Расчет потенциальной урожайности по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР) и по заданному коэффициенту ее использования
Потенциальный урожай абсолютно сухой массы определяется по формуле А. Д. Ничипоровича.
Где:
У биол. – биологический урожай абсолютно сухой растительной массы, ц/га;
Р*109 – количество приходящей ФАР за период вегетации культуры в данной зоне, млрд. ккал/га;
К – запланированный коэффициент использования ФАР,%
102 – 100%;
4*103 – количество энергии, выделяемое при сжигании 1 кг сухого вещества растительной биомассы, ккал/кг;
102 – перевод кг в ц.
Для перехода от урожая абсолютно сухой биомассы к урожайности зерна или другой растительной продукции используют соотношение:
Где:
Ут – урожай зерна или другой сельскохозяйственной продукции при стандартной влажности, ц/га;
С – стандартная влажность по ГОСТу, %. (Для зерновых культур – 14%, зеленой массы кукурузы – 70%, корнеплодов и кормовой свеклы – 80%, многолетних трав на сено – 16%, однолетних и многолетних трав на зелёную массу – 75%);
А – сумма частей в соотношении основной продукции и побочной в общем урожае биомассы (см. приложение).
Однако расчет по выше предложенным формулам сложен и предусматривает ряд последовательных операций. Исходя из алгоритма решения, Х. Г. Тооминг предложил математическую модель продукционного процесса формирования урожая полевых культур следующего вида:
Где:
Упу – потенциальный урожай зерна или другой продукции при стандартной влажности, ц/га;
H – заданный КПД ФАР, %;
Кх – коэффициент хозяйственной эффективности урожая, или доля зерна (корнеплодов, зеленой массы) при стандартной влажности;
P – суммарный приход ФАР за вегетационный период культуры, ккал/см2;
Д – калорийность единицы урожая, ккал/кг;
104 – переводной коэффициент, ц/га.
Коэффициент использования солнечной энергии определяется по следующей формуле:
Количество аккумулированной в урожае энергии определяется путем умножения показателя калорийности Д на урожайность абсолютно сухой биомассы Убиол;
У биол. – находится путём деления урожайности товарной (Ут) на коэффициент хозяйственной эффективности (Кх).
Расчет можно представить в виде преобразованной формулы Х. Г. Тооминга:
Где:
Ут – урожайность сельскохозяйственной культуры при стандартной влажности, ц/га.
Посевы по их средним значениям КПД ФАР (по А. А. Ничипоровичу) подразделяют на следующие группы:
Обычно наблюдаемые – 0,5–1,5%;
Хорошие – 1,5–3,0%;
Рекордные – 3,5–5,0%;
Теоретически возможные – 6,0–8,0%
Расчет возможной урожайности по тепловым ресурсам агроклиматических районов
При высоком уровне агротехники достижение урожайности соответствующей потенциальной возможности сортов ограничивается климатическими условиями района, т. е. программируемый уровень урожайности не должен превышать величину урожая, обеспечиваемую климатическими факторами. Под климатически обеспеченным урожаем понимают такой уровень урожайности, который можно достичь в идеальных почвенных и агротехнических условиях, при ограничивающем действии различных метеорологических факторов. Уровень климатически обеспеченного урожая всегда меньше потенциально возможного. Основным лимитирующим фактором является влага, но немаловажное значение имеют и тепловые ресурсы агроклиматических районов.
Обеспеченность района влагой оценивается по величине коэффициента увлажнения:
Где:
W – водообеспеченность культур за период вегетации, мм;
Р – суммарный приход ФАР за период вегетации культуры, ккал/см2
586 — скрытая теплота испарения одного литра воды, ккал.
Величину возможного урожая можно вычислять и по формуле:
Где:
Ув – урожайность по водообеспеченности;
Уп – урожайность потенциальная по приходу ФАР.
Но этот расчет не учитывает целого ряда факторов и такого важного фактора, как теплообеспеченность.
Связь между увлажнением и термическим режимом устанавливается гидротермическим показателем ГТП, который рассчитывается в баллах:
Где:
ГТП – гидротермический показатель продуктивности;
Kувл – коэффициент увлажнения;
Т V — период вегетации культуры в декадах;
Урожайность по ГТП рассчитывается на основании зависимости:
Где:
У гтп – урожай сухой биологической массы, ц/га
Для перевода в урожайность при стандартной влажности используют значения коэффициента хозяйственной эффективности Кх по ранее указанным формулам.
Для регионов с недостаточными тепловыми ресурсами необходима оценка возможной урожайности по сумме эффективных температур за период вегетации сельскохозяйственных культур. Этот расчет проводится для оценки потенциальной возможности зоны и выделения лимитирующего фактора, определяющего уровень действительно возможной урожайности. Для расчетов используют биоклиматический потенциал продуктивности БКП, который устанавливает связь между коэффициентами увлажнения и суммой эффективных температур:
Где:
К увл – коэффициент увлажнения;
T>10°С (5°С для озимых) – сумма эффективных температур за период вегетации свыше 10°С для поздних яровых и свыше 5°С для озимых культур;
1000°С – сумма эффективных температур на северной границе полевого земледелия.
Расчет урожайности пo БКП проводится на основании формулы:
Где:
У бкп – климатически обеспеченный по теплу урожай, т/га.
B – коэффициент, отражающий уровень культуры земледелия и использования ФАР посевами