Способ прогнозирования урожайности яровой пшеницы

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе используют множественную регрессионную зависимость Y=a+b1X+b2Z, ц/га, где Х - температуры, Z - осадки, a, b1 и b2 - коэффициенты, при этом измеряют средние активные температуры, средние осадки и соответствующие урожайности М предшествующих вегетационных периодов, на основании которых вычисляют коэффициенты регрессионного уравнения: b1, b2 и а с помощью уравнений:

, где Y, ц/га - урожай яровой пшеницы i-го вегетационного периода, , ц/га - усредненный урожай яровой пшеницы за М лет предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, X, °С - суммарная активная температура i-го вегетационного периода, , °С - усредненная суммарная активная температура за М лет предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, Z, мм - суммарные осадки i-го вегетационного периода, , мм - усредненные суммарные осадки за М лет предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, измеряют среднесуточную активную температуру и соответствующие им осадки в прогнозируемом вегетационном периоде с начала вегетации до даты прогноза, на основании которых вычисляют эквивалентные активные температуры - Хэ и эквивалентные осадки - Zэ для множественного регрессионного уравнения по формулам:

где , дн - усредненная длительность вегетации, измеренная и вычисленная из предшествующих вегетационных периодов; ta, °C - суточная активная температура прогнозируемого вегетационного периода; oа, мм - соответствующие суточные осадки прогнозируемого вегетационного периода; и n - текущее количество дней в прогнозируемом вегетационном периоде на момент прогноза, которые подставляют в множественное регрессионное уравнение вместо средних температур и осадков. Способ позволяет уменьшить трудоемкость прогнозирования урожайности яровой пшеницы и получать оперативную и достоверную информацию о количестве урожая. 5 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при прогнозировании урожая мягкой яровой пшеницы.

Известен способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно озимых зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата. Прогнозируемую урожайность озимой пшеницы определяют по формуле

Y=-2,39+0,112N+0,07Ом-0,0008N2-0,0005 Oм2,

R=0,82,

где Y - урожайность озимой пшеницы, т/га; N - доза азотных удобрений от 31 до 93 кг/га действующего вещества; Ом - количество осадков за май от 18 до 104 мм; R - коэффициент множественной корреляции (Рогачев А.Ф. (RU); Саддаев A.M. (RU); Рогачев Д.A. (RU). - Заявка №2002126981/12; заявлено 09.10. 2002; опубликовано: 20.07.2006, бюл. №2006.20).

К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности зерновых колосовых относится его весьма узкая применимость из-за резкого изменения числовых коэффициентов уравнения, которые сильно зависят: от изменения хозяйства возделывания растений, изменения культуры или даже сорта сельскохозяйственных растений, и наконец, при изменении тенденций в климате. Кроме того, способ применим лишь в условиях острозасушливого климата и имеет недостаточную репрезентативность при использовании в почвенно-климатических условиях Западной Сибири.

Известен способ прогнозирования урожайности озимой пшеницы с использованием математической зависимости

Y=75,6-3,14X+12,52D,

где Y - прогнозируемая урожайность, ц/га; X - среднесуточная температура в мае, °C; D - доза минеральных удобрений от 0 до 1 (0 - контроль, 1 - N100P100K50). (Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева Н.Н., Сокорев Н.С. RU №2158498 C2, 7 A01G 7/00, 10.11.2000).

Как и в первом аналоге, к основному недостатку описанного способа прогнозирования урожайности зерновых колосовых относится его весьма узкая применимость из-за резкого изменения числовых коэффициентов уравнения, которые сильно меняют свое значение: при изменении района возделывания растений, изменении культуры или даже сорта сельскохозяйственных растений, и наконец, при изменении тенденций в климате. Недостаток этого способа состоит в том, что он применим только для прогнозирования урожайности пшеницы в полевых опытах (при высокой культуре земледелия) с использованием удобрений при использовании дозы N100P100K50. Кроме того, к недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности зерновых колосовых относятся низкая достоверность прогнозируемых данных и малый их срок службы.

Наиболее близким аналогом прогнозирования урожайности мягкой яровой пшеницы является комплексный способ прогноза урожайности яровой пшеницы в Западной Сибири (Костюков В.В., Костюкова Н.И., Черникова М.И.; опубл. в журнале «География и природные ресурсы». - 2003. - №1. - С.153-155).

