Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Управление технологическими процессами возделывания сельскохозяйственных культур на основе математического моделирования при различном обеспечении факторами жизни растений

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Управление технологическими процессами возделывания сельскохозяйственных культур на основе математического моделирования при различном обеспечении факторами жизни растений"

;> ¡' п од

На правах рукописи ДЕНИСОВ Евгений Петрович

УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ ФАКТОРАМИ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

06.01.09 — растениеводство и 06.01.02 — сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград 1995

Работа выполнена в Саратовской государственной сельскохозяйственной академии имени Н. И. Вавилова.

Научный консультант — заслуженный деятель науки РФ академик ААО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФИЛИН в. и.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, академик РАСХН, профессор ГРИГОРОВ М. С.; заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных паук, академик РАСХН, профессор ШАТИЛОВ И. С.; доктор сельскохозяйственных наук, с. н. с. КОНОНОВ В. М.

Ведущая организация — Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации.

Защита состоится „ К " октября 1995 г. в 10.15 часов на заседании диссертационного совета Д 120.56.01 при Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, ауд. 242.

АДРЕС: 400041 г. Волгоград, ул. Институтская, 8, ВГСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГСХА.

Автореферат разослан , сентября 1995 г. Ученый секретарь

диссертационного совета В. И. ЗАХАРЕВСКИЙ

ОЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для достижешш устойчивого роста сельскохозяйственного производства, надежного обеспечения страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем необходимо повысить эффективность орошаемых земель путем разработки и внедрения на них энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющих повысить использование имевшихся материально-технических и трудовых, ресурсов и получать высокие урожаи при ограниченном обеспечении последними, в том числе и поливной водой.

Основой для создания таких технологий является программированное выращивание урожаев с использованием моделирования продукционных процессов, позволяю!;»о как оперативно управлять технологическими приемами возделывания сельскохозяйственных культур, так и экономить энергию и материальные ресурсы, в том числе воду, удобрения, пестивдщ и т.д., за счет правильного распределвкзя их в течение вегетации» а также за счет использования точных дозированное агроприемов в сроков 1« применения, рассчитанных о учетом обратное связи. Управление технологией выращивания растений на основе математических мзтодов анализа в моделирования увеличивает урожай, зохраняет плодородие почвы и предупреждает загрязнение окружаетей зреда.

Актуальность проблемы подчеркивается тем, что рост продуктыв-аоста агрофиговдноза происходи^ за счет увеличения вложения науч-юго потенциала в производство и уменьшения энергетических и материальных ресурсов.

Цель и задачи исследований. Агрофитопеноз (посев) представляв! з об ой сложну» (полифакторную) систему, состоящую из множества. взаимосвязанных элементов, обладающую определенной саморегуляцией и 1меющуп тесные взаимоотношения со оредой через трофические, тропические и информативные овязи. Поэтому работа преследовала цель зыявдть разнообразные овяаи между элементами фитоценоза и окружав-дай оредой, изучить способы сопряжения различных агроприемов по »оэделываншо сельскохозяйственных культур с саморегуляцией раститель-юго организма, позволяющие своевременно и полностью удовлетворять [отребнеоти растений. В отличие от естественного фвтшоза агро-Ьитоцоноз из обладает гоыооотагичеоким состоянием и не может постанавливаться без деятпльноо?» чолецека вслодогпие нарушения многих >братеых спязай. Шяелоние .недостиодах связей облегчаот прг.'.шшш -

математического анализа полевых данных и моделирование продукцкен-ных процессов растений. В связи с этим нами ставилась задача исследовать возможность применения трехуровневого управления технологическими процессами роста и развития растений на основе математического анализа и ситуационного моделирования с использованием последних при программированном вырапиьании урожаев.

Предполагалось с помощью математического анализа и ситуационного моделирования со'яегчить выбор оптимальных плановых я технологических ранений для быстрого восстановления послед ях с далыз увеличения интенсивности продукционного процесса посевов орошаемых сельскохозяйственных культур.

Объекты, объем и методика исследований. Научно-исследовательсюм работы выполнены при непосредственном участии в под руководством соискателя в Саратовской государственной сельскохозяйственно® академии им. Н.И. Вавилова на выщелоченном и обыкновенном черноземах учхоза * 2 СХИ в течение 1963-1984 гг. и СПХ "Волга" в течение 1985-1993 гг., на каштановых и темно-каштановых почьах колхоза "Комсомолец" Краснопартизанского района в течение 1972-1984 гг. я оовхо-яа "Привольный" Ровенского района Саратовской области в течение 1978-1935 гг.

%оперимеи9ашшв данные обрабатывались математическими методами дисперсионного, корреляционного, дискрвминантного анализов, методом пошаговой регрессии к каноническсй корреляции на ВС 1060 в ВЦ С1СЗД я на перешальном компьютере PC 466. Для проведения опытов использованы методические разработка М.С. Шатилова и М.К. Капмова (1979), Н.П. Константинова (1963), Б.А. Доспехова (1968, I9S6), A.A. Роде (195% 1969), S.U. Смирнова (1975), Н.ф. Деревивдсого (1962), £.В. Аринуоююоа (1970), C.B. Астапова (1958), Г.Е. Aio-топада, A.B. Иванова, К.А. Климова, B.D. филкиа <19^-5, 1976, 1978).

Работы выполняюсь по тематическому плану НИР Саратовского сельскохозяйственного института, выи а Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н.И. Вавилсва.

Научная новизна гьшелненных исследований и их результатов состоит в том, что соискателем впервые:

- осуществлен системный подход и дана комплексная агробиологическая оценка агр^итоганоза с позиции гомеостатаческого состояния естественного <}и'»ошноэа;

- разработана трехуровневая свсгкка упрааленг;: технологически® процессами выращивания р^тош-а на основе математического платаьа информации о С0СТС4ШИИ посева и «атештического моделлровакия;

2

- представлены теоретические основы ситуационного моделирования на пересекающихся классах для управления технологическими процесса-ш выраиявания сельскохозяйственных культур;

- создана модель севооборота с переменной ротацией;

- составлены классы типичных технологических ситуаций возделывания орошаемых культур в конкретных условиях;

- разработана и внедрена в производство ситуационная модель формирования элементов продуктивности орошаемых культур.:

- даны приемы оперативного контроля за состоянием растений в период вегетации;

- приведена методика использования математических методои анализ? и ситуационного мод&чирования по исследованию важнейших взаимосвязей основных факторов жизнедеятельности растений и их роли в Армировании урожайности основных орошаемых культур в конкретных условиях;

- проведена ранжировка факторов жизнеобеспечения растений по влиянию на урожайность орошаемых культур и дана оценка сусюствующих технологий по степени минимальности различных факторов;

- о помощью математических методов исследованы взаимосвязи раз-1ЩЧ1ШХ групп сорных растений в посевах орошаемых культур и выявлены *аиболее эффективные приемы их уничтожения;

- на предложенной модели продукционных процессов яровой пшеницу 13учено сопряжение водного режима почвы с требованиями растений в различные периоды роста и разнятая с целью обоснования дифференцированного режима орошения и экономии поливной воды;

- дан агроэкономический подход к обоснованию применения удобре-шй при орошении для выявления наиболее аффективных доз удобрений, юэволлюиий не только увеличивать урожайность. Но и повышать оку-темость их внесения с учетом сохранения чистоты экологической )реды;

- применен метод клеточных автоматов для моделирования агрофиго-деноткпескта связеЛ в посевах семенной люцерны, «озвглявииЯ наглядно 1редсгавить распространение сорняков в посевах и до йо тете на них зазлиишх агроприомов;

- выявлена знорготичес.кая эффективность приисногаш мотоматичос-шх методов анализа и ситуационного моделирования для управления тех-юлогическиш процессами виражвашш поливных культур.

Практическая значимость. Управление технологическими процессами на основе математического моделирования способствует повышению роли науки и информации о посева, вооружает специалистов руководством к дозированному применению всех агроприемов в необходимые доя растений сроки.

Своевременное и экономичное применение всех агромероприятий, рассчитанных на основе моделирования, приводит к экономии энергии к материальных ресурсов, увеличивает урожайность культур, повышает качест - о продукции и предотвращает загрязнение жружающай среды.

Применение пошаговой регрессии позволило выявить фахторы, находящиеся в первом минимуме, устранение дефицита их в первую очередь значительно увеличивало урожай как зерна, так и зеленой массы возделываемых культур.

Математический анализ факторов жизнеобеспечения растений и сопряжение их с потребностями сельскохозяйственных культур позволили применить дифференцированный режим орошения озимой и яровой пшеницы и семенной люцерны, отыскать научно обоснованные дозы удобрений. Это увеличивало урожайность сельскохозяйственных культур в 1,3-1,4 раза, снижало энергетические затраты на возделывание культур на 10-11 %, улучшало использование поливной воды на 25-30 % я увеличивало эффективность энергозатрат на 35-40 %, повышало плодородие почвы, улучшало ее мелиоративное состояние в условиях орошения, предупреждало аэгрязиошга окружающей среда.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского СХИ, дане Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н.И. Вавилова (1970-1994 гг.); на научных конференциях и научно-методических совещаниях в ЮЕЕХ Сго-Востока (1977, 1985, 1989 гг.); по проблеме 0.52^01 в г. Фпунэб {1977), г. Новочеркасске (1977); в Си^ШЗкХ, г. Новостей рек (1986); в РАСХН по программировали) уронаев, г. Москва <1987); г. Махачкала (1988); по проблемам ^Синтез и применение яеегйгядов", г. Волгоград (1938); "Проблемы орошения почв Сибири*1, т. Барнаул С1988), по проблеме "Плодородие почв в интенсивном земледелии", г. Волгоград (1983).

Публикация. По материалам исследований ядгаао 5 брошюр, одна монография.

Материалы диссертшии воаиш в учебник "Ормпоиче земледелие в Поволжье", в Справсшк по ороиаемому земдедаето, попользовались 4

в 8 рекомендациях, в том числе "Спстзиа ведения сельского хозяйства Поволжья" и "Система ведения сельского хозяйства Саратовской области на 1986-1990 гг.". Разработанный способ выращивания семенной лацэрнн защищен авторским свидетельством № I75397I от 9 сентября 1993 г.

Всего по материалам диссертации опубликовано 80 печатных работ.

СОДЕРШИЕ РАБОТЫ °

Состояние вопроса

"рсгрзж;ровзяио урожайности на основе иаго?.этического моделирования iuiK составная часть науки об управления технологическим процессами вырагквапия растений зародилось в ншпей стране в конца 30-х гг. (А.Г. Лорх, U.C. Савицкий). В настоящее время опубликовано шого работ по теории энергошссоперзноса в системе почва - расто-HEO - атмосфера, по моделировании продукционного процесса растений и формированию урожайиоста пра различных почвенно-климатическнх усдошях.

