ПРОГРАММИРОВАНИЕ УРОЖАЯ

Программирование как наука и первый фактор технологии

Проблема увеличения производства зерна и других сельскохозяйственных продуктов решается главным образом за счет дальнейшего значительного повышения продуктивности пашни. Этому способствует новое направление в агрономической науке - программирование урожаев. В основе его лежит требование удовлетворения потребностей растений в жизненно важных ресурсах для формирования заданного урожая. Программирование урожаев опирается на достижения большого числа смежных наук - физиологии растений, почвоведения, агрофизики, агрохимии, метеорологии, растениеводства, 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. Применение компьютеров и специальных программ позволит быстро обрабатывать большую информацию о факторах, влияющих на рост растений, и рекомендовать оптимальный варианта агротехнических мероприятий, направленных на получение запрограммированных урожаев.

Для программирования урожаев требуются предварительная обработка всей накопленной смежными науками информации, разработка стройной системы мер по получению заданного, максимально возможного в конкретных почвенно-климатических условиях урожая, а при достаточной влагообеспеченности - полное использование генетического потенциала возделываемых сортов.

Программирование - составная часть быстро развивающейся науки об управлении урожайностью. Зародившись в нашей стране в конце 30-х годов прошлого столетия, метод программирования стал достоянием научной мысли, однако внедрение в практику шло медленно и лишь в начале XXI века с внедрением АЛСЗ, ГИС технологий, модернизации отрасли растениеводства метод стал востребованным. Суть его заключается в том, чтобы разработать оптимальную программу получения ресурсной урожайности для конкретно взятого хозяйства, поля и технологическую систему ее реализации.

Программирование находит самое разнообразное применение: в решении транспортных задач, в анализе деятельности учреждений, хозяйств, предприятий, в планировании производства и т.д. Задачи программирования сравнительно легко решаются в промышленности, связи, на транспорте, где результаты производства не находятся в тесной зависимости от природных условий.

Урожай программировать неизмеримо сложнее, так как нужно предвидеть изменения в природе, находить выход из тех неожиданных для земледельцев трудностей, которые связаны с погодой. Однако, несмотря на сложность этой задачи, она вполне по силам современной науке и практике.

Первые опыты по программированию урожаев были проведены известным селекционером-картофелеводом А.Г. Лорхом. Еще в довоенные годы он разработал систему выращивания картофеля, дающую 500 ц с 1 га в условиях Московской области. Фактически тогда получили урожайность 528 ц с 1 га. Суть программы А.Г. Лорха состояла в следующем. На основании длительных наблюдений ученый составил график нарастания биологической массы картофеля, затем в соответствии с этим он регулировал питание, водоснабжение и углекислотный обмен растений. Программа возделывания полностью соответствовала биологическим особенностям роста и развития картофеля. Позднее А.Г. Лорх разработал программу получения урожая 700 ц клубней картофеля и более с 1 га.

В те же годы опыты с озимой пшеницей проводил М.С. Савицкий. На опытном поле Всесоюзной сельскохозяйственной выставки он собрал по 99,8 ц зерна с 1 га. М.С. Савицкий заранее составил структурную формулу урожая, которая включала густоту стояния растений, число продуктивных стеблей, колосьев, зерен в колосс, массу 1000 зерен. Затем он рассчитал дозу удобрений на заданный урожай. Было учтено и орошение. Фактический урожай оказался близким к расчетному.

Прежде агрономы-опытники годами довольствовались тем урожаем, который вырастет в данных природных условиях, лишь бы были некоторые различия между контролем и изучаемым вариантом. Метод программирования ставит перед агрономической наукой качественно новую задачу - заранее определить конечные результаты опыта и соответственно формировать его условия. С развитием биологии, кибернетики, агрометеорологии, агрономии и мелиорации были созданы предпосылки для разработки систем оптимального управления ростом и развитием растений на основе современной техники сбора и обработки информации, математических моделей растений и внешней среды. Как важнейшая проблема времени программирование урожаев аккумулирует в себе результаты достижений многих наук и дает объективно необходимую основу для координации и объединения усилий коллективов исследователей в области биологических и сельскохозяйственных наук в настоящем и будущем. Программирование урожаев отражает закономерный процесс логического развития учения об урожае как сложной функции многих процессов и факторов, определяющих его количественные и качественные характеристики. Этот метод позволяет заранее рассчитать технологический процесс получения заданного урожая (норму высева, густоту стояния растений, площадь листьев, фотосинтетический потенциал, дозы удобрений, режим орошения и др.) с учетом климатических условий, генетического потенциала сортов и естественного плодородия почвы.

Программирование урожая направлено на упорядочение организации агрофитоценоза как системы для достижения максимальной его продуктивности и включает:

  • - заблаговременное вычисление формирования урожая по заранее составленной программе с учетом физико-географических, почвенно-климатических, экономических условий зоны и биологических особенностей растений;
  • - оптимизацию, то есть достижение максимального урожая высокого качества с низкой себестоимостью при минимальных затратах труда, времени, материально-технических и других ресурсов;
  • - применение метода математического планирования многофакторных полевых экспериментов для получения объективной информации и установления закономерностей взаимодействия основных факторов формирования урожая;
  • - математическое моделирование и разработку программ для ЭВМ;
  • - применение копьютерной техники;
  • - разработку программирования агрокомплексов и составление сетевых графиков (технологических карт) возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте;
  • - практическое применение разработанной программы в производственных условиях и уточнение исходных функциональных моделей программирования урожая.

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

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

  • 1) прихода ФАР и использования ее посевами;
  • 2) биоклиматических показателей;
  • 3) влагообсспсчснности посевов;
  • 4) фотосинтетического потенциала посевов;
  • 5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.

Остальные принципы составляют технологическую схему возделывания культуры для получения величины запрограммированного урожая:

  • 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.

Академик ВАСХНИЛ И.С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке: «Программирование урожаев - это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятии, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение предельно возможной урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества. При этом формирование урожаев предопределяется программой, составленной заранее с учетом почвенно-климатических условий района и биологических особенностей растений».

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

Прогрессивная технология возделывания сельскохозяйственных культур базируется на полном удовлетворении потребности растений в жизненно важных факторах внешней среды: свете, тепле, воде, воздухе, минеральном питании. Свет (солнечная радиация) и тепло - факторы космические, они нс поддаются регулированию. Вода, минеральное питание, кислород, углекислый газ - земные факторы, это частично регулируемые факторы и агротехнические условия (плодородие почвы качество ее обработки, качество семян, норма высева, срок посева и др.) - антропогенные, определяются производственной деятельностью человека, - регулируемые факторы (рис. 2).

Первый фактор технологии - программирование урожая, установление научно обоснованного уровня планируемого урожая с учетом природных ресурсов зоны и лимитирующих факторов, плодородия почвы, возможностей сорта.

Последующие факторы выращивания урожая предусматривает не только оптимизацию основных условий жизнедеятельности растений в период их вегетации, но и активное управление процессами формирования 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 одновременным 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, агрометеорологические, агрофизические, агрохимические 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.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >