Способ прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии

Изобретение относится к сельскому хозяйству и является элементом прогнозирования урожайности и совершенствования интенсивной технологии возделывания озимых зерновых колосовых культур в условиях засушливого климата. Способ включает глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений и почвенных гербицидов. Весеннее боронование, посев культуры широкорядным методом и орошение в фазу бутонизации с одноразовым увлажнением почвы до 90-100% наименьшей влагоемкости на глубину до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м³/га, а после цветения в почвенном слое 0-55 см снижение влажности до 50-55%, в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 101-150 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости. При этом определяют среднесуточную температуру почвы в последней декаде апреля и первой декаде мая, а прогнозируемую урожайность семян на втором году жизни растений устанавливают из выражения: Y=k₁·xt+(k₂·A+k₃·d+k₄·P)/G_s, где Y - прогнозируемая урожайность семян люцерны на второй год жизни растений, кг/га; xt - средняя температура почвы в последней декаде апреля - первой декаде мая, °С; А - норма высева семян, штук/га; d - количество внесенных удобрений NPK, кг д.в./га; Р - поливная норма за период вегетации, м³/га; k₁ - коэффициент, учитывающий сортовые качества каждого семени люцерны в формировании и накоплении зерновой массы, кг/(°С·га); k₂ - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в первый год жизни, кг/(штук·га); k₃ - коэффициент, учитывающий запасы минерального питания от предшественника в корнеобитаемом слое, кг/(д.в. кг·га); k₄ - коэффициент, учитывающий долю естественных осадков в формировании урожая зерна, кг/(мм·га); G_s - гидротехнический коэффициент Т.Г. Селянинова, по данным выпавших осадков и суммы температур выше +10°С в период жизни растений от начала посева до момента прекращения вегетации. Изобретение позволит сократить трудоемкость и упростить способ прогнозирования урожайности семян люцерны, повысить точность расчета и обеспечит достоверность результатов прогнозирования.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, и может быть использовано при возделывании люцерны на семена при возделывании в орошаемом земледелии.

Известен способ возделывания люцерны под покровом зерновых культур, включающий весенний высев люцерны сплошным рядовым севом, а покровной культуры - в оптимальные для нее сроки рядами, расположенными перпендикулярно рядам люцерны, в котором, с целью повышения урожайности люцерны во все годы ее возделывания при снижении засоренности посевов сорняками, покровную культуру высевают двухрядными лентами, расположенными в 45-50 см одна от другой при расстоянии между рядами в ленте 12-15 см (SU, авторское свидетельство №1470234 А1, М. кл. 4 А 01 G 7/00. Способ возделывания люцерны под покровом зерновых культур / В.Д. Михальчевский, В.Я. Ткаченко (СССР). - Заявка №3786101/30-63. Заявлено 28.09.1984. Опубл. 07.04.1989. Бюл. №13).

К недостаткам описанного способа при решении нашей проблемы - возможность прогнозирования урожая семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии - относятся, несмотря на наличие покровной культуры (ярового ячменя), высокая засоренность посевов и из-за ширины междурядий 0,15 м - заболевание растений шикоплазмой («ведьминой метлой»).

Известен также способ выращивания семенной люцерны, включающий глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений и почвенных гербицидов, весеннее боронование, посев культуры широкорядным методом и орошение нормой, задаваемой по фазам развития растений, в котором, с целью повышения урожайности и улучшения качества семян при экономии поливной воды, в фазу бутонизации используют режим орошения с одноразовым увлажнением почвы до 90-100% наименьшей влагоемкости на глубину до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м³/га, а после цветения в почвенном слое 0-055 см влажность снижается до 50-55%, а в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 101-151 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости (см. SU, авторское свидетельство №1753971 А1, МПК⁵ А 01 В 79/02. Способ выращивания семенной люцерны / Е.Л. Денисов, С.Б. Бласов (СССР). - Заявка №4786691/15. Заявлено 29.01.1990. Опубл. 25.08.1992. Бюл. №30).