Ваяний вклад в развитие програшэрованяя. урожайности по оптимизации фотссннтетическсй деятельности посенов внесли A.A. Ничипо-розич (1956), Г.П. Устекко (1933). Еяйследсгвии их исследования была дополнена балансовыми расчетами оптимаяьного пищевого и водного режимов учеными ICXÄ СИ.'". Шатилов, 1270; А.Г. Замараев и ■ Г.В. Чаповская, 1985, 1987), Волгоградской ICX& (Г.Е. Листопад, А.й. Иванов, A.A. Климов, В. И. Филин, А."Л. Гаврил ob, 1971, 1975, 1984, 1987). .

На основании многолетних эксперямэнтальных исследований и обоб-. щения литературных данных по фотосинтезу, минеральному питании, водному режиму, использованию растениями ФАР и продуктивности культур И.О. Еатилсв (1970) сформировал экологические, биологические и агротехнические принпжш программирования урожайности я моделирования продукционных процессов сельскохозяйственных растений.

. Важные разработки в этом направлении получены учеными АФНШ по оптимизации продукционного процесса за основе использования конкретных погодных условий (Н.ф. Бовдаренко, Е.Е. Жуковский, P.A. Ио-луэктов, А.Ф. Чудновскяй, И.А. Швытоэ, 1975, 1987), ВСХИЗО - по определению расчо-лшх доз под шинируемую урспайность (М.К. Кагаоо,

1975, 1978, 1987), Эстонской АН - по обоснованию функционально? модели продукционного процесса растений (Ю.К. Росс, 1985, 1987).

Обоснование ситуационного моделирования агрофитоценоза

Считая агрофитоценоз разновидностью фитоценоза, можно законы последнего использовать в ряде случаев для характеристики посева (В.И. Васплевзгч, 1975, 1985).

С некоторой оговоркой можно принять стохастичносгь посева, которая объясняется незамкнутостью большинства связей. Отсюда возникает ваяний вопрос о выделении из множества факторов и связей наиболее существенных, закономерных. Это такие факторы, которые обусловливают работу компенсаторного механизма, и факторы экосистемы, которые определяют состояние конкретного фитоценоза (суша температур, плодородие почвы, сумма осадков и их распределение и т.д.). Случайные фактор! не могут быть предсказаны, но их действия далеко не безразличны в поведении системы. Отсюда некоторая неопределенность системы.

Агрофитоценоз, как и фитоценоз, — целостная система, обладающая определенным количеством связей между элементами. Важным признаков! целостности системы является наличие внутренних обратных связей (В.И. Василевич, ' 1975, О. Джордт, 1984, P.A. Полуэктов, 1988), наличие ре гулят орнкх механизмов с обратными связями и корреляционных связей внутри системы (В.Н. Беклемишев, IS69).

Как агрофитоценоз, так и фитоценоз являются саморегулирующими и самоуправляв щими системами (п.В. Асташкина, Ю.М. Романовский, 1980; Э.Г. ¿дан, 1970). Проявляется это в активном взаимодействии со средой, в получении от нее информации и детства и в способности изменять среду в направления, обеспечивающем успешное функционирование системы и ее устойчивость. Например, растения ооздают свою фигосреду, которая отличается более выровненными режимами температуры, влажности воздуха и почвы.

Рост и развитие растений зависят от условий среды не только текущего года, но к простых лет, т.е. коррелируют о предысторией фитоценоза (A.B. Рогииская, 1976). Для опенки взаимосвязей растений и среда необходимо измерять большое число показателей, ч?о практически невозможно. Здзсь необходимо пользоваться wpKofl статистических оценок, позволяемой на основе изучения выборки судить о параметрах 6 .

генеральной совокупности. Изучашт таких зависимостей может помочь вычисление внутренних корреляций (З.А. Прохорова, E.H. Саввшоза, 1970), Пока факторы жизнедеятельности растений находятся в количестве, меньшем оптимального, растения положительно реагируют на их увеличение, но лишь до определенного предела (И.М. Кульгиасов, 1982; Г.Е. Листопад, А.Ф. Иванов, A.A. Климов, В.И. Филин, 1978; О.Д. Сиротонко, D.A. Хваленснпй, 1976).

Связь растений со средой определяется передачей либо,вещества (трофическая связь), либо энергии (тропическая связь) от одного компонента экосистемы к другому. Выделяются они и теле он омические связи, связанные с передачей информации (S.L. Kcste-irkn-, S.R.In^fca, IS3S\ Таким образом, фитоценоз представляет собой целостную, организованна: , слолиуо систему, обладающую самоорганизацией и саморегуляцией, имеяцуа тесные взаимоотношения со средой через трофические, тропические и пнфорцатигаые связи. Это обеспечивает фитоценозу устойчивое состояние.

При большом сходстве а законах развития агрофятоцвнсга и естественного фитоценоза имеются и существенные различия.'В агрофито-щзиозах вследствие антропогенной деятельности нарушено большое количество обратных связей, нарушен повторяющийся по года? обмен веществом п энергией, придаюцкй естественному фитоценозу устойчиво*? (гомоо-статическое) состояние. Агрофитоданоз не гитот возобновляться без помощи человека.

Аптропогенный фактор приветит к существенному перераспределению биомассы в агрофитоцонозе я сильному влияний на окружагоиую среду, главным образом плодородие почвы.

Деятельность человека восполняет нарушенные им es связи в агро-фктоценозе* Чем полнее восстанавливаются агротехникой те или шшэ взаимосвязи, тем лучше развивается растения и выше урожайность.

Поведение фитоценоза п агра|итоцапоза может быть огранено статистическим' закономерностями. Знание. свойств и закономерностей существования ценозов необходимо при разработке управления ростом и развитием культурных растений.

Из вышеизложенного очевидно, что seo процессы в посев«* как arpo-фатоцэнотической системе протекают очень медленно, обладают большой инерционностью, а приемы воздействия имеют послодейстлие. Исхода из вышесказанного, моделировать процессы агрофитоценоза о помощью динамических моделей весьма трудоемко.

Кроме того, дифференциальные уравнения ие всегда дают.желаемые результаты вследствие громоздкости решений.

Статические модели просты в использовании, но не дают временного представления о течении того пли иного процесса.

В этом случае наиболее подходящей надо считать ситуационную модель. В ней процесс представляется как смена ситуаций, происходящая в строго определенной последовательности. В биологии это порядок прохождения растением фенологических фаз развития или этапов орган гонеза, что не противоречит ни методике "елевого опыта, ни технологическое процессу вараиивания культур. '

Таким образом, динамика процессов в системе ситуационных моделе; представлена в виде упорядоченного во времени ограниченного набора ситуаций. Ситуации распределяются по классам, которые различаться по характеру и степени воздействия на посев, по факторам жизни растений л по взаимосвязям факторов жизни растений с формированием урожая. Классы ситуаций должны быть пересекающимися, т.е. интервалы колебания факторов жизни растений одного- класса частично должна относиться и к другому.

После формирования классов ситуаций строятся модели для каздого класса в виде уравнений регрессии или канонической корреляции. Система уравнений по классам и ситуациям составляет ситуационную модель объекта, общий вид которой моашо записать следующим образом: п.

Ч;=к+1.а1Х; или АУ-е>^.

1 £-/

Расчет уравнений для новой ситуации проводится методом интерполяции на пересекавшихся классах с использованием дискраминантного анализа и вероятности весов принадлежности ее к каждому классу.

Метод ситуационного моделирования срост, обладает достоинствам регрессии. Позволяет в каждом новом конкретном случав строить модель (находить уравнение взаимосвязи факторов) на основе ранее разработанных моделей путем интерполяции на пересекающихся классах.

С помосгэ метода ситуационного моделирования постоянно уточняются коэффициенты новых ситуаций без проведения дополнительных экспериментов. Его можно считать универсальным для любых ▼словий внутри диапазона изменения параметров выделенных классов ситуаций.

Примен'лше ситуационных моделей в значительной море упровдот моделирование агрофиоценозов и облегчает упр£п::г>шге технологическими процессами, повкааот оперативность управлек»:, огашю? погребное количество исходной шг^оруацвд и сатраты, необходадаа для аз обработки.

Алгоритм ситуационного моделирования сводится к следующему.

Ï. Отбор данных по нормальному закону распределения.

2. Выявление наиболее информативных параметров (факторов).

3. Опенка форм связи внутри диапазона изменения параметров.

4. Выделение ситуаций и классов ситуаций.

5. Доказательство их взаимного пересечения.

6. Построение моделей классов ситуаций в виде систем уравнений регрессии или уравнений канонической корреляции, т.е. га-гуационнюс моделей явления.

7. Подготовка данных для новой ситуации с изменением связей нового явления.

Расчет новой ситуации штадом интерполяции на пересекающихся классах о помощью даскртяптнтного анализа и функции вероятности весов принадлежности к каздому классу.

9. Решение задач на модели новой ситуации.

УПРАВЛЕНИЕ ПССЕВСМ СИПСКОХОЗЯГЙТВШШХ КУЛЬТУР НА ЖШОШЧЕСКШ УРОВНЕ

Модели можно использовать для принятия решений на различшх временных уровнях (C.B. Нерпин, Е.Е. Нуковсгий, 1975; P.A. Полуэхтов, 1977).

С кшяей точки зрения, целесообразно .выделить три уровня управления технологией выращивания сельскохозяйственных растений.

Экологический уровень, в основе которого лежат потенциальная продуктивность посева, связанная с плодородием почеы, снижением засоренности, численности вредителей и поражения болезнями, повышенном агромелиоративного состояния орошаемых земель я'т.д.

Для изменения показателей этих факторов требуется не одна.вегетация, а несколько лет. Поэтому длительность воздействия на потенциальную продуктивность агрофитоцэноза,. ее реализация на зкологичеокоы уровне соизмерит о ротацией севооборота. Сюда можно отнести составление проектов землеустройства, гидромелиоративных систем, севооборотов. На моделях этого уровня принимаются плановые и технологические решения по повышения плодородия пеявы, мероприятиям го борьбе с сор-някаш, улучшению уровня мелиоративного состояния орошаемых земель, пяанироващда эксперимента л т.д.

Фитоцепогичэскцй уровень имеат в uchouü реализация потвтиальговс возможностей посола б точено одно!' ъогетацпп. Пдась обоспечнвается

Э

выбор решений по всему комплексу агротехнических и агромелиоратгэ-иых мероприятий. Сюда можно отнести разработку программ получения запрограммированных урожаев и моделей продукционных процессов растений.

