В процессе фотосинтеза, в результате которого образуется органическое вещество, составляющее 90-95% биомассы растений, используется только часть солнечной радиации, находящейся в спектральном интервале длин волн от 380 до 710 нм. Эту часть солнечной энергии называют фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Установлено, что урожаи, получаемые в производстве, намного ниже тех, которые могут быть обеспечены приходом ФАР и другими климатическими ресурсами.
Поэтому при программировании урожаев, прежде всего, определяют величину потенциального урожая, который может быть получен в данной климатической зоне при оптимальных почвенных и агротехнических условиях. Она зависит от величины ФАР и возможностей ее использования культурой (сортом).
Зная приход ФАР в конкретном районе за вегетационный период, можно поставить задачу усвоения посевами 2-3% или более ФАР и на основании этих показателей с учетом калорийности единицы органической массы урожая определить возможную урожайность культуры (сорта) или нескольких культур, выращиваемых на одном поле. В среднем каждый килограмм сухой органической массы аккумулирует 16750 кДж (4000 ккал) энергии. Расчет проводят по формуле:
Убиол =EQK ,
100q
Где Убиол – биологический урожай абсолютно сухой растительной массы, т/га; EQ – суммарный приход ФАР за вегетационный период культуры в данной зоне млрд. кДж/га (млрд. ккал/га); К – запланированный коэффициент использования ФАР, %; q – количество энергии, выделяемое при сжигании 1 кг сухого вещества биомассы (обычно принимают q = 16750 кДж).
Посевами тритикале запрограммировано усвоить 2% ФАР. За период вегетации в посевы приходится 19,80 млрд. кДж/га. При этих показателях ФАР урожай абсолютно сухой биомассы составит
Убиол = 9,913 * 109 *2 = 11,8 т/га абсолютно сухой биомассы;
105 * 16750
Для перехода от урожая абсолютно сухой биомассы к урожаю зерна при стандартной влажности пользуются формулой:
У о. пр. = 100 Убиол
(100 – В ст.) * а,
Где Уо.пр.- урожай основной продукции при стандартной влажности, т/га; Убиол - биологический урожай абсолютно сухой растительной массы, т/га; В ст. – влажность основной продукции по ГОСТу, %; а – сумма относительных частей основной и побочной продукции в общем урожае сухой биомассы.
У о. пр. = 100 * 11,8 = 5,97т/га.
(100 –14) * 2,3
Итак, урожай абсолютно сухой биомассы по приходу ФАР будет равен 11,8 т/га, а урожай основной продукции 5,97 т/га.
Определение потенциального урожая по биоклиматическим показателям.
По ограниченной теплообеспеченности величину потенциального урожая можно определить по гидротермическому показателю (ГТП) или величине биоклиматического потенциала (БКП), которые учитывают и влагообеспеченность. Урожай сухой биомассы по ГТП рассчитывают по формуле А. М. Рябчикова:
Убиол. = 2,2 ГТП – 10.
Здесь ГТП = 0,46 Кувл * Тв,
Кувл. = 2453 * W
104 * R ,
где Убиол. – биологический урожай абсолютно сухой биомассы, т/га; ГТП - гидротермический показатель (потенциал) продуктивности; Тв – период вегетации культуры, декады; Кувл. – коэффициент увлажнения; 2453 – коэффициент скрытой теплоты испарения, кДж/кг (568 ккал/кг); W – количество продуктивной влаги за период вегетации, мм; R – суммарный радиационный баланс за этот период, кДж/см2, (ккал/см2).
Кувл. = 2453 * 338 = 1,24
104 * 67,0
ГТП = 0,46 * 1,24 * 12 = 6,84
Убиол. = 2,2 * 6,84 – 10 = 5,05 т/га.
Урожай зерна будет равен:
Уз. = 100 * 5,05 = 2,55 т/га.
(100-14) * 2,3
Итак, урожай сухой биомассы по ГТП будет равен 6,84 т/га, урожай зерна – 2,55 т/га.
Расчет возможного урожая по биоклиматическому потенциалу продуктивности проводят по формуле:
Убиол. = В * БКП,
В свою очередь, БКП = Кувл. Еt ›10 оС,
1000 оС
где В – коэффициент продуктивности равный 1 т зерна на 1 га при использовании 1% ФАР, 2 и 3 т – соответственно при использовании 2 и 3% ФАР; БКП – биоклиматический потенциал продуктивности; Кувл. – коэффициент увлажнения; Еt ›10 оС – сумма среднесуточных температур выше 10 о С за период вегетации культуры; 1000 оС – сумма температур выше 10 о С на северной границе земледелия.
Убиол. = 1,24 2246 = 2,79 тогда
1000
При использовании 1% ФАР – У1 = 2,79 * 1 = 2,79 т/га; при 2% ФАР – У2 = 2,79 * 2 = 5,58, и при 3% ФАР У3 = 2,79 * 3 = 8,37 т/га.
4. Определение возможного урожая по влагообеспеченности посевов
Величину возможного урожая рассчитывают по формуле:
Убиол. = 100 * W ,Кв
где W – суммарное количество продуктивной влаги, мм; Кв – коэффициент водопотребления, мм га/т. Все данные берутся из справочника.
Убиол. = 100 *55 = 12,2 т/га.
