Принципы программирования урожаев по шатилову. Основные принципы программирования. сельскохозяйственной науки и аграрного образования

2. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности

картофель урожайность удобрение

Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.

Программирование урожаев - это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение предельно возможной урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества. При этом ход формирования урожаев предопределяется программой, составленной заранее с учетом почвенно-климатических условий района и биологических особенностей растений. В установленной последовательности и в оптимальные сроки применяют агроприемы, необходимые для достижения на каждом этапе предусмотренных количественных и качественных показателей роста, развития растений и продуктивности агрофитоценозов. Программирование урожаев предусматривает также корректировку хода формирования фитоценоза по этапам органогенеза растений на основании оперативно получаемой информации.

Отсутствие ГОСТ послужило причиной возникновения и других определений и. самое главное, отождествления программирования, прогнозирования и планирования. Собственно программирование стали называть ресурсным.

Цели и задачи, стоящие перед программированием, позволяют дать такое определение. Программирование урожаев - это определение продуктивности земли по почвенно-климатическим ресурсам и разработка интенсивных технологий возделывания, обеспечивающих наиболее полное использование генетического потенциала сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.

Следовательно, программирование урожаев предусматривает полную реализацию потенциальной продуктивности сорта при оптимизации основных факторов жизнедеятельности растений в регулируемом земледелии и рациональное использование ресурсов климата и почв при условии лимитирования продуктивности посевов каким-нибудь фактором.

Прогнозирование урожаев - это научно обоснованное предсказание продуктивности сельскохозяйственных культур на ряд лет или на перспективу. При использовании метода корреляционно-регрессионного анализа в прогнозировании урожаев пользуются линейной формой уравнения

где у - средний урожай, ц с 1 га; а - свободный член уравнения; Ь - коэффициент регрессии; х - фактор времени.

Уравнение предусматривает ежегодный прирост урожайности в зависимости от различных почвенно-климатических факторов, доз удобрений, способов и глубины обработки почвы и т. д.

Многолетние экспериментальные исследования и обобщение результатов работ по фотосинтезу, минеральному питанию, водному режиму, продуктивности культурных растений, использованию посевами фотосинтетически активной радиации (ФАР) позволили академику ВАСХНИЛ И. С. Шатилову обосновать экологические, биологические и агротехнические условия программирования урожаев. Им предложено десять принципов программирования.

Первые пять принципов предназначены для определения величины возможного урожая на основе следующих факторов:

1) прихода ФАР и использования ее посевами;

2) биоклиматических показателей;

3) влагообеспеченности посевов;

4) фотосинтетического потенциала посевов;

5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:

6) разработка системы удобрения с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных элементах, обеспечивающих получение запрограммированного урожая высокого качества;

7) разработка комплекса агротехнических мероприятий для каждой культуры, направленных на получение запрограммированных урожаев;

8) всесторонний учет и правильное применение основных законов и закономерностей земледелия и растениеводства;

9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;

10) использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая.

Получение высоких, заранее рассчитанных урожаев- новый шаг в агрономической науке. Всесторонний учет всех факторов, определяющих уровень урожайности, позволяет подойти с научных позиций к получению высоких урожаев с одновременный ростом плодородия почв. Повышение культуры земледелия, выведение качественно новых сортов, разработка интенсивных технологий возделывания полевых культур и другие достижения в области агрономической науки, а также накопление исходных данных о взаимосвязи с различными факторами роста и развития растений позволили сформулировать новые принципы программирования урожаев: физиологические, биологические, агрохимические, агрофизические, агрометеорологические и агротехнические. Такое разделение несколько условно, но эти принципы широко применяются в решении задачи практического программирования урожаев специалистами различных отраслей агрономической науки и смежных с ней наук..

3. Принципы программирования урожая

3.1 Определение потенциальной урожайности по ФАР

К принципам программирования урожая относится комплекс взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение расчетного урожая с известной вероятностью при одновременном повышении плодородия почвы и учёте требований охраны окружающей среды.