Описанный способ не дает математического аппарата или уравнений для количественной оценки урожая семян люцерны на второй и предыдущие годы жизни растений. Без теплообеспеченности и наличия необходимого минерального питания невозможно добиться гарантированного урожая.

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 - N120 Р120 К60) (RU, патент №2158500 С2, МПК⁷ А 01 С 7/00. Способ прогнозирования урожайности ячменя / П.Г. Акупов, М.Н. Понидельченко, И.Н. Сокорева, Н.С. Сокорев (RU.). - Заявка №98121738/13. Заявлено 30.11.1998. Опубл. 10.11.2000).

Описанный способ прогнозирования учитывает только два фактора в линейной зависимости. Использование представленной математической зависимости даже в первом приближении не описывает реальный процесс получения семян люцерны при возделывании в условиях орошаемого земледелия.

Известен способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах, включающий измерение суммы температур и количество осадков и расчет гидротермического коэффициента, в котором, с целью повышения семенной продуктивности, сумму температур и количество осадков измеряют при прогревании воздуха более +10°С, а срок посева устанавливают по гидротермическому коэффициенту в интервале его от 4 до 8 (RU, патент №2014768 С1, М. кл.⁵ А 01 С 7/00. Способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах /С.А. Бекузарова, К.Х. Бясов, Б.К. Мамсуров (RU). - Заявка №4753139/15. Заявлено 25.10.1989. Опубл.30.06.1994).

В условиях неорошаемого земледелия на Юго-востоке европейской части Российской Федерации величина гидротермического коэффициента варьируется от 0,4 до 1,3. Таким образом, по описанному способу невозможно установить сроки высева семенной люцерны и тем более строить на этом прогноз урожая на следующий год.

Сущность заявленного изобретения.

Задача, на решение которой направлено дальнейшее изобретение, - сокращение трудоемкости и упрощение способа прогнозирования урожайности семян люцерны.

Технический результат - повышение точности расчета и достоверности результатов прогнозирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии, включающем глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений и почвенных гербицидов, весеннее боронование, посев культуры широкорядным методом и орошение в фазу бутонизации с одноразовым увлажнением почвы до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м³/га, а после цветения в почвенном слое 0-55 см влажность снижается до 50-55%, а в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 101-150 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости, согласно изобретению определяют среднесуточную температуру воздуха в последней декаде апреля и первой декаде мая, а прогнозируемую урожайность семян на втором году жизни растений устанавливают из выражения:

Y=k₁·x_t+(k₂·A+k₃·d+k₄·P)/G_S,

где Y - прогнозируемая урожайность семян люцерны на второй год жизни растений, кг/га;

x_t - средняя температура почвы в последней декаде апреля и первой декаде мая, °С;

А - норма высева семян, штук/га;

d - количество внесенных удобрений NPK, кг д.в./га;

Р - поливная норма за период вегетации, м³/га;

k₁ - коэффициент, учитывающий сортовые качества каждого семени люцерны в формировании и накоплении зерновой массы, кг /(°C·га);

k₂ - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в первый год жизни, кг/(штук·га);

k₃ - коэффициент, учитывающий запасы минерального питания от предшественника в корнеобитаемом слое, кг/(д.в. кг·га);

k₄ - коэффициент, учитывающий долю естественных осадков в формировании урожая зерна, кг/(мм·га);

G_S - гидротехнический коэффициент Г.Т. Селянинова, по данным выпавших осадков и суммы температур выше +10°С в период жизни растений от начала посева до момента прекращения вегетации.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключается в следующем.

