4. Програмування врожайності кормових культур

Загальні положення. Технологічний процес вирощування кор­мових культур постійно вдосконалюється, стає більш раціональним. По суті, це означає оптимізацію умов вирощування врожаю. Проте й досі це здійснюється переважно без урахування взаємодії і опти­мального співвідношення основних факторів одержання врожаю, що призводить до значних витрат матеріальних, грошових і трудо­вих ресурсів на одиницю продукції.

Програмування врожайності — це якісно вищий етап розробки технологій вирощування польових культур. Воно означає одержан­ня дійсно можливої врожайності сільськогосподарської культури заданої якості на основі складання науково обґрунтованої опти­мальної програми з урахуванням ґрунтово-кліматичних і організаційно-господарських умов.

Питання програмування розглядається у відповідних навчаль­них посібниках, де акумульовано і нові досягнення оптимізації прийомів вирощування сільськогосподарських культур.

Терміни «програмування», «прогнозування», «планування» часто ототожнюють, хоч це різні поняття.

Програмування — це розробка комплексу заходів, своєчасне та якісне виконання яких забезпечує задану врожайність на основі програми вирощування врожаю з урахуванням ґрунтово-кліматич­них умов, рівня оснащення господарства найновішою технікою, ор­ганізаційно-господарських та економічних умов, загального рівня землеробства в господарстві.

Прогнозування означає науково обґрунтоване передбачення про­дуктивності польових культур на ряд років або велику перспективу. При цьому використовують кореляційно-регресивний аналіз, що враховує досягнуту середню врожайність, середній щорічний при­ріст урожаю, фактор часу. Для прогнозування врожайності пропо­нується ряд рівнянь. Одне з них, яке відображує взаємозв’язок між урожаєм культури, якістю землі, кількістю добрив і забезпеченістю основними фондами виробництва, має такий вигляд:

де а — вільний член рівняння, Ьі, Ь2, Ьз — коефіцієнти регресії, які показують ефективність відповідного ресурсу, Хі — якість землі, ба­лів; Х2 — кількість внесених добрив, кг/га; Хз — забезпеченість осно­вними фондами, грн/га.

Планування врожаїв, на відміну від прогнозування, здійснюєть­ся від досягнутого рівня з використанням показників зростання (в %). Проте така практика не забезпечує всебічного обліку факторів формування врожаю і оцінки потенційної продуктивності посівів.

Максимальний врожай слід встановлювати, порівнюючи причи­ни відмінностей між фактичним урожаєм (Уф), дійсно можливим (Уцм) і потенційним (Уд).

Послідовність програмування врожайності сільськогоспо­дарських культур. Під час програмування передбачається така послідовність розрахунків і здійснення заходів:

♦ визначення рівня врожайності теоретично можливої, максима­льної, високої для даної культури з урахуванням сорту (гібриду);

♦ розробка моделі (математичної або описової) продукційного процесу. У найпростішому вигляді це графік формування вегетатив­ної маси агроценозу;

♦ розробка мінімалізованого агрокомплексу (мінімалізований набір прийомів вирощування) культури;

♦ оптимізація прийомів вирощування культур.

♦ розробка оптимального варіанта технологічної схеми вирощу­вання культури. Для цього використовують інформацію, закладену в комп’ютер. Вводять вихідні дані конкретних умов по кожному прийому і одержують інформацію стосовно оптимального варіанта його виконання в даних умовах. Програму для комп’ютера склада­ють на основі даних найближчих дослідних станцій, інститутів, пе­редових господарств;

♦ розробка програми корекції процесів формування врожаю, як­що умови вегетаційного періоду не повністю збігаються з передба­ченими при складанні моделі продукційного процесу;

♦ розробка оптимального варіанта технологічної карти одержан­ня програмованого врожаю;

♦ енергетичний і економічний аналіз варіанта одержання про­грамованого врожаю.

