Методические указания по теме Определение действительно возможной урожайности по влагообеспеченности посевов

Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет»

Кафедра агрохимии и почвоведения

УТВЕРЖДЕНО протокол № 11 методической комиссии агрономического факультета от 20 апреля 2009г.

М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я

по теме: «Определение действительно возможной урожайности

по влагообеспеченности посевов»

по дисциплине – Программирование урожаев сельскохозяйственных культур для студентов 5 курса по специальностям: 110201 – Агрономия

Мичуринск – наукоград РФ 2009

Методические указания составлены доцентом, кандидатом с.-х. наук А.И. Невзоровым на основании учебной программы дисциплины «Программирование урожая сельскохозяйственных культур», Мичуринск, 2009 г.

Рецензенты :

доцент кафедры земледелия и мелиорации, кандидат с.-х. наук

О.Н. Гостев

доцент кафедры агрохимии и почвоведения, кандидат с.-х. наук

Л.В. Степанцова

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры агрохимии и почвоведения. Протокол № 8 от 7 апреля 2009г.

©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2009

2

ЦЕЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

1. Цель занятия

Научить студента оценивать уровень влагообеспеченности в зависимости от количества выпавших осадков и создавая условия для последовательного роста урожайности отдельных сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборота в целом.

2. Значение работы

Главную роль в обеспечении максимальной урожайности культур играет влагообеспеченность, то есть, количество выпавших осадков и содержание влаги в почве. Поэтому главному агроному необходимо знать принципы определения урожайности различных сельскохозяйственных культур в зависимости от влагообеспеченности.

Введение

Факторы жизни растений делятся на регулируемое и нерегулируемые. К регулируемым факторам относятся влагообеспеченность и уровень минерального питания. Пример нерегулируемого фактора - фотосинтетически активная реакция. В естественных условиях не регулируется теплообеспеченность растений. Деление факторов жизни по этому признаку условно. Влагообеспеченность полностью регулируется только в условиях орошаемого земледелия и в закрытом грунте, уровень минерального питания - при наличии минеральных и органических удобрений.

Влагообеспеченность посевов обычно в первую очередь связывают с годовым количеством осадков. Однако это широко признанный показатель дает весьма приближенное представление о влагообеспеченности сельскохозяйственных культур. Более точный показатель влагообеспеченности: количество осадков за время вегетации культуры и содержание доступной растениям влаги в 1 метровом слое. Но этого недостаточно: нужно знать коэффициент усвоения растениями выпавших осадков (это зависит от характера осадков, от свойств почвы и от температурного режима почвы и воздуха).

Обычно в агроклиматических справочниках влага выражается в мм,

впрактике земледелия в м3 или тоннах на 1 гектар. Для перевода осадков

втонны нужно количество их в мм умножить на 10. При количестве осад-

ков 500 мм • 10 = 5000 т/га. Объяснение: 1 гектар = 10000 м2 (100 м • 100 м =10000 м2). Если выпало 1 мм осадков, то на 1 м2 это равно 1 литру (или

1кг), т.к.1м2 =1000 мм • 1000 мм =1000000 мм2,а 1000000 мм3 = 1000 см3 = 1литру (1кг).

Среднегодовое количество осадков в различных географических точках России представлено в таблице 1.

3

Таблица 1 -Среднегодовое количество осадков, в мм

4

Годовые осадки не полностью используются растениями, часть их стекает в виде талых вод, испаряется с поверхности почвы, когда она не занята растениями, стекает во время ливневых осадков на полях с значительным уклоном. В зависимости от свойств почвы коэффициент использования годовых осадков колеблется от 0,42 до 0,88, т.е. 12-58% осадков составляют непроизводительные потери. При годовой сумме осадков 500мм коэффициент использования влаги на песчаных почвах - 0,42-0,48, на супесчаных составляет 0,52-0,60, глинистых – 0,66-0,76.

При определении ДВУ по влагообеспеченности учитывается количество осадков за время вегетации культуры.

