Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур в условиях засушливого климата
Владельцы патента RU 2271096:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и является элементами прогнозирования урожайности и совершенствования интенсивной технологии возделывания озимых зерновых колосовых культур в условиях засушливого климата. Способ включает посев, расчет величины гидротермического коэффициента и составление прогноза по математической зависимости. Прогнозируемую урожайность на следующий год устанавливают по выражению: Y=k1·A·Gs·(1/х2)+k2·В/х+k3·С/Gs, где Y - ожидаемая урожайность, кг/га; А - норма высева, штук/га; В - сумма положительных температур от даты высева до устойчивых отрицательных температур, °С; С - ширина междурядий, м; х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сутки; k1=(0,6...0,8)-10-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки2/штук; k2=(0,512...0,934) - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м2; k3=(7...150) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение на поверхности поля, кг/м; Gs - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова. Изобретение позволяет получить достоверные данные при прогнозировании урожайности озимых зерновых колосовых культур в течение года. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и является элементом прогнозирования урожайности и совершенствования интенсивной урожайности и совершенствования интенсивной технологии возделывания озимых культур в условиях засушливого климата.
Известен способ прогнозирования урожайности ячменя, состоящий в том, что определяют среднесуточную температуру воздуха в мае и в зависимости от применяемых доз удобрений прогнозируют урожайность ячменя по математической зависимости:
Y=51,41-2,13х+10,3d,
где Y - урожайность ячменя, ц/га;
х - среднесуточная температура воздуха в апреле - мае, °С;
d - доза минеральных удобрений от 0 до 1
(0 - без удобрений, 1 - N120Р120К60) (RU, патент №2158500 С2, МПК7 А 01 G 7/00. Способ прогнозирования урожайности ячменя / Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева Н.Н., Сокорев Н.С. (RU). - Заявка №98121738/13; Заявлено 30.11.1998; Опубл. 10. 11.2000).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности относятся ограниченная область и низкая достоверность получаемых результатов.
Известен способ выращивания озимой пшеницы, включающий посев и внесение фосфорно-калийных удобрений в почву перед посевом озимой пшеницы, а азотных дробно: корневым способом в несколько приемов на протяжении весенней вегетации твердыми удобрениями и, начиная с V этапа органогенеза, некорневым способом в форме водного раствора мочевины, в котором с целью повышения продуктивности посевов озимой пшеницы и повышения эффективности использования азотных удобрений азот вносят в объеме 17-50% от общего количества азотных удобрений некорневым способом, на VII-Х этапах арганогенеза в два - три приема из расчета по 20-40 кг на 1 га с интервалами между внесениями 7-10 дней (SU, авторское свидетельство №1542444 А1, М. кл.5 А 01 В 79/02. Способ выращивания озимой пшеницы / Т.А.Максимчук, Д.Н.Алимов (СССР). - Заявка №4413547/30-15; Заявлено 20.04.1988; Опубл. 15. 02.1990, Бюл. №6).
К недостаткам описанного способа выращивания озимых колосовых, в частности озимой пшеницы, относится то, что в формировании урожайности учитывается только один фактор - минеральное питание. Для получения гарантированного урожая на первых этапах органогенеза необходимо наличие сортовых семян, запасов почвенной влаги и соблюдение температурного режима.
Известен также способ возделывания озимой пшеницы, включающий расчет нормы удобрений на запланированный урожай и дискретное внесение их в течение вегетации, в котором с целью повышения урожайности и эффективности удобрений их вносят с поливной водой дифференцированными дозами в зависимости от потребления питательных веществ в конкретную фазу роста и развития озимой пшеницы: в фазу кущения - 19-21% азота от общей нормы азотных удобрений, 24-26% фосфора и 25-27% калия, в фазу трубкования - 41-45% азота, 44-48% фосфора и 51-57% калия, в фазу колошения и формирования зерновки - 21-23% азота, 28-31% фосфора и 19-21% калия, а в фазу молочной спелости вносят лишь азот в количестве 14-16% от общей нормы удобрений (SU, авторское свидетельство №1496660 А1, М.кл.4 А 01 В 79/02. Способ возделывания орошаемой озимой пшеницы / А.П.Муравлев, Е.П.Клюев, А.Т.Байкин, B.C.Рожкова (СССР).- Заявка №4077064/30 - 15; Заявлено 16.04.1986; Опубл. 30.07.1989, Бюл. №28).