Основні фактори вирощування програмованого врожаю. В основі програмування і забезпечення одержання дійсно можливого високого врожаю є ретельний облік основних факторів життя рос­лин — сонячної радіації, тепла, дебіту вологи речовини. Слід також враховувати повітряний режим ґрунту і надземного шару повітря, реакцію ґрунтового розчину, структуру, гранулометричний склад і об’ємну масу ґрунту, локальні фактори (засміченість поля, рельєф місцевості, експозиція ділянки, рівень залягання ґрунтових вод, за­гальний рівень окультуреності ґрунту, наявність шкідників, збуд­ників хвороб і насіння бур’янів у ґрунті). Урахування загального рівня землеробства, організаційно-господарських та економічних можливостей господарства може бути вирішальною умовою.

Фотосинтез — це основне джерело формування біомаси рослин. Він забезпечує енергією всі процеси росту, обміну речовин. Сонячна радіація забезпечує, крім того, тепловий і водний баланс у всій біо­сфері. Незначну кількість сонячної радіації використовують росли­ни. Це так звана фотосинтетична активна радіація (ФАР), її вико­ристання, як показав К. А. Тімірязєв, і визначає межу продуктивно­сті у рослинництві.

Сонячне світло з довжиною хвиль 380 — 750 нм (нанометрів) — це видиме світло. У межах 400 — 700 нм воно поглинається хлорофілом рослин у присутності каротиноїдів. Щодо всієї кількості сонячної радіації ФАР становить приблизно 10 %. У різних регіонах кількість ФАР становить від 4,19 — 6,28 млрд кДж/га у північних районах не­чорноземної зони до 33,4 — 41,8 у Середній Азії. Культурні рослини використовують 1 — 3 % ФАР, природні фітоценози — близько 0,2 — 0,6 %, проте й при цьому на землі формується 80 млрд т біомаси. На частку фотосинтезу припадає 90 — 95 % всієї органічної речовини.

Сонячні промені видимого спектра по-різному впливають на фо­тосинтез, мають неоднакову енергію (найбільша в ультрафіолетово­му промінні). Вони можуть руйнувати ковалентні зв’язки в організ­мі, маючи стерилізувальну, мутагенну і бактерицидну дію. Все це важливо враховувати при вирощуванні сільськогосподарських культур і в селекційному процесі.

Велике значення для фотосинтезу і кореневого живлення має тепловий режим рослин. Потреба в сумарній середньодобовій тем­пературі різних за тривалістю вегетаційного періоду і біологічними особливостями сільськогосподарських культур становить від 2000 — 2500 до 3000 - 4000 °С.

Водний режим для рослин має бути оптимальним. Вологість зв’язних суглинкових ґрунтів — чорноземів, сірих лісових суглинків повинна становити 22 - 24 %. На легких піщаних ґрунтах вона може бути і дещо меншою, оскільки водоутримувальна здатність їх нижча і вміст продуктивної вологи при цьому не менший, ніж на суглин­кових. Практично 90 % вологи у посіві витрачається на транспіра­цію та фізичне випаровування з поверхні ґрунту і лише 3 - 4 % — на фотосинтез (утворення органічної речовини).

Повітряний режим над посівами і в ґрунті. Повітря містить 21 % кисню, 0,2 — 0,43 % вуглекислоти і близько 78 % азоту. В при­земному шарі повітря і ґрунтовому повітрі концентрація вуглекис­лоти вища і може сягати 1,2 — 1,4 %. Цьому сприяють органічні доб­рива — гній, заорана зелена маса сидератів, а також мінеральні добрива.

Поживний режим ґрунту. У ґрунті має бути оптимальна кіль­кість поживних речовин для конкретної культури. Макро- і мікро­елементи (азот, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, марганець, цинк, молібден, мідь, бор та ін.) рослини вбирають із ґрунту. З атмо­сфери вони поглинають вуглекислоту і частину азоту (разом з опа­дами та аміаком, що надходить у повітря з ґрунту).

Для задоволення потреб рослин у поживних речовинах потрібні відомості про наявність їх у ґрунті, а також про кількість елементів живлення, які виносяться з урожаєм. За цими даними визначають потребу в елементах живлення, які треба внести з добривами. При цьому слід ураховувати коефіцієнти використання поживних речо­вин рослинами з ґрунту і добрив.

