Міністерство освіти і науки україни

МІНІСТЕРСТВО освіти і науки УКРАЇНИ

 

ДНІПРОПЕТРОВС ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРН О-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра рослинництва

 

 

Методичні вказівки

 

Для лабораторно-практичних занять з курсу

«Програмування врожаїв сільськогосподарських культур»

для студентів 2 курсу агрономічного факультету

Скороченої форми навчання

(спеціальність 6.090101 «Агрономія»)

 

 

Дніпропетровськ – 2014

 

Методичні вказівки складені доцентом Румбахом М.Ю. і розглянуті на засіданні кафедри рослинництва

Протокол № від «» _________ 2014 р.

 

 

Зав. кафедрою, професор           Якунін О.П.

 

 

Схвалено науково-методичною радою агрономічного факультету:

Протокол № від «» ___________ 2014 р.

 

 

Голова НМР, доцент                              Гончар Н.В.

 

 

Т Е М А 1

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОГРАМУВАННЯ ВРОЖАЇВ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

 

1. Програмування врожаїв об'єднує сучасні досягнення рослинництва, землеробства, агрохімії, фізіології рослин, меліорації, метеорології та інших наук. Програмування засновано на правильному обліку, точному розрахунку і регулюванні основних життєво-необхідних рослинам чинників, що визначають рівень врожайності, що дозволяють науково-обґрунтовано одержувати максимально можливі врожаї при одночасному підвищенні родючості ґрунту і найбільш раціональному використанні природних ресурсів і енергетичних витрат.

За даними науково–дослідних інститутів врожайність озимої пшениці і кукурудзи, що вирощуються в Степовій чорноземній зоні Дніпропетровської області (середнє за 25 років по всіх 20 адміністративних районах) склала відповідно 28,6 і 27,2 ц/га, що значно нижче за потенційну продуктивність вищезазначених культур (табл. 1).

Таблиця 1

Врожайність сільськогосподарських культур по районам

Дніпропетровської області (середнє за 1966–1990 роки)

Землеробські райони	Адміністративні райони	Озима пшениця	Куку-рудза	Ярий ячмінь	Овес	Горох	Соняш-ник
1	Магдалинівський	31,4	33,5	26,0	23,2	14,0	18,2
	Новомосковський	31,4	32,5	26,0	22,8	14,1	20,4
	Царичанський	28,6	34,9	23,2	19,1	17,2	16,1
2	Дніпропетровський	31,5	32,3	24,0	21,4	19,2	17,0
	Криничанський	24,3	30,0	21,5	20,5	16,5	15,8
	Верхньодніпровський	26,1	34,0	14,4	18,6	15,0	17,2
3	Петриківський	27,7	23,2	20,4	18,6	14,7	16,1
	Васильківський	27,6	23,3	21,7	19,8	14,1	16,9
	Синельниківський	27,5	24,7	21,6	20,2	16,3	16,4
	Павлоградський	25,9	24,5	19,9	18,4	14,5	16,3
4	Петровський	31,0	26,0	24,4	21,4	15,9	18,9
	Межівський	28,2	23,7	22,5	20,3	15,0	17,2
5	П’ятихатський	28,3	25,5	22,1	20,8	16,1	16,0
	Солонянський	28,1	25,1	21,8	19,9	16,7	15,7
	Криворізький	27,8	26,9	20,8	19,4	17,4	15,8
	Томаковській	28,4	25,9	20,8	18,8	16,0	15,2
	Нікопольський	31,2	27,9	22,3	19,4	17,5	14,6
6	Апостоловськнй	28,5	23,2	20,4	17,7	17,4	14,5
	Широківський	29,1	25,2	21,2	18,3	16,5	14,1
	Софіївський	25,8	23,4	18,4	17,4	14,5	14,2
	Середнє по області	28,6	27,2	21,9	19,7	16,3	16,3

 

Результати досліджень, проведених співробітниками Інституту зернового господарства, переконливо свідчать про можливість високоефективного вирощування запрограмованих врожаїв кукурудзи (80–100 ц/га і більше) і озимої пшениці (50–70 ц/га) у виробничих умовах Степової зони при зрошуванні.