Периодом вегетации яровых культур считается время с момента посева до уборки. Вегетация озимых зерновых продолжается от посева до среднесуточной температуры воздуха ниже 10°С и после перезимовки от перехода температуры +10°С до уборки урожая.

Запасы продуктивной влаги в 1 метровом слое почвы определяются весной, во время посева ранних, яровых зерновых культур. По среднемноголетним данным для Тамбовской области это последняя пятидневка апреля.

Термин "доступная растениям (или продуктивная) влага" означает содержание в почве в виде свободной влаги (капиллярной и гравитационной) в пределах наименьшей влагоемкости (НВ). Здесь следует вспомнить, что всякая почва характеризуется определенными почвенногидрологическими константами (постоянными величинами, которые зависят от ее физических свойств: удельного и объемного веса (массы), порозности, структурного сложения и других показателей.

1. При заполнении влагой всех пор почвы говорят о полной полевой влагоемкости почвы - ПВ. Почва переувлажнена, нарушено оптимальное соотношение в почве влаги и воздуха, это отрицательно влияет на рост

иразвитие растений.

2.Наименьшая полевая влагоемкость почвы (НВ) - максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, т.е. влаги заполняющей капилляры почвы и удерживаемой силами капиллярного притяжения, оказывающего больше сил гравитационного притяжения земли. НВ обычно составляет в пределах 70-80% ПВ. Оптимальное для растений увлажнение находится на уровне 70% НВ.

3.Далеко не вся влага НВ доступна растениям. Недоступная для растений влага составляет примерно 20% от массы почвы. Эта влага в объеме максимальной гигроскопичности (МГ) увеличенной в 1,5 раза. Называется эта константа почвы "влажность устойчивого завядания (ВЗ)".

Таким образом определив влажность почвы обычно принятым методом высушивания при температуре 105°С, мы должны полученную в % влажность уменьшить на 20% и только после этого подсчитать запасы влаги в почве в тоннах.

5

Пример. Определена влажность почвы в горизонте 0-20см. Она равная 47% от массы почвы. Уменьшаем ее на 20%, получаем результат: доступной влаги в этом слое 37,6 % Определяем запасы влаги в почве по формуле 1:

где В - запасы влаги в почве, в тоннах на 1 га; а - влажность почвы в %;

d - объемный вес почвы, г/см3 (в наших условиях на пашне в пределах 0,9-1,2 г/см3 с глубиной увеличивается до 1,40);

Н - глубина слоя, см.

Запасы влаги в слое 0-20 см будут равны:

В= 37,6 • 1,1 г/см3 • 20 см = 827,2 т/га

Вусловиях Тамбовской области по среднемноголетним данным запасы продуктивной влаги в почве в 1 метровом слое составляют 190 мм, при отклонениях по годам в пределах от 130 до 230 мм.

ДБУ в зоне неустойчивого увлажнения, в т. ч. в северной части ЦЧЗ, определяется прежде всего условиями влагообеспеченности, которая слагается из запасов продуктивной влаги почвы в корнеобитаемом слое почвы (обычно до 1 м) в период посева ранних яровых зерновых и осадков за время вегетации культуры (от посева до уборки урожая). При этом используются многолетние (обычно за последние 50 лет) агроклиматические данные для области и района или (что более точно) для ближайшей метеостанции.

Выше уже сказано, что агроклиматических справочниках количество осадков и запасы влаги в почве определяются в миллиметрах (краткая за-

пись - мм), в практике земледелия чаще - в тоннах или кубических метрах (при орошении)-м3. Для пересчета мм осадков на м3/га необходимо количе-

ство осадков в мм • 10. Например: выпало за май 23 мм осадков, следовательно на 1 гектар поступило 230 м3 влаги. 1 мм осадков - это 1литр (=1кг)

влаги на 1м2 (1м2=1000•10мм=1000000мм2, т.е.=1000г=1л=1кг или 1000000мг).

