Категорії

Дипломні, курсові
на замовлення

Дипломні та курсові
на замовлення

Роботи виконуємо якісно,
без зайвих запитань.

Замовити / взнати ціну Замовити

1.6.2. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ (ЕЛЕМЕНТИ) ПРОГРАМУВАННЯ

Кожний з етапів програмування включає досить конкретні його елементи. Акад І. С. Шатілов виділив 10 рядів елементів програму­вання, які назвав принципами. Основна суть їх така: 1) розрахувати потенційну врожайність (ПУ) за використанням ФАР посівами;

2)  розрахувати дійсно можливу, або кліматично забезпечену, вро­жайність (ДМУ, КУ) за природними ресурсами вологи і тепла;

3)   спланувати реальну господарську врожайність (РПУ) за ресурса­ми, які є в господарстві; 4) розрахувати для спрогнозованої врожай­ності площу листкової поверхні, фотосинтетичний потенціал (ФП)
та інші фітометричні показники; 5) всебічно проаналізувати закони землеробства й рослинництва і правильно використати їх в конкрет­них умовах програмування; 6) розрахувати норми добрив і розроби­ти систему найефективнішого їх використання; 7) скласти баланс води і для умов зрошення розробити систему повного забезпечення посівів водою по періодах вегетації; 8) розробити систему агротехні­чних заходів виходячи з вимог вирощуваного сорту; 9) розробити систему   захисту   посівів   від   шкідників,   хвороб   та   бур'янів; 10) скласти картку вихідних даних та використати ЕОМ для визначення оптимального варіанта агротехнічного комплексу по досяг­ненні запрограмованої врожайності за величиною і якістю.

Для правильного обґрунтування запрограмованої врожайності треба врахувати господарські можливості та всебічно проаналізува­ти ресурси природних факторів урожайності, які в польових умовах суттєво майже не змінюються. Це насамперед сонячна радіація, теп­ло, волога, мінеральні сполуки ґрунту і добрив, вуглекислота повіт­ря. Тому в процесі програмування розраховують потенційну врожай­ність за використанням ФАР на рівні доброго посіву (за А. А. Ничи-поровичем 1,5 — 3 %), повного використання природних ресурсів во­логи і тепла — дійсно можливу, або кліматично забезпечену, вро­жайність (ДМУ, КУ) та ефективного використання господарських ресурсів урожайності — реальну програмовану господарську вро­жайність (РПУ).

Визначення потенційної врожайності. Потенційна врожайність у програмуванні — це максимальна врожайність, яку теоретично мо­жна мати при заданому надходженні та коефіцієнті засвоєння ФАР посівом (КфаР, ККД фар , %) і оптимальному забезпеченні іншими факторами (Х. Г. Тоомінг). Її розраховують за формулою А. А. Ничипоровича



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:

Прийом вирощу­вання

Склад агрегату

Строк виконання

Агротехнічні вимоги

Примітки

трактор

машини, знаряддя, зчіпки

 

 

 

 

 

 

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)

 

Прийоми вирощування

Затрати сукупної енергії за тех­нологією, МДж/га

традиційною

альтернатив­ною

Лущення стерні у два сліди

Повторне лущення (у разі потреби)

Внесення мінеральних добрив і вапнякових мате­ріалів (підготовка, навантаження, транспорту­вання, внесення, енергоємність добрив)

Внесення бактеріальних добрив (на торфі)

Зяблева оранка

Ранньовесняне боронування

Перша і друга культивації

Підготовка насіння

Протруювання

Повітряно-тепловий обігрів

Внесення гербіцидів (з урахуванням їх енергоємності)

Передпосівне коткування

Сівба (транспортування і навантаження насіння, сівба, енергоємність насіння)

Коткування посіву

Досходове (одне) і післясходове (два) боронування

Міжрядний обробіток (двічі)

Підгортання

Вивезення бджолосімей на посів

Скошування у валки

Підбирання і обмолочування валків Транспортування зерна

Очищення зерна

Скирдування соломи

Всього

483

552

9009

729 102 814

394

1337 194

4516 94

714

376 991 1041 383 401 487 23 024

483

552

4300 680 729 102 814

86

194

4516 94 285 714 437 376 991 1041 383 401 487 18 072

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).