Способ состоит в использовании комбинации из детерминированной и физико-статистической моделей. В основу детерминированной модели положено представление динамики урожайности в виде суммы гармоник, выявленных заранее в результате статистических расчетов, а также линейного тренда, описывающего многолетнюю культуру земледелия (сорт, технология возделывания, удобрения и т.п.):

где ai - амплитуда; θi - сдвиг по фазе; Li - период; m - число гармоник; (b∗n+d) - тренд; n - номер года, начиная с 1956, исходного в рабочем архиве.

Общий вид единой физико-статистической модели для прогноза урожайности основных зерновых культур (в амбарном весе) может быть представлен в виде суммы этих моделей и выражена, как указано в таблице:

Срок составления прогноза Вид модели
21-23 июня У=a+b•TVI1+c•TVI2+d•OCVI1+e•OCVI2+g1•fa1•sin(π(n-11)/24+fb1•sin(π(n-12)/22).
21-23 июля У=r+s•OC ГТК VII1,2+t•d VII1,2+w•ГTK(VI2-VII2)+g2•n+fa2•sin(π(n-11)/24)+bb2•sin(π(n-12)/22).

Примечание:

У - урожайность, ц/га (амбарный вес);

TVI1 - средняя суточная температура воздуха за первую декаду июня;

TVI2 - средняя суточная температура воздуха за вторую декаду июня;

TVII1,2 - средняя суточная температура воздуха за период с первой декады по вторую декаду июля;

OCVI1 - сумма осадков за первую декаду июня;

OCVI2 - сумма осадков за вторую декаду июня;

dVI1,2 - среднесуточный дефицит насыщения воздуха за период с первой декады по вторую декаду июня;

n - порядковый номер года, начиная с 1956 (1956 принят за 1).

ГТК VI1,2 - гидротермический коэффициент Селянинова с первой по вторую декады июня;

ОС VII1,2 - сумма осадков за период с первой по вторую декады июля;

dVII1,2 - среднесуточный дефицит насыщения воздуха за период с первой декады по вторую декаду июля;

ГТК VII1,2 - гидротермический коэффициент Селянинова с первой по вторую декады июля;

ГТК (VI2-VI1,2) - гидротермический коэффициент Селянинова со второй декады июня по вторую декаду июля, которые вычисляются с помощью уравнений:

где OCVI1,2, OCVII1,2; OC(VI2-VII2); ; ; - сумма осадков и температур за указанный в формуле период.

Указанный способ позволяет прогнозировать урожайность в течение вегетационного периода.

К недостаткам описанного способа, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относятся, несмотря на то, что коэффициенты уравнений прогноза урожайности определяются для каждой зоны возделывания сельскохозяйственных культур, культуры и даже сорта, а также учитываются тенденции в изменении климата, высокая сложность способа, потребность в дорогостоящей аппаратуре, а также большие усилия в организационной работе для выполнения прогноза.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение трудоемкости прогнозирования урожайности яровой пшеницы и повышение точности прогноза.

Эффект и технический результат, которые могут быть получены при реализации заявленного способа, оцениваются получением оперативной и достоверной информации о количестве урожая, планировании уборочной компании, а также созданием точной стратегии по созданию товарного зерна и запасов.

Это достигается тем, что прогнозирование урожайности яровой пшеницы в течение вегетационного периода, ведут с помощью множественной линейной регрессионной зависимости, полученной на основании массива данных, состоящего из данных об урожайности - Y, ц/га хозяйства за М лет; данных от гидрометеостанции в виде суммы активных температур - X, °C и суммы осадков - Z, мм, прогнозируемой природно-климатической зоны также за эти же M лет в виде:

Y=a+b1X+b2Z, ц/га,

где a - начало отсчета уравнения урожайности, b1 и b2 - коэффициенты частной регрессии. Параметры a, b1, b2 вычисляются методом, наименьших квадратов из которого получают соотношения:

Для прогноза также вычисляют эквиваленты сумм активных температур - Xэ, °С и эквиваленты сумм осадков - Zэ, мм с помощью выражений:

где инструментально измеряют: ta, °C - активные суточные температуры; oa, мм - суточные осадки; n - количество дней, прошедших с начала вегетационного периода до даты прогноза и вычисляют - усредненную длительность вегетации, взятую из массива данных предшествующих урожаев для конкретного сорта яровой пшеницы и хозяйства.

Вычисляют будущий урожай яровой пшеницы, прогнозируемого вегетационного периода, путем введения измеренных и вычисленных данных в регрессионное уравнение: a, b1, b2, Xэ, Zэ.

Y=a+b1Xэ+b2Zэ

Способ прогноза урожайности реализуется следующим образом.