По среднемноголетним данным в Мичуринском районе выпадает за год 543мм осадков, т.е. на 1 гектар пашни поступает 5430м3 влаги. Годовые осадки не полностью используются, растениями. Часть влаги испаряется с поверхности почвы, стекает при таянии снега и ливневых осадков, теряется

врезультате инфильтрации. Непроизводительные потери увеличиваются на почвах легкого механического состава.

6

Коэффициент использования осадков на песчаных почвах округлен-

где Wo - запасы продуктивной влаги в 1м слое почвы в период сева яровых зерновых, в мм; Ос - осадки во время вегетации культуры, в мм;

0,8 - коэффициент использования осадков растениями.

Действительно возможный урожай определяется по формуле 3 .

Удву 100 W ;

где Удву - урожай абсолютно сухой биомассы, в ц/га; W - ресурсы продуктивной влаги для растений, в мм;

Кв - коэффициент водопотребления - количество влаги затрачиваемой на создание единицы урожая (центнеров - на 1ц) – биомассы; 100 - для перевода мм в центнеры влаги на 1 га.

Формула эмпирическая (из практики).

Пример: продуктивной влаги W - 500мм (в т.ч. запасы в почве во время посева 200мм, осадки га май - август 300мм), Кв озимой пшеницы - 400 (на 1ц зерна с соломой идет 400ц воды на транспирацию и испарение).

400

Далее производится пересчет на товарный урожай по формуле 4:

7

Расчеты показали, что при наличии 500мм продуктивной влаги с посева озимой пшеницы при коэффициенте водопотребления 350мм можно собрать урожай зерна 66,5ц, а при коэффициенте 500 - только 46,5ц/га, т.е. на 20 ц меньше.

Удобрения снижают коэффициент водопотребления. В опыте И.С.Шатилова в учхозе "Михайловское" без удобрений на 1ц сухого вещества израсходовано 535ц влаги. Урожаи биомассы 53,7ц, а зерна - 13,2ц/га. При внесении удобрений на 1ц израсходовано 293 ц, биологический урожай 95,1ц, зерна 29,2ц.

Объясняется это тем, что при внесении удобрений быстро формируется листовой аппарат, закрывающий поверхность почвы от непосредственного воздействия солнечных лучей. При этом испарение происходит только черев листья, коэффициент водопотребления снижается в 2,1 раз и урожай возрастает на 130% при внедрении сортов интенсивного типа с урожайностью до 50-60 ц/га и более, коэффициент водопотребления также снижается.

В значительной степени условия увлажнения определяются весенними запасами влаги. В условиях Северной части ЦЧЗ они по среднемноголетним данным равны примерно 170-200мм, что равно 1700-2000 м3 влаги.

Профессором Ф.П.Чирковым предложена формула определения условий увлажнения по запасам продуктивной влаги (запасы + осадки), в мм и суммы активных температур за время вегетации:

где Wв - количество продуктивной влаги в 1 метровом слое почвы к началу сева, в мм; Н - количество осадков за вегетационный период, в мм;

Q - сумма активных температур (выше +10°С среднесуточных за время вегетации);

Если коэффициент увлажнения К = 1 или > 1, то условия нормальные, при 0,8-1,0 - недостаточное увлажнение, при К < 0,8 - засушливые условия.

При решении задач записи ведутся по следующей форме (таблицы

3, 4)

Полученная в результате расчетов урожайность сравнивается с урожайностью в одном ив хозяйств Тамбовской области. Делаются выводы об уровне агротехники в этом хозяйстве и возможности повышения урожайности в области.

9

Таблица 3 - Запасы продуктивной влаги в почве при посеве яровых

Таблица 4 - Урожайность культур севооборота по влагообеспеченности

При заполнении таблицы 3 следует учитывать, что объемный вес (масса) почвы - d изменяется в пахотном горизонте от 0,9 до 1,2 в зависимости от времени вспашки, а в нижележащих горизонтах возрастает: 20-40 см=1,20;40-60 см=1,30; 60-80 см=1,35;80-100 см-1,40.

Влажность почвы по горизонтам и МГ даются по условиям задачи.

10