К недостаткам описанного способа возделывания озимой пшеницы в условиях орошаемого земледелия относится многостадийность внесения минеральных удобрений, что сказывается на себестоимости зерна, и внесенные удобрения в сложившихся экономической ситуации и формах хозяйствования не окупают затраты на приобретение удобрений.
Наиболее близким к заявленному объекту является способ прогнозирования урожайности озимой пшеницы, состоящий в том, что определяют среднесуточную температуру воздуха в мае и в зависимости от применяемых доз удобрений прогнозируют урожайность по математической зависимости:
Y=75,6-3,14х+12,52d,
где Y - урожайность озимой пшеницы, ц/га;
х - среднесуточная температура воздуха в мае, °С;
d - доза минеральных удобрений от 0 до 1
(0 без удобрений, 1 - N120P120R60)
(RU, патент №2158498 С2, МПК7 А 01 G 7/00. Способ прогнозирования урожайности озимой пшеницы / П.Г.Акулов, М.Н.Понедельченко, И.Н.Сокорева, Н.С.Сокорев (RU). - Заявка №98121715/13; Заявлено 30.11.1998; Опубл. 10.11.2000).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности озимой пшеницы относятся малый срок (от посева до уборки - 3...4 месяца) прогноза, низкая достоверность результатов прогноза и зависимость от дозы внесенных удобрений.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится способ управления продукционными процессами сельскохозяйственных растений при возделывании озимых зерновых культур в условиях засушливого климата, включающий оптимизацию сроков, норм высева и способов посева, установление суммы среднесуточных температур в пределах 550...650°С за 45...60 суток от момента посева до прекращения вегетации, формирование растениями в каждом узле кущения по 3-4 стебля с достаточным запасом сахаров для устойчивости растений к минусовым температурам в диапазоне -18...-20°С в бесснежные периоды и установление норм высева для формирования густоты стояния стеблей 500...600 шт./м2 на черноземных почвах и 300...450 шт./м2 на каштановых почвах, вычисление гидротермического коэффициента с учетом осадков за период с температурой выше +10°С и суммы положительных температур за тот же период, посев в десятидневный срок с температурным режимом почвы от +18 до +12°С, в котором планируемую продуктивность озимых зерновых культур определяют по формуле
Y=a·S·Gc+b,
где Y - урожайность зерна, т/га;
а - коэффициент, учитывающий норму высева семян;
b - коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия зоны;
S - фактическая сумма положительных температур от посева до прекращения вегетации, °С;
Gc - гидротермический коэффициент, мм/°С,
при этом при Gc меньше 0,5 норму высева семян уменьшают на 10...15% от оптимальных зональных величин, при Gc в диапазоне от 0,5 до 0,9 норму высева сохраняют, при Gc больше 0,9 норму высева увеличивают на 20...25%, а с увеличением норм высева ширину междурядий с 0,25 см уменьшают до 7,5 см (RU, патент №2228607 С1, МПК7 А 01 G 7/00. Способ управления продукционными процессами при возделывании озимых зерновых культур в условиях засушливого климата / А.Ф.Рогачев, A.M.Салдаев, Д.А.Рогачев (RU). - Заявка №2002126981/12; Заявлено 09.10.2002; Опубл. 20.05. 2004, Бюл. №14).
К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами проблеме относится то, что данный способ не учитывает фактическую норму высева, длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сортовые качества семян в накоплении зерновой массы, влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, размещение растений на поверхности поля. Отсутствие учета указанных факторов в данном способе не позволяет получить достоверный прогноз урожайности озимых зерновых культур при возделывании в условиях острозасушливого климата.
Сущность заявленного изобретения.