Для порівняння рекордні врожаї сільськогосподарських культур у світі складають (ц/га):

пшениця – 192;

рис – 311 (сума за 3 урожаї);

кукурудза – 272;

ячмінь – 188;

соя – 98.

Природні ресурси (ґрунти, опади, тепло, світло) можна розділити на дві групи чинників, які піддаються безпосередньому регулюванню (запаси поживних речовин і продуктивної вологи у ґрунті) і практично нерегульовані, але які піддаються в різному ступені непрямому впливу (температура і вологість повітря у посівах, температурний режим ґрунту, сонячна радіація) (мал. 1).

Малюнок 1

Найважливіші чинники формування врожаю

Сільськогосподарських культур і шляхи дії на них

 

 

 

Природні ресурси першої групи чинників підлягають управлінню за рахунок інтенсифікації рослинництва, вдосконалення структури посівних площ, обробки ґрунту, зрошування та ін.

Природні ресурси, що відносяться до другої групи, повинні ефективно використовуватися перш за все за рахунок створення високого фотосинтетичного потенціалу продуктивності посівів, відповідного підбору сортів і гібридів, раціонального поєднання основних і проміжних культур.

На мал. 2 представлено зразкову структуру часткової участі чинників інтенсифікації в надбавці врожаю у порівнянні з природною родючістю на незрошуваних і зрошуваних землях.

Малюнок 2

Планування, прогнозування і програмування врожаїв

Програмування слід відрізняти від прогнозування і планування. У програмуванні беруть до уваги тільки вирішальні чинники, що впливають на формування врожаю, а саме: добриво, зрошування, інтегровану систему захисту рослин тощо.

Прогнозування є розрахунком теоретично можливого врожаю, який забезпечується кліматичними, ґрунтовими і матеріально-технічними ресурсами. Мета прогнозування – дати наукове обґрунтування величини врожаю при розробці планів виробництва сільськогосподарської продукції. Це перший етап наукового планування.

Врожай окремих культур і валовий збір продукції зі всієї площі планують на основі прогнозу по рівню для лімітуючого фактору з урахуванням закону розподілу некерованих агрокліматичних факторів.

Програмування передбачає розробку програми, тобто оптимального кількісного співвідношення керованих чинників з урахуванням кліматичних умов, які в системі технологічного процесу забезпечують отримання планованого врожаю при економному використанні ресурсів.

Програмування врожаю найбільш ефективне на зрошуваних землях, де можна регулювати вологозабезпеченість ґрунтів. Зрошування, у свою чергу, дає можливість нарощувати і використовувати ефект взаємодії інших чинників. При програмуванні зростає вплив рівня мінерального живлення рослин за умови максимального використання інших заходів агротехніки. Метод програмування може бути використано і на богарних землях у вигляді ресурсного програмування на основі оцінки родючості (бонітету) ґрунту, наявності добрив, техніки, вологи, суворого дотримання елементів технології вирощування.

Закон плодозмін

В основі цього закону лежить загальнобіологічний закон єдності і взаємозв’язку рослинних організмів та умов навколишнього середовища. Необхідність періодичної зміни різних культур у посівах (не завжди щорічно) зумовлюється не лише різним виснаженням ґрунтів на поживні елементи та неоднаковим розміщенням кореневих та поживних залишків, але і неоднаковою зміною водно-фізичних властивостей ґрунту. Крім того, при беззмінному вирощуванні культурні рослини уражаються характерними хворобами та шкідниками, пригнічуються специфічними бур’янами, що веде до суттєвого зниження врожаю. 

7. Закон фізіологічних годин – реакція рослин на тривалість і інтенсивність освітлення, що дозволяє вірно підійти до підбору культур для поживних і поукісних посівів;

8. Закон регуляторної системи – рослини безперервно отримують інформацію із зовнішнього середовища, переробляють її і на основі цього підсилюють або уповільнюють процеси, що відбуваються в організмі. Правильне використання цього закону допомагає експериментатору підбирати культури і розробляти технології їх вирощування, які забезпечують отримання високої врожайності у конкретних умовах.

