Способ оценки потенциальной продуктивности бобовой культуры

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при оценке урожайности новых сортов и сортообразцов при возделывании в других почвенно-климатических условиях как в богарном, так и в орошаемом земледелии. Способ оценки потенциальной продуктивности бобовой культуры включает оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от момента посева до фазы «бутонизация» и количества выпавших осадков, вычисление гидротермического коэффициента за период появления первых двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация» и определение расчетом прогнозируемой семенной продуктивности. В фазу «бутонизация» растений на контрольных делянках в пятикратной повторности устанавливают количество побегов на площади 1 м², количество ветвей на каждом растении, количество бутонов на стебле и ветвях. Прогнозируемую урожайность рассчитывают по формуле

где у - прогнозируемая урожайность зерна, кг/га;

N - количество растений на контрольных делянках в период бутонизации, шт./м²;

b - количество ветвей на 1-м стебле, шт.;

z_бв - количество бутонов на одной ветви, шт.;

z_бс - количество бутонов на стебле, шт.;

z_c - среднее количество семян в одном бобе, шт.;

m_з - масса 1000 шт. семян, г;

G_пр - гидротермический коэффициент условий произрастания от момента посева до фазы «полная спелость зерна» в предшествующий период, мм/°С;

G_m - гидротермический коэффициент условий вегетации в прогнозируемом году от момента появления двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация», мм/°С;

α - коэффициент, учитывающий запасы доступной почвенной влаги в слое 0-0,3 м в период вегетации;

β - коэффициент, учитывающий неблагоприятные погодные воздействия;

η_плод - коэффициент плодоношения, учитывающий количество полноценных семян к общей массе завязей;

τ - коэффициент, учитывающий повреждение семян в бобах с.-х. вредителями;

ω - коэффициент, учитывающий теплообеспеченность растений в период вегетации, °С/сут;

d₁ - коэффициент, учитывающий обеспеченность посевов микроэлементами;

d₂ - коэффициент, учитывающий влияние вносимых минеральных удобрений NPK на формирование массы семян в бобах;

d₃ - коэффициент, учитывающий влияние питательных веществ в почве на продуктивность растений;

а - коэффициент, учитывающий освещенность посевов из-за отклонения норм высева по сравнению со стандартом или с сортообразцом до интродукции;

А - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние макро- и микроэлементов на накопление массы зерна и семенные качества, кг/га. Обеспечивается высокая степень достоверности прогнозных данных при интродукции перспективных сортов бобовых культур при возделывании в орошаемом и неорошаемом земледелии. 12 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при оценке урожайности новых сортов и сортообразцов бобовых культур при возделывании в других почвенно-климатических условиях как в богарном, так и в орошаемом земледелии.

Известен способ экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений, включающий отбор семян, замачивание их в жидкости и последующее измерение биологических характеристик семян, по которым выносят суждение о потенциальной продуктивности, в котором, с целью упрощения диагностики и повышения ее достоверности, в качестве жидкости используют слабый раствор калийной соли, а в качестве биофизической характеристики применяют среднюю скорость увеличения концентрации ионов водорода в растворе, которая находится в прямой зависимости с потенциальной продуктивностью растений (SU, авторское свидетельство №1414355 А1, М. Кл.⁴ A01G 7/00. Способ экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений / Л.Н.Воробьев, Н.Н.Егорова, А.И.Мартыненко (СССР). - Заявка №4139372/30-13; Заявлено 27.10.1986; Опубл. 07.08.1988, Бюл. №29 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №29).

К недостаткам описанного способа экспресс-диагностики потенциальной продуктивности бобовых культур, подлежащих интродукции для возделывания в орошаемом земледелии относится то, что, во-первых, слабый раствор калийной соли не воздействует на семенную оболочку бобовых культур, во-вторых, не наблюдается выделение ионов водорода с поверхности семенной оболочки, в-третьих, этот показатель является косвенным, т.к. семенная оболочка бобовых ни в коем образе не определяет как посевные, так и продуктивные качества перспективных сортов, в-четвертых, необходимо наличие высокоточной и дорогостоящей аппаратуры. Описанный способ не учитывает условия возделывания семян бобовых культур до интродукции, а тем более почвенно-климатические условия зоны, предусматриваемой для широкомасштабного внедрения.

