазами росту і розвитку рослин культури. Це загальна побудова системи вирощу­вання культури, передумова подальшої деталізації технологічного процесу.

Технологічна схема вирощування культури. Розробка технологі­чної схеми (технології вирощування запрограмованого врожаю як основи технологічної карти, або технологічного проекту) вирощу­вання культури передбачає визначення технологічних операцій (прийомів) вирощування, складу агрегату, строків проведення робіт, агротехнічні вимоги та примітки:

При вирощуванні культури за екологічно чистою енергозберіга­ючою технологією важливо максимально використати агротехнічні та біологічні заходи догляду за посівом. Потрібно, зокрема, добре очистити поля від бур'янів восени і навесні, застосувати (де можна) до- і післясходові боронування, міжрядні обробітки з присипанням захисних смуг і підгортанням рослин. Технологічна схема передба­чає також підбір сорту (гібриду), який слабко уражується шкідни­ками та хворобами, не вилягає тощо, а тому не потребує додаткових енергетичних затрат на пестициди, ретарданти та ін.

Може бути кілька варіантів технологічних схем. Слід порівняти їх за енергоємністю, визначивши затрати сукупної енергії на окремі технологічні операції і в цілому по агрокомплексу вирощування. Наведемо розрахунки затрат сукупної енергії на вирощування гре­чки за двома технологіями — традиційною із застосуванням і без застосування пестицидів (табл. 15).

15. Затрати сукупної енергії на вирощування гречки за традиційною і альтернативною (пропонованою) технологіями (за О. С. Алексєєвою)

Програмування і охорона навколишнього середовища. В рос­линництві програмування має бути тісно пов'язане з охороною на­вколишнього середовища. Наприклад, вирощування надвисоких урожаїв за рахунок систематичного внесення великої кількості мі­неральних азотних добрив може призвести до утворення нітрозоа-мінів, які дуже шкідливі для тварин і людини. Оптимальні дози добрив для конкретних умов можуть збільшувати в ризосфері коре­невої системи кількість ґрунтової асоціативної мікрофлори, підви­щити ефективність добрив. Так, оптимальними нормами азоту, особ­ливо при роздрібному внесенні, можна збільшити кількість азотфік­суючих бактерій. При цьому поліпшується розкладання клітковини, посилюється біологічна активність ґрунту, підвищується врожай­ність культури.

При програмуванні велике значення має сортова (гібридна) тех­нологія. Треба мати на увазі технологію сортотипів і вдосконалюва­ти її стосовно конкретного сорту (гібриду).