Для построения множественной линейной регрессионной зависимости урожайности от суммы активных температур и суммы осадков заказывают данные о суммах активных температур и суммах осадков в гидрометеостанции за десятилетний или пятилетний периоды, предшествующие прогнозируемому вегетационному периоду. Длительность периода (M=10÷5 лет) определяется из тренда многолетнего изменения урожайности. Также получают у хозяйства за эти же М лет данные об урожайности прогнозируемого сорта яровой пшеницы. Эти данные группируют в таблицу (приведены ниже в примерах). Проведя анализ таблиц вычисляют параметры a, b1, b2, которые подставляем в множественную линейную регрессионную зависимость и тем самым получают рабочее уравнение для прогноза урожайности выбранного сорта яровой пшеницы в выбранном хозяйстве с учетом климатических тенденций.

Далее с момента начала сева измеряют активные суточные температуры и суточные осадки, которые суммируют и делят на количество прошедших дней с момента сева. Полученные значения умножают на среднее значение вегетационного периода для данного сорта яровой пшеницы. Эти величины подставляют в регрессионное уравнение и вычисляют будущую урожайность на конец вегетационного периода. По прогнозным данным определяют: количество уборочной техники; потребность в хранилищах; потребность во вспомогательных механизмах; количество товарного зерна и соответствующую выручку; количество зерна, засыпаемого в запасы; и другие показатели хозяйства, позволяющие оптимизировать прибыли и убытки.

Реализацию заявленного способа прогнозирования урожайности, проиллюстрируем на четырех примерах возделывания яровой пшеницы в разных природно-климатических зонах юго-востока Западной Сибири. Для сопоставимости приводим урожаи на полях государственных сортоиспытательных участков (ГСУ) и производственных предприятий. Эти предприятия и ГСУ расположены в степной и лесостепной зонах (Кемеровской области). Они имеют разную культуру земледелия. Прогнозирование урожайности осуществлялось по данным многолетней урожайности хозяйств в период посева и уборки в 1989 по 1998 годах, а также по данным об активных температурах и осадках гидрометеостанции приведенных районов.

Пример 1. Работа выполнялась для Ленинского ГСУ, в котором измерялся многолетний массив данных (урожайность яровой пшеницы и данные гидрометеостанции о многолетних температурах и осадках в этой местности). Причем данные о температурах и осадках гидрометеостанции трансформировали в суммарные активные температуры и суммарные осадки рассматриваемого вегетационного периода, а урожайность измерялась как амбарная урожайность. Эти данные после измерений сбора и обработки были сгруппированы в таблицу 1.

Множественная линейная регрессия для данного хозяйства, вычисленная на основании таблицы 1 данных, имеет вид:

Y=-1765,99+1,48447*Xэ-2,2978*Zэ,

это уравнение позволило сделать прогноз урожайности для Ленинского ГСУ на конец вегетационного периода 1998 года. Прогноз выполняли на основании инструментально измеренных суточных активных температур и суточных осадков до 25 июня и 25 июля 1998 года этого вегетационного периода. Результаты прогноза размещены в таблице 1 в соответствующих строках.

Таблица 1
Изменение урожайности мягкой яровой пшеницы под влиянием гидротермических условий в степной зоне на Ленинском государственном сортоиспытательном участке (ГСУ)
Год Y, ц/га X, °C Z, мм
1989 Период для построения регрессионной зависимости 34,7 1354 92,0
1990 26,9 1385 113,2
1991 31,3 1416 134,3
1992 19,4 1447 155,6
1993 24,4 1478 176,8
1994 15,3 1509 198,0
1995 21,5 1540 219,2
1996 10,0 1570 240,2
1997 8,1 1600 262,0
Прогноз на 1998:
На 25 июня 14,5598 (-12,8%) Xэ=1555 Zэ=229,7
На 25 июля 17,9792 (+7,7%) Xэ=1558 Zэ=230,15
Полученный урожай 16,7 X=1630 Z=283,l

Пример 2. Работа выполнялась в степной зоне для производственного предприятия, расположенного в зоне действия Ленинского ГСУ. Поэтому эквивалентные активные температуры и эквивалентные осадки подсчитывались на одном исходном материале. Измерялся многолетний массив данных (урожайность яровой пшеницы для этого хозяйства и данные гидрометеостанции о многолетних температурах и осадках в этой местности). Причем данные о температурах и осадках гидрометеостанции трансформировали в суммарные активные температуры и суммарные осадки рассматриваемого вегетационного периода, а урожайность измерялась как амбарная урожайность. Эти данные после измерений сбора и обработки были сгруппированы в таблицу 2.