Программирование осуществляется в два этапа:

1. разработка обоснованной программы получения расчетного урожая;

2. реализация программы с точным выполнением запланированных мероприятий.

Первым из расчётов является определение потенциальной урожайности по ФАР: Ничипоровича и Тооминга.

ПУ=, где

Сумма ФАР за период вегетации изучаемой культуры, выраженная в кДж приходящая на 1 см2

q – это количество энергии необходимая для создания 1 кг абсолютно сухого вещества

KQ – коэффициент использования ФАР

102 – перевод в проценты

103 – перевод в тонны

108 – перевод в килограммы

Уст =, где

Уст – урожай товарной продукции при стандартной влажности

Сумма частей то есть количества зерна + солома 1: 1,5 = 2,5

С – стандартная влажность

ПУ=, где

Km – это доля основной продукции к общему урожаю при стандартной влажности

Решение по Ничипоровичу:

ПУ= т/га

100,7 кдж/см2

Уст == 18,6 т/га

Решение по Томингу:

ПУ = = 17,9 т/га

По Ничипоровичу,

KQ = = 1,9 %

По Тоомингу.

KQ = = 1,9%

3500 * 25 = 87500 = 0,88 ц 3. Рассчитываем массу стержней от массы зерен, ц/га 0,88 - 100 % x - 25 % 4. Определяем массу зерна с 1 га 0,88 ц - 0,22 ц = 0,66 ц. 4. Технология возделывания культур 4.1 Размещение культуры в севообороте Озимая рожь по праву считается культурой низкого экономического риска, особенно в районах с бедными почвами и суровыми климатическими условиям. ...

25-75 ц/га, урожайность семян - 0,5-3,0 редко до 5,0 ц/га. Используется в селекционных программах в качестве одного из компонентов при скрещивании его с культурными видами - люцерной посевной и изменчивой. IV. Рекомендуемая технология возделывания культуры в хозяйстве 4.1 Размещение в севообороте Лучшие предшественники люцерны - озимые и пропашные культуры (картофель, овощи, кукуруза на...

Края преобладают тяжелые по механическому составу почвы (буроподзолистые, лугово-бурые, лугово-глеевые). На этих почвах трудно получить высокие урожаи. К легким и наиболее благоприятным для выращивания картофеля относятся остаточно-пойменные почвы. 2.Морфологические и биологические особенности роста картофеля. Картофель относится к семейству пасленовых (Solanaceae), роду Solanum. Род...

Рядке. Это создаёт благоприятные условия для появления дружных всходов кукурузы, положительно влияет на индивидуальную продуктивность растений. Существуют разные способы посева кукурузы. Например, согласно интенсивной технологии возделывания её можно высевать пунктирным способом. Но на ДВ основным является квадратно-гнездовой способ посева кукурузы с площадью питания 70570. Проводят его сеялками...

Программирование – это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и высококачественное выполнение которых обеспечивает получение запланированной урожайности. Это направление в агрономии отражает достижения большого числа смежных наук – физиологии растений, земледелия, растениеводства, почвоведения, агрохимии, метеорологии, агрофизики, а также математики, кибернетики и экономики. Основная цель программирования состоит в том, чтобы перейти к широкому использованию в агрономии количественных моделей и электронно-вычислительной техники, позволяющей быстро обработать информацию о факторах, влияющих на рост растений, и выбрать оптимальный вариант агротехнических мероприятий, направленных на получение запрограммированной урожайности.

Один из главных принципов современного сельскохозяйственного производства – применение интенсивных методов ведения хозяйства для повышения урожайности культур и качества продукции. Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при создании оптимальных условий для превращения и обмена веществ в растительном организме, начиная от фотосинтеза и кончая образованием конечных продуктов жизнедеятельности растений.