Морфологический уровень предполагает оперативное управление факторами продуктивности посевов за вегетационный период и реализацию потенциальных возможностей посева посредством проведения различных агропризмсв. На морфологическом уровне время принятия решения соизмеримо с периодом проведения агроприемов.

Теоретические основы модели севооборота с переменной ротацией

Управление посевами сельскохозяйственных культур на экологическом уровне ссновывается на ситуационной модели севооборота.

В современной методике ссстазления севооборота с постоянной ротааяей предполагается, что урожай стабилен в течение ротации и определяется планом производственной деятельности хозяйства.

Методика не учитывает возможности корректирования величины урожая в связи с изменением технологических приемов и с учетом да-вамяки агротехнической характеристики полей согласно первым трем прпнцыам Д.Н. Прянишникова (1962). Кроме того, она не предусматривает возможность ежегодного изменения видов номенклатуры прокэ-ведамой продукции. Причинами этого являетоя большая трудоемкость аналитической работы при ручном составлении севооборота о переменной ротацией, на позволяющей предсказать динамику агротехнической характеристики полей. В этом случав невозможно дать эффективный протез агротехнического состояния полей хозяйства на одну-две ротация вперед. В результате этого севообороты, вводимые ь хозяйствах, нежизненны, практически слабо с.-'Багваится.

Указанные трудности можно преодолеть в настоящее время на основе математического ?.:оделировакия, позволяющего отразить динамику изменения агротехнического состояния полей.

Предлагаемая модель оегооборота относится к классу ситуационных.

Ситуационная модель севооборота состоит из ситуационшг моделей агробиоценоза на каждом пело в каздей конкретной ситуации с опреде-леннкма ясгоднша и почвенника условиями и принятой агротехникой возделывания культур. Ю

С изменением одного из когаононтов изменяются значения параметров модели агробиоценоза. Для.расчета параметров ситуационной модели используется метод интерполяции на Пересекаюйихся классах.

По данным многолетнего полевого опыта с определенной технологией выращивания культур и конкретным набором агроприемов (класс ситуаций) строится математичеокая модель агробиоценоза (класса ситуаций). Затем методом дискрзгминантного анализа на модели опознания ситуаций по параметрам, характеризующим состояние поля, оцениваются вероятности принадлежности данной ситуации к выбранным массам ситуаций, Сумиа этих вероятностей равна единица. После опознания принадлежности данной ситуации к классам ситуаций рассчитываются параметр» новой ситуационной модели по формуле средневзвешенной величины. Исходными хеличннакя являются соответствующие значения параметров классов ситуаций, вэсага вероятности - принадлежность данной ситуации к определенным классам, а средневзвешенной величиной - само значение параметра ситуационной модели.

Матештическая модель классов ситуаций имеет вид системы уравнений:

(I)

гдеА^а^ /а^ - V

^ап8 —

- квадратная матрица параметров модели класса ситуаций ,гчи коэффициенты системы линейных форм из фазовых координат; У = = ( У Уз» ..) - вектор фазовых координат, характеризующий ситуацию

на поле, среднюю для класса ситуаций на конец вегетационного периода. В-системе уравнений канонической корреляции вектор У соответствует набору критериев;

в-{<ЦЬ

£ в I,п; Г) » I °21 622 ••• й2т

- прямоугольная матрица параметров модели класса ситуаций или когф-фицаентов линейных форм из фазовых координат; * ' ...,№,„)

- вектор фазовых координат, характеризующих садило ситуацию для определенного класса вегетациокього ¡триода. Зтот вектор в системе уравнений канонической корролягии соответствует набору пототшало^

Состав наборов критерией в потенциалов для каадой культуры описан в соответствующем разделе диссертации. Так как при построении ситуационной модели в качестве исходных берутся несколько моделей классов ситуаций, систему линейных уравнений (I) можно представать в виде отдельного блока системы класса ситуаций, т.е.

Ч)Уц (2)

где I ~ индекс сельскохозяйственной культуры в севобороте; к -количество сельскохозяйственных культур в севообороте; ] - индекс класса ситуаций или индекс походной базовой, экспериментальной технологии, занятый в схеме опытов для ¿-й культуры; I - количество экспериментальных исходных базовых технологий для I -й культуры, принятой в схеме севооборота.

Модель опознания состояния посева (ситуации), имеет вид дискри-шнавтных функций: '

\ ' (3)

где !}[ = ^| т с12, . - вектор даскримзкантных функцкй,

из значений которых получаются вероятности принадлежности заданной ситуяцки на поле к классу ситуаций определенного набора J -Я культда;

-Ь} - /СИС12 — с£р\ С21С22 ••• с2р

где с^- - прямоугольная матрица коэффициентов линейных форм дискри-мкнантнкх функций; У = - ( .... Ур) - вектор фазовых

координат конкретной ситуации на поле, по которым опознается состояние посева;

По значениям дкскриманантной функции (3) для каждой хон-крегной ситуации на иоле опрзделяется вероятность принадлежности ее к классу ситуацгй конкретной культуры по формуле:

Р; = -г-1--> (4)

£ схр (с1к~с1})

где Р; - вероятность принадлежиооги ситуации к ^ -чу классу; ¿к (а}) - значение дискримипантной функции в данной ситуации к-то;

го класса. _ _

Модель конкретной ситуации имеет вид,аналогичный формуле (I):

¿г^Лг, (5)

где Л = {^и/ - /^¡¡К — £« 1,^;//= Х.й[ ®21 ^22 '

- квадратная матраца параметров ситуационной модели или коэффициенте линейных форм из фазовых координат Г; Г ^{Х/*} =

- вектор ^зовах координат, характеризующий конец конкретного вегетационного периода. Набор координат соответствует набору критериев с ко гага уравнений канонической корреляции исходных классов соответствующей сельскохозяйственной культура;

Л / ^И^К

= I Л21 Л22 **• А2т

- прямоугольная матрица парадатров модели иди коэффициентов лвней-ных форм из фазовых координат данного состояния поля Ь\ Ь -

» = ( ¿2> 11-т) ' вектор фазогнх координат, характеризующих состояашо поля в конкретной ситуации для 1-й культура. Значения парамзтров ситуационной модели получаются по следующим формулам средневзвешенных величин:

п ' •

р£а£уи/ , (6)

А

Лец-Е^ЬаЦ- (7)

Ситуаписнкая модоль, получетшя при диагностике состояния посевов в конкретной ситуации, входит составной чаотью в модоль сапообо-рота.

Постоянно поля в конкретно" ситуации (X ) является комплексным и включает:

характеристику состояния ноля на начало вегетации (ХН-го »'ода;

характеристику реалию вегетационного периода для 1 -го года (погодные условия, технология) (й);

состояние поля на конец вегетации в году, предшествующем

Значения и X известны. Значения и задаются. Преобразуем

ситуационную модель в систему уравнений с п неизвестными. Решив систему уравнений, ¿досчитываем неизвестные значения состояния поля на конец вегетации (Г^), затем повторим процедуру ~ля последую лого 1 +1 года динамического ряда и т.д.

В таблицах 1-4 приведены характеристики классов состояния посевом ороааемых культур, выделенных на основе проведения 20-летнего опыта о севооборотом в учхозе & 2 Саратовского СXII.

Для озимоЗ пшеницы выделено четыре класса, различающихся не только параметрами, характеризующими состояние посевов, но и характерам, и степенью воздействия- на посев - обработкой почвы, дозаш удобрений, режимом орошения, предшественниками и т.д.

Для. кукурузы выделено четыре, класса, различающихся обработкой почвы, дозаш удобрений, предшественниками, системой мер борьбы о сорняками, мероприятиями по уходу га Посевами и т.д.

Аналогичные классы состояния посевов выделены у яровой пшенщы г семенной люцерны.

Все классы ситуаций посевов отличались и величиной урожайности.

Анализ засоренности посевов на экологическом уровне

На экологическом уровне осуществлялось принятие решений по проведению мер борьбы с сорняками. Для этого катематичеокими методами с использованием моделей проводился анализ засоренности орошаемых культур.

По закону Либиха, чей выео дефгцзт какого-либо фактора, тем большее влияние гм оказывает на урожайность п тем теснее корреляционная связь с этим фактором, тем больше коэффициент корреляции.

Засоренность акалазирооалась па посевах кукурузы, семэкяой люцерна, озимой и яровой пшеница при ороашик. В условиях Юг^Зостока основным: сорняками в посовах орошаемой кукурузы были из мяогояот-1шх - осот розовый, вьюнок полевой, молокан татарский, молочай прутьевидный; из однолетних яровых ранних - л&зо.'л. -конопля, гре-чвзка вькнксвая; из яровых поздних - мышой оизаА г -с-ЛбннЯ, куриное прей о, киргга обыкновенная. В условиях оркгения ончгагельнс 14

Таблица I

Характеристика классов состояния посевов кукурузы

Показатели

Классы

О - !

I

i

2

!

3

Уронай зеленой массы, т/га

Густота, тыс/га

Число ранних яровых однолетних сорняков, шт. /ix1

Число поздних яровых однолетних сорняков, шт./..^

Число многолетних сорняков, шт./ы4

Всого сорняков, шт./li^

Масса сорняков,

Плотность провалочш-ков на I u¿

Процент заражения пузырчатой головней

Влажность почвы в период выметывания метелки, # ИВ

Содержание N0„,'от на 100 г почвы"3

Содержание Р?Ок, иг на 100 г почш0

Содержание К?0, ыг на 100 г почвы

Предшественник

Число предпосевных ' обработок

Число междурядных . обработок

Глубина вспашки, см

Число обработок посевов гербицидами

Дозы вносимых удобрений

50,5+11,9 57,4+11,2 50,6+11,5 44,8+9,0

66,5+18,4 72,3+17,9 67,5+18,9 59,9+15,5

— — — о

1,4*0,4 1,2*0,2 1,2*0,2 1,6*0,7

5,3*3,0 5,1*3,4 5,3*3,0 4,3*2,5

4,3+2,3 2,0+1,5

11,0*3,4 8,3+3,7

352±268 250¿I80

1,5+1,2 0,3*0,1

8,3*3,1 12,1+7,2

91,1+6,1 6,7*2,1 12,5+6,2 25,5+h,7

4

4

27-30 '

N60-I60 Рб0-100

87,5+5,6

7,5+2,6

16,6+6,5

30,2*6,3 Кукуруза

4

4

30-33 2

^120-160 Р80-Ю0

KiV)-f.o

2,2+1,5 8,8*3,5 238^203

0,4*0,1

11,7+5,8

84,7*6,4

6,6*2,0

11,0+5,7

23,3+4,1 Кукуруза

3

5

30-33

2

N

'бО-М)

5,7+1,8 И,б]з,1

422±Э0' 2,1+1,1 4,2+1,8

95,9+6,4

6,3+1,7

9,8+3,5

22,9*2,4 Оз.пшешпда

3

3

23-25

I

80-100

Н

60-100

гсс-ю

к.