Известен также способ ранней диагностики потенциальной продуктивности сортоподвойных комбинаций плодовых культур, включающий определение в период активного роста однолетних сортоподвойных комбинаций плодовых культур физиолого-биохимического показателя, по значению которого судят о потенциальной продуктивности комбинации, в котором, с целью повышения надежности диагностики, перед определением растения выращивают в контролируемых условиях, в качестве физиолого-биохимического показателя определяют содержание свободного пролина в листьях, а растения относят к потенциально продуктивным, если содержание пролина не превышает 20-25 мг/% на сухое вещество (SU, авторское свидетельство №1470239 A1, M. Кл.⁴ A01G 7/00, 17/00. Способ ранней диагностики потенциальной продуктивности сортоподвойных комбинаций плодовых культур / Т.Н.Дорошенко, Ю.С.Поспелова (СССР). - Заявка №4302160/30-13; Заявлено 31.08.1987; Опубл. 07.04.1989. Бюл. №13 // Открытия. Изобретения. - 1989. - №13).

Результатами многолетних исследований установлено, что для широкого спектра сортов бобовых культур содержание свободного пролина не только в листьях, но и в стеблях, ветвях 1-го порядка, соцветиях, бобах отличается не существенно. Таким образом, описанный способ не приемлем для оценки потенциальной продуктивности бобовых культур при возделывании в иных почвенно-климатических условиях.

Известен, кроме описанных, способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, включающий отбор пробы листьев, измерение биофизических показателей, характеризующих сочетание двух фитосистем и оценку потенциальной продуктивности по значению измеренных показателей, в котором, с целью повышения достоверности способа, отбор пробы осуществляют при освещенности интенсивностью 10-40 Вт/м², непосредственно после отбора пробу погружают в жидкий азот, измерение биофизического показателя осуществляют при температуре жидкого азота и интенсивности света 300-2500 Вт/м², в качестве биофизического показателя анализируют спектр электронного парамагнитного резонанса, измеряют амплитуды А₁ и А₂ сигналов при q-факторе 2,006 А₁ и 2,015 А₂ соответственно, рассчитывают коэффициент К по формуле

К=2,75 А₂/А₁,

при этом потенциальную продуктивность растений в текущем году оценивают по К, а при совпадении их внутри вида по величине A₁, а большим значениям К и A₁ соответствуют более потенциально продуктивные сельскохозяйственные растения (SU, авторское свидетельство №1505472 А1, М. Кл.⁴ A01G 7/00, А01Н 1/04. Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений / А.Ю.Борисов, Н.М.Вандышева, М.Г.Гольдфельд и др. (СССР). - Заявка №4343664/30-15; Заявлено 15.12.1987; Опубл. 07.09.1989. Бюл. №33// Открытия. Изобретения. - 1989. - №33).

К недостаткам описанного способа оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, в т.ч. бобовых, относится получение косвенных показателей, которые не указывают влияния на семенную продуктивность испытуемых растений.

Известен способ определения урожайности сортов яблони для выращивания их в луговом саду, включающий измерение показателя потенциальной урожайности и последующий пересчет на урожайность, в котором, с целью повышения достоверности и упрощения способа, измерение проводят в период нарастающего плодоношения, в качестве показателя измеряют исходный уровень доли пазушного плодоношения, а последующий пересчет осуществляют по формуле

у=37,2 х-54,7,

где у - урожайность, ц/га;

х - исходный уровень доли пазушного плодоношения, %

(SU, авторское свидетельство №1630677 А1, М. Кл.⁵ A01G 7/00, 17/00. Способ определения урожайности сортов яблони для выращивания их в луговом саду / В.Ф.Колтунов, В.М.Яковук (СССР). - Заявка №4664079/13; Заявлено 21.03.1989; Опубл. 28.02.1991, Бюл. №8 // Открытия. Изобретения. - 1991. - №8).

К недостаткам описанного способа определения урожайности сортов яблони применительно к растениям бобовых культур относится то, что соцветия бобовых образуются не из почек на вегетационных побегах, а на ветвях первого и второго порядков. Указанный способ не приемлем для прогнозирования семенной продуктивности бобовых при возделывании как в орошаемом, так и неорошаемом земледелии.

Известен способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах, включающий измерение суммы температур и количества осадков и расчет гидротермического коэффициента по формуле, в котором, с целью повышения семенной продуктивности, сумму температур и количество осадков измеряют при прогнозировании воздуха +10°С, а срок посева устанавливают по гидротермическому коэффициенту в интервале его от 4 до 8 (RU, патент №2014768 С1, М. Кл.⁵ А01C 7/00. Способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах / С.А.Бекузарова, К.Х.Бесов, Б.К.Мамсуров (RU). - Заявка №4753139/15; Заявлено 25.10.1989; Опубл. 30.06.1994).