Задача, на решение которой направленно изобретение, - получение достоверных данных при прогнозировании урожайности озимых зерновых колосовых культур в течение года.
Технический результат - гарантированный урожай озимых зерновых культур при возделывании в условиях острозасушливого климата.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе прогнозирования урожайности озимых зерновых культур при возделывании в условиях засушливого климата, включающем установление сроков, норм высева, способов посева, расчет величины гидротермического коэффициента и составление прогноза по математической зависимости, согласно изобретению прогнозируемую урожайность на следующий год устанавливают из выражения:
Y=k1·A·Gs·(1/x2)+k2·B/x+k3·C/Gs,
где Y - ожидаемая урожайность озимых зерновых культур, кг/га;
А - норма высева, штук/га;
В - сумма положительных температур от даты высева до устойчивых отрицательных температур, С;
С - ширина междурядий, м;
х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сутки;
k1=(0,6...0,8)·10-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки2/штук;
k2=(0,512...0,934) - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м2;
k3=(7...150) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м;
GS - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова.
Изобретение поясняется диаграммой, где на карте районов Волгоградской области нанесены линии значений GS гидротермического коэффициента Г.Т.Селянинова.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур при возделывании в условиях засушливого климата включает установление начала срока высева озимых, оптимальных норм высева семян для подзоны, способ посева (узкорядный, рядовой перекрестный, широкорядный, разбросной), установление влаго- и теплообеспеченности, расчет величины гидротермического коэффициента и составление прогноза по математической зависимости.
Считается оптимальным высев озимых зерновых культур с 1 по 10 сентября на светло-каштановых почвах с нормой высева (2,5...3,0)·106 штук/га в полупустынной зоне. В зоне с лучшими почвами норму высева могут увеличить до (4,5...5,0)·106 штук/га. В период сева температурный режим почвы и воздуха не должен опускаться ниже +18...+15°С.
Устанавливают для каждого хозяйства количество выпавших осадков в августе месяце и сумму температур и по этим данным производят вычисление гидротермического коэффициента по известной формуле Г.Т.Селянинова:
где Р - сумма осадков за месяц до начала посева озимых;
t - сумма положительных температур.
Ориентировочные значения величин GS могут быть для районов Волгоградской области сняты с диаграммы на чертеже, а для подзон - из таблицы.
Далее прогнозируемую урожайность на следующий год устанавливают из выражения:
где Y - ожидаемая урожайность, кг/га;
A - норма высева, штук/га;
В - сумма положительных температур от даты высева до устойчивых отрицательных температур, °С;
С - ширина междурядий, м;
х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сутки;
k1=(0,6...0,8)·10-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки2/штук;
k1=(0,512...0,934) - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м2;
k3=(7...150) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение на поверхности поля, кг/м;
GS - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова.
Реализацию заявленного способа прогнозирования урожайности проиллюстрируем на четырех примерах в характерных зонах возделывания озимых зерновых колосовых культур в условиях острозасушливого климата на примере Волгоградской области по данным хозяйственной урожайности в период уборки и посева в 2003 и 2004 годах.
Пример 1. Прогнозируемую урожайность озимой пшеницы сорта Дон-95 путем высева кондиционных семян нормой высева А=3,5·106 штук/га в срок посева 1.09.-11.09.2003 г. на черноземных почвах в степной зоне. По изолиниям на чертеже определяем средневзвешенное значение величины гидрометрического коэффициента GS, равное 0,8 для хозяйств Суровикинского района Волгоградской области, в частности СХПК «Победа Октября». Рекомендуемая норма высева для подзоны - А=3,5·106 штук/га. Сев осуществляли посевным агрегатом с сеялками СЗ-3,6. Ширина междурядий С=0,15 м. Величину коэффициентов k1, k2 и k3 принимаем на основе многолетних данных хозяйственной урожайности озимых зерновых культур в период с 1993 по 2003 годы: k1=0,8·10-3; k2=0,55; k3=100; B=560°C.
Прогнозируемая урожайность зерна на 2004 год составила:
Y=0,8·10-3·3,5·106·0,8·(1/12)+0,55·560·1/1+100·0,15/0,8=2240+308,0+18,75-2566,75 кг/га.