Множественная линейная регрессия для этого хозяйства, вычисленная на основании таблицы 2 данных, имеет вид:

Y=725,414-0,57386*Xэ+0,79589*Zэ.

Это уравнение позволило сделать прогноз урожайности на конец вегетационного периода 1998 года. Прогноз выполняли на основании инструментально измеренных суточных активных температур и суточных осадков до 25 июня и 25 июля 1998 года этого вегетационного периода. Результаты прогноза размещены в таблице 2 в соответствующей строке.

Таблица 2
Изменение урожайности мягкой яровой пшеницы под влиянием гидротермических условий в степной зоне на производстве
Год Y, ц/га X, °C Z, мм
1989 Период для построения регрессионной зависимости 23,0 1354 92,0
1990 18,0 1385 113,2
1991 20,1 1416 134,3
1992 18,6 1447 155,6
1993 20,6 1478 176,8
1994 14,6 1509 198,0
1995 20,4 1540 219,2
1996 11,2 1570 240,2
1997 17,0 1600 262,0
Прогноз на 1998:
На 25 июня 15,882 (+15,1%) Xэ=1555 Zэ=229,7
На 25 июля 14,5186 (+5,2%) Xэ=1558 Zэ=230,15
Полученный урожай 13,8 X=1630 Z=283,l

Пример 3. Работа выполнялась для Мариинского ГСУ, в котором измерялся многолетний массив данных (урожайность яровой пшеницы и данные гидрометеостанции о многолетних температурах и осадках в этой местности). Причем данные о температурах и осадках гидрометеостанции трансформировали в суммарные активные температуры и суммарные осадки рассматриваемого вегетационного периода, а урожайность измерялась как амбарная урожайность ГСУ. Эти данные после измерений сбора и обработки были сгруппированы в таблицу 3.

Множественная линейная регрессия для Мариинского ГСУ, вычисленная на основании таблицы 3, имеет вид:

Y=1413,85-1,2399*Xэ+2,10869*Zэ.

Это уравнение позволило сделать прогноз урожайности для Мариинского ГСУ на конец вегетационного периода 1998 года. Прогноз выполняли на основании инструментально измеренных суточных активных температур и суточных осадков до 25 июня и 25 июля 1998 года этого вегетационного периода. Результаты прогноза размещены в таблице 3 в соответствующих строках.

Таблица 3
Изменение урожайности мягкой яровой пшеницы под влиянием гидротермических условий в лесостепной зоне на Мариинском государственном сортоиспытательном участке
Год Y, ц/га X, °C Z, мм
1989 Период для построения регрессионной зависимости 31,3 1320 119,8
1990 32,3 1357 142,0
1991 27,2 1395 164,1
1992 36,8 1432 186,2
1993 24,7 1470 208,3
1994 29,6 1508 230,4
1995 27,4 1546 252,5
1996 23,1 1584 274,7
1997 37,0 1622 296,9
Прогноз на 1998:
На 25 июня 38,866 (+17,4%) Xэ=1653 Zэ=319,9
На 25 июля 34,4085 (+3,95%) Xэ=1656 Zэ=319,55
Полученный урожай 33,1 X=1660 Z=319,1

Пример 4. Работа выполнялась для предприятия, расположенного в зоне действия Мариинского ГСУ, в котором измерялся многолетний массив данных (урожайность яровой пшеницы и данные гидрометеостанции о многолетних температурах и осадках в этой местности). Причем данные о температурах и осадках гидрометеостанции трансформировали в суммарные активные температуры и суммарные осадки рассматриваемого вегетационного периода, а урожайность измерялась как амбарная урожайность. Эти данные после измерений сбора и обработки были сгруппированы в таблицу 4.

Множественная линейная регрессия для данного хозяйства, вычисленная на основании таблицы 4 данных, имеет вид:

Y=1265,41-1,1184*Xэ+1,8869*Zэ.

Это уравнение позволило сделать прогноз урожайности на конец вегетационного периода 1998 года. Прогноз выполняли на основании инструментально измеренных суточных активных температур и суточных осадков до 25 июня и 25 июля 1998 года этого вегетационного периода. Результаты прогноза размещены в таблице 4 в соответствующей строке.