ю-f.n

к

■40-Г-.П

Таблица 2

• Характеристика классов состояния посевов озимой пшеницц

Показатели !-Кяасеи-

_ ! О ! I ! 2 ! 3

Число ранних яровых

однолетних сорняков, шт. .4,1+3,2 5,2+23,1 5,8+3,4 3,5+2,4

Число П03Д1ШХ яровых

однолетних сорняков, 2,9+2,2 3,4+2,6 3,7+2,3

тт./ы* 4,1+1,7

Число зимующих сорняков, ШТ./М*' 2,3+1,9 4,2+3,0 4,1+2,7 I,3¿),2

Число двулетних сорняков, шт./и^ 1,8+1,6 3,4+2,2 3,7+2,4 1,4+0,2

Число многолетних сорняков, шт./м*

1,4+1,0 1,9+0,6 2,4+0,6 2,9+1,3

Rcero сорняков, пт./»Г 12,¡>+¿5,8 18,1+5,5 19,7+5,4 9,7+4,2

Масса всех сорняков.

г/о* 2584524 317+228 368+217 94+72

Урожай, т/га 3,75+1,22 3,74+1,05 3,31+0,94 4,33+1,32

Густота, шш/га 4,68+1,28 4,66+1,12 4,41+1,14 5,14+1,37

Биомасса к уборке,

г/и^ I3RR+478 1436+419 1206+373 15П6+532

f'oA'-tssamte Н0_, иг

на 100 г почвы"* 6,6+3,9 6,9+2,7 6,6+5,3 5,7+3,1

Содержание РоОс, мг

на Í00 г почньг 10,1+4,9 15,4+5,1' 9,2+4,1 9,4+2,1

Содержание К?0, мг на ICO г почвы 26,2+7.8 32,8+7,8 23,7+6,0 21,6+2,9

Число предпосевных •. 2 2 I 2

куяьтиващг "2

Число обработок гер- I 3

бицидами I I

влажность почвы, Sí

от НВ 65,9+7,7 68,7+6,8 86,3+8,5 82,6+5,6

Продаествешшси Озимые Озимые Горох

Засоренность пред- о исствснника, ит./иг 12,9+6,8 14,6+6,7 Í6,3+A,6

9,9+4,9

Глубиш вспашки, cu 22-25 20-23 22-25 25-27

Дозы вносимых удобрений NI20 NI00 N60

Рб0-60 P60-80 P45-6Q P45~60

К45-60 K45-60 %-fiO K45-60

Таблица 3

Характеристика классов состояния посевов яровой пшеницы

Показатели

Классы

!

*исдо ршших яровых зднолетних сорняков, лт./м^

Число поздних яровых зднолетних сорняков, ül./lfi

Число многолетних сорняков, :ШТ./м2

Rcero сорняков, шт. /м2

Пасса всех сорняков, г

/рожай зерна, т/га

Густота, млн

Биомасса, г/м*

Влажность почвы, % 10

Подержание N0,, мг на ICO г почвы 3

Содержание P^Og, иг на

Содержание КрО, мг ка 100 г почвы й

"исло лот бессменного посева

Число предпосевных культивация

Глубина вспмкй» ей

обработок посева, гербйцндайй

Засоренность пкеДОйОТ-Сг'.тлка,

ftyn¡eime с уметем пред-пестаенниха

ГСрОДШОС ТВ лшкки

3,6+1,1 4,2+1,0 4,1+0,6

2,6+0,7

I0,8¿6,4 9,7¿3,I 12,2+2,3 10,6+8,4

3,3^0,9 3,1+0,8 4,0ч0,8 17,7+5,2 17,0+2,6 20,2+£,5 164+68 161+79 IS0+B4 2,584),52 2,63+0,37 2,28+0,41 3,7940,94 3,89+0,78 3,42+0,67 872+259 889+199 775+249 Ш,?+9,2 69,9+6,1 92,7+10,8

r>,?¿3,4 6,7+3,9 5,6+3,2

9,6+3,6 11,0+4,0 8,5+2,1

27,8+11,9 37,8+15,4 23,5+5,1

6 Э

2

е ■ i

25-27 2

: 8

I

25-27

13,9+4,1 15,4+2,2 16,9+2,9

2

Цозн вносимых удобрений Н

Яровая пшениц«»

120 "100 Р60-Ш Р60-60 K45-fi0 !Мя-сЛ

I

Яровая шиеннца

»60

Р45-60

К.

4Л-60

2,9+0,5 16,2+7,6 141+92

2,787o, 60

¿,03+1,18 9ñ¿¿293 88,7¿8,I

4,7+2,6

9,8+3,9

22,2+3,8

I

3

ЗП-35 3

9,3+2Ȓ

2

Кукуруза %)

Таблиц? 4

Характеристика классов состояния посевов семенной людарны

Показатели

„Классы.

1 0 ! I ! 2 ! 3

360 452 358 186

4,0 3,0' 1.7 1,0

32,0 1,0 0,1 0,1

17,0 5,0 0.1 0,1

1,0 2,1 2,2 3,4

1.0 5,7 9,0 16,0

1.5 2,2 2,1 4,7

52,5 14,0 13,5 24,3

150 156 222 ЗЮ

15 39 68 91

I 16 36 38

I 20 27 30

2 19 26 31

8 12 16 39

б- 18 ' ' 40 42

1,8 1.3 1,4 1,2

3,9 3,8 4,5 6,4

20,0 18,0 22,0 32,0

1,31 1,33 I¡¡46 1,50

I;4I 1,43 1,53 1,67

1,43 1,41 1,51 1,57

1,38 1,33 1,37 1,49

78-82 76-81 71-82 79-5

ТВ-79 66-75 ТО-74 70-'

•Ю-75 55-61 52-57 54—€

7S-90 80-86 76-89 ТО-'

72-79 70-76 58-<

70-77 •x-no 52-í

I 3 3 2

Урожайность семян, кг/га

Густота, шн стеблчй/га

Число раннях^кровых однолетних сор-някоз, ПГ.-./ЛГ

Число поздних яеовых однолетних сорняков, ШТ./№

Число двулетних сорняков, шт./м^

Число зимующих сорняков, ШТ./l^

Число многолетних сорняков, шт.Л?

Число сорняков всего, шт./г?

Масса сорняков всего, г/кг.

Число вредителей, экз. на 100 взмахов сачком:

люцерноього клопа

тихиуса-семезда

толстоножки

клубенькового долгоносика

люцерновой тли

Число опылителей, экз. на 100 взмахов сачком

Содержание 1Ю3, мг на 100 г почва Содержание Р2О5. иг на ЮО г почвы Содержание ItgO, мг на ЮО г почвы • Плотность почва, г/см3, в слое 0-10 см Ю-20 си 20-30 си ' 33-40 см Влажность почвы, ?! ШЗ

в слое 0-50 см: отрастание бутонизация - цветение налив - созревание бобов в елсе 50-100 сы: отрастание бутонизация - цветение налив - созревай^'? бобсо Число обработок гербкиидаья 18

возрастала численность поздних яровых сорняков, которые преобладали над всеми другими грушами и составляли 53-82 %.

В посевах различных культур складывались неодинаковые биоцено-тические условия произрастания последних. Поэтому различные группы сорняков ведут себя по-разному в зависимости от того, в посевах каких культур они произрастают.

Влияние биоценоза той или иной культуры на условия произрастания и численность сорняков наиболее полно проявлялось в ежесменных посевах. Кукуруза гак пропашная культура способствовала очищению полей от многолетних и ранних яровых однолетних сорняков. Общее число сорняков на 18-летних посевах кукурузы было в 2-3 раза меньше, чем .. севообороте при такой жа агротехнике, главкам образом за счет уменыпениа рашшх яровых однолетних и многолетних сорняков.

Зависимость влияния посева кукурузы на различные группы сорняков установлена по следующим факторам: влажности и температуре почг,ы, засоренности предшественника, осадкам,' густоте гравоотсл кукурузы, содержанию в почве азота, фосфора й калия, величине биомассы посева. Учитывалось влияние агротехнических приемов на засоренность (глубина вспашки, обработка гербицидами, предпосевные и мездурядные культивации, боронование посевов, число лет бессменности и др.).

Анализ показал, что коэффициент корреляции между числом сорняков о I ^ и уроааем -0,4Ш,. а тссой -0,547 при значении критериев Фишэра и Стыодента 16,33 и 4,04 для первого случая и 22,28 и 4,"72 для второго при теоретическо. значении этих величин 3,06 и 2,0. Коэффициент корреляции числа ранних яровых сорняков с урожаем кукурузы незначителен (0,087), с числом поздних яровых - наибольший (-0,693) и о числом многолетних - несколько меньше (-0,500). Следовательно, наименьший вред приносили кукурузе ранние яровые однолетние сорняки, наибольший - поздние яровые и многолетние. Последние могут сникать урожайность этой культуры на 48 и 26 % соответственно.

Наибольший коэффициент корреляции массы с урожайностью был у многолетних сорных растений (-0,570).

В подавлении многолетних сорняков первостепенную роль играла предпосевная обработка (-0,853), на втором мосте бгаа междурядная культлвзцяя (-<-0,842), на третьем - глубина вогашки (-0,727) и после вспашки - обработка посевов гербицидами (-0,523). Предпосевная обработка снижала засоренность многолетними сорняками на 72 междурядная культивация - на 70 5?, глубокая вспашка - на 27 %. Уничтогать •.ясголетние сорняки и пссовчх кукурузы о агротекничесх-т порами, но крки&1ия гербицида. 1Э

Число поздних сорняков в отличив от многолетних сильнее зависело от применения гербицидов (-0,337), на втором месте идет предпосевная культивация (-0,240), на третьем - междурядная обработка, Менее всего оказывает влияние на засоренность кукурузы поздними сорняками вспашка. Взе агропряемы в борьбе против поздних яровых однолетников малоэффективны, чем и объясняется широкое распространение этих сорняков в посевах кукурузы.

Число ранних яровых сорняков зависело прежде всего от глубины вспашки. Коэффициент корреляции числа ранних сорняков о глубиной вспашки составляй -0,480. Междурядные обработки (-0,436), предпосевные культивации (-0,323) и гербициды (-0,258) но эффективности уотупали вспашке. Как видно из значений коэффициентов корреляции, эффективность агроприемов против ранних яровых сорняков в посевах кукурузы выше, чем в борьбе с поздними яровыми сорными растениями. Бспаака снижала засоренность ранними яровыми сорняками на 23 %, междурядные обработки - на 19 %, предпосевная хурьяивация на 10 %.