Для визначення можливої врожайності у певних ґрунтово- кліматичних умовах використовують загальновідомі формули і рів­няння, які дають змогу спрощено визначити можливу урожайність сухої маси культури за надходженням ФАР, ресурсами зволоження, біофізичним методом визначення виходу сухої біомаси. Всі ці пи­тання досить повно висвітлені у спеціальних навчальних посібни­ках і довідниках.

Моделювання урожайності за рівняннями множинної ре­гресії. Існують більш складні, але менш відомі методи моделюван­ня врожайності кормових, зернокормових культур із застосуванням рівнянь множинної регресії. Для цього використовують крім ресур­сів ФАР і тепла також нормовані функції оптимальності таких фак­торів, як зволоження, вік травостою (для багаторічних трав), вміст азоту, фосфору і калію у ґрунті і добривах, кислотність ґрунту, окультуреність її, засміченість посівів, забезпеченість технікою і трудо­вими ресурсами, фази вегетації рослин до збирання та ін., включа­ючи в разі потреби навіть показник господарського виходу корму, що залежить від технології збирання.

Розрахунки виконують на ЕОМ. Так, комплексна виробнича модель врожайності багатоукісних бобових і злакових трав, куку­рудзи на силос, коренеплодів у формі складових потенційного врожаю, що забезпечується ресурсами ФАР, тепла і нормованих функцій оптимальності умов зволоження, мінерального живлення та інших факторів може бути таким рівнянням множинної регре­сії:

де У — врожайність, ц/га сухої речовини для трав з усіх укосів, ін­ших кормових культур; Уд_г — максимальна потенційна врожай­ність, що забезпечується ресурсами ФАР і тепла при оптимальних умовах інших факторів, ц/га, К_е — К_с — нормовані функції оптима- льності факторів: К_е — зволоження; К_т — вік травостою для багато­річних трав, К_Мрк — вміст азоту (М), фосфору (Р), калію (К) у ґрунті і добривах; КзН — кислотність ґрунту; К_окґ — окультуреність ґрун­ту; К_г — густота стояння рослин; К_зп — засміченість посівів бур’янами; К_в — ступінь вилягання травостою; Ку — фаза розвитку рослин, якої вони досягають до збирання; К_с — забезпеченість тех­нікою і трудовими ресурсами; Ві — показник виходу готового корму, що залежить від застосовуваної технології збирання, консервування і зберігання кормів. Індекси означають: Q — надходження ФАР за період вегетації, ГДж/га; Ь — середньодобова температура повітря за період вегетації, °С; е — вологозабезпеченість, %; т — вік травостою багаторічних трав (рік використання); МРК — вміст азоту, фосфору і калію у ґрунті і добривах; у — кодування позначення фази розвитку у період збирання (1 — повна стиглість, 2 — молочно-воскова, 2,5 — молочна, 2,8 — повне цвітіння, 3 — початок цвітіння, 3,5 — повне колосіння, 4 — початок колосіння (бутонізація), 5 — початок стеблу­вання, 6 — кущіння); г — густота стояння рослин; рН — показник кислотності ґрунту (рНксі); ок.ґ — показник окультуреності ґрунту; з.п — показник засміченості посівів; в — показник вилягання тра­востою; с — показник відносної забезпеченості технікою, трудовими ресурсами; і — при коефіцієнті Ві — номер технології збирання і консервування.

Слід зазначити, що ця модель урожайності ґрунтується на враху­ванні реальних факторів за принципом лімітування їх, на балансо-

вості нормативних розрахунків і повністю відповідає закону міні­муму, тобто врожай визначається фактором, що перебуває в мініму­мі. При цьому беруть не абсолютне значення фактора, а його відно­шення до оптимального рівня, необхідного для одержання дійсно можливого врожаю.

Визначати модель урожайності за цим рівнянням можна і на перспективу з урахуванням удосконалення технологій вирощуван­ня кормових культур введенням кращих показників нормованих функцій оптимальності факторів, які можна дістати з часом завдя­ки, наприклад, боротьбі із засміченістю ґрунту, зниженню його кис­лотності, поліпшенню окультуреності, введенню сортів і гібридів кормових рослин, що не вилягають і не уражуються хворобами і шкідниками, кращим удобренням та ін. Таким способом можна мо­делювати урожайність кормових і зернокормових культур і сівозмін на перспективу.