Таблица 4
Изменение урожайности мягкой яровой пшеницы под влиянием гидротермических условий в лесостепной зоне на производственном участке, расположенном в зоне действия Мариинского ГСУ
Год Y, ц/га X, °C Z, мм
1989 Период для построения регрессионной зависимости 15,9 1320 119,8
1990 14,2 1357 142,0
1991 15,1 1395 164,1
1992 17,5 1432 186,2
1993 14,7 1470 208,3
1994 10,2 1508 230,4
1995 14,5 1546 252,5
1996 8,7 1584 274,7
1997 14,5 1622 296,9
Прогноз на 1998:
На 25 июня 20,285 (+27,58%) Xэ=1653 Zэ=319,9
На 25 июля 16,27 (+2,32%) Xэ=1656 Zэ=319,55
Полученный урожай 15,9 X=1660 Z=319,1

Анализ прогнозов показывает, что при приближении к окончанию прогнозируемого вегетационного периода возрастает точность прогноза. Неточность прогноза может быть обусловлена потерями урожая при его уборке. Причем предложенный способ прогноза позволяет точно планировать все хозяйственные мероприятия без привлечения избыточных ресурсов и оптимизирует прибыль хозяйства.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Рогачев А.Ф. (RU); Салдаев A.M. (RU); Рогачев Д.A. (RU). - Заявка №2002126981/12; заявлено 09.10.2002; опубликовано: 20.07.2006, бюл. №200620.

2. Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева Н.Н., Сокорев Н.С. RU №2158498 C2, 7 A01G 7/00, 10.11.2000.

3. Костюков В.В., Костюкова Н.И., Черникова М.И. Комплексный способ прогноза урожайности яровой пшеницы в Западной Сибири. // Журнал «География и природные ресурсы», 2003. №1. - С.153-155.

Способ прогнозирования урожая яровой пшеницы на основании множественной регрессионной зависимости Y=a+b1X+b2Z, ц/га, где X - температуры, Z - осадки, a, b1 и b2 - коэффициенты, отличающийся тем, что измеряют средние активные температуры, средние осадки и соответствующие урожайности М предшествующих вегетационных периодов, на основании которых вычисляют коэффициенты регрессионного уравнения: b1, b2 и а с помощью уравнений:


,
где Y, ц/га - урожай яровой пшеницы i-го вегетационного периода, , ц/га - усредненный урожай яровой пшеницы за М лет, предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, X, °С - суммарная активная температура i-го вегетационного периода, , °С - усредненная суммарная активная температура за М лет, предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, Z, мм - суммарные осадки i-го вегетационного периода, , мм - усредненные суммарные осадки за М лет, предшествующих прогнозируемому вегетационному периоду, измеряют среднесуточную активную температуру и соответствующие им осадки в прогнозируемом вегетационном периоде с начала вегетации до даты прогноза, на основании которых вычисляют эквивалентные активные температуры - Хэ и эквивалентные осадки - Zэ для множественного регрессионного уравнения по формулам:
; ,
где, , дн. - усредненная длительность вегетации, измеренная и вычисленная из предшествующих вегетационных периодов; ta, °C - суточная активная температура прогнозируемого вегетационного периода; oа, мм - соответствующие суточные осадки прогнозируемого вегетационного периода; и n - текущее количество дней в прогнозируемом вегетационном периоде на момент прогноза, которые подставляют в множественное регрессионное уравнение вместо средних температур и осадков.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области сельского хозяйства и мелиорации. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства и почвоведения. .
Изобретение относится к области растениеводства. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при возделывании картофеля в зонах с рискованным земледелием. .

Изобретение относится к скринингу популяции растений или частей растений на присутствие в них особей, обнаруживающих пониженное нарушение окраски поверхности, вызываемое повреждением, по сравнению с контрольным растением или частью растения.

Изобретение относится к способу и устройству для ускорения роста травяного покрова (газона), в частности на футбольных стадионах и подобных спортивных сооружениях.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройству стимуляции процессов вегетации сельскохозяйственных культур, включающему элементы резонансной системы электроснабжения, первичный источник электроэнергии, однопроводниковую линию электропередачи, высоковольтный трансформатор, преобразователь частоты, конденсатор резонансного контура, систему управления.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может использоваться для борьбы с вредителями. .
Изобретение относится к области сельского хозяйства и селекции. .
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к плодоводству и питомниководству земляники
Изобретение относится к области сельского хозяйства, садоводства и плодоводства

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садоводству интенсивного типа
Изобретение относится к области сельского хозяйства, биологии, селекции и земледелия

Изобретение относится к области сельского хозяйства
Изобретение относится к области сельского хозяйства

Изобретение относится к области сельского хозяйства

Изобретение относится к области сельского хозяйства

Наверх