Общие положения
9.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Программирование урожайности - это процесс разработки и освоения комплекса взаимосвязанных агромелиоративных, экономических, организационно-технических мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых с учетом биологических особенностей растений обеспечивает получение максимально возможного урожая в конкретных условиях поля при наличии необходимых материальных ресурсов в хозяйстве. При реализации метода программирования урожайности стремятся к расширенному воспроизводству или по меньшей мере к сохранению плодородия почвы, соблюдению требований охраны окружающей среды и высокой экономичности производства. Программирование и управление формированием урожая рассматривают как очень сложный динамический процесс, который протекает под влиянием
Рис. 9.1. Блок-схема участия факторов в формировании урожая
непрерывно изменяющихся условий внешней среды в системе „почва — растение - атмосфера" (рис. 9.1) .
Анализ условий внешней среды, при которых формируется урожай, и объединение их в экологический блок (температура и влажность воздуха, атмосферные осадки, скорость ветра, характеристика почвы, рельеф местности, глубина и минерализация грунтовых вод) позволяют для конкретных зоны, района, поля установить ресурсы тепла и света, обеспеченность осадками, оценить возможности перезимовки растений и другие факторы, входяпдие в группу агроклиматических показателей. По данным анализа почвенного покрова, геоморфологии, гидрогеологии и других почвенно-мелиоративных параметров определяют наличие питательных веществ, засоленность почвы, режим грунтовых вод, степень естественной дренированности территории. Исходя из агроклиматической, почвенно-мелиоративной характеристик зоны, района, поля, плановых заданий, выбирают вид сельскохозяйственной культуры, разрабатывают технологию ее возделывания.
Под влиянием технологических воздействий на почву и растения формируются тепловой, водно-воздушный, питательный, солевой и другие режимы почвы. Основываясь на результатах их сравнения с биологическими особенностями культуры, рассчитывают возможный уровень урожайности. Одновременно с этим устанавливают факторы, лимитирующие продуктивность агроценоза, и определяют пути их оптимизации проведением поливов, внесением удобрений, выбором средств защиты от сорняков, вредителей, болезней и др. Оптимизируя соотношение урожае образующих факторов путем введения в технологический блок необходимых управляющих воздействий, можно полнее согласовать внешние условия среды с биологическими особенностями растений и тем самым повысить реализацию потенциала их продуктивности. В оптимальных условиях функционирования биологической системы, представленной агроценозом, активизируются биохимические процессы образования органического вещества растений, что способствует формированию более высокого урожая.
Программирование урожайности основывается на учете и правильном использовании законов земледелия и растениеводства. Соблюдение их должно стать предметом особой заботы разработчика программы на получение определенного урожая.
9.2. ПРИНЦИПЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ
Широкое применение орошения, более высокий уровень обеспеченности техникой, удобрениями требуют более высокого уровня агротехники, точного расчета технологических процессов на орошаемых землях и т. п.
Программирование урожайности - научное направление, которое поставило своей задачей целенаправленное формирование посевов для получения заранее запланированного урожая. Для исследования теоретических вопросов и решения практических задач метод программирования урожайности предполагает применение ЭВМ ввиду сложности используемого математического аппарата. Этот метод объединяет усилия многих наук и направляет их на конечную цель - урожай, определяет пути наиболее эффективного ее достижения.
Научной основой методов расчета при программировании урожайности является теория фотосинтеза зеленых растений, базирующаяся на количественной теории фотосинтетической продуктивности сельскохозяйственных культур. Высокая интенсивность газообмена и освещенность каждой единицы листовой поверхности рассматриваются как результат правильного формирования надземной структуры растительного покрова, обеспечивающего наилучшее распределение в посеве света, тепла, влаги, воздуха.
Основные принципы программирования урожайности сельскохозяйственных культур базируются на фундаментальных достижениях науки о развитии культурных растительных сообществ и о путях регуляции их развития, а также на глубоком анализе тенденций развития современной агрономии.
Первый принцип программирования урожайности состоит в учете гидротермического показателя продуктивности фитомассы, второй — в расчете ее по коэффициенту использования растениями фотосинтетически активной радиации, третий - в определении оптимальных возможностей культуры (сорта) применительно к тем условиям, где предполагается получать высокие урожаи. Из этих трех принципов следует, что, прежде всего надо рассчитать потенциальный урожай, а потом действительно возможный урожай дня конкретного поля и сорта сельскохозяйственной культуры.
Четвертый принцип программирования урожайности заключается в том, чтобы на занятом растениями поле сформировать соответствующий ее уровню фотосинтетический потенциал, который определяется прежде всего густотой стояния растений, облиственностью сорта сельскохозяйственной культуры и нормой высева. Норму высева вычисляют под заданный урожай с учетом сорта сельскохозяйственной культуры и опасности ее полегания.