Значення функції оптимальності чистоти посівів зернових і про­сапних культур, урожайність яких особливо залежить від цього фак­тора, подано у табл. 5.

Визначення рівня програмування врожайності кормових і зернокормових культур. Для цього використовують рівняння з урахуванням ФАР, ресурсів зволоження, сумарного водоспоживан­ня, біокліматичного потенціалу (див. Зінченко О.І., Салатенко В.Н., Білоножко М.А. Рослинництво, 2003).

Урожайність літніх проміжних культур можна визначити за рів­няннями регресії, виведеними автором. Наприклад, урожайність післяукісних культур у Лісостепу визначають за рівнянням у = 8,66 + 1,10х, у = 14,09 + 0,776х; післяжнивних посівів і отав під­сівних культур — за рівнянням параболи першого ступеня у = 8,84 + 0,886х або третього ступеня у = 61,3 — 0,170х + 0,00188х² + + 0,997х³^10^-5, де у — урожайність ц/га, х — середня багаторічна кі­лькість опадів у період вегетації, мм; 8,66 і 1,10 та інші парамет­ри — коефіцієнти рівнянь.

Оптимізація умов вирощування кормових і зернокормо- вих культур є власне основною частиною всього процесу. Спочат­ку вибирають найбільш придатний для певних конкретних умов поля сорт або гібрид культури. На основі попередніх різних варіан­тів експериментальних досліджень, закладених у комп’ютер, ви­значають оптимальне кількісне і просторове розміщення рослин (спосіб і густота посіву), оптимальний строк сівби, глибину загор­тання та інші непрямі і прямі прийоми, що дають змогу забезпе­чити умови вегетації культури відповідно до моделі продукційного процесу.

Велике значення має оптимізація умов живлення, для чого правильно розраховують норму внесення добрив, визначають оп­тимальний варіант густоти посіву, який повинен забезпечити не­обхідну структуру врожаю (співвідношення стебел, листя, качанів чи стебел, зерна і соломи, бульб і бадилля тощо). Важливу роль відіграє оптимізація умов зволоження. У разі потреби розрахову­ють поливний режим. В одних випадках він є основою одержання врожаю (у південному Степу) або додатковим фактором оптиміза- ції режиму вологості ґрунту. При вирощуванні кормосумішей вра­ховують біологічні особливості кожного компонента, доцільність їх поєднання в агрофітоценозі, оскільки це важливий фактор проду­ктивності посіву.

У кожному конкретному випадку треба ретельно добирати ком­плекс заходів забезпечення оптимальних умов вегетації, а також передбачати комплекс прийомів їх корекції. В одних випадках це може бути додатковий міжрядний обробіток або боронування посіву, полив, удобрення у вигляді підживлення, поліпшення умов запи­лення на насінних ділянках люцерни, конюшини та ін.

Велике значення має боротьба із шкідниками, хворобами рослин. Якщо сорт у певних конкретних умовах більше уражується шкідни­ками і хворобами, ніж передбачалося, вживають додаткових заходів щодо боротьби з ними.

Кінцевим етапом програмування є складання технологічної схе­ми і на цій основі — технологічної карти вирощування кормової і зернокормової культури. Важливо при цьому передбачити поєднан­ня технологічних прийомів, наприклад, здійснювати кілька агроте­хнічних заходів за один прохід агрегату — передпосівну культива­цію, внесення добрив, сівбу, коткування і боронування після сівби. Все це сприятиме економії енергії та підвищуватиме енергетичну та економічну ефективність вирощування культури.

Загальну послідовність програмування врожайності кормових культур подано в табл. 6.

Таблиця 6. Послідовність операцій при прогнозуванні і програмуванні врожайності

(з використанням даних О.С. Образцова та ін., 1987)

Примітка. Прогнозування і програмування здійснюють зональні інститути та дослідні станції разом із фахівцями господарств.