Одна из бобовых культур, соя, также относится к семейству Fabaceae, также как и все бобовые травы. В условиях Нижнего Поволжья величина гидротермического коэффициента (ГТК) Г.Т.Селянинова измеряется от 0,25 до 1,15. По этому показателю невозможно установить срок посева семян, например нута или сои, в почву и, тем более, ожидаемую урожайность зерна сортов нута, сои, фасоли, возделываемых ранее в условиях, где ГТК варьирует в интервале от 4 до 8.

Известен 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=75,6-3,14+12,52d,

где у - урожайность озимой пшеницы, ц/га;

х - среднесуточная температура воздуха в мае, °С;

d - доза минеральных удобрений от 0 до 1 (0 - без удобрений, 1 - N₁₂₀P₁₂₀K₆₀).

(RU, патент №2158498 С2, МПК⁷ A01G 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 применительно к оценке потенциальной продуктивности фасоли, нута, сои на зерно при возделывании в орошаемом земледелии относится низкая точность прогнозных данных. Так, средняя температура воздуха в мае составила 15,1°С по данным метеостанции г.Волгограда за 1997-2000 гг., а среднемноголетняя температура составила 16,4°С. Приняв условие, что режим минерального питания растений, например сои, азотными, калийными и фосфорными удобрениями в период вегетации обеспечен, т.е. d=1, при подстановке указанных данных имеем:

у=75,6-3,14·16,4°С+12,52·1=36,624 ц/га=3,6624 т/га,

а при d=0, y=75,6-3,14·16,4=24,104 ц/га=2,4104 т/га.

Однако приведенное выражение у=75,6-3,14х+12,52d не учитывает влагообеспеченности растений сои. При отсутствии в почве макроудобрений растения сои любых сортов не обеспечат урожайность по зерну 2,410 т/га.

Кроме описанных 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

у=51,41-2,13x+10,3d,

где у - урожайность ячменя, ц/га;

х - среднесуточная температура воздуха в апреле-мае, °С;

d - доза минеральных удобрений от 0 до 1 (0 - без удобрений, 1 - N₁₂₀P₁₂₀K₆₀).

(RU, патент №2158500 С2, МПК⁷ A01G 7/00. Способ прогнозирования урожайности ячменя / П.Г.Акулов, М.Н.Понедельченко, И.Н.Сокорева, Н.С.Сокорев (RU). - Заявка №98121739/13; Заявлено 30.11.1998; Опубл. 10.11.2000).

К недостаткам описанного способа прогнозирования применительно к оценке урожая зерна, например сои, перспективных сортов относится то, что предложенное выражение не учитывает целого ряда существенных факторов, влияющих на качество и величину урожая.

Используя ранее приведенные числовые данные для мая (х=16,5°С), т.к. в силу биологии растений сои в апреле ее не высевают, приняв величину d=1 и d=0, имеем:

у₁=51,41-2,13·16,4+10,3·1=26,776 ц/га=2,667 т/га;

у₂=51,41-2,13·16,4+10,3·0=16,642 ц/га=1,664 т/га.

Указанный интервал урожая зерна сои для некоторых сортов может быть реальным. Однако сами числовые данные не обеспечивают достоверность прогноза для испытуемого сорта сои.

Известен 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 три-четыре 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

у=a·S·Gc+b,

где у - 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 22,5 см уменьшают до 7,5 см

(RU, патент №2228607 С1, МПК⁷ A01G 7/00. Способ управления продукционными процессами при возделывании озимых зерновых культур в условиях засушливого климата / А.Ф.Рогачев (RU), A.M.Салдаев (RU), Д.А.Рогачев (RU). - Заявка №2002126981/12; Заявлено 09.10.2002; Опубл. 20.05.2004, Бюл. №14 // Изобретения. Полезные модели. - 2004. - №14).

Описанный способ управления продукционными процессами заслуживает внимания в том плане, что в предложенном выражении учитываются норма высева семян, косвенно почвенно-климатические условия зоны возделывания, фактическая сумма положительных температур от посева до прекращения вегетации, величины ГТК. Однако предложенный способ лишь корректирует норму высева для получения гарантированного урожая.

