Методические указания по теме Определение потенциального (ПУ) и действительно возможного урожая (ДВУ) по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР) по дисциплине – Прогр урожаев сх культур

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 потенциального (ПУ) и действительно»

возможного урожая (ДВУ) по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР)»

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

Ю.И. Верещагин

ст.преподаватель кафедры агрохимии и почвоведения, кандидат с.-х. наук

Г.Н. Пугачев

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 рассчитывать количество поступившей фотосинтетически активной радиации и использовать данные показатели для расчета потенциального, действительно возможного и урожайности товарной продукции отдельных сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборота в целом.

2. Значение работы

Для работы производителей сельскохозяйственной продукции важно своевременное обеспечение и использование необходимой информации. Существенную роль в обеспечении максимальной урожайности культур играет поступление фотосинтетически активной радиации, то есть, количество поступившей ФАР. Поэтому главному агроному необходимо знать принципы определения урожайности различных сельскохозяйственных культур в зависимости от количества поступившей фотосинтетически активной радиации.

Введение

Необходимость увеличения производства сельскохозяйственных продуктов определяется объективными закономерностями развития человеческого общества - постоянным ростом народонаселения и возрастающим спросом на высококачественны продукты питания. В настоящее время основным путем увеличения производства продукции растениеводства является повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Программирование урожаев сельскохозяйственных культур - качественно новая проблема, с которой связано будущее интенсивного земледелия, решение задач повышения продуктивности полей и рационального использования материальных, и трудовых ресурсов. Как важнейшая проблема времени. Программирование урожаев объединяет в себе новейшие достижения растениеводства, земледелия, агрохимии, почвоведения, физиологии и биохимии растении, физики, кибернетики, метеорологии, экономики и других наук.

Укрепление материально-технической базы сельского хозяйства создало объективные условия для постановки и возможного решения проблемы программирования урожаев в условиях производства. Элементы программирования, включающие подбор высокопродуктивных сортов и гибридов, разработка прогрессивных приемов возделывания сельскохозяйственных культур, расчет доз вносимых удобрений с учетом плодородия почв, планируемого урожая уже находят применение в практике современного земледелия и растениеводства. Наибольшая эффективность

3

этих мероприятий в настоящее время может быть достигнута в условиях орошаемого земледелия.

При программировании урожаев целесообразно рассматривать три уровня урожайности сельскохозяйственных культур: потенциальный урожай (ПУ), действительно возможный урожай (ДВУ) и урожай в производстве (УП).

1. Потенциальный урожай (ПУ) - это урожай, который можно получить при идеальной обеспеченности растений всеми факторами роста (температурные условия, влагообеспеченность, элементы минерального питания и т.д.). ПУ зависит от прихода фотосинтетической активной радиации (ФАР), агрофона, биологических особенностей культур и сорта, уровня агротехники. ПУ до некоторой степени явление абстрактное, так как неизвестно, какие метеорологические и почвенные условия являются идеальными для отдельных культур и сортов. ПУ - величина непостоянная, она возрастает с совершенствованием агротехники и выведением новых сортов.

По последним исследованиям, проведенным, у нас и зарубежном, ПУ многих культур, в том числе зерновых, при очень высоком агрофоне может быть рассчитан с учетом КПД ФАР равном 3-4%. Для северной части Европейской территории России возможно получение от 50 до 60 ц/га зерна, а для южных районов нашей страны около 125 ц/га. К сожалению, при программировании урожаев на практике нельзя ориентироваться на уровень ПУ, т.к. метеорологические и почвенные условия в большинстве случаев отличаются от идеальных.

2.Действительно возможный урожай (ДВУ) - это максимальный урожай, который может быть получен в существующих, но оптимальных для данной зоны метеорологических условиях. Для определения величины действительно возможного урожая рекомендуется организовать полевые опыты.