Десятий принцип вимагає наявності відповідних експериментальних даних, широкого використання математичного апарату і ЕОМ, що дозволяє найточніше визначати оптимальний варіант комплексу заходів, який забезпечує отримання запрограмованого врожаю.

Балансовий метод програмування врожаю ґрунтується на застосуванні простіших фізико-статистичних моделей продукційного процесу. При цьому процедура програмування зводиться до визначення рівня врожаю, розрахунку доз добрив, розробки технологічних карт і ін. В основних розрахункових формулах використовуються узагальнені у часі і просторі ґрунтово-кліматичні показники. Цей метод одержав найбільшого розвитку і у теперішній час найбільше застосовується у практиці програмування врожаїв.

 

Т Е М А 2

 МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ПРОГРАМОВАНОЇ ВРОЖАЙНОСТІ

 

При програмуванні врожаю будь-якої сільськогосподарської культури визначають три рівні врожайності:

1) потенційний врожай (ПУ) – за приходом фотосинтетичної активної радіації,

2) дійсно можливий врожай (ДМУ) – за біокліматичними показниками і умовами вологозабезпеченості посівів;

3) врожай у виробництві (УВ) – рівень врожайності у виробництві.

Потенційний врожай – це максимальний врожай, який може бути забезпечено надходженням ФАР за оптимального протягом вегетації режиму агрометеорологічних чинників з урахуванням потенційної продуктивності культури, рівня родючості ґрунту, культури землеробства.

Дійсно можливий врожай (ДМУ) – це максимальний врожай який може бути одержано за реальних середньобагаторічних кліматичних умов.

Ефективність програмування врожаю тим вище, чим менше різниця між ДМУ і УВ. В ідеальному випадку УВ повинен бути рівним ДМУ.

Т Е М А 3

ВИЗНАЧЕННЯ ДІЙСНО МОЖЛИВОГО

(БІОЛОГІЧНОГО) ВРОЖАЮ ЗА ЕЛЕМЕНТАМИ ЙОГО СТРУКТУРИ

Кожна сільськогосподарська культура має свої елементи структури врожаю. Так, врожай більшості сільськогосподарських культур (пшениця, жито, ячмінь, овес) визначають такі елементи: число рослин перед збиранням, продуктивна кущистість, кількість колосків і зерен в колосі, маса 1000 зерен; врожай кукурудзи – число качанів, їх розміри, число зерен в качані, їх маса; врожай зернобобових культур – кількість бобів, зерен у бобі, їх маса, маса 1000 зерен.

Збільшення кожного елементу структури врожаю обумовлює підвищення загального врожаю. Тому необхідно знати, які агротехнічні прийоми, в якому ступені, в який час впливають на формування структури врожаю.

 

Довжина колосу

Довжина колосу найбільше залежить від сортових ознак. Одні сорти мають колос щільний, колоски в колосі розміщені близько один до одного, інші – нещільний, між колосками є великі проміжки. Зрозуміло, що сорти з нещільним колосом будуть мати більшу довжину, але це ще не означає, що сорти з меншою довжиною колоса (щільні) мають нижчу продуктивність. Так, старі високорослі сорти у більшості випадків мали довгий колос, але були менш врожайні порівняно з новими інтенсивними сортами з колосом меншої довжини, але щільним.

Довжина колосу не має прямого зв'язку з величиною врожаю. Продуктивність колосу більше залежить від кількості колосків та квіток в них, озерненості колосу тощо.

 

Кількість колосків у колосі

Кількість колосків у пшениці є важливим компонентом продуктивності колосу. У польових умовах пшениця утворює 12–20 колосків, у деяких випадках число їх знижується до 7–5, в інших зростає до 30.

За М.С. Савицьким, кількість колосків у колосі може змінюватись від 7 до 35.

Для одержання 90–110 ц/га зерна потрібно мати в одному колосі 21–23 колоски.

