Полевое кормопроизводство

Как рассчитать количество удобрений

ПРОГРАММИРОВАНИЕ УРОЖАЕВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР

Цель. Освоить методику программирования урожаев кормовых культур.

Материалы и оборудование. Специальные методические разработки; рабочие тетради; микрокалькуляторы, настольные ЭВМ; исходные данные передовых хозяйств и сельскохозяйственных опытных станций.

Вводные пояснения. Различают основы программирования физиологические (создание оптимальных условий для жнзни растений), агрохимические (обеспечение растений необходимым количеством питательных элементов на протяжении периода вегетации за счет внесения минеральных и органических удобрений в сочетании с почвенным плодородием), агротехнические (четкое и своевременное выполнение технологических операций) и экономические (обеспечение минимальных энергетических и трудовых затрат на единицу получаемой продукции).

В основе программирования (И. С. Шатилов, М. К- Ка- юмов, В. С. Шевелуха, А. С. Образцов и др.) лежит непрерывный и всесторонний учет закономерностей временного хода процессов жизнедеятельности растений, от которых зависят величина и качество урожая. Важен также контроль возможных отклонений напряженностей этих процессов от оптимального уровня под влиянием внешних факторов среды. При программировании урожайности следует учитывать основные законы земледелия: закон равнозначимости и незаменимости факторов для жизни растений, закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, закон оптимума, закон возврата, закон плодосмена и закон совокупного действия факторов. Поскольку отдельные факторы действуют на растения не изолированно, а в тесном взаимодействии, онн равноценны с точки зрения их незаменимости. Совокупное действие факторов формирования урожая динамично и подчиняется законам физики, химии, биологии. Знание закономерностей такого взаимодействия позволяет земледельцу целенаправленно влиять на любой фактор жизни — тепло, воду, свет, пищу, чтобы обеспечивать их оптимум, необходимый для активной вегетации растений. И. С. Шатилов (1973) выделяет 10 условий программирования, предполагающих наличие необходимых исходных данных системы почва — растение н влияния их на формирование урожая. Учет нх, особенно во взаимодействии, требует наличия соответствующей научной материальной базы, а также необходимого математического обеспечения с использованием комплексных статистических моделей, динамических моделей регрессионного типа, простых имитационных, динамических моделей полуэмпирического типа. Важно при этом применять соответствующие математико- статистические методы прогнозирования с использованием линейных функций, уравнений параболы первой, второй и третьей степени и др. Эти методы сложны, и их использование возможно в условиях научно-исследовательского института.

В практическом плане следует использовать упрощенные методы прогнозирования урожая, доступные в условиях хозяйства: 1) по фотосинтетической активности радиации (ФАР). Этот метод чаще всего используют в условиях орошения и при достаточном увлажнении; 2) по ресурсам увлажнения и суммарному водопотреблению растений; 3) по учету комплексных агрометеорологических показателей — света, тепла, влаги; 4) по сопряженности (коррелятивной связи) между осадками на период вегетации культуры и уровнем урожайности.

При составлении программы получения прогнозируемого урожая необходимо определить подходящие для данных условий высокопродуктивные сорта (гибриды), приемы основной и предпосевной обработок почвы, оптимальное количество и пространственное размещение растений (способы и густота посева), оптимальные сроки посева, рациональную систему удобрения с расчетом доз на планируемый урожай и определением способов и сроков их внесения, оптимальные приемы ухода за посевами и способы их уборки с тем, чтобы до минимума сократить энергетические, материальные и трудовые затраты на единицу урожая.

Важно тщательно учитывать гидрологические условия севооборота (лучше даже отдельного поля), осадки, глубину слоя постоянного увлажнения почвы (каймы увлажнения), экспозицию участка, возможную величину поверхностного стока. При этом разрабатывается комплекс прямых и косвенных приемов, позволяющих контролировать ход вегетации и качественные показатели урожая, т. е. программирование предполагает управление процессами получения урожая и качеством продукции. В условиях естественного увлажнения средней полосы учитывают среднегодовое количество осадков, освещение и температурный режим в период вегетации, относительную влажность воздуха и, используя различные приемы ухода (частичное орошение, освежающие поливы, подкормки, размещение посевов, применение ростовых веществ, совместные посевы и др.), по возможности оптимизируют основные параметры вегетации.

Порядок выполнения. Ознакомьтесь с элементами программирования, учитывая региональные особенности и мест-* ные методические разработки. Прежде всего рассчитайте величину возможного урожая разными способами и сравните полученные показатели, затем определите разницу (в ц/га сухого вещества и процентах). Предлагаем наиболее простые способы расчета потенциальной урожайности.