Установлено, что на очень высоком агрофоне урожай картофеля достигает 600 ц/га, в южных районах страны (Кубань) получен урожай пшеницы 73ц/га, кукурузы на силос 1570 ц/га. На сортоиспытательных участках и опытных станциях Тамбовской области ДВУ зерновых = 4045 ц/га.

3.Урожай в производстве (УП) - максимальный, реальный урожай при высокой агротехнике ФАР и другие факторы роста растений не полностью используются для создания урожая. Причиной этого являются недостатки в агротехнике и организации производства, заболевания растений, неудовлетворительный прогноз погоды.

Впроизводственных условиях, нашей зоны получение высоких урожаев лимитируется наличием продуктивной влаги. Огромный приход ФАР остается неиспользованным или используется незначительно. В условиях орошения можно получать достаточно высокие урожаи. Но при

4

решении задач программирования урожаев берутся реальные величины: зерно 25-30 ц/га, сахарной свёклы 200-250 ц/га, кукурузы на силос 300350 ц/га.

Проблема повышения урожайности является самой актуальной проблемой современного интенсивно развивающегося земледелия. Один из путей ее решения - максимальное использование всех факторов жизни растения. В том числе солнечной энергии -95% биомассы растений составляет органическое вещество, образующееся в процессе фотосинтеза. Увеличить урожайность – это значит повысить фотосинтетическою продуктивность растения и коэффициенты использования солнечной энергии.

Солнце посылает на землю колоссальный использования солнечной энергии. Но не вся энергия достигает поверхности земли, примерно 50% ее рассеивается в атмосфере. Та радиация, которая достигает поверхности земли, подразделяется на 2 типа: коротковолновая, называемая также интегральной радиацией, с длиной волны 0,28 – 4 ммк и длинноволновую, с длиной волны от 4 до 40 ммк..

Впроцессе фотосинтеза используется не весь спектр солнечной радиации, а только та часть, которая находится в интервале длин волн от 0,38 до 0,7 ммк. Эту радиацию называют фотосинтетической активной радиации (ФАР). Она подразделяется на следующие виды: прямая солнечная радиация – S, рассеянная радиация D, суммарная радиация Q = S + D.

Вусловиях Московской области приход суммарной ФАР за год составляет в среднем 44,4 ккал/см2, или 4,4 млрд ккал/га. По месяцам она распределяется следующим образом (в ккал/см2):

За вегетационный период с температурой выше + 10˚С суммарное радиация составляет по среднемноголетним данным 28,6 ккал/см2, или 3,36 млдр. ккал/га.

За период вегетации в Подмосковье на каждый гектар посева зерновых приходится от 2,2 до 2,6 млрд ккал/га ФАР, корнеклубнеплодов – 2,1 – 3,4 силосных культур в занятом пару - 1,7-1,8, многолетних трав при одноукосном использовании - 1,6 млрд. ккал/га. В стационарных балансовых опытах академика И.С.Шатилова в учхозе "Михайловское" Подольского района Московской области в среднем за 7 лет эти показатели были следующими: за вегетацию озимой пшеницы приходит 2393, ячмень -2242, овес - 2341, картофель -2556, свекла кормовая – 2931, кукуруза (силос) - 1792, вико-овес (зеленая масса)-1773, многолетние травы (сено)- 1594 млн. ккал/га (или соответственно 23,93 ккал/см2 и т.д.)

5

Под периодом вегетации следует понимать фактическое время от посева до начала уборки урожая, в течение которого происходит усвоение основного количества ФАР и накопление биомассы растений. Наиболее точные суммы ФАР по району могут быть рассчитаны по данным ближайшей актинометрической станции или агрометеорологического поста, а также по результатам наблюдений на госсортоучастках. В таблице приводятся данные по приходу ФАР по различным географическим точкам Европейской России.