450
Итак, величина возможного урожая по влагообеспеченности посевов равна 12,2 т/га абсолютно сухой массы.
5. Разработка структурной модели высокопродуктивного растения и посева
Проблема получения максимального количества растениеводческой продукции с минимальными затратами заключается в оптимизации земледельческой отрасли, в первую очередь за счет подбора соответствующих культур и технологии их возделывания.
Формирование высокопродуктивного посева зерновых требует точного регулирования многочисленных факторов, определяющих высокую биологическую и, особенно, хозяйственную урожайность. Поэтому процесс формирования продуктивности необходимо рассматривать в сочетании с теми факторами, от которых зависит величина, как общей биологической продукции, так и основной ее части – урожая зерна.
При этом только точное знание законов и закономерностей формирования урожайности, учет количественных и качественных дозировок основных факторов среды и агротехники, влияющих на урожай, выбор этапов их наиболее эффективного воздействия на урожай может обеспечить успех в получении высокого урожая.
Реакция ярового тритикале на почвенно-климатические условия Беларуси. К почве яровое тритикале менее требовательно, чем другие яровые хлеба. При высоком уровне агротехники он хорошо удается на супесчаных, суглинистых, глинистых и торфяных почвах, что объясняется особенностями корневой системы. Может произрастать при повышенной кислотности (рН 5-6). На известкование кислых почв реагирует положительно.
На формирование 100 кг зерна и соответствующее количество соломы яровое тритикале потребляет 2,5-2,9 кг азота, 0,7-1,4 кг фосфора и 1,8-3,3 кг калия. Использование азота и калия растениями тритикале происходит равномерно во все фазы вегетации. В фосфоре он больше всего нуждается в начальный период роста. Благодаря развитой корневой системе и высокой поглотительной способности корней овес эффективно использует последействие удобрений и усваивает питательные вещества из трудно растворимых соединений.
Фазы роста и развития растений. Жизненный цикл растений ярового тритикале разделяется на различные фазы, в каждой из которых происходят определенные изменения в развитии. Степень развития органов в каждой фазе, как и время прохождения их, меняется в зависимости от генотипа образца и окружающей среды.
Прорастание и всходы. Все культурные виды ярового тритикале прорастают быстро и дружно. При прорастании семян развиваются три зародышевых корешка, затем из верхней части зародыша вытягивается почечка. Почечка выходит наружу под прикрытием первичного влагалищного пленчатого листочка – колеоптиле, лишенного пластинки. Этот влагалищный лист быстро прекращает рост, а росток развивается в первый зеленый лист с листовой пластинкой. Всходы обычно появляются на 6-7 день, при пониженных температурах весной на 11-12 день и позднее. Начало всходов отмечают с появлением у растений первого зеленого листа.
Кущение. После появления первого листа главный стебель временно приостанавливается в росте и начинается процесс кущения, который заключается в том, что на подземных узлах из листовых пазух развиваются новые побеги. Последние выйдя на поверхность земли, развиваются также как и главный стебель. Эта фаза начинается обычно через 10-15 дней после появления всходов, в момент развития 3-4-го листа. Число всех стеблей на одно растение обозначается как общая кустистость, а число стеблей с нормально развитой метелкой – как продуктивная. Последняя обычно составляет 2-4 стебля. В разреженных посевах кустистость возрастает. В фазе полного кущения у ярового тритикале различают следующие формы куста: прямостоячую, распластанную и промежуточную.
Выход в трубку. Начинается фаза через 10-15 дней после кущения и означает начало образования соломины. На практике можно определить прощупыванием узла на стебле от поверхности почвы. Обычно с этого момента начинается быстрый рост надземных органов и корней, который продолжается до цветения; позднее процессы роста замедляются и постепенно затухают. После выхода в трубку появляются органы полового размножения – цветки, собранные в колоски и соцветие – метелку.
Выметывание метелки. В полевых условиях эту фазу определяют по появлению первого колоска из влагалища первого листа. У разных видов и сортов срок выметывания различен.
Цветение и оплодотворение. Цветение начинается одновременно с выходом метелки из влагалища с растрескиванием пыльников самых верхних ее колосков и концов отдельных веточек. Затем цветение последовательно переходит к основанию веточек и мутовок метелки. В колоске оно начинается с нижнего цветка и идет в восходящем порядке, поэтому колоски в метелке разновозрастные. По характеру цветения яровое тритикале относят к типу раскрытоцветковых. Во время этого процесса чешуи цветков в той или иной мере расходятся иногда в угол 450 и более, что обусловливается набуханием двух нежных пленочек – лодикул, скрытых внутри чешуи. Пыльники лопаются и выбрасывают пыльцу, когда еще находятся вблизи рылец, внутри цветка, что и способствует самоопылению. Позднее цветковые пленки в той или иной мере раскрываются, тычиночные нити вытягиваются, пыльники выходят наружу и освобождаются от остатков пыльцы. Интенсивность цветения строго зависит от погодных условий. Наиболее благоприятна для цветения влажная погода с температурой воздуха 20-25 градусов. Массовое обильное цветение наступает в ясную теплую погоду после дождя. Большое влияние на формирование урожая оказывает режим питания или избыток основных элементов минерального питания. Белоколосость возникает также на кислых торфяных почвах и при механическом повреждении метелки во влагалище листа.