Определение возможного уровня урожая по приходу фо- тосинтетически активной радиации. Этот метод чаще всего применяют в условиях орошения. Расчет выполняют по формуле

Если принять, что в биологической массе кукурузы зерна 40 %, то урожайность его при влажности 14 % составит 101,2 ц/га, стеблей и сухих листьев — 151,8 ц/га.

Из расчетов следует, что при содержании в общем урожае биологической массы от 35 до 45 % зерна и использовании 3 % ФАР в условиях орошения центральной Степи урожайность зерна может достигать от 88,6 до 113,9 ц/га.

Для условий средней полосы в условиях естественного увлажнения больше подходит расчет потенциальной урожайности по ресурсам увлажнения. Показатели можно рассчитать по формуле

Для средней полосы в условиях естественного увлажнения более подходящий и простой расчет возможного урожая по средней влагообеспеченности с учетом годовых осадков, непроизводительных расходов влаги на сток, испарение, фильтрацию и др. Например, из общего количества осадков 520 мм в южной части правобережной Лесостепи примерно 15—17 % составляют непроизводительные расходы.

Прогнозирование урожайности летних промежуточных посевов — поукосных, пожнивных, подсевных. При гидротермическом коэффициенте (ГТК), равном 1, на основе установления тесной корреляции между количеством осадков за период вегетации и урожайностью указанных посевов предложены (А. И. Зинченко) уравнения параболы первой, второй и третьей степени в прямой и обратной связи (г/ по х и х по у), позволяющие рассчитать возможный урожай зеленой массы по среднему количеству осадков для данного региона, а также определить количество влаги на орошаемых участках, необходимое для получения запланированного урожая.

Пример. Количество осадков в пожнивный период 180 мм. Рассчитайте возможный урожай зеленой массы пожнивной культуры (капусты кормовой, редьки масличной, рапса, овса с горохом, рапса с овсом и др.). Подставляя значение х — 180 мм в уравнение у — 8,84 + 0,886 х = = 8,84 + 0,886-180, получим 167,84 (или 170) ц/га. Опыт подтверждает правильность этого прогноза для средней полосы с ГТК = 1.

После прогнозирования величины урожая приступайте к разработке приемов оптимизации основных факторов по- лучеийя урожая и на их основе — к составлению технологической части программы получения запланированного урожая.

В первую очередь выберите наиболее подходящий для данных почвенно-климатических условий районированный сорт (гибрид), определите оптимальное количественное и пространственное размещение растений, т. е. способы сева и густоту стеблестоя, обеспечивающие наилучшие условия фотосинтеза. Далее установите дозу удобрений в расчете на запланированный урожай, определите рациональные приемы обработки почвы и ухода за посевами (борьба с сорняками, вредителями и болезнями растений, применение ретардантов, уборка — сроки, машины, организация убо- рочно-транспортных звеньев на основе группового подряда, зачистка поля). С учетом этих показателей составьте карту операционной технологии, а затем технологическую карту.

В интенсивном кормопроизводстве при внесении повышенных доз удобрений увеличивается густота посевов в системе кормового конвейера. Можно определить примерную урожайность кукурузы на зеленый корм в зависимости от густоты стеблестоя и дозы удобрения по уравнению у = а + 0,45л: (у — урожайность при загущении, ц/га; х— намечаемая густота стеблестоя; а — начальная густота посева) с помощью линейного графика ( 21, 22)

Можно регулировать (оптимизировать) не только густоту, но и структуру стеблестоя, определяющую соотношение между массой листьев и стеблей, листьев, стеблей и початков в направлении увеличения доли листьев как более ценной части корма, чем стебли.

Для поукосных и пожнивных посевов общее количество влаги (ожидаемые осадки+орошение) для получения запланированного урожая зеленой массы можно рассчитать по уравнениям, выведенным на основании изучения связей количество влаги — урожайность летних промежуточных посевов (А. И. Зинченко): х=85,4+0,509г/ — для ранних поукосных, лг=26,2+0,924у — для поздних поукосных, х=54,5+0,730г/—Лдля пожнивных и подсевных культур (суданская трава), где л: — необходимое количество воды (ожидаемые осадки+оросительная влага), г/— запланированная урожайность, ц/ra. Эти расчеты можно использовать и при планировании необходимых резервов поливной воды для промежуточных посевов.