Известен способ прогнозирования урожайности озимых зерновых колосовых культур при возделывании в условиях резко континентального климата, включающий установление сроков, норм высева и способов посева, определение положительных сумм среднесуточных температур в пределах 550-650°С в период от посева до прекращения вегетации, формирование растениями в каждом узле кущения по три-четыре стебля с достаточным запасом сахаров для повышения устойчивости растений к отрицательным температурам в диапазоне от -18 до -20°С и расчет величины гидротермического коэффициента, в котором при величине гидротермического коэффициента до 0,5 норму высева семян уменьшают на 10-15% от оптимальных значений на посевах с шириной междурядий 0,225 м; при величине коэффициента больше 0,9 норму высева увеличивают на 20-25% на посевах с шириной междурядий 0,075 м, при значениях коэффициента в пределах от 0,5 до 0,9 нормы высева сохраняют на посевах с шириной междурядий 0,15 м, а прогнозируемую урожайность устанавливают из выражения

у=k₁·a·(1/x)²+k₂·b·(1/x)+k₃/c,

где у - ожидаемая урожайность, кг/га;

а - норма высева, шт./га;

b - сумма положительных температур от даты посева до устойчивых отрицательных температур, °С;

с - ширина междурядий, м;

х - длительность посева в днях от рекомендуемых сроков, сут;

k₁=(0,6-0,8)·10^-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы (кг·сут²/шт.;

k₂=(0,0512-0,0934)·10⁴ - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сут/(°С·м²⁾;

k₃=(0,00007-0,00015)·10⁴ - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м

(RU, патент №2248690 С2, МПК⁷ A01G 7/00. Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата / А.С.Сарафанов, В.В.Бородычев, A.M.Салдаев, А.В.Майер, В.Н.Кривко (RU). - Заявка №2003107065/12; Заявлено 14.03.2003; Опубл. 27.03.2005; Бюл. №9 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - №9).

К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами проблеме относится то, что прогнозируемую урожайность желательно знать к периоду цветения бобовых, а не при завершении вегетации. При завершении фазы «налив бобов и созревание зерна» можно определить фактическую урожайность.

Известен способ оценки потенциальной продуктивности озимых зерновых колосовых культур, 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 три-четыре 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 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 от +18 до +12°С и расчет планируемой продуктивности озимых зерновых культур, в котором планируемую продуктивность устанавливают из зависимости

у=k₁·a·x^-2+k₂·Σt·ГTK·b·ρ₀·x^-1+k₃·b·c^-l,

где у - потенциальная продуктивность озимых колосовых культур, т/га;

k₁=(1,5-3,0)·10^-6 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, т·сут/шт.;

а - норма высева, штук всхожих семян на 1 га;

х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых для зоны сроков, сут;

k₂=(0,8-1,3)·10^-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в период от посева до ухода в анабиоз, т·сут/(мм²·га);

Σt - фактическая сумма положительных температур от посева до прекращения вегетации, °С;

ГТК - гидротермический коэффициент, мм/°С;

b=(0,6-2,5) - безразмерный коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия зоны;

ρ₀ - запасы доступнутой влаги в корнеобитаемом горизонте, мм;

k₃=(0,04-0,08) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, т·м/га;

с - ширина междурядий, м

(RU, патент №2267909 C1, МПК A01G 7/00 (2006.01). Способ оценки потенциальной продуктивности озимых зерновых колосовых культур / В.П.Зволинский, Н.В.Тютюма, Л.В.Богосорьянская, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004119679/12; Заявлено 28.06.2004; Опубл. 20.01.2006, Бюл. №02 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №02).

В описанном способе оценки потенциальной продуктивности учтена львиная доля факторов, влияющих на урожайность. Предложенная формула справедлива для культур с большим вегетационным периодом и не приемлема для оценки, например, ультраскороспелых сортов сои с вегетационным периодом 100-120 дней.

Известен 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, в котором 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, шт./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, сут;

k₁=(0,6-0,8)·10^-3 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сут²/шт.;

k₂=(0,512-0,934) - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сут/°С·м²;

k₃=(7-150) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м;

Gs - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова.

(RU, патент №2271096 С1, МПК A01G 7/00 (2006.01). Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур в условиях засушливого климата / А.Ф.Рогачев, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004123690/12; Заявлено 02.08.2004; Опубл. 10.03.2006. Бюл. №7 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №7).