Биомасса растений на 95% состоит из органического вещества, образующегося в процессе фотосинтеза, идущего в зеленом растении под влиянием солнечной радиации с длиной световой волны от 380 до 760 нанометра (нм).Эта радиация называется фотосинтетически активной радиацией, сокращенно ФАР. Фотосинтез - основной процесс, приводящий к образованию органических соединений. В процессе фотосинтеза солнечная энергия превращается в химическую которая в конечном счете используется для синтеза органических, соединений, которые составляют 95% сухого вещества растений. Кроме того фотосинтез - источник свободного кислорода на нашей планете.

Схематически фотосинтез можно представить как окислительновосстановительный процесс взаимодействия углекислого газа и воды, который идет при участии хлорофилла, поглотившего энергию солнечных

6

лучей. Для образования одной грамм-молекулы (180 грамм) гексозы потребляется 686 ккал солнечной энергии:

6 CO2 + 6 H2O + 686 ккал = C6 H12O6 + 6 O2.

Величина урожая культуры (ПУ или = Убиол. ) определяется по формуле 1.

где: Q – приход ФАР за вегетацию культуры, ккал/га;

КQ – коэффициент усвоение ФАР посевами, в %;

q – калорийность органического вещества урожая, ккал/кг; Убиол – урожайность абсолютно сухой биомассы основной и побочной продукции (зерно + солома; клубни + ботва и т.д.), кг/га.

Урожай определяется по нескольким культурам полевого севооборота определенной географической точки страны с соответствующим подсчетом прихода ФАР за вегетацию при определенном коэффициенте усвоения культурой (в пределах от 0,5 до 5,0 %).

Записи введутся виде таблицы:

Ут 100 Убиол ;

(100 W) а (Формула 2)

где: Ут – урожай основной продукции при стандартной влажности, в кг/га

W – стандартная влажность, полученного урожая ( зерновые культуры – 14 %; клубней картофеля, корнеплодов свеклы – 80 %; зеленой массы кукурузы и трав – 75 %; сено – 16 %; ).

а– сумма частей основной и побочной продукции в соответствии с их соотношением в урожае: для озимой пшеницы 1 : 1,5, следовательно

а= 2,5; ячменя 1 : 1, а = 2,04 картофеля 1 : 0,7, а =1,7 и т.д.

7

По наблюдениям академика А. А. Ничипоровича по урожайности и

Зная урожайность культуры в определенном хозяйстве и приход ФАР в этой географической точке, можно определить коэффициент усвоения ФАР преобразовав формулу 1:

Результаты определения коэффициента условия ФАР заносятся в таблицу:

1.

2.

3.

4.

5.

Здесь произведение У биол • q показывает количество аккумулированной в урожае солнечной энергии.

Потенциальный урожай товарной продукции может быть определен и другим путем, по формуле Х. Г. Тооминга (формула 4).

У(ПУ) 104 Кт Q;

q (Формула 4)

где: У (ПУ) – потенциальный урожай основной продукции при стандартной влажности, в ц/га; ή – коэффициент использования ФАР, в %

Кт – доля основной продукции в общей биомассе абсолютно сухого урожая (Убиол), в относительных единицах (для зерна озимой пшеницы при соотношении основной и побочной продукции 1 : 1,5 = 0,4). Значения Кт даны в таблице 2;

8

Q – приход ФАР в данной географической точке за время вегетации, ккал/см2;

q – калорийность урожая, в ккал/кг.

Запись ведется в виде таблицы:

Область ____________________ Район __________________ Хозяйство

2. Калорийность и соотношение основной и побочной продукции сельскохозяйственных культур

9

После решения задач по определению возможных урожаев сельскохозяйственных культур определяется коэффициент ФАР на посевах основных культур места прохождения практики студентом (по средней за последние 3 - 5 лет урожайности). Формула 3. Записи ведутся виде соответствующей таблицы (см. стр. 8). В заключение указываются к какой группе по Ничипоровичу относятся посевы данного хозяйства.

ЛИТЕРАТУРА:

6.Технология производства, хранения, переработки продукции растениеводства и основы земледелия. Муха В.Д., Картамышев Н.И.,

Муха Д.В. и др.. – М.: КолосС, 2007.-580 с.

10