Для непрерывной работы зеленых листьев растений необходим постоянный приток энергетических средств: света, различных элементов минерального питания, воды, тепла, диоксида углерода и кислорода. Необходимо также оптимальное сочетание внешних факторов: плодородия почвы, приемов возделывания, влажности и температуры почвы, позволяющих растениям реализовать свои потенциальные возможности.

Уровень питания растений, используемые сорта, технология возделывания и погодные условия находятся в тесной взаимосвязи, определяющей величину урожайности. Резкое отклонение любого фактора от нормы может оказаться решающим и ограничить получение высокой урожайности.

Получение максимально возможной урожайности чаще всего зависит от нерегулируемых, частично или труднорегулируемых факторов (свет, тепло, влагообеспеченность), которые могут ограничивать рост и развитие растений .

Недостающее количество того или иного фактора может быть компенсировано соответствующими приемами агротехники. Агротехническими приемами можно ослабить или усилить влияние факторов жизни на рост, развитие растений и формирование урожая .

Проблема увеличения производства зерна и другой сельскохозяйственной продукции решается главным образом за счет повышения продуктивности пашни. Этому способствует новое направление в агрономической науке – программирование урожайности. В основе его лежат удовлетворение потребностей растений в жизненно важных факторах внешней среды, целенаправленное формирование посевов для получения заданной урожайности .

Таким образом, основу метода программирования урожаев сельскохозяйственных культур составляют прогноз возможной урожайности, а также разработка и реализация на практике технологии возделывания культуры, в наибольшей степени отвечающей ее биологическим особенностям.

Существуют следующие принципы программирования урожаев (по И.С. Шатилову):

1-ый принцип предусматривает при определении уровня урожайности использование гидротермических показателей среды.

2-ой принцип учитывается при определении потенциальной урожайности сельскохозяйственных растений и основывается на зависимости урожайности от прихода ФАР и коэффициента использования растениями фотосинтетически активной радиации.

3-ий принцип предусматривает определение потенциальных возможностей культуры и отбор для возделывания в конкретных природных условиях сортов по их потенциальным возможностям.

4-ый принцип заключается во взаимосвязи урожайности со сформированным в агрофитоценозе фотосинтетическим потенциалом и предполагает формирование такого фотосинтетического потенциала, который обеспечивает получение высокого урожая.

5-ый принцип предполагает обязательное и правильное применение основных законов научного земледелия и растениеводства.

6-ой принцип состоит в разработке системы удобрения, учитывающей эффективное плодородие почвы, а также потребность растений в питательных веществах, необходимых для выращивания программированного урожая высокого качества.

7-ой принцип состоит в разработке и применении комплекса агротехнических мероприятий, учитывающего требования культуры (сорта) к условиям произрастания, а также условия агрометеорологической обстановки. Четкая реализация разработанного комплекса агротехнических мероприятий должна обеспечить получение программированного урожая.

8-ой принцип предусматривает обеспечение растений влагой в оптимальных количествах, в неорошаемых условиях - определение и поддержание уровня урожайности, исходя из климатических условий и особенностей зоны.

9-ый принцип - принцип обязательной защиты растений от вредителей, болезней, сорняков, обеспечивающей выращивание здоровых растений.

10-ый принцип предусматривает создание банка данных о биологических особенностях полевых культур, условиях их произрастания, экспериментальных материалах, оценивающих различные агротехнические приемы и операции, использование современной вычислительной техники.

В методе программирования урожайности расчеты ведут на следующие ее уровни:

Потенциальная урожайность (ПУ) – предельно возможный уровень урожайности; лимитируется приходом ФАР, ее КПД и биологическими особенностями культуры, сорта.

Климатически обеспеченная урожайность (КОУ) - урожайность, которая может быть получена в конкретных климатических условиях при оптимизации всех остальных факторов жизни растений. Лимитируется КОУ элементами климата, погодой.

Действительно возможная урожайность (ДВУ) - максимальная урожайность, которая может быть получена на конкретном поле, с его реальным плодородием в складывающихся метеорологических условиях. Лимитируется ДВУ плодородием почвы.