Растения сои относятся к культуре короткого светового дня с небольшим вегетационным периодом. При возделывании в условиях орошаемого земледелия и достаточном запасе питательных веществ на урожайность зерна сои, прежде всего, оказывают влияние климатические условия.

Известен 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 100-150 см - до 75-80% наименьшей влагоемкости, в котором 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)/Gs,

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

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

А - норма высева семян, шт/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/(шт.·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);

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

(RU, патент №2271651 С1, МПК A01G 7/00 (2006.01). Способ прогнозирования урожайности семян люцерны в орошаемом земледелии / А.Ф.Рогачев, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004125485/12; Заявлено 19.08.2004; Опубл. 20.03.2006. Бюл. №8 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №8).

Описанный способ приемлем для прогнозирования урожайности бобовых культур, в частности семян люцерны, при возделывании в условиях орошения.

Известен способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно коллекционных сортов яровых зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата, включающий оптимизацию сроков, норм высева и способов сева, установление суммы среднесуточных температур от момента посева до прекращения вегетации, установление норм высева для формирования густоты стояния стеблей, вычисление гидротермического коэффициента за период «посев - уборка» и определение расчетом планируемой продуктивности, в котором заблаговременно высевают стандартный (районированный) среднеспелый сорт, например яровой пшеницы Альбидум 28, устанавливают оптимальную норму высева семян, фактическую сумму положительных температур от посева до момента формирования зерна, величину гидротермического коэффициента, а потенциальную урожайность коллекционных сортообразцов определяют по формуле

где у - урожайность зерна, т/га;

а - коэффициент, учитывающий отклонения норм высева по сравнению со стандартом;

s - фактическая сумма положительных температур от посева до налива зерна стандартного образца, °С;

Gc - гидротермический коэффициент условий возделывания стандарта, мм/°С;

G_c.o - гидротермический коэффициент условий произрастания сортообразцов до интродукции, мм/°С;

b - коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия;

с - коэффициент, учитывающий запасы продуктивной влаги почвы в период «всходы - формирование зерна»

(RU, патент №2294091 С1, МПК A01G 7/00 (2006.01). Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно коллекционных сортов яровых зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата / Н.В.Тютюма, В.П.Зволинский, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2005122736/12; Заявлено 18.07.2005; Опубл. 27.02.2007. Бюл. №6 // Изобретения. Полезные модели. - 2007. - №6).

Описанный способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений не обеспечивает достоверности результатов прогнозирования семенной продуктивности широкого спектра бобовых культур.

Этот способ нами принят в качестве наиближайшего аналога.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - прогнозирование семенной продуктивности бобовых растений при интродукции на Юго-Востоке Европейской части Российской Федерации.

Технический результат - повышение достоверности результатов прогнозирования семенной продуктивности перспективных сортов бобовых растений.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе оценки потенциальной продуктивности бобовой культуры, включающем оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от момента посева до фазы «бутонизация» и количества выпавших осадков, вычисление гидротермического коэффициента за период появления первых двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация» и определение расчетом прогнозируемой семенной продуктивности, согласно изобретению в фазу «бутонизация» на контрольных делянках в пятикратной повторности устанавливают количество растений на площади 1 м², количество ветвей на растении, количество бутонов на стебле и ветвях, а прогнозируемую семенную продуктивность рассчитывают по формуле

где у - прогнозируемая урожайность зерна, кг/га;

N - количество растений на контрольных делянках в период бутонизации, шт./м²;

b - количество ветвей на 1-м стебле, шт.;

z_бв - количество бутонов на одной ветви, шт.;

z_бс - количество бутонов на стебле, шт.;

z_c - среднее количество семян в одном бобе, шт.;

m_з - масса 1000 штук семян, г;

G_пр - гидротермический коэффициент условий произрастания от момента посева до фазы «полная спелость зерна» в предшествующий период, мм/°С;

G_m - гидротермический коэффициент условий вегетации в прогнозируемом году от момента появления двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация», мм/°С;

α - коэффициент, учитывающий запасы доступной почвенной влаги в слое 0-0,3 м в период вегетации;

β - коэффициент, учитывающий неблагоприятные погодные воздействия;

η_плод - коэффициент плодоношения, учитывающий количество полноценных семян к общей массе завязей;

τ - коэффициент, учитывающий повреждение семян в бобах с.-х. вредителями;

ω - коэффициент, учитывающий теплообеспеченность растений в период вегетации, °С/сут;

d₁ - коэффициент, учитывающий обеспеченность посевов микроэлементами;

d₂ - коэффициент, учитывающий влияние вносимых минеральных удобрений NPK на формирование массы семян в бобах;

d₃ - коэффициент, учитывающий влияние питательных веществ в почве на продуктивность растений;

а - коэффициент, учитывающий освещенность посевов из-за отклонения норм высева по сравнению со стандартом или с сортообразцом до интродукции;

А - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние макро- и микроэлементов на накопление массы зерна и семенные качества, кг/га.