Фактическая урожайность по результатам уборки в июле 2004 года составила 2,8 т/га зерна.
Разница между прогнозом и фактической урожайностью составила 8,33 %.
Пример 2. Прогнозируемая урожайность озимой ржи сорта Саратовская 7 путем высева кондиционных семян нормой А=4,5·106 штук/га в срок 1.09.2003 г. на темно-каштановых почвах в сухостепной зоне в АКХ «Хлебороб» Урюпинского района Волгоградской области. При посеве 1.09.2003 г. двумя посевными аппаратами за световой день было засеяно 96 га озимой ржи.
Величина коэффициентов: k1=0,7·10-3; k2=0,56; k3=150; Gs=1,3; В=560°С; С=0,15 м.
Потенциальная урожайность, получаемая расчетом:
У=0,7·10-3·4,5·106·1,3·(1/1)2+0,56·560/1/1+150·0,15/1,3=4095+313,6+17,3076=4425,90 кг/га.
Фактическая урожайность по контрольным обмолотам составила 4,87 т/га. Ошибка в прогнозе - 9,13%.
Пример 3. Оценка качества зерна и ожидаемая продуктивность при возделывании озимого ячменя сорта Силуэт в период посева 5.09. 2003 г. на каштановых почвах в сухостепной зоне Серафимовичского района в колхозе им. Куйбышева. Величина коэффициентов: k1=0,6·10-3; k2=0,934; k3=70; Gs=1,1; В=580°С; С=0,225 м; А=4,8·106 штук/га.
Ожидаемая урожайность зерна:
Y=0,6·10-3·4,8·106·1,1,·(1/22)+0,934·580(1/2)+70·0,225/1,1=792+270,86+14,31=1077,17 кг/га.
Фактическая средняя урожайность составила 1273 кг/га. Ошибка в прогнозе - 15,32%.
Пример 4. Оценка качества зерна и продуктивность озимой пшеницы сорта Саратовская 90 в период посева 10.09.2003 г. на светло-каштановых почвах в полупустынной зоне Среднеахтубинского района в АОЗТ «Комсомолец». Величина коэффициентов:
k1=0,8·10-3; k2=0,8; k3=70; Gs=0,7; В=550°С; С=0,075 м; А=4,0·106 штук/га; х=1 сутки.
Ожидаемая урожайность зерна:
Y=0,8·10-3·4,0·106·0,7·(1/12)+0,8·550/1+70·0,075/0,7=2240+440+7,5=2687,5 кг.
Фактическая урожайность была в сезон уборки (13-22 июля 2004 г.) - 2,78 т/га. Ошибка в прогнозе - не более 4%.
Таким образом, установленная зависимость (2) позволяет за год до уборки реально оценить виды на урожай при возделывании в условиях засушливого климата на Юго-Востоке Российской Федерации.
| Таблица Пределы гидротермического коэффициента по оценке увлажнения территории | ||
| Зона | GS | |
| Влажная | 1,6-1,3 | |
| Засушливая | 1,3-0,4 | |
| Подзона: незначительно | засушливая | 1,3-1,0 |
| засушливая | 1.0-0,7 | |
| очень | засушливая | 0,7-0,4 |
| сухая | менее 0,4 |
Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур при возделывании в условиях засушливого климата, включающий установление сроков, норму высева, способов посева, расчет величины гидротермического коэффициента и составления прогноза по математической зависимости, отличающийся тем, что прогнозируемую урожайность на следующий год устанавливают из выражения
Y=k1·A·Gs·(1/х2)+k2·В/х+k3·С/Gs,
где Y - ожидаемая урожайность, кг/га;
А - норма высева, штук/га;
В - сумма положительных температур от даты высева до устойчивых отрицательных температур, °С;
С - ширина междурядий, м;
х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сутки;
k1=(0,6...0,8)·10-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки2/штук;
k2=(0,512...0,934) - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м2;
k3=(7...150) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м;
Gs - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова.