Программируемая (ресурсо- и технически обеспеченная) урожайность (ПрУ) - это урожайность, которую планируют получить на конкретном поле в соответствии с комплексом разработанных агротехнических мероприятий. Уровень ПрУ определяется через величину КОУ и ДВУ путем оптимизации питательного режима почвы.

Урожайность в производстве (УП) – фактически достигнутый уровень урожайности в конкретном хозяйстве .

Определение потенциальной урожайности (ПУ)

Уровень потенциальной урожайности зависит от биологических свойств культуры или сорта; количества энергии проходящей фотосинтетически активной радиации иколичеством энергии, аккумулированной в биомассе урожая; элементов питания в почве; уровня агротехники и метеорологических условий .

Методика расчетаПУ по приходу ФАР и коэффициенту ее использования предложена проф. А. А.Ничипоровичем:

Расчет ПУ по использованию ФАР среднего уровня:

ПУ – потенциальная биологическая урожайность абсолютно сухой биомассы, ц;

∑QФАР – приход суммарной ФАР за период вегетации культуры в зоне, млрд. ккал/га (кДж/га);

К – планируемый КПД ФАР;

q - калорийность 1 кг сухой биомассы урожая, ккал/кг (кДж/кг).

Чтобы получить ПУ хозяйственно ценной части урожая необходимо применить следующую формулу:

С – сумма составляющих урожая (зерно + солома);

В ст – стандартная влажность.

Определение климатически обеспеченной урожайности (КОУ)

Методика расчетов по ресурсам влаги (КОУw) базируется на определениисоотношения количества влаги, поступающей в распоряжение растений в течение вегетационного периода, и суммарного расходования влаги на созданиеединицы урожая:

т/га или 51,5 ц/га,

КОУw – климатически обеспеченная урожайность основной продукции при стандартной влажности, т/га;

Wмс– влажность метрового слоя почвы при возобновлении весенней вегетации или перед весенним посевом, мм;

Ов.п. – сумма осадков за вегетационный период, мм;

Ко – коэффициент полезности осадков;

Кв – коэффициент водопотребления, мм × га/ц или м³/т;

С – сумма частей основной и побочной продукции;

Вст – стандартная влажность.

Определение климатически обеспеченной урожайности по ресурсам тепла (КОУ t°)

Методика расчетов базируется на предварительном определении биоклиматического потенциала продуктивности (БКП) и вычисляется по следующей формуле:

∑t°›10° – сумма активных температур в регионе;

1000° – сумма температур на северной границе земледелия.

Из этого следует:

52,9 × 1,15 = 60,8 ц/га.

- β – коэффициент, отражающий уровень культуры земледелия и соответствующий коэффициенту использования ФАР, %: 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 - соответственно 10; 20; 30; 40.

КОУ t° – урожайность абсолютно сухой биомассы, т. корм. ед./га.

Для определения климатически обеспеченной урожайности по ресурсам тепла мне понадобились следующие расчетные данные:

Коэффициент перевода к.ед./га в ц/га = 1,15;

Сумма активных температур в регионе более 10°С = 2299°С

Определение действительно возможной урожайности (ДВУ)

ДВУ - уровень урожайности, который может быть достигнут на конкретномполе с учетом реального почвенного плодородия. Методика определенияпредложена Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии:

Бп – бонитет почвы, балл;

ЦБ – цена балла пашни;

К – поправочный коэффициент к цене балла на агрохимические свойства почвы.

Действительно возможная урожайность при интенсивной технологии возделывания:

ДВУ = 37 * 52 * 0,89 = 1712 т/га или 17,1 ц/га.