Не всі колоски, що закладаються, зберігаються до збирання. Проте певними агротехнічними заходами можна збільшити кількість закладених колосків.

Під час вегетації здійснюється морфологічний контроль за елементами продуктивності з метою встановлення ефективних агрозаходів для підвищення врожайності.

На ранніх етапах для підрахунку колосків у колосі зародковий колос відділяють голкою від стебла, поміщають на предметне скло і розглядають під мікроскопом зі збільшенням у 40–80 разів. Підрахунок буде правильним, якщо колос буде повернутий до окуляра лицевим боком.

Коли довжина колосу досягає 5 мм і більше, кількість колосків у колосі можна підрахувати за допомогою ручної лупи з шестиразовим збільшенням.

Частина колосків у процесі росту і розвитку відмирає, тому підраховують кількість нормально розвинених колосків з фази кінця кущіння до кінця фази наливу зерна.

Кількість колосків у колосі залежить від генотипу, метеорологічних умов і технології вирощування культури.

Так, тільки від правильно вибраної густоти стояння рослин за допомогою відповідної норми висіву і розміщення рядків з півночі на південь, можна збільшити на 10–15 % кількість колосків у колосі. Встановлено зменшення їх кількості у колосі на загущених посівах. Це зменшення пояснюється низькою інтенсивністю освітлення внаслідок взаємного затінення рослин.

Кількість колосків залежить від строків сівби. Ранні строки сівби сприяють формуванню більшої кількості колосків.

Чи не найбільший вплив на продуктивний процес мають азотні добрива, оптимальні строки і норми їх внесення. Підживлення на III–IV етапах органогенезу посилює формування елементів продуктивності колоса, сприяє закладанню та зберіганню колосків.

За умови високого рівня азотного живлення розвиток рослин затримується, це сприяє утворенню в колосі більшої кількості колосків. Зростає тривалість розвитку зародків колосків, пізніше формується верхівковий колосок. Навіть незначна затримка у розвитку верхівкового колоска може порівняно сильно вплинути на кількість колосків.

Кількість зерен у колосі

Озерненість колоса залежить від двох показників, а саме:

– кількості колосків у колосі;

– кількості зерен у колоску.

Кількість зерен у колоску буває різною. У середній частині колоса у колосках формується 2–3, а при сприятливих умовах може збільшуватись до 3–4 і навіть 4–5 зерен. Нижні та верхні колоски менш продуктивні і зменшують середнє число зерен у колосках колоса.

У сортів озимої пшениці в основному формується 2–3 зерна в кожному колоску. Для одержання 90–100 ц/га зерна необхідно мати такі показники структури – в колоску має бути не менше 2,5–3,0 зерен, а в колосі їх кількість має становити 43– 47 шт. Максимальна можлива кількість зерен у колосі при вирощуванні озимої пшениці за інтенсивною технологією може досягти 40–50 шт.

Озерненість колоса визначається метеорологічними умовами і агротехнічними заходами.

Встановлено, що найбільша кількість зерен у колосі формується тоді, коли температура повітря в кінці квітня – на початку травня становить біля 12 °С. Зменшує число зерен у колосі нестача вологи у певні періоди росту. Проте найбільший вплив на число зерен має інтенсивність фотосинтезу та забезпеченість доступними асимілятами.

 

Маса зерна з одного колоса

Маса зернівки визначається двома чинниками:

ü величиною квіткових лусок, що є первинною ознакою і пізнішим ростом;

ü розвитком зернівки.

Величина зерна залежить від величини органів, що його оточують, тобто від розмірів квіткових лусок. Квіткові луски досягають своєї максимальної величини ще до колосіння.

У структурі врожаю озимої пшениці двома найголовнішими узагальнюючими показниками є:

o кількість продуктивних стебел з одиниці площі;

o маса зерна з одного колоса.

Реальна продуктивність зростає при інтенсивному і синхронному розвитку всіх органів рослини, що забезпечує більше число пагонів на IV етапі, колосків – на VIII етапі, кількості запліднених квіток на IХ – Х етапах, більше число і масу зернівок на ХI–ХІІ етапах органогенезу.