Кроме агротехнических мероприятий, большую род», и борьбе с сорняками играли биоценотические факторы.

Лосевы кукурузы, несмотря на высокий травостой» слабо угнетали кровно ранние и яровые поздние однолетние сорняк»„ Аллаяопатвческие связи этих сораяков с кухурузой, видимо, носят ввадагасокистический характер. Кроме того, эти сорняки сравнительно свдездносдагвы.. Многолетние корнеотпрысковые сорняки сильнее угнеталисг травостоем кукурузы. Коэффициенты корреляции соответственно груцпй» $ц.омянушх сорных растений по числу сорняков составили -0,07В„ -О^СВД » -0*354, по массе -0,405.

Из числа почввнно-климатиче лшх факторов жиэнеобишшя. растений важное влияла на распространение сораяков в посеве; Уфявязяш оказц» вали влажность почвы, содержание доступных питателакадь «маня®, з почве, осадки, температура почвы и воздуха.

При увеличении влажности почвы и осадков в апреле- ф мае- увеличилось число ранних яровых сорнякоэ. Коэффициенты корреляции' составляли в атом случае 0,428. и 0,206. Слабо влияли .;а число раншш сорняков содержание азота, фосфора и калия в почве (-0^080-0^87^

На -гасло поздних яровых сорняков заметно влияет в сторону уг&о— личения влажность почвы (0,268) и содержание азота (0,£23К Слабо влияли на згу группу сорняков температура почвы в воздуха- в мае..

Число июголетних сорняков значительно заггесле от влажности почты (0,545). От остальных факторов зависккссть незначительна» 20

Оценка формы статистической связи числа и массы соршков о ды-воуказанныш факторами показала, что преимущества экспоненциальной з степенной перед линейной не отмечено.

Исходя из анализа многолетнего материала в посевах орошаемой кукурузы наш выделены следующие классы: I) корнеотпрысксвых сорняков, 2) поздних яровых малолетников, 3) ранних яровых малолетников, 4) корнеотпрысково-малолетних и 5) малолетно-корнеотпрысковых.

Таким образом, подавление сорняков в посеве кукурузы^возмояно при сочетании обработки почвы с правильным эффективным чередованном культур, на фоне внесения гербицидов эффективность этих агроприемов возрастает.

4 условиях орошения озимая ггаекица может значительно снижать урожайность год влиянием засоренности (-0,874). Наиболее сильно.угнэга- , ли озимую пшеницу ранние яровые однолетники (-0, ТО), затем многолетние сорняки (-0,514) и зимущпе сорные растения (-0,401). Озимая шпе-ница может снизить урожайность при засорении ранншли яровыми сорняками на 49 %, многолетними - на 26 % и зимующими - на 17 %.

Как показал корреляционный анализ, самую зыоокую эффективность из применяемых в борьба с сорняками агроприемов имели обработка посевов гербицидам (0,748) и выбор предшественника (-0,608). Правильный севооборот снижает засоренность озимой гпеиида в 1,5-2,0 раза по числу и в 3,0-3,5 раза по массе сорняков.

Из биоцонотических факторов важная роль в подавлении сорняков в озимой пшенице принадлежит густоте травостоя (0,622).

Озимая пшеница своим травостоем не только угнетает рост сорнякш, но и снижает их чиоло. В значительной степени подавлялись травостоем шпешщы ранние яровые сорняки. Коэффициент корреляции числа сорняков этой группы с густотой посева составил -0,810. Сильно угнетались и многолетники (-0,658). 1устой травостой озимой пшеницы уменьшал число ранних яровых сорняков на 64 %, а многолетних на 32 %,

Слабев страдали от затенения поздние яровые сдаглеткие оорняки (-0,557). Зимующие и двулетние практически не угнэтсшись травостоем озимой пшеницы (-0,145).

Щти пошаговое регрессионном анализе в случае ранних ярошх однолетников и корнеотпрысковых многолетников густота стеблостся как подавляппцц! сорняки фактор стояла но значению на иерьс:.; месте, а и случае поздних лроыох - на седьмом, в случае эяг^чж - на десятом. 'Это объясняется биологией оерня-: . .,.

Засоренность предшественника существенно влияла как на чисгт (0,559), так и на массу (0,462) сорняков. Особенно заметно проявлялось эта связь с раншши яропыш сорняками (0,678), слабее о поздними яровыми малолетниками и многолетниками (0,409 и 0,333). Носу-щвспюпнгл связь просматривалась в случав зимующих и двулетних сорняков (0,122 и 0,212).

Как и на кукурузе, у озимой пшеницы важную роль в борьбе о сорняк -ши играли агротехнические мероприятия.

На первом тесте по сшвкош» числа сорняков в ог мой пшенице оказалась обработка посовов гербицидам (-0,818), по снижению их массы он? з?нймала четвертое место (-0,581).

lia втором месте по значению стояла вспашка (-0,510). Глубина вспашки существенно влияла на число ранних яровых сорняков (-0,409), зимующих и двулетних (-0,636 и -0,587), многолетних (-0,344) и почти не оказывала влияния на поздние яровне сорняки (-0,076), Вспашка сняг.ала число рашшх яровых сорняков на 16, зимующих - на 40, двулеп на 34 и »шаголегклх - на 12

Предпосевная культивация, как и вспашка, уничтожала зимующие и двудотнио сорняки на 39 и 33 % (-0,630 в -0,580),

Содержание фосфора и калия в почве практически не влияло нн на число, ни на массу сорняков в посевах озимой пшеницы (-0,016 и 0,114! Содер-злне азота в почве увеличивало как число, гак и особенно массу сорнякоб (0,305). За исследуемый период ни апрельские, ни майскко ссддке не сказывали существенного влияния на число всех групп сорняков. Наибольший коэффициент корреляции как пс числу, так я по массе ссрняксв о тетера турой воздуха я почвы наблюдался во второй декада апреля (0,337).

В условиях орошения, где и почве всегда достаточно влаги, особенно в раине весенний период, влажность почвы не пргч2ляла заметной корреляции с засоренностью ози: ой пшеницы (0,066 8 0,070),

3 рзсоиатргваемом интерваяо верыгрсвания параметров засоренности (12,9 £ 5,8 ат. сорняков на I ifi и 368 £ 217 г сырой массы на I i?) линейная ферма по тесноте связи лишь незначительно уступала экспоион-Екаяьной. и степенной. Отсюда следует, что наряду оо степенной формоХ связи можно беэ большой п огромности променять линейную фор*»у, операции с которой выполнять Зояее удобно.

Нам« выделено cota клвсоов засоренности в посевах орсесавмой озя-"cîî таччивы: I) корнесгпрысховых ссраяков, 2) 'а«дясх яровых ыало-•:»■;», 3) раинюс ярскь-у. кчлсл<ггнкков, 4) зЕму&ккг малолетников.

5) шлолотне-корнеотпрысковый, б) малолотний с преобладанием ранних и зимующих сорняков, ?) малолотний с преобладанием поздних сорняков.

Таким образом, создание оптимальной густоты травостоя и прше-нение горбицидов на фоне правильного чередования культур - важной-шие условия успешной борьбы с сорняками в посеве орошаемой озимой пшеницы.

Заооронность яровой пшеницы при орошении была представлена главным образом ранними яровыми малолетниками и многолетники кор-неотирысковымн сорняками Встречались и однметняо поздние яровые. Видовой состав указанных групп тот же, что и в посевах кукурузы и озим Ч пшеницы.

Наибо.,эе вредоносной в яровой пженицо оказалась группа шого-летних сорняков. Коэффициент корреляции с урожайностью зерна в этом случае составил -0,653. Менее вредоносшша били поздние яровна (-0,461) и ранние яровые однолетники (-0,272). Многолетние сорняка снижали урожайность зерна яровой пшеницы на 40 %, а остальные сорняки на 8-21 %. Многолетние сорняки потребляют много питательннх веществ из почин и выделяют в почву токсичные для яровой пшеницы вещества. Вредоносность поздних сорняков объясняется их большой численносгьп при орошении (10,8 £ 5,4 шт. на I ь^). Число ранних яровых сорняков было значительно меньше (3,6 £ 1,2 шт. на I яр).

В посевах яровой пшеницы на первое место по снижению засоренности следует поставить применанп гербицидов. Коэффициент корреляции числа сорняков с обработкой посева гербицидом составлял -0,903. Важное место в борьбе с сорняками в этом случае занимал севооборот (-0,620). Применение гербицидов снижало засоренность на 80 /5, а правильное чередование культур - на 3? %.

В значительной мере густота посева пшеницы подавляет сорную растительность всех видов (-0,537). Особенно сильно угнетались травостоем пшаницн ранние яровые и многолетние сорняки (-0,620 и -0,639). Для поздних сорняков коэффициент корреляции р&онялся -0,471.

Большой эффект в борьбе с сорняками а яровой аивиица давали аспавша (-0,313) и предпосевная культивация (-0,144). Особенно интенсивно окшиги засоренность корно отпрысковых; соршш.ми луце-ние (-0,649), вспаака (-0,566), кульминация перед позеьим (-0,306). Ч,;сяо сорняков в ото;» случае сиижшоь соответственно на 42, 33 и 14 %.

Увеличение вдаянозтж почеь :■. .и чанах ;.1-ойо]! гсзенлп; ьыэк«л«о-увеличила числа «пр"ячои, .чяИх-нн по.ан-лх "..и 1-к.т (0,374), •'«.г^ь-

ныо почвенно-климатические факторы играли незначительную роль . динамике засоренности яровой пшенида. В большинстве случаев как линейная, так и нелинейная формы связи давали близкие результаты, хотя некоторое преимущество остается за степенной формой.

При делении па классы засоренности в посевах орошаемой яровой пшеницу наш выделено шесть классов: I) корнеотлрысовых сорняков, 2) лалолетне-корнеотпрасковых, 3) ранних яревкх малолетников, 4) поздних яровых мвлихегниксь, 5) малолетних о преобладанием ранних яровых, б"!- малолетних с преобладанием поздних яров, .с сорняков.

Таким образом, для борьбы с сорнякам! в посевах яровой пшеницы в первую очередь надо применять гербицида, создавать оттилильнув гуемту травостоя посева. Хороыий эффект дает правильное чередование культур, а против шоголегних - обработка почвы.

Засоренность семенной люцерны во многом определяла величину урожайности. Снижение урожая семян люцерны от засоренности достигало 64-30 %. • .