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

Способ оценки потенциальной продуктивности бобовой культуры на зерно включает оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от момента посева до фазы «бутонизация» и количества выпавших осадков, вычисление гидротермического коэффициента (G) Т.Г.Селянинова за период появления первых двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация» и определение расчетом прогнозируемой семенной продуктивности. Для получения сопоставимых и достоверных результатов следует серьезно отнестись к срокам уборки зерна для исключения потерь от самоосыпания и растрескивания бобов. Ошибку прогноза (в %) устанавливают расчетом

где у - прогнозируемая урожайность, установленная по вышеприведенной формуле, кг/га;

Q_факт - урожайность зерна с контрольных делянок после обмолота бобов на лабораторной молотилке и приведенная к воздушно-сухой массе, т.е. к 14%, кг/га.

Для сравнения и получения сопоставимых результатов расчетов в дополивной период в подготовленную почву вносят гербициды для подавления сорной растительности. Тем самым обеспечивают равные условия произрастания растений в период «посев - ветвление», наиболее трудный этап в жизни растений интродуциируемых сортов бобовых культур.

Для получения планируемой урожайности вносят расчетные дозы фосфорных, калийных и азотных удобрений (кг д.в.). Определенную норму азотных удобрений в орошаемом земледелии вносят с поливной водой в качестве подкормки, а в неорошаемом земледелии - при междурядных прополках и рыхлении. Необходимые микроэлементы Мо, В, Со, Zn, Сu вносят опрыскиванием бобовых растений в период «ветвление - бутонизация». Посев семян осуществляют расчетными нормами при температуре почвы в слое 0-0,1 м не ниже +15…+18°С. Вегетационные поливы выполняют поливными нормами (м³/га) для поддержания влажности почвы в слое 0-0,3 м не ниже 70-80% наименьшей влажности. Защиту растений от с.-х. вредителей и болезней проводят опрыскиванием растворенными в воде разрешенными средствами и препаратами.

В фазу «бутонизация» на контрольных делянках с испытуемыми сортами бобовых культур в пятикратной повторности устанавливают количество растений на площади 1 м², количество ветвей на растении, количество бутонов на стебле и ветвях.

Прогнозируемую семенную продуктивность рассчитывают по формуле (1).

Ниже приводим примеры расчетов прогнозируемой семенной продуктивности бобовой культуры, в частности перспективных сортов сои, представленных для интродукции.

Пример 1. Приводим пример расчета прогнозируемой семенной продуктивности сои сорта ВНИИОЗ-76 при возделывании в Дубовском районе Волгоградской области в 2004-2006 годах.

Сорт сои ВНИИОЗ-76 выведен во Всероссийском НИИ орошаемого земледелия. Сорт скороспелый (сумма среднесуточных температур воздуха выше 10-2100°С), высокоурожайный. Подвид - маньчжурский, разновидность - сордида. Растения полусжатой формы, высокорослые (0,80 м), сильноветвистые с индетерминантным типом роста. Окраска опушенная рыжевато-коричневая. Бобы светло-коричневые, средней величины. Окраска гипокотиля антоциановая. Семена желтые, рубчик коричневой окраски. Сорт зернового использования, засухоустойчив, отзывчив на орошение, удобрения, стимуляторы роста, устойчив к болезням.

Обоснование величины (η_плод) - коэффициента плодоношения. Данные исследований В.Б.Енкена (1959), Ю.П.Мякушко, В.Ф.Баранова (1983), Г.Т.Балакая (1999), В.М.Лукомца (2005) показывают, что число завязавшихся бобов от заложившихся бутонов составляет 35-45%. К уборке бобов сохраняется не более 38-75% от завязавшихся. Завязь в большинстве случаев отпадает неоплодотворенной. Опадение цветков и бобов сои является генетически обусловленным процессом, но существенное влияние на интенсивность их опадения оказывают внешние факторы, в частности влажность почвы и воздуха. При создании неблагоприятных условий к уборке бобов сохраняется не более 13% от заложившихся бутонов, при достаточном обеспечении всех внешних факторов жизни растений - до 34%. Соответственно коэффициент η_плод может изменяется от 0,13 до 0,34. Следовательно, при создании условий для реализации потенциала продуктивности сои величина коэффициента η_плод равен 0,34.