Відповідними цілеспрямованими агрозаходами можна збільшити як число продуктивних стебел на одиниці площі, так і продуктивність колоса. У більшості випадків два цих головних елементи продуктивності розвиваються у протилежних напрямках. Збільшення густоти продуктивного стеблостою призводить до зменшення маси зерна з одного колоса, і навпаки.

Найчастіше у структурі посівів зустрічається таке поєднання – маса зерна з одного колоса знаходиться у межах 0,8–1,2 г, а число продуктивних стебел становить 500–600 шт/м². Це дозволяє збирати з одного гектара 40–72 центнери зерна. Подальший ріст урожайності у виробничих умовах відбувається в основному за рахунок густоти стеблостою. Проте, можливості росту цього показника обмежуються лише двома пунктами – 650 і 700 шт/м². Збільшення кількості колосся на м² понад 700 шт., згідно з численними даними, призводить до зниження урожайності посівів через вилягання і погіршення фітосанітарного стану посівів.

Маса 1000 зерен

На останніх етапах органогенезу більший рівень урожайності досягається за рахунок кращої виповненості зерна, яка характеризується таким показником, як маса 1000 зерен.

Маса зернівки залежить від низки чинників, перш за все від тривалості і швидкості її росту, швидкості накопичення сухих речовин. Найбільший вплив на крупність зерна має фотосинтетична діяльність трьох верхніх листків. Чим більший розмір листків, тим крупніші зерна.

Тривалість росту зернівки може сильно скоротитися через високу температуру повітря, дефіцит вологи, нестачу поживних речовин у ґрунті, особливо азоту. Оптимальна температура для росту зерна становить        20–25 °С. Якщо під час розвитку зерна пшениці температура перевищує        25 °С, відбувається зниження маси 1000 зерен, зменшується число розвинених зернівок.

З іншого боку, низька температура повітря і затяжні рясні дощі можуть призвести до утворення слабо виповнених зернівок внаслідок “стікання” деяких поживних речовин. Найбільшу масу 1000 зерен мають рослини, вирощені у сприятливих метеорологічних умовах в період наливу і достигання зерна. Залежно від умов під час формування і наливу зерна маса 1000 зерен у пшениці може коливатися від 20 до 50 г.

В одного й того ж сорту різниця в масі 1000 зерен може досягти     15–20 г.

Крупність зерна є чітко вираженою сортовою особливістю.

Маса 1000 зерен може регулюватись відповідними агротехнічними заходами: попередниками, дозами добрив, нормами висіву, строками посіву.

До значного зменшення маси 1000 зерен може призвести забур’яненість посівів, пошкодження рослин хворобами і шкідниками, вилягання рослин та інше. Ці проблеми вирішуються інтегрованим захистом рослин та агротехнічними заходами.

Показник маси 1000 зерен важливий не тільки при аналізі структури врожаю. Він використовується також при визначенні якості зерна та встановленні норми висіву.

 

Ячменю (М.К. Каюмов, 1989 р.)

Показники	Дворядний ячмінь	Багаторядний ячмінь
Продуктивна кущистість	1,5–2	1,5–2
Кількість, шт.:
рослин при збиранні на 1м^2	300–400	250–300
продуктивних стебел на 1м^2	600–800	500–600
колосків у колосі	21	42
зерен у колосі	21	42
Маса 1000 зерен, г	50–60	40–50
Можливий врожай, ц/га	70–110	80–120

2. Структура посівів планованої врожайності.

Для планування врожаю необхідно визначити оптимальні показники елементів структури врожаю, формування яких повинно бути забезпечено комплексом агротехнічних заходів. Елементи структури зернових культур по характеру дії на врожай об'єднані умовно у п'ять груп.

