Под программированием урожаев понимают разработку комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и высококачественное выполнение которых обеспечивает получение запланированного уровня урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества при одновременном повышении плодородия почвы и удовлетворении требований охраны окружающей среды.
Научные основы программирования урожаев
Процесс программирования урожая включает два этапа: разработку научно обоснованной программы получения расчетной урожайности и практическую реализацию разработанной программы в производственных условиях. Выполнение этих этапов предусматривает следующие элементы:
1) Определение потенциально возможного уровня урожайности (ПУ) по лимитирующему в данном районе почвенно-климатическому фактору;
2) Определение действительно возможного урожая (ДВУ) с учетом почвенного плодородия, климатических и экономических факторов;
3) Выявление причин несоответствия между фактически получаемыми и действительно возможными урожаями;
4) Расчет доз удобрений под программируемый урожай для каждого поля севооборота, с учетом агрохимических показателей почвы, биологических особенностей культуры и сорта;
5) Разработка технологических карт, включающих все необходимые агротехнические приемы с указанием способов и сроков их выполнения;
6) Своевременное и качественное выполнение агротехнических приемов, предусмотренных технологической картой;
7) Учет урожая и условий выращивания сельскохозяйственных культур на каждом поле с целью накопления информации, необходимой для оперативной корректировки разработанной программы и последующих уточнений нормативов и показателей программирования урожаев.
Все факторы и условия, необходимые для получения любого программируемого урожая, делят на две группы: 1) биологические факторы - растение, посев (насаждения), структура агроценоза и урожая; 2) энергия и питательные вещества, непосредственно входящие в состав органической массы растения, в урожай.
Программирование урожая следует отличать от планирования и прогнозирования.
Планирование урожая - это первый этап программирования. Оно основано на средних статистических данных по урожайности выращиваемых растений в конкретном хозяйстве или на данном поле (участке) за много лет с превышением на определенный процент с учетом уровня агротехники, механизации и организации труда и потребности населения страны в продуктах питания и промышленности в сырье. Планирование включает решение долгосрочных (перспективных), текущих (в течение одного года) и оперативных (выполняемых на каждом этапе формирования урожая) задач.
Прогнозирование - это расчет теоретически возможного нарастания урожая, обеспечиваемого почвенно-климатическими и материально-техническими ресурсами. Основная цель его состоит в том, чтобы дать научное обоснование величины урожая при составлении планов производства сельскохозяйственной продукции. При программировании, кроме научного прогноза величины и качества урожая, заблаговременно предопределяют и направляют процессы формирования урожая по заранее составленной программе с учетом почвенно-климатических условий и биологических особенностей выращиваемых растений. Технология получения запрограммированного урожая основана на точном расчете и поэтому требует четкого проведения в заданной последовательности специально разработанного комплекса технологических операций на каждом этапе формирования урожая с целью оптимизации условий роста и развития растений, позволяющих им реализовать свой потенциал продуктивности. Программирование предусматривает также корректировку хода формирования урожая по этапам органогенеза или фазам вегетации растений на основе оперативно-текущей информации.
Программированный подход к выращиванию урожаев включает переход к широкому использованию в агрономии количественных (функциональных) моделей и электронно-вычислительных машин, что дает возможность быстро обработать большую информацию о факторах, влияющих на формирование урожая, и определить оптимальный вариант агротехнических приемов для получения запланированной урожайности.
В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства программирование урожаев позволяет наиболее полно и эффективно использовать почвенно-климатические, материальные, трудовые ресурсы и генетический потенциал выращиваемых сортов и гибридов.
Внедрение программированного выращивания сельскохозяйственных культур означает интенсификацию технологических процессов в растениеводстве при качественно более высоком уровне производительности труда. Так, широко распространяемые в нашей стране интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, ориентируемые на конечный результат - получение запрограммированного урожая, уже показали высокую эффективность.
Программирование - составная часть науки об управлении формированием урожаев (в том числе качеством продукции) - объединяет новейшие достижения земледелия, растениеводства, почвоведения, агрохимии, физиологии и биохимии растений, метеорологии, физики, математики, кибернетики, экономики и других наук. Приоритет в разработке теоретических основ программирования урожаев принадлежит нашей стране. Первые опыты по получению запрограммированных урожаев были проведены в 30-х годах известным селекционером - картофелеводом Л. Г. Лорхом и М. С. Савицким. Разработанные ими программы выращивания заранее рассчитанных урожаев полностью соответствовали биологическим особенностям роста и развития растений. Так, Л. Г. Лорх для получения 50 т картофеля с 1 га в условиях Подмосковья составил график нарастания его биологической массы и в соответствии с ним регулировал питание, водоснабжение и углекислотный обмен растений. Фактический урожай клубней составил 52,8 т/га. Позднее на основании этого опыта Л. Г. Лорх разработал программу выращивания 70 т картофеля с 1 га.
В опытах М. С. Савицкого программой было намечено получение 10 т зерна озимой пшеницы с 1 га. Фактический урожай составил 9,98 т/га. Для разработки этой программы ученый заранее составил структурную формулу урожая, которая включала густоту стояния растений, число продуктивных стеблей, колосьев, зерен в колосе и массу 1000 зерен. Далее им была рассчитана доза удобрений на заданный урожай и потребность в воде (орошение). В результате намеченная урожайность практически была получена.
Позднее в разработке проблемы программирования урожаев принимают участие многие научные учреждения и отдельные ученые.
Благодаря исследованиям разработаны различные методы и способы расчета заданного уровня урожаев сельскохозяйственных культур и на их основе созданы соответствующие математические модели и надежные машинные программы для ЭВМ в целях получения программируемой урожайности.
На основании многолетних экспериментальных исследований и обобщения результатов работ по фотосинтезу, минеральному питанию, водному режиму, продуктивности культурных растений, использованию посевами фотосинтетически активной радиации (ФАР) академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов обосновал экологические, биологические и агротехнические основы программирования урожаев. Им сформулированы десять принципов программирования.
Величина возможного урожая может быть рассчитана по первым пяти принципам: 1) по приходу фотосинтетически активной радиации и использованию ее посевами; 2) по биоклиматическим показателям; 3) по влагообеспеченности посевов; 4) по фотосинтетическому потенциалу посевов; 5) по потенциальным способностям культуры (сорта, гибрида), агрофитоценозов и набора культур в пожнивных и поукосных посевах. Для разработки технологической схемы программированного выращивания культур предназначены остальные принципы: 6) разработка системы удобрения с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных веществах; 7) разработка комплекса агротехнических мероприятий исходя из требований культуры (сорта, гибрида); 8) всесторонний учет и правильное применение основных законов земледелия и растениеводства; 9) разработка системы мер борьбы с болезнями и вредителями выращиваемых растений; 10) использование математического аппарата для наиболее точного определения комплекса агроприемов, обеспечивающих формирование запланированных урожаев.