Влажность почвы следует контролировать регулярно, применяя с этой целью простейшие методы, в том числе и термостатно-весовой — наиболее точный, а также специальные приборы (корневлагомер, приборы НИВ-2, «Днестр» и др.).

Разработки Ленинграского агрофизического института, Московской сельскохозяйственной академии и других учреждений показали возможность более точно следить за состоянием вегетации растений с помощью специальных чувствительных приборов, получающих информацию непосредственно от растения и передающих ее на систему включения поливных установок.

Расчет доз удобрений под планируемый урожай осуществляется различными методами. Каждый из них должен не только обеспечивать запрограммированные урожаи, но и сохранить и даже повысить плодородие почвы. В связи с этим И. С. Шатилов различает три варианта системы удобрений при выращивании запрограммированных урожаев: 1)

Получение высоких урожаев с сохранением дефицита питательных веществ почвы; 2) получение сравнительно высоких урожаев с поддержанием плодородия почвы на исходном уровне; 3) получение предельно возможных урожаев для данного сорта (гибрида) применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям с одновременным повышением эффективного плодородия почвы.

Балансовый метод позволяет учитывать актуальное плодородие (наличие подвижных форм азота, фосфора, калия в почве), вынос основных питательных веществ с единицей урожая основной и побочной продукции, коэффициенты использования NPK растением из почвы и удобрений.

Дозы удобрений под запланированый урожай рассчитывают отдельно по каждому элементу

Балансовые расчеты при выращивании высокоурожайных гибридов кукурузы в совхозе «Шлях до комушзму» Уманского района Черкасской области в опытах, проведенных под руководством А. И. Зинченко, показывают, что для получения 80—90 ц/га зерна кукурузы, сохранения и повышения плодородия черноземов оподзоленных необходимо вносить 35—40 т навоза, 140—160 кг азота, 80—90 кг фосфора, 100—120 кг калия. Если органических удобрений не вносили, количество минеральных туков следует увеличить в 2 раза.

Густоту одновидовых и совместных посевов рассчитывают с учетом срока посева, плодородия почвы, удобрений, освещения, увлажнения. Стеблестой тем плотнее, чем выше фон удобрения, лучше влагообеспеченность и ближе срок уборки. Дозы основного удобрения, предпосевного и подкормок определяют согласно рекомендациям, а для более сложных случаев, когда программа разрабатывается при помощи ЭВМ, — по динамической модели. Сроки и нормы полива в этом случае также устанавливаются в соответствии с динамической моделью, с учетом данных погоды за прошедший период, нарастания биомассы, прогноза погоды. Расчеты проводятся вычислительными центрами.

В производственной практике сроки и нормы полива определяют одним из эмпирических методов по влажности почвы, однако с учетом прогноза погоды. Можно также учитывать концентрацию клеточного сока, фазу развития растений и другие показатели.

Для получения запланированных урожаев кормосмесей кукурузы с бобами, многолетних и однолетних трав необходимо использовать приемы, обеспечивающие оптимальное соотношение компонентов смеси и хороший их рост. Так, для получения весной хорошей травосмеси вики мохнатой с рожью следует, используя позднеспелый сорт ржи, высевать сначала вику (60 кг/га), затем по ее всходам — рожь (120—140 кг/га). При такой технологии получается плотный травостой, содержащий до 30 % вики в массе урожая. В то же время в условиях правобережной Лесостепи УССР одновременный посев 100 кг/га ржи и 80 кг/га вики в смеси не дает хороших результатов. Резкое уменьшение нормы посева ржи (до 40—60 кг/га) позволяет получить зеленую массу с достаточным содержанием вики. Чаще этот прием используют на семенных участках.

Горох кормовой (укосный), вика яровая и озимая, чи- йа значительно, а иногда сильно угнетают кукурузу. Общий урожай зеленой массы сравнительно с посевом кукурузы уменьшается иногда в 1,5—2 раза. Опыты показали, что урожай смеси уменьшается незначительно, а кормовое достоинство резко возрастает, если указанные бобовые высевать совместно со среднеранними гибридами кукурузы — Юбилейный 60МВ, Коллективный 244МВ, Днепровский 247МВ и др. Компоненты при этом необходимо высевать полосами 1—1,5 м или, смешивая семена кукурузы и бобовых, сеять обычным рядовым способом с междурядьями 7,5—15 см. В обоих случаях получают ценный высокобелковый корм.