1. Основні елементи, з яких складається будь-який врожай: число рослин на одиниці площі перед прибиранням, продуктивна кущистість, число зерен в колосі (волоті),  маса 1000 зерен. Ці елементи безпосередньо впливають на біологічну врожайність, яку можна визначити за формулою:

У = Р × К × П × А / 10000,

де У– біологічна врожайність зерна, ц/га;

Р – кількість рослин на 1 м² перед збиранням;

К – коефіцієнт продуктивної кущистості;

П – число зерен у колосі (волоті);

А – маса 1000 зерен, г.

Наприклад, щоб одержати 50 ц/га ячменю, слід забезпечити формування такої структури врожаю:

ü кількість рослин перед збиранням на 1 м² – 400;

ü продуктивна кущистість 1,5;

ü число зерен у колосі – 20;

ü маса 1000 зерен – 41,7 г.

У = 400 × 1,5 × 20 × 41,7 / 10000 = 50ц/га.

Після цього можна розрахувати масу зерна в колосі:

В = А × П / 1000,

де А – маса 1000 зерен, г;   

П – число зерен у колосі.

В = 41,7 × 20 / 1000 = 0,83 г.

Завдання 1. Розрахувати біологічну врожайність основних зернових культур (табл. 14).

Таблиця 14

ТЕМА 4

 ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ НОРМ

ВНЕСЕННЯ ДОБРИВ НА ПЛАНОВАНУ ВРОЖАЙНІСТЬ

При розрахунку оптимальних норм добрив необхідно враховувати забезпеченість ґрунту доступними для рослин формами елементів живлення, хімічний склад основної і побічної продукції, потреби рослин в азоті, фосфорі і калії, ступінь використання поживних речовин з органічних і мінеральних добрив.

Для розрахунку норм добрив на планований врожай необхідно знати винесення азоту, фосфору і калію, коефіцієнти використання поживних речовин, що вносяться з органічними і мінеральними добривами (табл. 18).

Таблиця 18

Узагальнені дані

Культура	Вологий рік	Середній рік	Посушливий рік
1	2	3	4
Озима пшениця	350–450	450–500	500–525
Озиме жито	400–425	425–450	450–550
Яра пшениця	400–435	435–465	465–500
Ячмінь	375–425	435–500	500–530
Овес	435–480	480–530	530–590
Кукурудза (зерно)	250–275	275–300	300–325
Картопля	150–175	175–200	200–225
Буряк цукровий	80–100	100–120	120–140

Закінчення табл. 31

1	2	3	4
Кукурудза (силос)	80–90	90–95	95–105
Багаторічні трави (сіно)	500–550	550–600	600–700
Баштанні	100–170	170–200	200–220
Просо	220–250	250–270	270–290
Гречка	350–400	400–450	450–500

Таблиця 32

Сумарне водоспоживання зернових культур у південному Степу, м³/га (В.А. Писаренко, 1990)

Культура	Рік забезпечення	Без зрошування	При зрошуванні
1	2	3	4
Озима пшениця	Вологий	4095	4336
	Середній	3789	5180
	Середньосухий	4090	5470
Кукурудза	Вологий	3204	4183
	Середній	3442	4750
	Середньосухий	3204	5390
Сорго	Вологий	3479	4065
	Середній	2534	4089
	Середньосухий	2047	4731

Таблиця 33

ТЕМА 6

ІІІ. Обробіток ґрунту

Основний

 

 

Передпосівний

 

 

VІ. Стан посівів

Кількість рослин на 1 м² ________________, шт.

Кількість продуктивних стебел на 1 м² у фазі молочного стану _________, шт.

Кількість зерен в 1 колосі _______________________ шт.

Середня маса 1000 насінин, бульб з 1 куща картоплі, 1 коренеплоду буряків і т.д. _______________________________________________ г

Біологічно можливий урожай __________________________

 

 

VІІ. Збирання урожаю

Строки і способи збирання _____________________________________

Якість збирання _____________________________________________

 

 

Завдання 1. Користуючись даними занять розробити оперативне спостереження за ходом формування урожаю і внести необхідні уточнення в систему запланованих агротехнічних заходів. Намітити пропозиції по дальшому підвищенню продуктивності сільськогосподарських культур.

 

 

МІНІСТЕРСТВО освіти і науки УКРАЇНИ