Пятый принцип программирования урожайности состоит в необходимости правильного применения основных законов (закономерностей) земледелия и растениеводства:
- равнозначности и незаменимости факторов жизни растений - нельзя необходимый для растений фактор (тепло, вода, свет и др.) заменять другим;
- ограниченного фактора - уровень урожайности определяется фактором, находящимся в минимуме;
- оптимума — только оптимальное соотношение между влагой и питательными веществами обеспечивает наилучшее развитие растений;
- возврата — растения для формирования определенного урожая потребляют из почвы питательные вещества, которые затем необходимо внести в почву;
- плодосмены — при чередовании культур в пространстве и во времени при прочих равных условиях урожаи получаются более высокие, чем при монокультуре.
Шестой принцип программирования урожайности заключается в разработке системы удобрений с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных веществах, обеспечивающих получение запланированного урожая высокого качества.
Седьмой принцип программирования урожайности состоит в разработке комплекса агротехнических мероприятий, исходя из требований культуры (сорта).
Из пятого и седьмого принципов программирования урожайности вытекает требование правильного подбора и соблюдения севооборотов, разработки индивидуальной агротехники для поля.
Восьмой принцип программирования урожайности заключается в том, чтобы в орошаемом земледелии обеспечить потребность растений в воде в оптимальном количестве, а в богарных условиях уровень урожайности поддерживать исходя из складывающихся климатических условий.
Девятый принцип программирования урожайности состоит в том, чтобы обеспечить выращивание здоровых растений, исключить отрицательное влияние вредителей и болезней на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.
Десятый принцип программирования урожайности требует наличия соответствующих экспериментальных данных, широкого использования ЭВМ и математического аппарата, который позволит наиболее точно определить оптимальный вариант комплекса мероприятий.
Кроме этих десяти принципов программирования урожайности, можно указать на необходимость обязательной всесторонней экономической оценки разрабатываемого комплекса мероприятий.
Перечисленные принципы программирования урожайности охватывают три основных аспекта - агрометеорологический, агрофизический, агротехнический, общеметодологически определяющие проблему программирования.
9.3. ЭТАПЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ
Программирование урожайности предполагает разработку прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ.
Прогностическая программа для конкретного сорта или гибрида сельскохозяйственной культуры и поля — это обоснованный технологический проект получения расчетного (программированного) урожая. Программа может быть распечатана в виде агротехнологической карты, представлена сетевым или линейным графиком формирования урожая с программно-целевым управлением основными регулируемыми факторами роста и развития растений на протяжении всего цикла их вегетации.
Такую программу составляют в конце лета на вегетационный период предстоящего года. Поскольку предсказать погодные условия на этот период не представляется возможным, вопросы управления водным режимом почвы в прогностической программе разрабатывают для года заданной, чаще всего 75 %-ной вероятности дефицита водного баланса. Вид, нормы и сроки внесения удобрений определяют по разнице выноса питательных веществ с программируемым урожаем и наличия их в почве после уборки предшественника.
В прогностической программе для принятой урожайности устанавливают систему применения удобрений, режим орошения, системы обработки почвы и ухода за посевами, защиты посевов от сорняков, болезней и вредителей, потребность в технике, необходимые технологические комплексы машин. Оптимальные варианты разработки технологии выращивания программируемого урожая наиболее обоснованно выбирают при решении многовариантной задачи на ЭВМ.
Формализация показателей оценки потребности растений в элементах питания во времени с учетом динамики их содержания и коэффициентов использования из почвы позволяет с помощью ЭВМ определять сочетания, нормы и сроки внесения удобрений. Достигается это составлением стандартных программ управления питательным режимом почвы. Последующая реализация таких задач сводится к их многовариантному анализу с целью выбора оптимального сочетания сроков и норм внесения удобрений для получения заранее рассчитанной урожайности сельскохозяйственных культур на большой площади.
Установленные в прогностической программе показатели характеристики режима орошения принимают за основу при составлении внутрихозяйственных планов водопользования. Они имеют вероятностный характер.
Корректирующую программу разрабатывают на каждый предстоящий месяц с учетом долгосрочного прогноза погоды, фактического состояния посевов и численных значений контролируемых предметов.
При реализации технологического проекта возможны его коррективы, являющиеся следствием отклонения хода фактически складывающихся условий и темпов прироста вегетативной массы от принятых в прогностической программе. Корректирующую программу управления продукционным процессом составляют с учетом долгосрочного прогноза погоды и фактического состояния посевов.
Оперативно-текущую программу разрабатывают по более достоверному краткосрочному прогнозу погоды на каждую предстоящую неделю на основе корректирующей программы. Исходные данные для ее уточнения — состояние посевов, фактические запасы почвенной влаги в активном слое, прогноз погодных условий и некоторые другие. По данным оперативно-текущей программы составляют заявки на воду для проведения поливов с указанием конкретных полей, сроков и подачи воды. Все эти материалы служат исходными данными для разработки графика использования машин технологического комплекса, выполнения всех видов работ по выращиванию культуры с применением интенсивной технологии.