Определение программируемой урожайности (ПрУ)

Программируемая урожайность определяется с учетом разницы между КОУ и ДВУ, которая компенсируется за счет внесения расчетных доз минеральных и органических удобрений. Таким образом, ПрУ рассчитывается как ДВУ с приростом урожайности, которая должна быть получена за счет удобрений. Уровень ПрУ мы определяем исходя из прибавки от удобрений по формуле:

ПрУ- программируемая урожайность;

ДNPK – доза минеральных удобрений;

ONPK – окупаемость 1 кг NPK, кг продукции;

До.у. – доза органических удобрений, т/га;

Оо.у. – окупаемость 1 т органических удобрений, кг/т продукции;

100 – коэффициент перевода кг в ц.;

Пуд – прибавка урожайности от удобрений.

Эту формулу можно записать в следующем виде:

Пуд = 100 – Бп

Пуд = 100 – 37 = 63

Программируемая урожайность при интенсивной технологии возделывания:

Прибавка урожайности от удобрений Таблица 3

В данном разделе мы познакомились с основными методами программирования урожайности и убедились что:

Потенциальная урожайность (ПУ) – предельно возможный уровень урожайности (он лимитируется приходом ФАР, КПД, биологическими особенностями культуры), который составляет 172 ц/га, ПУ хозяйственно ценной части урожая находится в пределах 80 ц/га;

Климатически обеспеченная урожайность (КОУ) – урожайность, которая может быть получена в конкретных климатических условиях (лимитируется КОУ элементами климата и погодой), которая составляет 62,3 ц/га;

Действительно возможная урожайность (ДВУ) – максимальная урожайность, которая может быть получена на конкретном поле, с его реальным плодородием в складывающихся метеорологических условиях (лимитируется ДВУ плодородием почвы), и составляет: при обычной технологии возделывания 17,8 ц/га, а при интенсивной – 23,1 ц/га;

Программируемая (ресурсо- и технически обеспеченная) урожайность (ПрУ) – это урожайность, которую планируют получить на конкретном поле в соответствии с комплексом разработанных агротехнических мероприятий (уровень ПрУ определяется через величину КОУ и ДВУ путем оптимизации питательного режима почвы); этот показатель в нашем случае будет равным при возделывании по обычной технологии 40,0 ц/га, а при интенсивной – 51,3 ц/га.

Программирование – процесс создания программы. Программа – последовательность указаний (команд или описаний и операторов), задающая алгоритм вычислительной машине. Программа указывает, в каком порядке, над какими данными и какие операции должны быть выполнены и в какой форме должен быть выдан результат.

Программное обеспечение различается по назначению, выполняемым функциям, формам реализации. В этом смысле программное обеспечение – сложная, достаточно уникальная программная система.

Общие принципы, которые следует использовать при разработке программного обеспечения:

· частотный принцип – основан на выделении в алгоритмах и в обрабатываемых структурах действий и данных по частоте использования. Для действий, которые часто встречаются при работе программного обеспечения, обеспечиваются условия их быстрого выполнения. К данным, к которым происходит частое обращение, обеспечивается наиболее быстрый доступ. «Частые» операции стараются делать более короткими;

· принцип модульности. Под модулем в общем случае понимают функциональный элемент рассматриваемой системы, имеющий оформление, законченное и выполненное в пределах требований системы, и средства сопряжения с подобными элементами или элементами более высокого уровня данной или другой системы. Способы обособления составных частей программного обеспечения в отдельные модули могут быть различными. Чаще всего разделение происходит по функциональному признаку. В значительной степени разделение системы на модули определяется используемым методом проектирования программного обеспечения;

· принцип функциональной избирательности является логическим продолжением частотного и модульного принципов и используется при проектировании программного обеспечения, объем которого существенно превосходит имеющийся объем оперативной памяти. В программном обеспечении выделяется некоторая часть важных модулей, которые постоянно должны быть в состоянии готовности для эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть программного обеспечения называют ядром или монитором. При формировании состава монитора требуется удовлетворить двум противоречивым требованиям. В состав монитора, помимо чисто управляющих модулей, должны войти наиболее часто используемые модули. Программы, входящие в состав монитора, постоянно хранятся в оперативной памяти. Остальные части программного обеспечения постоянно хранятся во внешних запоминающих устройствах и загружаются в оперативную память только по вызову, перекрывая друг друга при необходимости;