Коэффициент (β) учитывает неблагоприятное погодное воздействие на растения сои. Коэффициент β может изменятся от 0 до 1,0. Вероятность наступления неблагоприятных условий в регионе Нижнего Поволжья составляет 13-28%. Соответственно, β целесообразно принять равным 1-0,28, β=0,72-0,74 для среднеспелых сортов сои, β=0,76 - для скороспелых сортов.

τ - коэффициент, учитывающий повреждения семян сои в бобах с.-х. вредителями. Он равен доле поврежденных семян. В практике возделывания бобовых культур применяется 6-балльная шкала устойчивости растений к повреждению сельскохозяйственными вредителями (Н.П.Кузнецова, П.С.Попов, 1981). Современные скороспелые сорта при соблюдении агротехники возделывания сои повреждаются в пределах 0-1 баллов, при доле поврежденных семян до 5%. Среднескороспелые сорта сои повреждаются в пределах 5-8%, среднеспелые - в пределах 8-11% (2-3 балла).

Теоретически сорта сои определенных групп спелости должны накапливать сумму активных среднесуточных температур воздуха в интервале, соответствующем этой группе спелости. Теоретически разработана и эффективно применяется классификация сортов сои по группам скороспелости на основе суммы накапливаемых ими среднесуточных температур воздуха. Вместе с тем многочисленные эксперименты и практический опыт доказывают, что один и тот же сорт в зависимости от созданных условий (комплекс внешних факторов) может накапливать сумму температур, соответствующую разным группам спелости. Это и регулируемые факторы: орошение, внесение удобрений и др., и нерегулируемые - разные комбинации показателей метеофактов, региональные особенности почвенного покрова и др. Поэтому нельзя считать утратившей актуальность другую классификацию сортов сои по скороспелости, характеризующуюся продолжительностью вегетационного периода в сутках. В идеале сорт определенной группы спелости и хозяйственного назначения в наибольшей степени реализаций генетический потенциал продуктивности должен накапливать определенную сумму температур за конкретный интервал времени в сутках.

Таким образом, коэффициент ω оптимальности теплового режима при возделывании сои определяется следующими предпосылками:

- продолжительность вегетационного периода сои при заданном уровне агротехники и наиболее полной реализации потенциала продуктивности, соответствующего этим условиям, является вполне определенной, устойчивой величиной;

- продолжительность вегетационного периода сои при заданных выше условиях определяется принадлежностью сорта к группе скороспелых и зависит от его генетических особенностей;

- отношение накопленной суммы среднесуточных температур воздуха к продолжительности вегетационного периода в оптимуме является устойчивым показателем для сортов всех групп спелости.

Коэффициент ω определяется суммой накопленных среднесуточных температур воздуха, 0°С, отнесенной к продолжительности вегетационного периода,

здесь n - продолжительность вегетационного периода сои, сутки, фиксированная величина для сортов одной группы спелости, принимается согласно классификации; Σt - фактически накопленная сумма температур, °С.

Коэффициент α, учитывающий освещенность посевов из-за отклонения нормы высева по сравнению со стандартом, определяется отношением густоты стояния растений (в период бутонизации) стандарта (в регионе интродукции сои) к фактической густоте стояния интродуцируемого сорта.

d₁, d₂, d₃ - коэффициенты, определяемые по лимитирующим элементам минерального питания, равные отношению рекомендуемой в зоне дозы удобрений для сортов данной группы спелости к выносу элементов минерального питания с одним кг урожая.

А - коэффициент пропорциональности, равный 0,24. Установлен на основе многолетних исследований технологий возделывания сои в Нижнем Поволжье.

С учетом вышеизложенного для прогноза урожайности сои сорта ВНИИОЗ-76 ранней группы спелости в зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья уравнение примет вид:

Результаты вычислений представлены в таблицах 1-3. Ошибка прогноза не превышает 6,48% и показана числовыми данными в таблице 4.

Пример 2. Приводим расчет прогнозируемой урожайности сои сорта Быстрица 2 при возделывании в Дубовском районе Волгоградской области.