Способ гарантированного прогнозирования урожайности семян люцерны может быть достигнут при выполнении обязательных технических операций, направленных на достижение конечного технического результата - урожая семян люцерны для воспроизводства устойчивых растительных сообществ в качестве кормовой базы, а их корневых систем - для коренного изменения питательных запасов корней питаемого слоя и восстановления плодородия почвы. Способ включает глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений нормами для достижения заданной урожайности. Внесение почвенных гербицидов гарантирует чистые от сорняков посевы, а в дальнейшем и меньшую засоренность семян люцерны от сорных примесей. В ранневесенний период проводят боронование, во-первых, для покровного боронования поперек направления осенней вспашки для выравнивания поверхности и закрытия влаги и более в низкий срок для уничтожения зубьями средних зубовых борон холодостойких сорняков, чаще в два следа. Посев семян люцерны на семенные цели проводят широкорядным способом, предпочтительно с шириной междурядий 0,7 м, приемлемыми для последующих механизированных уходов: рыхление почвы в междурядьях и уничтожение теплолюбивых сорняков.

Сев ведут для установления достоверности результатов прогнозирования тремя нормами высевов для получения густоты травостоя 40, 80 и 400 тысяч растений на 1 га. Полевые опыты поводили двумя районированными сортами: Вега - 87 и перспективным сортом Унитро. Климат района исследований резко-континентальный. Средняя годовая температура воздуха составляет 7,6°С, а за вегетацию - 16,2°С. Сумма температур t₁₀°C - 3300...3500°С. Норма осадков за вегетацию - 176...291 мм. Переход среднесуточной температуры воздуха через +5°С - в первой декаде апреля и третьей декаде октября. Продолжительность безморозного периода 145...160 дней, приход ФАР - около 18×10⁹ кДж/га. Почвы опытного участка светло-каштановые, тяжелосуглинистые с содержанием гумуса от 1,5 до 1,7%. Обеспеченность подвижными формами азота низкое, фосфора - среднее, калия - повышенное.

Дифференцированный уровень влажности почвы (не ниже 70% НВ до цветения и 60% НВ с фазы цветения до плодообразования) поддерживали поливами дождевальной машиной ДДА - 100 МА расчетными нормами 650 и 850 м³/га. Орошение поддерживает в фазу бутонизации с одноразовым увлажнением почвы до 90,0-100% наименьшей влагоемкости на глубину до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м³/га. После цветения в почвенном слое 0-55 см снижение влажности до 50-55%, в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 101-150 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости. Суммарное водопотребление семенной люцерны в годы исследований изменялось от 2,0...2,2 тысяч м³/га в засушливые годы до 2,8...3,0 тысяч м³/га - во влажные годы. Весенними посевами влаги потребляется меньше. Суммарное водопотребление на весенних посевах составляло (1,6...1,7)·10³ м³/га и (2,3...2,7)·10³ м³/га на летних посевах. Доля оросительной воды в сухие годы составляет 10...13%, а в сухие годы составляет 10...13%, а влажные годы - 45...48%. Летние посевы использовали 28...32% почвенной влаги, или 5...10%, чем весенние посевы. Коэффициенты водопотребления люцерны сорта Унито и Вега - 87 летнего срока посева был соответственно на 6,8...10,5 и 5,5...8,5% ниже, чем весеннего.

Полные всходы люцерны, посеянной в первой декаде мая, появлялись через 16-18 дней. Выращивание люцерны на орошаемых землях затруднено вследствие высокой засоренности полей. В наших опытах количество сорняков и их доля в общей биомассе максимальных величин достигали к фазе уборочной спелости люцерны. Засоренность по сидеральному фону на весенних посевах была в 1,6...3,3 раза выше, чем на контрольном варианте без удобрений. Люцерна летнего срока посева была засорена в меньшей степени в сравнении с весенними посевами - 5,4...16,0 против 6,4...20,5%. В вариантах с размещением 1 м² 40 растений (0,7×0,05 м) сорняков было в 1,9-2,6 раза меньше, чем при размещении 4 и 8 растений на 1 м² как весеннем, так и летнем сроке посева.

Большой вред на семенных посевах люцерны растениям наносит забивание «Карликовой кустарностью». В ходе исследований было отмечено, что запахивание органической массы недератов улучшает условия жизни растений и их пораженность «Карликовой кустарностью» была почти в 2 раза меньше, чем на контроле. Загущение посевов (40 растений/м²) приводило заболеваемости растений - 12,5...20,0% - на весенних и 6,5...9,5% - на летних против 9,0...14,0 и 5,5...9,0% соответственно по вариантам с 4 и 8 растений/м². У сорта Унитро пораженность растений была ниже 5,4...23,3, чем у сорта Вега - 87 - 9,0...30,2%.