Ео всем грушам сорняков отмечена высокая теснота связи урожайности селян с числом и биомассой сорных растений. Коэффициенты корреляции с числом сорняков равнялись -0,833, а с биомассой -0,739. Коэффициент корреляции урожайности семян с числом ранних яровых сорняков составил -0,737, зимующих -0,897, двулетников -0,91'', а многолетних корне отпрысковых -0,808. Наиболее вредоносными оказались двулетние, зимующие и корне отпрысковые многолетние сорняки. Они снижали урожай семга люцерны на 82; 80 и 65 % соответственно.

В год нссева в люцерна произрастали оддолатние ранние яровые (33,1 %), однолетние поздние яровые (62,5 %), зимующие, двулетние в ьясгслетние корне отпрысковые сорняки (7,4 %). С возрастом люцерны изменялся и состав сорных растений. На вгорогодней -юцерне яровые рзшше сорняки составили 48,9 Г, яровые поздние - 34,3 %, двулетние и зииусгйе - 4,0 %, многолетние корнеотпрысковае - 2,8 %. На третий год возделывания число сорняков соответственно равнялось 8,7, 4,3, 67,7 и 19,3 %; на четвертый год - 0,7, 0,8, 82,7 и 15,8 на пятый 0,4, 0.5, 73,8 и 22,3 %. Исчезли почти полностью однолетние яровые. Их за кони ли зицуюгиз, двулетние я г.яоголетние сорняка. Изуненае видового с г: става сорняксв связано с увеличением плотности почвы и екгохекпем густоты травостоя вслздсгвло естественного выпада лгцзрнн.

гасс.рснность по числу я биоьассо спряяко» «г;;,г:0.та от густоты г^псотся. г:сеева л»'::еря-'. Хо.''3!г.:яонгы коррвящшг с :к-"ь2вля при . 24

этом -0,956 и —0,902» На посевах люцарны о оптимальной густотой чкс-ю сорняков в 2-3 раза меньше,.чем на изреженных. Здесь выделено 1етыре класса зяюренности: I) класс малолетних с преобладанием юздаих сорняков, 2) малолетг s о преобладанием ранних яровых соритов, 3) малодетне-корнеотпрысковых, 4) корнеогщнсково-малолет-шх с преобладанием зимующих и двулетних сорняков.

Важное место в борьбе с сорняками семенной люцерны имеет обработка посевов гербицидами. Оона обработка снижала засоренность в 7-II раз, а три - в 30 раз. Коэффициенты корреляции применения гер-Зицвдов с числом ранних яровых сорняков -0,791, с числом двулетних -0,914 и зимующих сорняков -0,923, о многолетниками -0,831.

"ажной мерой борьбы с сорняками на семенной люцерне является весеннее коронование посевов. Оно уничтожает до 70-80 % однолетних ранних и зимующих сорняков (-0,812). Коэффициент корреляции густоты травостоя люцерны с числом сорняков составил -0,956, а о биомассой -0,902, Сохранение густоты стеблестоя на старовозрастнкх посевах -важная мера борьбы с сорняками на семенной люцерне.

Моделирование агрофитоценогических оачзей в посевах семенной люцерны о помощью клеточного автомата

Моделирование цэнотичёоких взаимосвязей в посеве с помощью клеточных автоматов позволяет получить тесное сопряжение требований растений с приемами регулирования условий произрастания культур. Зравнивая результаты анализа с экспериментом, можно судить о правильности многих теоретических представлений. Это один из способов проверки гипотезы.

Сложное поведение биологических систем проще всего моделировать о помощью клеточных (ячеистых) автоматов (Т. Тоффоли, Н. Морголус, 1991). Клеточный автомат состоит из множества компонентов (клеток). Каздый компонент развивается в соответствии с простым набором логических правил, по которым любая клетка на каждом шаге вычисляет новое состояние по состояниям ее близких соседей. Если задан подхода-щий набор правил, го такой простой операционный механизм достаточен для поддержания целой иерархии структур и явлений. Нас интересует двухмерное расположение клеток в виде правильной решетки. Каждая клетка принимает значение из небольшого числа позмоялнх значений (О или I). Значение всех клеток одновременно обновляется -при каядом

2Ь

цикле в соответствии с определенным правилом, о учетом предыдущего значения и значений ее близлежащих соседних клеток.

Клеточный автомат в нашем случае сочетался с вычислительными процессами. В ходе эволюции клеточного автомата информация обрабатывалась с подведением итогов. Применялся клеточный автомат для имитации размножения сорняков в посевах люцерны и оценки различных аг-роприемов борьбы о ниш в виде машинного эксперимента.' Для этого сорняки были предсти-лена тремя группами: малолетние двудольные, малолетние однодольные и многолетние двудольные. В гзнову деления их на группы положены биологические особенности, различная степень вредоносности, коэффициенты размножения и разная чувствительность к гербицидам. Первая группа сорняков размножается медленнее, чем вторая и третья. Снижение урожая в процентах от потенциальной величины рассчитывается в зависимости от числа и биомассы сорняков по следующим формулам:

для сорняков первой группы.(двудольных малолетних):

100 + 2x3-

71

дня второй группы:

ч

х£ + I + 0,01х1г1

100 + *2 *2 + I + 0,01*2*2

для третьей:

у--122-

л Ха + I + 0,01х3ЗЬ3

т * x

где 2 з ~ урох&й семян люцеры при данной засоренности по группам ссрняков'в % эт потенциальной величины; х - число сорняков около растения; ь - масса одного сорняка, г.

'¿аоса сорняков изменялась по поколениям оогласно логической функции Роберте она:

»тт-

I + ае,

гдо % - масса сухого ссрняка, г; - временной период, соответствующий номеру поколения.

Дга первой группы сорняков тлеем = ...-- ; для второй

I + 20 е

1 = —..ЭД..... ; для третьзй га = —Д22--

еос4 I + 20 с"

»

Расчет урожая каждого растения в изменившейся ситуации в связи о увеличением числа и массы сорняков проводигоя по формуле:

У = roo • [(100 - Уг) + (103 - у2) + (100 - Уд)],

где У - урожай семян люцернового растения в новой сияуации.

Разработанная модель позволила оценить эффективность различных агропривмов в борьбе с сорняками.

Как показала имитация агроценотичеоких взаимоотношений элементов агрофитоценоза люцерны первого года жизни, существует реальная опасность сильного зарастания сорняками как широкорядных и черазряд-ifflx, так и сплошных рядовых посевов беопокровной люцерны. Широкорядные посевы зарастали малолетними сорняками больше на 25,3-43,5 %, а черезряднчо - на 8,2-10,4 по числу и соответственно на 10,8-10,8 и 2,4-3,3 % по кассе сорняков.

Вследствие большого свободного пространства на черезрдцных и широкорядных посевах угнетение люцерны сорняками было слабее, чем на сплошных посевах.

Проведение осеннего двукратного лущения и глубокой вспашки снижало главным образом число шоголетних сорняков более чем в 3 раза; Урожай семян возрастал при этом на 36,2 %, Количество малолетних сорняков при этом не изменялось.

Важную роль в борьбе с сорняками в широкорядных посевах играет междурядная культивация. Проведение культивации снижало засоренность в 2,5-3,5 раза и повышало урогай семян на 32,2-54,3 %. Чем раньше проведены культивации, тем выше прибавка урожая семян.

Применялись гербициды 2,4ДО против двудольных и фозилад против однодольных сорняков. Прибавка урожая от 2,4ДМ составила 40,2 %, засоренность малолетними двудольными снизилась-в 3,5 раза.

Наиболее эффективно было совместное применение 2,4Д<1 и фюзилада. Здесь прибавка урожая возросла на 74,0 %, а общая засоренность снизилась в 3,8-4,0 pása.

ЖРАВШИЕ ТЗШМСГИЧЕЕКШ ПРСЦЕССАШ НА ФИТСЦЕНОТИЧЕЕКШ УРОВНИ

Управление технологическим: процессами на фитоцзиотичеокш уровне основывалось на сихуавдонной модели продукционного процесса той или иной культуры.

На данной мсдели принимаются рсшоккя но расчету режима оргиекия, доз удобрений, нормы i)!;ceí'0, е< гланжогея ирстрпммы ^р.'.сцн^ги-пгя

урожая, определяются элементы продуктивности растений, отыскивается потребности растений в факторах жизни по периодам развития; предсказывается урожайность в соответствии с прогнозом погода или несколько альтернативных значекий ее для разных условий. Планируется научный эксперимент.

1&тематическая модель продукционного процесса яровой пшеницы

В основе предлагаемой модели формирования элементов продуктивности и урожайности яровой пшеницы лежит известная формула М.С. Савицкого (1938):

У = ЯП (Р;),

И

где У - урожайность пшеницы, т/га; к - масатабный.множите ль; П -знак произведения; t - принимает значения от I до л; Р - элементы продуктивности.

Формула показывает, что урожайность равняется произведению элементов продуктивности - густоты, числа колосков в колосе, числа зерен в колосе, массы 1000 зерен и т.д.

Каждый элемент продуктивности формируется в определенный период развит'«! растений в строгой временной последовательности. В период посев - всходы формируется густота яровой пшеницы. Как показали многолетние исследования, урожайность зерна - яровой пшеницы зависит, главным образом, от густоты стеблестоя. Коэффициент корреляции этих величин равнялся 0,800.

На четвертом этапе органогенеза, совпадающем с фазой кущения, формируются лолоски. КоэфТиционт корреляции числа колосков в колосе с урожаем зерна колебался от 0,400 до 0,466.

В период трубксвания, кслогзния, цветения формируются цветки. Условия этого периода влияют на фертилькость цветков и завязывание зерна, а следовательно и число зерен в колоске (0,380-0,332).

От условий периода формирования и налива зерна зависит масса 1000 зорен, величина которой такта влияет на урожайность. Коэффщиен! корреляции массы 1000 зерен с урожайностью изменялся от 0,346 до 0,359.

Хромо влияния условий внешней сроды на формирование элементов продукта ьн осп: рмтени;: женину, необходимо уч2г.:;:дть компенсаторные связи ьивду фор:.31рующ:га".я эдг-мянтеж продукт?, diuc:-?. 2Ь

Густота посева накладывает отпечаток на размеры колоса, на чио-ло цветков и зерен в колосе, на массу 1000 зерен.

Число зерен в колосе влияет только на массу 1000 зерен. Отмечена сильная корреляционная взаимосвязь каждого предыдущего по времени заложения элемента продуктивности о последующим.

