Автореферат (1151704), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

где Y₀ –урожайность яровой пшеницы на богаре, ц/га; Q – оросительная норма, м³/га; k и K – коэффициенты уравнения.

Так, для сорта Саратовская золотистая получены следующие коэффициенты уравнения: для варианта «без удобрений» Y₀ =16 ц/га; k = 39,5 ц/га и K = 981 м³/га; для варианта «с удобрениями» (N₂₁₀P₇₀) Y₀ =21 ц/га; k =57,4 ц/га; K =963 м³/га.

Таблица 3. Урожайность сорта Саратовская золотистая, полученная в сценарных исследованиях по имитационной модели (т/га)

Оросительная норма, м3/га	Варианты по минеральному питанию	Фактические годы		Гипотетические годы		Среднее
		2002	2003	1	2
0	без удобрений	1,53	1,05	2,05	1,69	1,58
	с удобрениями	1,93	1,68	2,19	2,20	2,00
400	без удобрений	2,79	2,53	3,12	3,08	2,88
	с удобрениями	3,51	3,39	4,30	3,60	3,70
800	без удобрений	3,50	3,28	3,79	3,87	3,61
	с удобрениями	4,63	4,45	4,92	4,76	4,69
1200	без удобрений	3,98	3,71	4,57	4,30	4,14
	с удобрениями	5,20	5,09	5,70	5,41	5,35
1600	без удобрений	4,29	4,20	4,66	4,45	4,40
	с удобрениями	5,91	5,48	5,89	5,57	5,71
2000	без удобрений	4,53	4,01	5,04	4,94	4,63
	с удобрениями	5,92	5,67	6,38	6,07	6,01

Влияние удобрений на урожайность можно аппроксимировать уравнением гиперболического типа, что позволяет объединить два уравнения и представить одной зависимостью от оросительной нормы и дозы вносимых удобрений. Для Саратовской золотистой зависимость урожайности (в ц/га) от оросительной нормы и доз вносимых удобрений будет иметь вид:

, (2)

где q – доза вносимых под посев удобрений, выраженная в долях от полной нормы (N  210, Р – 70 кг/га).

Полученную функцию можно принять за производственную при условии, что коэффициенты уравнений рассчитаны по данным многолетней выборки. Тогда оптимизационную задачу ресурсного обеспечения технологии представим в развернутом виде:

,

где a, в, k₁, k₂, K₁, K₂ – эмпирические сортовые коэффициенты производственной функции; Z_Y – закупочная цена тонны зерна яровой пшеницы (3000 руб.); Q_н, Q_б – оросительная норма нетто и брутто, м³/га; Z_W – стоимость доставки (и полива) 1 м³ воды на поле (1,42 руб.), Z_NP – стоимость полной дозы удобрений (2581 руб.), Z_C – стоимость уборки 1 т дополнительной продукции и потери урожая (200 руб./т), А – ежегодные амортизационные отчисления (3500 руб. из расчета окупаемости оросительной системы за 15 лет).

Для каждого сорта оптимальные значения оросительной нормы и дозы удобрений рассчитываются с использованием соответствующей функции.

Поиск максимума дает множество решений (рис. 7), из которых можно сделать выбор адекватного путем включения в формулировку задачи некоторых ограничений методического, экологического и производственного плана. Производственная функция (2) достоверна на отрезках факторного пространства (0≤Q≤2000, 0≤q≤1); минимальное количество вносимых удобрений должно компенсировать их вынос с урожаем (для Саратовской золотистой – 180…190 кг д. в./га, Безенчукской 200 – 190…210 кг д. в./га азота). Поскольку значительное снижение оросительной нормы ведет к росту риска недобора урожая при неблагоприятных погодных условиях, наличие только перечисленных ограничений резко сжимает область допустимых оптимальных решений.

Рис.7. Оптимальные соотношения оросительных норм и доз вносимых минеральных удобрений для двух сортов яровой пшеницы

В результате решения оптимизационных задач выбраны следующие варианты ресурсного обеспечения технологий: полная доза удобрений N₂₁₀P₇₀ для каждого сорта; оросительная норма (Q_опт) для Саратовской золотистой – 1900, для Безенчукской 200 – 1800 м³/га.

Выбор оптимальных параметров режима орошения яровой пшеницы. Решение оптимизационной задачи позволило получить величину оптимальной оросительной нормы для двух сортов. Однако эффективность использования воды во многом определяется не только оросительной нормой, но и режимом орошения. В производственных условиях поливные нормы, как правило, имеют ограничения, обусловленные техникой полива, водно-физическими свойствами почв, рельефом и др. На орошаемых землях Яшкульского района производство поливов обеспечивается дождевальными машинами ДКШ-64 «Волжанка», ДКН-100. По организационно-технологическим нормативам минимальная поливная норма для этих машин составляет 200 м³/га, а максимальная поливная норма  эрозионно-допустимая - 450 м³/га. С учётом этих ограничений можно, используя модель яровой пшеницы, формировать оптимальный режим так, чтобы сумма поливных норм ограничивалась найденными оптимальными оросительными нормами.