· принцип генерируемости определяет такой способ исходного представления программного обеспечения, который бы позволял осуществлять настройку на конкретную конфигурацию технических средств, круг решаемых проблем, условия работы пользователя;

· принцип функциональной избыточности учитывает возможность проведения одной и той же работы (функции) различными средствами. Особенно важен учет этого принципа при разработке пользовательского интерфейса для выдачи данных из-за психологических различий в восприятии информации;

· принцип «умолчания» применяется для облегчения организации связей с системой как на стадии генерации, так и при работе с уже готовым программным обеспечением. Принцип основан на хранении в системе некоторых базовых описаний структур, модулей, конфигураций оборудования и данных, определяющих условия работы с программным обеспечением. Эту информацию программное обеспечение использует в качестве заданной, если пользователь забудет или сознательно не конкретизирует ее.

· принцип включения предусматривает, что требования к созданию, функционированию и развитию программного обеспечения определяются со стороны более сложной, включающей его в себя системы;

· принцип системного единства состоит в том, что на всех стадиях создания, функционирования и развития программного обеспечения его целостность будет обеспечиваться связями между подсистемами, а также функционированием подсистемы управления;

· принцип развития предусматривает в программном обеспечении возможность его наращивания и совершенствования компонентов и связей между ними;

· принцип комплексности заключается в том, что программное обеспечение обеспечивает связность обработки информации, как отдельных элементов, так и для всего объема данных в целом на всех стадиях обработки;

· принцип информационного единства, т.е. во всех подсистемах, средствах обеспечения и компонентах программного обеспечения используются единые термины, символы, условные обозначения и способы представления;

· принцип совместимости – язык, символы, коды и средства обеспечения программного обеспечения согласованы, обеспечивают совместное функционирование всех его подсистем и сохраняют открытой структуру системы в целом;

· принцип инвариантности предопределяет, что подсистемы и компоненты программного обеспечения инвариантны к обрабатываемой информации, т.е. являются универсальными или типовыми.

Программирование включает в себя анализ требований к программе и все стадии ее разработки и реализации: выбор алгоритма, структуры данных и системы программирования; написание (кодирование) программы и подготовка данных; отладка и тестирование программы; разработка документации.

Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.

где у - средний урожай, ц с 1 га;

а - свободный член уравнения;

b - коэффициент регрессии;

х - фактор времени.

1) прихода ФАР и использования ее посевами;

2) биоклиматических показателей;

3) влагообеспеченности посевов;

4) фотосинтетического потенциала посевов;

5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:

9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;

2. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности

картофель урожайность удобрение

Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.

У = а + bx

где у - средний урожай, ц с 1 га; а - свободный член уравнения; Ь - коэффициент регрессии; х - фактор времени.

1) прихода ФАР и использования ее посевами;

2) биоклиматических показателей;

3) влагообеспеченности посевов;

4) фотосинтетического потенциала посевов;

5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:

9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;

3. Принципы программирования урожая

3.1 Определение потенциальной урожайности по ФАР

Программирование осуществляется в два этапа:

1. разработка обоснованной программы получения расчетного урожая;

2. реализация программы с точным выполнением запланированных мероприятий.

Первым из расчётов является определение потенциальной урожайности по ФАР: Ничипоровича и Тооминга.

ПУ=, где

Сумма ФАР за период вегетации изучаемой культуры, выраженная в кДж приходящая на 1 см2

q – это количество энергии необходимая для создания 1 кг абсолютно сухого вещества

KQ – коэффициент использования ФАР

102 – перевод в проценты

103 – перевод в тонны

108 – перевод в килограммы

Уст =, где

Уст – урожай товарной продукции при стандартной влажности

- сумма частей то есть количества зерна + солома 1: 1,5 = 2,5

С – стандартная влажность

ПУ=, где

Km – это доля основной продукции к общему урожаю при стандартной влажности