По всем вариантам опыта и годам исследований перспективный сорт Унитро имел явное преимущество в сравнении с районированным сортом Вега - 87. На контрольных вариантах при весеннем сроке сева люцерна Унитро превышала по урожайности люцерну сорта Вега - 87 на 11,3...15,3%, а на удобренных вариантах (NPK) - на 4,5...15,2%.

В первый год пользования на вариантах с малой густотой стояния (40 и 80 тысяч/га) урожайность семян на посевах сорта Вега - 87 составило 0,55-0,59 т/га, сорта Унитро - 0,57-0,66 т/га - в весеннем и соответственно 0,71-0,80 и 0,76-0,86 т/га - в летнем сроках посева.

Биоэнергетическая оценка изучаемых вариантов технологии возделывания семенной люцерны при двухлетнем использовании посевов показала, что все они являются энергосберегающими. Даже на фоне естественного плодородия почвы коэффициент эффективности по сортам и густоте стояния изменялся в пределах 1,2...1,5. Улучшение условий пищевого режима внесением зеленых удобрений на весеннем посеве сопровождалось повышением Кэ до 2,6...3,5, на летних посевах он составил 2,9...3,9.

Для количественной оценки прогнозируемого урожая семян люцерны определяют среднесуточную температуру почвы в последней декаде апреля и первой декаде мая и вычисляют среднее значение.

Прогнозируемую урожайность семян на втором году жизни растений устанавливают из выражения:

Y=k₁·x_t+(k₂·A+k₃·d+k₄·P)/G_S,

где Y - прогнозируемая урожайность семян люцерны на второй год жизни растений, кг/га;

x_t - средняя температура почвы в последней декаде апреля - первой декаде мая, °С;

А - норма высева семян, штук/га;

d - количество внесенных удобрений МРК, кг д.в./га;

Р - поливная норма за период вегетации, м³/га;

k₁ - коэффициент, учитывающий сортовые качества каждого семени люцерны в формировании и накоплении зерновой массы, кг/(°С·га);

k₂ - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в первый год жизни, кг/(штук·га);

k₃ - коэффициент, учитывающий запасы минерального питания от предшественника в корнеобитаемом слое, кг/(д.в. кг·га);

k₄ - коэффициент, учитывающий долю естественных осадков в формировании урожая зерна, кг/(мм·га);

G_S - гидротехнический коэффициент Т.Г. Селянинова, по данным выпавших осадков и суммы температур выше +10°С в период жизни растений от начала посева до момента прекращения вегетации.

Приводим примеры расчета прогнозируемой урожайности семян люцерны сорта Вега-87 на второй, наиболее продуктивный год жизни при весеннем посеве:

1) при норме высева A=4·10⁴ штук/га; х_t=13,5°С; d=N₁₂₀Р₂₄₀К₆₀ кг д.в./га; Р=2200 м³/га; G_S=1,3; x₁=6,111 кг/(°С·га); x₂=48,125·10^-4 кг/(штук·га); x₃=0,288 кг/(д.в. га); x₄=0,07 кг/(мм·га);

y₁=6,111·13,5+(48,125·10⁴+0,288·420+0,07·2200)·1,3=82,5+(192,5+121+154)·1,3=690,25 кг/га.

Реальная продуктивность семян люцерны сорта Вега-87 в 2004 году составила лишь 580 кг/га;

2) при норме высева А=8·10⁴ штук/га;

y₂=6,111·13,5+(48,125·10⁴·8·10⁴+0,288·420+0,07·2200)·1,3=82,4985+(385+121+154)·1,3=940,5 кг/га.

Фактическая урожайность не превысила 690 кг/га.