Расчеты прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ можно выполнять как безмашинным методом, так и с использованием ЭВМ. За основу расчетов принимают общую модель продукционного процесса формирования программируемой урожайности. В результате последовательного решения взаимосвязанных прогностической, корректирующей и оперативно-текущей программ получают агротехнологический проект возделывания сельскохозяйственной культуры в виде типовой технологической карты. С учетом конкретных особенностей поля, складывающихся погодных условий, фактического состояния посевов в эту карту поэтапно вносят уточнения по управлению продукционным процессом с конечным выходом на программируемую урожайность.
Заключительным этапом программирования урожайности является анализ полученных результатов: сравнивают фактическую и программированную урожайность, анализируют системы управляющих воздействий на продукционный процесс агроценозов, который позволяет установить причины отклонений полученной урожайности от предусмотренной программой, если они имеются, и внести необходимые коррективы в расчеты программы получения запланированных урожаев в последующие годы.
9.4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ МЕТОДА ПРОГРАММИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ
Использование метода программирования урожайности предполагает и стимулирует существенное улучшение организации труда и повышение технологической дисциплины в результате:
- ежегодной разработки технологических карт, сетевых графиков для каждого пбля под каждую культуру;
- оперативной корректировки технологических карт, сетевых графиков в связи с изменением погодных условий, производственной ситуации и ресурсной обеспеченности хозяйств;
- жесткого технологического контроля за выполнением основных этапов технологических схем и всех корректировок к ним, а также применения санкций за нарушение технологии;
- увязки планов работы обслуживающих объединений с технологией возделывания сельскохозяйственных культур, производственными планами хозяйств.
Технологический граф разрабатывают исходя из условия, что в органогенезе растения последовательно проходят стадию яровизации, фотостадию, спектростадию и стадию формирования урожая. Каждая из этих стадий характеризуется определенными условиями. На разных стадиях и этапах органогенеза меняются потребности растений. Биологический контроль за состоянием процесса формирования урожая обязателен при программированном возделывании сельскохозяйственных культур.
Рисунок 9.2
Каждой стадии развития агроценоза соответствуют определенные технологические операции.
Структура сетевых графиков. Технологические сетевые графики являются логической сетевой моделью технологии. На основе результатов анализа сетевых графиков, описывающих операции и события при возделывании любой сельскохозяйственной культуры, можно объединить все работы, входящие в сетевой график, в пять блоков: естественные природно-климатические условия возделывания сельскохозяйственной культуры, комплекс факторов внешней среды; состояние возделываемой сельскохозяйственной культуры; контроль почвенно-климатических условий, режима питания, влажности и др.; совокупность технологических факторов; организационно-технологические работы.
Расположим операции, выполняемые при возделывании культуры, по горизонтали с выделением названных функциональных блоков (рис. 9.3). При таком изображении технологического сетевого графика структура его представлена наглядно: легко выделить место каждой технологической операции в общем плане организации работ и выявить операции, выполнение которых связано с контролем хода выполнения технологии, использованием техники; появляется возможность выделения зон действия специфических условий и служб, способствующих выполнению программы выращивания урожая культуры. На этом графике четко выделяется логическая связь между последовательными этапами технологии. Оперативная ценность графика повышается при введении масштаба времени и продолжительности работ.
Принципы составления технологического сетевого графика. При разработке технологического сетевого графика вначале устанавливают перечень работ, который должен быть завершен ранее, чем начнется данная работа, затем работ, которые можно начинать после завершения данной работы, и, наконец, тех работ, которые можно выполнять одновременно с данной работой. Расчет сетевого графика в каждом случае осуществляют по ведущему ресурсу (биоэнергетическому, временному, экономическому и др.).
Рекомендуются следующие методы приведения технологических сетевых графиков в соответствие с заданными сроками: изменением временных оценок путем замены нормальной продолжительности выполнения работ сокращенной; изменением топологии сети вследствие пересмотра технологии выполнения работ; расчленением работ и их совмещением во времени.
На всех стадиях планирования и управления процессом формирования урожая стремятся соблюдать следующие принципы:
- планирование должно носить сквозной характер, то есть вестись относительно заданной конечной цели планируемого проекта;
- конечная цель должна быть предельно четкой, конкретной и полной;
Рисунок 9.3 - планирование должно быть комплексным, то есть в технологическую сетевую модель следует включать все необходимые для достижения конечной цели работы независимо от их вида;
- должна быть определена ответственность за выполнение любой части проекта;
- всю оперативную информацию о ходе работ следует строить по принципу концентрации внимания на фактически происшедших и на предполагаемых изменениях и отклонениях от плана.
Контрольные вопросы и задания.
1. Проанализируйте блок-схему участия факторов в формировании урожая. Назовите факторы, лимитирующие продуктивность агроценоза, способы их оптимизации в условиях вашего хозяйства.
2. Назовите принципы программирования урожайности. Какая взаимная связь между ними?
3. Каково содержание прогностической, корректирующей и оперативно текущей программ? Как вы представляете их взаимную связь?
4. Дайте анализ организационных особенностей внедрения метода программирования урожайности применительно к условиям вашего хозяйства.
5. Разработайте сетевой график возделывания одной из кормовых, зерновых, овощных и других культур, выращиваемых в регионе расположения вашего хозяйства.