Коэффициенты корреляции соответственно составили 0,950, 0,600, 0,360, 0,310. Снижение коэффициентов корреляции указывает на существенное проявление компенсаторной способности растений пшеницы при формиповании элементов продуктивности, которая о возрастом ослабевает.

Таким образом, для моделирования формирования элементов продуктивности яровой пшеницы было взр?о пять периодов: пооев - всхода (формируется густота); 3-й лист - кущение (число всех колосков в колосе); трубкование - колошение (число продуктивных колосков в колосе); трубкование - колошение - цветение (озерненность колоса), налив - молочная спелость (крупность зерна),

Для формирования элементов продуктивности яровой пшеницы было применено ситуационное моделирование о использованием метода интерполяции на пересекающихся классах.

Математическая формулировка модели класса ситуаций аналогична модели севооборота.

Рассчитаны уравнения регрессии зависимости каждого элемента продуктивности от факторов внешней среды (суммы осадков, влажности почвы, влажности и температуры воздуха, содержания в почве нитратного азота, доступного фосфора и калия, продолжительности периода в днях и др.).

В основу выделения классов условий формирования урожайности яровой пшеницы было положено деление наблюдаемых лет по погодным условиям на сухие, средневлажные и влажные. К типу сухих лет были отнесены года с суммой осрц. .ов за вегетацию 90,9 км, средней температурой ьоздуха 19,5° и относительной влажностью воздуха 51,4 %. К типу влажных лет отнесены годы с величиной этих показателей соответственно 156,4 мм, 16,5° и 61,0 %. Между этими классами определены типы среднесухпх и средневлажных лет.

Взаимосвязь элементов продуктивности о условиями произрастания выразилась линейными уравнениями (табл. 5-8).

Ситуационная модель не является заотышей формой. Это динамичная, развивятааяся модель. Ее всегда можно совершенствовать при по^ с ту г. лежат новой информации, добавляя новые классы и новые элементы продуктивности. '29

Таблица S

Модель формирования густоты травостоя яровой пшеницы в период посев-всходы

Показатели

! Сухи? узда

J Вдвды9 ГШ ,

1абсшшт-1ко8ффн- ! абсолют- (козффи-1ные зна-1циенг 1ные эна-!цвенты

_. ,1 ЮЕВЗИРЯ,, .Ч9Ш1., ЛваИКИа»

Продолжительность, дней Осадки, ым

Влажность почвы, % НВ

Температура, град.

Влажность воздуха, %

Содержание РрОс, мг на 100 г почвы3

Густота травостоя, ют. стеблей на X

Свободный член уравнения

8+1 *

2,4±2,2 J2.229 8,1^4,5 -23,441

82,7+9,1 3,423 91,6+4,5 19,134

16,4+2,4 20,689 13,¿1,8 79,047

42,7^6,6 - 50,7+6,1 -

5,1+3,3 0,238 6,4*2,6 0,514

476 589

Значения F,

05 »05

табд

5,66

■табл

-129,00 65,684 3,0-11,6 - 1,96

-J 950,0 59,861 5,2-10,1

Таблица 6

Модель формирования числа продуктивных колосков в колосе в период трубковашае-колошенйе

Показатели

I_Cpcfla роды .. ! Влажны?

!абсолют-!коэффи- !абсолют-!коэффи-|кые зна-!циенты !кые зна-!циенты

1чения ! тепхЕсии : чейия !тегоессии

Продолжительность, дней 18,6+1 18,6+1 -

Осадки, мм 21,(¿4,1 - 36,0+6,7 - • •

Влажность почвы, % НВ 72,1*5,3 -0,066 78,7+7,5 0,010

Влажность воздуха, % 55,2*10,1 0,023 63,2+10,2 0,009

Температура, град. 20,8+1,6 -0,553 17,4+2,4 0,234

Содержание в почве, кг на ЮОг

р2°5 5,Qt2,4 0,065 5,9fc2,5 0,029

KgO 36,1*5,3 0.Ш2 39,4+8,9 0,001

Число продуктивных колосков И,$£1,2 П.СМД

В колосе - -

Продолжение табл. 6

Показатели

I Сухц? тщ . 1 , Влджнцд ГРДН

!абсолют-!коэффи- !абсолют-!коэффи-!ные зна-!циенты !ные зна-!циенты Тчения 1регреор.!чения 1регрессии

Свободные член уравнения

Значения й

05 105

табд

5.66

25,800 107,98 3,0-11,5

5,270 30,31 1,5-5,2

стабл

1,96

Таблица 7

Модель формирования числа зерен в колоске в период трубяовэние-цвегэюаэ

*■ ,.. ЪТШ РШ ■ 1 . .Вдаутод м . !абоолют-!коэффи- !абсолют-1коэффи-1ные зна-!циаяты !ные зна-1циентн

Продолжительность, дней 23*1 - 22,0+1 -

Осадки, мм 24,5^4,1 - 35,5£0,1 -

Влажность почвы, £НВ 69,9^5,9 0,016 74,7*4,9 0,003

Влажность воздуха, % 57,^;13,< >0,015 67,0>+М -0,002

Температур, град. 20,9^0,4 0,022 17.8+1.7 0,018

Содержание в почве, мг НЭ Г N0^ Р255

4,4±2,8 -0,008 7,2*1,7 0,011

4.9+2,4 0,033 5,612,4 0,009

ър 35,9+5,4 -0,022 38,^9,2 0,002

Число зерен в колоске 2,1^0,5 - 1,8*0,2 -

Свободный член уравнения - -2,030 - 1,110

Значения - 62,46 - 9,64

% - 3,4-5,1 -

*табл я 5'66; *табл - 1,96

Таблица 8

Модель формирования массы IOOO зерен в период их образования и налива

Показатели

1 Сухие годы } Влажные голы

! абссшог-!козффи-!ные зна-!циенты ?чения 1 регресс.

!абсолют-?коэффи-!ные зна-!циенты !^ения 1 регрессии

Продолжительность, дней Осадки, ш

Влажность почвы, % ИВ

Влажность воздуха, %

Температура, град.

С одер на

18,6+1 19,0+4,1 77,7*5,7 58,0*7,7 22,8±1,4

одщоание в почве, иг

Р2°5 KgO

Масса 1000 зерен, г Свободный член уравнения Значения F^g

. 05

0,451 0,009 1,473

0,296 0,073

-39,30 182,83 2,7-7,7

4,9+3,4 .35,9+5,4 33,9^3,9

20,5+1 68,7+10 Д 84,4+10,8 64,7*4,0 19,%р,8

5,5+2,5 38,¿9,5 34 f 3*5 у 2

0,583 1,119 6.74

-0,041 -0,026

-216,00 35,79 5,0-7,9

табл

5,66;

Чгабл

1,96

Проверка сходимости количества всходов на I м2 показала отклонение расчетного от фактического 0,4 %, общего числа колосков в -колосе 0,2 %, числа зерен 19,3 %; массы 1000 зерек 1,6 % для сред-' невлажных лет.

Для сухих лет отклонение расчетных величин элементов продуктив-' ности от фактических составило соответственно 17,8 % , 0,5, 13,6 и 3,8 %. Отклонение расчетной урожайности от фактической для средне-влажных лет составило 0,7-2,1 а для сухих лат 8,1-14,5 %.

Анализ факторов жизнедеятельности растений на фигоценотическсм уровне

На урожайное?*. озимой пшеницы значительно влияла густота посева. Снижение густоты против оптимальной (при колебаниях 4,69 + 1,28 млн на I га) сильно уменьшило урожай зерна (0,641).

В условиях орошения при проведении поливов при влажности почвы не ниже 7о-80 % НВ выпадающие осадки слабо коррелировали-с урожаем (0,205). Слабая корреляция отмечена с влажностью почвы, о содержанием азота, фосфора и калия в почве. Коэффициенты корреляции колебались при этом от 0,111 до 0,294. Это говорит о тал, что обеспеченность этими факторами не сдерживала получение урожайности зерна в 3,8-5,1 т с гектара.

Существенное влияние на урожайность озимой пшеницы'оказывало качество -"шашки и предпосевной обработки почвы (0,326). В условиях орошения бесспорно обработка почвы играет важную роль в создании рыхлого сложения корнеобитаемого слоя, в улучшении скважности, водопроницаемости, аэрации, в выравнивании поверхности почвы в т.д.

Урожай кукурузы в орошаемых условиях Поволжья при рекомендованной системе удобрений ^80-100^60-100*^60-80 ^ и Р03ОШ9 орошения (поливы при влажности почвы не ниже 75-80 %Ш) зависит прежде всего от биопенотических факторов. Для получения урожайности зеленой массы 50,0-60,0 т/га необходимо в первую очередь обращать внимание на густоту посева, выбор предшественника, борьбу с сорняками.

Оптимальная густота посева кукурузы, посев по хорошему предшественнику и чистота полей от сорняков увеличивают эффективность внесения удобрений и применения орошения. Отмечена тесная корреля!^-онная связь урожайности кукурузы с густотой стояния при колебании последней ч интервале 66,5 + 18,4 гнс. растений на I га (0,668).

Кукуруза очень отзывчива на влияние предшествующей культуры. Коэффициент корреляции составлял при этом 0,503. Отмечена тесная корреляция урожая с количествам вредителей.( проволочников) в почве (-0,525)* при плотное« последних I ,¿¿1,2 экз. на I и2. Кор-реляциогпшй анализ показывает существенную обратную связь плотности проволочника о густотой т^.востоя (-0,571).

Из других приемов важна обработка почвы. Положительно влияло на урожай увеличение глубины вспашки о 25 до 33 см (0,374), проведение дополнительных предпосевных культиваций (0,352) и междурядных обработок (0,386). Это объясняется той, что кукурузе плохо переносит уплотнение почва;

Несмотря на внесение удобрений, аре данной агротехнике выявле- ' на положительная кор;<шшвя урожая кукурузы с содержанием нитрат- . ното азота в почье при колебании «го а пределах 6,6*2,1 мг на 100 г почвы ( 0,304), с доступным фосфором (0,236) и расхворигом калием

'33

(О,601)о Кукуруза в условиях Саратовской области лучше отзывалась на увеличение в ночве азота и калия меньше на увеличение фосфора. Корреляционный анализ влажности почвы и урожая показал слабую связь этих величин (0,199) при проведении поливов при влажности почвы не ниже 80 % НВ. Температура существенно влияла иа урожай кукурузы (0,417), так как это теплолюбивая культура.

В условиях Поволжья при орошении яровая пшеница по своей продуктивности уступает озимой и тем более зерновой кукурузе. Однако по качеству зерна она не имеет себе равных среди всех сельскохозяйственных культур. Урожай в условиях опыта колебался от 2,1 до 6,0 т зерна о гектара. Учитывая биоценотические, агротехнические и почвенно-климатичвские факторы роста растений, можно значительно повысить эффективность вносимых удобрений, поливной воды и увеличить урожайность до 4,0-5,0 т зерна с гектара.