3) при норме высева А=40·10⁴ штук/га:

y₃=6,111·13,5+(48,125·10⁴·40·10⁴+0,288·420+0,07·2200) ·1,3=82,5+(1925+121+154) ·1,3=2942,5 кг/га.

Из-за пораженности растений «Карликовой кустистостью» люцерны сорта Вега-87 фактическая урожайность не превысила 1100 кг/га.

Приведем примеры расчета прогнозируемой урожайности люцерны перспективного сорта Унитро на втором году жизни растений:

1) при норме высева А=4·10⁴ штук/га; x₁=13,5°С; d=N₁₂₀P₂₄₀К₆₀ кг д.в./га; Р=2200 м³/га; G_S=1,3; x₁=6,111 кг/(°С·га); x₂=60·10^-4 кг/(штук·га); х₃=0,288 кг/(д.в. га); x₄=0,07 кг/(мм·га);

y₁=6,111·13,5+(60·10⁴·4·10⁴+0,288·420+0,07·2200) ·1,3=82,5+(240+121+154) ·1,3=752 кг/га.

Фактическая урожайность семян люцерны сорта Унитро в 2004 году составила 570 кг/га;

2) при норме высева семян А=8·10⁴ штук/га при тех же значениях коэффициентов и в равных условиях при мелкоделяночном опыте величина прогнозируемой урожайности семян люцерны сорта Унитро:

y₂=6,111·13,5+(60·10⁴·8·10⁴+0,288·420+0,07·2200) ·1,3=82,5+(480+121+154)·1,3=1064 кг/га.

Установленная урожайность люцерны не превысила 660 кг/га из-за изреженности посевов;

3) при норме высева семян люцерны А=40·10⁴ штук/га при тех же равнозначных условиях возделывания и произрастания прогнозируемая урожайность семян люцерны сорта Унитро может составлять:

y₃=6,111·13,5+(60·10⁴·40·10⁴+0,288·420+0,07·2200) ·1,3=82,5+(2400+121+154)·1,3=3560 кг/га.

Из-за болезней и с.-х. вредителей фактическая урожайность составила 1782 кг/га.

Таким образом, приведенное выражение достаточно полно описывает реальный процесс образования семян люцерны и их наполненность при соблюдении агротехники возделывания. Однако отсутствие эффективных средств защиты растений и невыявленная природа пораженности растений «Карликовой кустистостью» приводят к тому, что данные реальной урожайности на 20...40% ниже прогнозируемой.

Способ прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии, включающий глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений и почвенных гербицидов, весеннее боронование, посев культуры широкорядным методом и орошение в фазу бутонизации с одноразовым увлажнением почвы до 90-100% наименьшей влагоемкости на глубину до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м³/га, а после цветения в почвенном слое 0-55 см снижение влажности до 50-55%, в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 101-150 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости, отличающийся тем, что определяют среднесуточную температуру почвы в последней декаде апреля и первой декаде мая, а прогнозируемую урожайность семян на втором году жизни растений устанавливают из выражения:

Y=k₁·xt+(k₂·A+k₃·d+k₄·P)/G_s,

где Y - прогнозируемая урожайность семян люцерны на второй год жизни растений, кг/га;

xt - средняя температура почвы в последней декаде апреля - первой декаде мая, °С;

А - норма высева семян, штук/га;

d - количество внесенных удобрений NPK, кг д.в./га;

Р - поливная норма за период вегетации, м³/га;

k₁ - коэффициент, учитывающий сортовые качества каждого семени люцерны в формировании и накоплении зерновой массы, кг/(°С·га);

k₂ - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в первый год жизни, кг/(штук·га);

k₃ - коэффициент, учитывающий запасы минерального питания от предшественника в корнеобитаемом слое, кг/(д.в. кг·га);

k₄ - коэффициент, учитывающий долю естественных осадков в формировании урожая зерна, кг/(мм·га);

G_s - гидротехнический коэффициент Т.Г. Селянинова, по данным выпавших осадков и суммы температур выше +10°С в период жизни растений от начала посева до момента прекращения вегетации.