Сорт сои Быстрица 2 выведен во ВНИИМК в 1993 г. Сорт среднескороспелый, длина вегетационного периода 110 дней. Высокопродуктивный. Урожай зерна - 3,19 т/га, в повторных посевах - 1,3-1,86 т/га. Высота растений 1,06-1,23 м, нижние бобы располагаются на расстоянии 0,11-0,12 м от поверхности почвы. Форма куста компактная, тип роста полудетерминантный. Опушение растений густое, коричневое. Содержание белка в семенах - 41,0-41,5%, масла - 21,2-23,0%.

Учитывая приведенные выше характеристики сорта уравнение прогноза урожайности зерна в зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья примет следующий вид:

Результаты прогнозных вычислений приведен в табл. 5-7. Ошибка прогноза 8,19% показана числовыми данными в табл.8.

Пример 3. Приводим расчет прогнозируемой урожайности сои сорта Вилана при возделывании в Дубовском районе Волгоградской области в период с 2004 по 2006 годы.

Сорт сои Виллана характеризуется следующими показателями: сорт выведен во ВНИИМК в 1997 г. Сорт среднеспелый, длина вегетационного периода 116-120 дней. Высокопродуктивный, до 3,1 т/га. Высота растений 0,94-1,21 м, нижние бобы располагаются на расстоянии 0,12-0,18 м от поверхности почвы. Форма куста компактная, тип роста полудетерминантный. Опушение растений густое, серого цвета. Содержание белка в семенах - 39,9-40,8%, масла - 23,1-24,5%.

Принимая в качестве исходного критерия приведенную характеристику сорта сои Виллана получим следующий вид уравнения:

Результаты прогнозных вычислений представлены для сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья. Они приведены в табл. 9-11. Средняя величина ошибки прогноза составила 7,38% (таблица 12). Этот показатель свидетельствует в пользу заявленного способа прогнозирования урожайности семян бобовых культур.

Величину коэффициента α в расчетах принимают равной 1 при орошении посевов системами капельного орошения; α=0,9 - при дождевании; α=0,75 - при поливе по бороздам; α=0,82 - при поливе напуском.

Способ оценки потенциальной продуктивности бобовой культуры, включающий оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от посева до фазы «бутонизация» и количество выпавших осадков, вычисление гидротермического коэффициента за период появления первых двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация» и определение расчетом прогнозируемой семенной продуктивности, отличающийся тем, что в фазу «бутонизация» бобовых растений на контрольных делянках в пятикратной повторности устанавливают количество побегов на площади 1 м², количество ветвей на растении, количество бутонов на стебле и ветвях, а прогнозируемую семенную продуктивность рассчитывают по формуле

где у - прогнозируемая семенная продуктивность, кг/га;
N - количество растений на контрольных делянках в период бутонизации, штук/м²;
b - количество ветвей на 1-м стебле, штук;
z_бв - количество бутонов на одной ветви, штук;
z_бс - количество бутонов на стебле, штук;
z_c - среднее количество семян в одном бобе, штук;
m_з - масса 1000 штук семян, г;
G_пр - гидротермический коэффициент условий произрастания от момента посева до фазы «полная спелость зерна» в предшествующий период, мм/°С;
G_m - гидротермический коэффициент условий вегетации в прогнозируемом году от момента появления двух-трех настоящих листьев до фазы «бутонизация», мм/°С;
α - коэффициент, учитывающий запасы доступной почвенной влаги в слое 0-0,3 м в период вегетации;
β - коэффициент, учитывающий неблагоприятные погодные воздействия;
η_плод - коэффициент плодоношения, учитывающий количество полноценных семян к общей массе завязей;
τ - коэффициент, учитывающий повреждение семян в бобах с.-х. вредителями;
ω - коэффициент, учитывающий теплообеспеченность растений в период вегетации, °С/сут;
d₁ - коэффициент, учитывающий обеспеченность посевов микроэлементами;
d₂ - коэффициент, учитывающий влияние вносимых минеральных удобрений NPK на формирование массы семян в бобах;
d₃ - коэффициент, учитывающий влияние питательных веществ в почве на продуктивность растений;
а - коэффициент, учитывающий освещенность посевов из-за отклонения норм высева по сравнению со стандартом или с сортообразцом до интродукции;
А - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние макро- и микроэлементов на накопление массы зерна и семенные качества, кг/га.