Хорошими компонентами смеси с кукурузой на силос являются соя, донник, бобы. Но нередко смесь с бобами не дает хороших урожаев из-за более раннего созревания бобов. Как показали опыты, проведенные в колхозе «Ле- ншський шлях» Уманского района, для совпадения фаз развития кукурузы среднеранних гибридов и бобов Ула- довские фиолетовые последние следует сеять по всходам кукурузы.

Лучшим способом программирования является математическое моделирование. Оно дает возможность с высокой точностью рассчитать оптимальные уровни управляемых факторов и сроки их использования для получения планируемого урожая нужного качества, определить возможные отклонения в связи с прогнозом состояния неуправляемых факторов (например, температуры, осадков).

Ряд элементов технологического процесса, согласно выводам Всесоюзного научно-исследовательского института кормов, или невозможно, или нецелесообразно описывать количественно.

По результатам расчетов составляется технологическая карта (технический проект урожайности), которая представляет собой систему подробных мероприятий по осуществлению всех операций (от подготовки почвы и семян до уборки и переработки продукции). В ней находят отражение как методы прогноза урожайности и оптимизации факторов, так и имеющиеся зональные рекомендации.

Согласно указаниям ВНИИ кормов, при программировании урожайности кормовых культур необходимо также учитывать структуру посевных площадей. С нее следует начинать программирование урожая, учитывая погодные условия, наличие материальных и трудовых ресурсов, возможности использования индустриальных технологий.

Полный цикл программирования в соответствии с современными требованиями осуществим главным образом на ЭВМ. В учебных (аудиторных) условиях важно ознакомиться с приемами программирования, включающими прогноз возможной продуктивности культур и единицы пашни и оптимизацию условий вегетации кормовых культур для получения программируемого урожая.

На основании вышеприведенного материала решите ряд задач, использовав микрокалькуляторы и настольные ЭВМ:

1.         Приход ФАР 2,3; 2,6; 2,9; 3,2 млрд. ккал/га за сезон. Определите уровень (%) использования ФАР при получении 60, 80, 120, 140, 160 ц/га сухого вещества. Калорийность 1 кг сухого вещества 4000 ккал.

2.         Определите возможный выход кормов с 1 га пашни по приходу ФАР 2,3; 2,6; 2,9; 3,1; 3,2 млрд. ккал/га; использование ее посевом 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и 6 %•

3.         Рассчитайте потенциальную урожайность посевов кормовых культур (ц/га сухого вещества) (УВ^=Е-Кв) при количестве осадков 500, 550, 600, 650, 700 мм за год и коэффициентах водопотребления 400, 450, 475, 500, 550, 600.

4.         Рассчитайте выход сухой биомассы биофизическим методом (с учетом взаимовлияния света, тепла и влаги). Приход ФАР 2,6; 2,9; 3,1 млрд. ккал/га, сумма температур за вегетационный период 2600, 2800, 3200 °С; количество осадков 500, 540, 580 мм за год.

5.         Рассчитайте возможную продуктивность пашни по биоклиматическому потенциалу продуктивности (БКП) с использованием скорректированной величины, предлагаемой ВНИИ кормов (исходные данные предлагает преподаватель).

6.         Используя уравнения, приведенные выше, рассчитайте возможную урожайность поукосных, пожнивных и подсевных культур по количеству осадков за период их вегетации: 200, 300, 400 мм—для ранних, 150, 200, 250, 300 мм —для поздних поукосных; 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 мм — для пожнивных и подсевных посевов.

7.         Используя уравнения, приведенные в тексте, рассчитайте необходимое количество оросительной влаги (мм) для получения запланированных урожаев ранних поукосных — 300, 350, 400, 450, 500 ц/га; поздних поукосных — 250, 300, 350, 400; пожнивных и подсевных посевов — 200, 250, 300 ц/га.

8.         Определите возможное изменение урожайности при изменении густоты посева кукурузы на зеленый корм на удобренном фоне в пределах от 150 до 400 тыс. по уравнению у—а-\-0,45 х (а — урожайность при густоте посева 150 тыс. растений на 1 га, %; х — планируемая густота посева).

9.         Рассчитайте облиственность растений по заданной густоте стеблестоя в указанных выше пределах, используя уравнение х=29,1+0,352г/ (см. с. 190).

10.       Рассчитайте дозы удобрений под планируемый урожай, используя формулу, приведенную на с. 46. Планируемая урожайность зеленой массы кукурузы — 400, 450, 500, 550, 600, 700, 800 ц/ra, кормовой свеклы — 1000, 1500, 2000, 2500 ц/га.