На первых этапах оптимизации все поливные нормы принимались равными и в численных экспериментах моделировались варианты режимов орошения со следующим числом поливов: Q_опт./ 200; Q_опт./ 300; Q_опт./ 450 м³/га. Для данного числа поливов и соответствующих поливных норм наилучший режим орошения определяется по расчётной урожайности путем постановки серии численных экспериментов с назначением различных сроков орошения, используя информацию (расчетную) о динамике влажности почвы и показателя водного дефицита растений.

Анализ результатов сценарных исследований по оптимизации режима орошения при назначении поливов с равными нормами показал, что при назначении малых оросительных норм вырастает непродуктивный расход влаги, обусловленный эвапорацией. В то же время большие поливные нормы на ранних этапах развития культуры, приводят также к непродуктивному расходу, обусловленному гравитационным стоком. Таким образом очевидно, что орошение должно проводиться высокими поливными нормами, не приводящими к потере влаги за счет инфильтрации, и только в начальные этапы вегетации целесообразны невысокие поливные нормы.

Для разработки оптимального режима орошения используем вариант имитационной модели яровой пшеницы, адаптированной к высоким дозам удобрений. Путем анализа кривых водного статуса посева и инфильтрационного стока был подобран режим орошения, обеспечивающий расчетную урожайность, рис. 8.

Рис. 8. Имитация формирования урожайности сорта Безенчукская 200 в 2003 г. при оптимальном режиме орошения и дозе удобрений N₂₁₀P₇₀(копия экрана), (оросительная норма 1800 м³/га, поливные нормы – 300, 3 х 400, 300 м³/га)

Анализ полученных результатов по оптимальным режимам орошения для различных лет (предполивная влажность почвы в корневой зоне, даты и нормы поливов, фазы развития растений) позволил выявить характерные особенности назначения поливов в зависимости от влажности почвы и периода развития растений и сформулировать правила назначения поливов.

Назначение поливов, обеспечивающих оптимальный режим орошения, должно проводиться в соответствии со следующими правилами. Каждый последующий полив назначается по нарастающей величине предполивной влажности почвы от 0,65 до 0,80 НВ. Первый полив назначается при снижении влажности почвы до 0,65 НВ поливной нормой 300 м³/га (если развитие посева не достигло фазы выхода в трубку) и 400 м³/га в более поздние сроки. Обязательный полив (если влажность почвы не превосходит величины 0,85 НВ) назначается перед началом выхода в трубку поливной нормой 200…400 м³/га в зависимости от влажности почвы. Очередные поливы назначаются поливной нормой 400 м³/га при снижении влажности почвы до 0,75 и 0,80 НВ. В период цветения полив не назначается. Последний полив нормой 300 м³/га назначается не позже чем за 10 дней до наступления восковой спелости.

Апробацию оптимального режима орошения яровой пшеницы проводили в 2004…2005 гг. по сортам Саратовская золотистая и Безенчукская 200. Сорта возделывали при оптимальном режиме орошения и различном уровне минерального питания (под программируемый урожай зерна яровой пшеницы).

Внесение минеральных удобрений как и улучшение водного режима почвы способствовало увеличению продолжительности межфазных периодов и всего вегетационного периода яровой пшеницы. Наиболее существенное влияние оптимальный режим орошения оказывал на продолжительность периода от выхода в трубку до колошения. В среднем за два года исследований продолжительность этого периода составила 11…14 дней, что на 2…5 дней больше по сравнению с вариантами без орошения. Период вегетации сорта Саратовская золотистая и сорта Безенчукская 200 по годам исследований составил 79…83 и 80…84 дня.

При естественном плодородии почвы полевая всхожесть яровой пшеницы сорта Саратовская золотистая и Безенчукская 200 варьировала в пределах 90,1...91,0 %, а при внесении минеральных удобрений - возрастала в среднем на 2,4 %. Сохранность растений к моменту уборки при оптимальном режиме орошения (по сравнению с естественным режимом влажности почвы) повышалась: для сорта Саратовская золотистая  на 11,3, для сорта Безенчукская 200  на 13,1 %. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению сохранности растений в течение вегетации (сорт Саратовская золотистая от 80,1 до 88,3, сорт Безенчукская 200 от 82,8 до 88,9 %).

Характеристики

Список файлов диссертации