4. Разработка структурной модели высокопродуктивного растения и посева

Для разработки структурной модели отдельного растения и всего посева озимой пшеницы в целом будем исходить из величины программируемой урожайности, которая в нашем случае составила 45,1 ц/га из-за недостаточной влагообеспеченности региона.

Прежде чем разрабатывать количественные показатели необходимо выделить основные структурные элементы урожая.

Под структурой урожая понимается количественное и качественное выражение жизнедеятельности элементов и органов растения определяющих величину урожая и отражающих взаимодействие организма и среды на определенных этапах роста и развития растения (по М. С. Савицкому).

У зерновых культур в целом и озимой пшеницы в частности на первом месте из элементов структуры урожая стоит количество растений к уборке. Показатель густоты стояния растений складывается из следующих элементов:

- норма высева в млн. всхожих зерен на единицу площади (га или м²);

- лабораторная всхожесть семян, определяемая в лабораторных условиях на 7-8 день после их увлажнения;

- полевая всхожесть – это способность семян давать нормальные жизнеспособные всходы в полевых условиях, выражается в % от взошедших растений к числу высеянных всхожих семян;

- полнота всходов – этот показатель можно охарактеризовать как частный случай – это полевая всхожесть относительно заданного числа высеянных семян;

- выживаемость взошедших растений, как в зимних условиях, так и после перезимовки.

Анализируя все составляющие будущей густоты стояния растений нужно отметить, что наиболее важными из них являются полевая всхожесть и выживаемость взошедших растений. Под выживаемостью понимают отношение числа сохранившихся к уборке растений к числу взошедших, выраженное в процентах. В зависимости от агротехники и экологических условий выживаемость может колебаться от 50 до 90%. В целом за счет увеличения числа сохранившихся растений создается 25-45 % прироста урожая.

Следующим показателем, характеризующим величину урожая, является продуктивная кустистость, которая задается через коэффициент кущения и количество растений. Влияние кущения на урожай носит как количественный, так и физиологический характер. Количественный определяется тем, что два колоса дадут больший урожай, чем один. Физиологический – благодаря кущению образуются новые побеги, несущие листья, которые улучшают процесс фотосинтеза, и корни, улучшающие корневое питание всего растения. По данным ряда исследователей в полевых условиях увеличение или уменьшение числа растений на 100 изменяет коэффициент кущения на 0,3. За счет увеличения числа продуктивных стеблей создающихся в процессе кущения создается 45-60 % прироста урожая. Увеличение густоты стояния стеблестоя за счет кущения на 10 % увеличивает урожай на 5-8 %.

Последними показателями, характеризующими возможную величину урожая, являются элементы продуктивности колоса. Сюда входят:

- общее число колосков в колосе;

- количество цветков в колоске;

- число зерен в колосе (можно представить как некую сумму первых двух показателей в динамике);

- масса 1000 зерен;

- продуктивность колоса или масса зерна одного колоса (для зерновых в среднем 1 грамм).

Рассматривая элементы структуры урожая озимой пшеницы необходимо разработать количественные характеристики всех составляющих урожая. В качестве сорта, который будем использовать выступает сорт белорусской селекции и используемый в качестве стандарта при сортоиспытании Сузор^,е.

Урожайность можно задать через следующую формулу:

,

где У – величина урожайности, ц/га;

Р – количество растений перед уборкой, шт/м²;

К – продуктивная кустистость (для озимых зерновых 1,5-1,9);

З – число зерен в колосе, шт;

А₁₀₀₀ – масса 1000 зерен, г.

Зная величину программируемой урожайности и планируя элементы структуры урожая, можно рассчитать количество растений на 1 м² к уборке, а через нее выйти на весовую норму высева. Продуктивная кустистость составит 1,6, число зерен в колосе – 30 шт при массе 1000 зерен 35г. Данные показатели не являются максимальными, так как недостаточная обеспеченность влагой снижает их количественные характеристики.

шт/м²

Для расчета весовой нормы высева можно использовать следующие формулы:

,

где Н_в – весовая норма высева, кг/га;

К – штучная норма высева, млн. всхожих зерен на га;

ПГ – посевная годность, %.

,

где Р – количество растений перед уборкой, шт/м²;

В_об – количество растений, сохранившихся к уборке по отношению к количеству высеянных всхожих семян, %;

Величину посевной годности рассчитываю по формуле:

,

где Ч – чистота семян, %

Лв – лабораторная всхожесть, %

Для нашего случая можно принять чистоту семян – 97 %, а лабораторную всхожесть – 91 %. Таким образом, посевная годность семян озимой пшеницы составит:

%

Расчет будем проводить по формуле учитывающей количество сохранившихся растений к уборке. Общая выживаемость растений пшеницы составит 56 % при том, что штучная норма высева составляет 5 млн. шт/га, а к моменту уборки сохранилось 268 шт/м². Довольно низкий показатель общей выживаемости можно объяснить неблагоприятными погодными условиями в зимний период, что ведет к значительному развитию болезней и сильному изреживанию посевов.

Таким образом, весовая норма высева составит:

кг/га

Разработка теоретических основ норм высева сельскохозяйственных культур тесно связана с программированием урожаев. Правильная теория норм высева значительно облегчит и ускорит отыскивание в каждом конкретном случае лучших графиков формирования посевов с заданными параметрами площади листьев, фотосинтетического потенциала (ФП), выхода продукции на 1000 (м²/га)*дней ФП.

Одно из основных условий для максимального использования ФАР – создание посевов с оптимальной площадью листьев, способной длительное время находиться в активном состоянии (снабжать ассимилянтами репродуктивные и запасающие органы растений).

Среднюю за вегетационный период площадь листьев (L_ср) определяют из следующего соотношения:

L_ср = ФП/Т_v,

где ФП – фотосинтетический потенциал, млн. м²*дней;

Т_v – продолжительность вегетационного периода, дней.

Величину фотосинтетического потенциала можно определить исходя из формулы:

ФП = 10⁵У_пр/М_фп,

где У_пр – запрограммированный урожай, ц/га;

М_фп – масса зерна на тысячу единиц ФП, кг (для озимой пшеницы в наших условиях примем 2 кг).

ФП = 10⁵*45,1/2 = 2,25 млн. м²/га*дней

А средняя площадь листьев за вегетационный период составит при продолжительности последнего 120 дней:

L_ср = 2,25/120 = 18,8 тыс. м²/га

А максимальная площадь листьев, достигаемая в фазе колошения, составит примерно 35 тыс. м²/га.

Таким образом, для получения запрограммированной урожайности 45,1 ц/га, необходимо к моменту уборки сохранить 268 растений на 1 м² с коэффициентом продуктивной кустистости 1,6, массой 1000 зерен – 35 г и озерненностью колоса 30 шт. зерен. Для этих целей необходимо создать посев с фотосинтетическим потенциалом 2,25 млн. м²/га*дн., средней площадью листьев на гектаре 18,8 тыс. м², при ее максимальном значении в фазе колошения – 35 тыс. м². Для создания такой структурной модели в реальных условиях необходимо разработать технологию возделывания культуры, которая бы учитывала все стадии от подготовки семян к посеву, обработки почвы и до уборки и доработки продукции.