К цонотическим факторам следует отнести сначала густоту пооева. Высокая корреляция урожайности с густотой травостоя яровой пшеницы (0,779) показывает, что значительный недобор урожая (до 50 %) наблюдается из-за изреживания посева. При норма высева 5,0-5,5 млн всхожих зорен по рекомендованной агротехнике насчитывалось в среднем 3,79^0,94 млн стеблей на гектаре. Возделываемые в условиях поливного зомледелия в Поволжье сорта яровой пшеницы склонны к полегавши. На это указывает обратная связь урожая зерна с влажностью почвы в фазу наибольшего роста биомассы (-0,321). При влажности почвы в этот период не ниже 80 % НВ яровая пшеница полегает и урожайность зерна снижается.

Существенную роль в получении высокого урожая яровой пшеницы на орошении играют предшественники. При повторных посевах намечается: явная тенденция к снижению урожайности.

Отмечено слабое влияние глубины вспашки и предпосевной обработки на продуктивность этой культуры. Объясняется это сравнительно' . незначительно развитой корневой системой и ранним сроком сева пшеницы.

Очень эффективным оказалось лущение стерни (0,5*Ж), так как этот агроприом заметно снижал засоренность, а яровая пшеница относится к культурам со слабой конкурентной способностью к сорнякам.

Несмотря на . шсенио удобрений, яровая пшеница хорошо коррелировала с увеличением в почве доступного калия (0,321) я фосфора (0,220). Содержание азота в почве не плияло на урожайность паошгсн

(0,090). Видимо, фосфор и калий способстновали снижению полегания и увеличивали урожайность зерна.

Положительно плияло на густоту травостоя пшеншш повышение тем-порагуры воздуха п конце 3-й декада апреля о 8,9 до 14,1° (0,515), Увеличение температуры повышало полевую похожесть пшеницы.

Исследования показали, что о увеличением срока пребывания люцерны на одном поле ухудшилось сложение почвы. Плотность почвы а слоях 0-Г0, 10-20, 20-30, 30-40 см возросла о 1,31-1,43 г/ом3 в первом гг-,.у поздолыпяния люцерн г до 1,33-1,46 во втором, до 1,401,55 в третьем и до 1,50-1,57 г/с?/3 в четвертом году.

Количество агрономически ценной структуры увеличилось в слое 0-20 сг с 47,7 до 63,4 %, в слоь 20-40 см - о 44,8 до 57,6 %-, водо-прочность структуры соответственно составила 32,0-59,6 и 68,4-65,6

Количество гумуса о возрастом ллцорни возросло о 3,72 до 4,13 % от кассы почвы в слое 0-20 см и о 2,45 до 3,05 % в слое 20-40 ом.

Сумма поглощенных оснований по олоям увеличилась о 30,25 до 33,50 и о 30,6 до 35,6 мг-экв на 100 г почли.

При продолжительном возделывании семенной люцерны накапливалась вредная энтомофеуна. Из фитофагов преобладали люцерновый клоп, люцерновая тля, тигиуо-семеед, толстоножка, ¡фитономус, клубоньнтшй долгоносик. Количество люцернового клопа увеличилось за 5 лат о 15 до 91 экз. на IDO взмахов сачком, тьпшусп-оемаеда с I до 38 экз., толстоножки с I до 30 экз., клубенькового долгоносика о 8 до 39 экз. 0гме"ена тмзная корреляция числа вредителей о возрастом люцерна. Коэффициенты корреляции «о видам насекомых осотавили 0,975, 0,967, 0,892. я 0,962.

Увеличение численности фитофагов онижало урожай семян. Коэффициенты корреляции урожайности семян о чдоленнооты вредителей о оставили соответственно 0,399, 0,958, 0,797 и 0,895, Вредители могут снизить vpoxafi семян, на í ~d5

Видовой состав насекомых-опылителей люцерны был представлен одиночны ми зеияероваюми пчелами, ппюлями и лиосорезами.

В комплексе опылителей доминировал серый рофит. За ним по обилию были продстаялены андренн. В мэньшеы количестве встречались геликтн, молитта, »литтурга. Коэффициенты корреляции чиоленноотй андрея я ростов п начале цветения о величиной урожая семян ооот-ветстпеяво составили 0,261-0,320 и 0,133-0,260j гаяикгов и- ивлигтй -0,267 а 0,203, ; '

Во второй половине дватения самыми активными были андрена (0,387-0,459), иа том же.уровне наблюдалась активность ыелитт (0,2450,268), Существенно уйала. активность рофитов (0,077-0,185) и галикт (0,082-0,185). В конце цветения увеличилась активность медоносных пчел (0,509-0,573). Их численность возросла на 62 %. Корреляционный коэффициент числа опылителей с урожайностью семян люцерны составил 0,965.

При анализе факторов жизнедеятельности различных культур методом математического анализа были выявлены интересные взаимосвязи рэкима влажности почвы и питания шюницы и люцерны с их продуктивностью, что послужило поводом для обоснования дифференцированного режима орошения этих культур.

Физиологическое обоснование дифференцированного режима орошения яровой пшеницы

Современная технология выращивания.сельскохозяйственных культур предусматривает значительное число агршриемов, действие которых очонь часто не сопряжено с требованиями биологии культуры в момент воздействия. Это касается часто заблаговременного внесения высоких доз удобрений, профилактического применения пестицидов и т.д. Подобные действия приводят к большим потерям материальных средств, необоснованным затратам энергии и труда. Кроме того, избытки удобрений, пестицидов, не вовлекаемые в биологический круговорот, загрязняют окружающую среду. Чрезмерное количество поливной воды не только повышает затраты и удорожает продукцию, но и ухудшает мелио-. ративное состояние земель, вызывая подъем грунтовых вод, засоление и заболачивание.

Наука и практика показывают, что чем вше сопряжение требований растений с проводимыми агроприемами, тем выше урожай и ниже затраты на производство продукции. Высокое сопряжение этих факторов возможно лишь при хорошо отлаженной обратной связи: посев - агроногь-чеокая служба, которая, в свою очередь, базируется на глубоких знаниях биологии культуры и систематическом контроле за состоянием агрофитоцэиоза и средой его произрастания. Это позволяет строго до-згювать и своевременно применять все агроприэма по регулирование питания, водоснабжения растений и т.д.

Шологда сельскохозяйственных растений, в том числе и яровой пе^кяпы, детально изучена в грудах Максимова (1953), Купермак 36

(1977), Кефели (1974), Ботыгина (1986), Кумакова (1980), Федорова (1980), Шевеухи (1973) и др.

Современное представление о росте растений характеризует его как дискретный процесс во врешни, т.е. процесс прерывистый, скачкообразный. Периода усиленного роста (собственно роста, растяжения клеток) чередуются о пехиодами покоя (дифференциации тканей), когда идет заложение новых метаморов. В основе качественных и количественных изменений растений лежат этапы органогенеза. Видимые морфологические изменения растений сопровождались биохимически® превращениям вещьчтв-мета ' >лигов на границах этапов органогенеза; йзмзняегоя при этом дискретно и водопотребление растений, в том числе я пшеницы. В период диф$еренциации тканей и заложения элементов продуктивности сокращается потребность во влаге. Во время волны роста растение требует повышенной влажности почвы.

Установлено, что у яровой пшеница на перво»-втором этапах органогенеза формируется густота травостоя, образуются зачатки будущих вегетативных органов. Здесь преобладает фенопауза роста. Этот период получил название вегетативного. На четвертом-восьмом этапах органогенеза закладываются а формируются колоски, цветки, тычинки, пестики, пыльца, зародышевые к.те тки. Это репродуктивный период. На этих этапах органогенеза преобладает фанопауза дифференциации тканей. От направления развития растений в этот период существенно зависит урожай эерш. Некоторое сшшенио влажности почвы в этот период способствует лучшему образованию элементов продуктивности. При выоокой влажности почвы происходит интенсивный рост стебля, лиотьев, что приводит к полегании пшениц!» уменьшении заложения элементов продуктивности и снижению урсжая зерна.

На девятой-двенодцатсы этапах органогенеза преобладает соботвен-по рост, требующий хорошей степени водообеспочения растений.

Опыты, проведенные в ксгхозе "Комсомолец", показали, что пшеница в первый лериод развитая, вплоть до кушания, требует высокой влажности почва. Коэффициент корреляции с влажностью почвы равнялся 0,821. В период трубкования-колошения требуется умеренное увлажнение почва (0,600). В период формирования зерна корреляция о влажностью почва возрастала (0,850) (табл. 9).

В производственных опытах самый высокий урожай зерна,6,0 т/га за 1972-1980 гг., слсосался при предпояивных порогах влажности почвы по пересдам роста 85-70-80 % КВ. При влажности почвы в предпшшвные

37'

периоды 85-82-83 % НВ урожай составил 3,8 т/га. Самая низкая урожайность получена при влажности почвы по периодам о предо олившш порогами 65-68-60 % НВ - 2,3-3,0 т/га.

' Таблица 9

Влияние степени сопряжения требований растений пшеницы с влагообеспеченносты) посева

Проведение поливов (пр|дгголивной порог

{Число про-'Число Шасса 1Урожай ¡дукгивных ¡зерен в¡1000 1зеша, !колосков 1колоске1 зерен,!т/га 1в колосо ! ! г, !

1о Без учета сопряжения во все критические фазы (65-80-65)

2. Без учета сопряжения в пе-^мо^об^азования колоса

3. Без учета сопряжения в период образования колоса и цветка (65-80-80)

4. Без учета сопряжения в фазу налива зерна £80-65-65)

5. При сопряжении во все фазы развития (80-65-80)

10,7 1,75 32,5 3,47

11,8 2,06 37,0 4,86

9,8 1,78 36,6 3,51

13,2 2,01 31,5 4,79

14,0 1,99 37,6 5,67

Снижение влажности во второй период роста растений не только повышало урожай, но и снижало расход воды от 500 до 1500 м3/га.

Питательный режим яровой пшеницы

Бри существующей системе удобрений слабая корреляция урожайное-' ти зерна яровой пшеница с содержанием азота в почве (0,090) показы-' вает, что для получения 3,0-4,0 т зерна о гектара вполне достаточно внести 120 кг д.в. азотных удобрений на гектар или достаточно содержания в почве нитратного азота 5,7 мг на 100 г почвы„ Увеличение содержания нитратного азота о 5,3 до 9,1 мг на 100 г почвы не гавы-шало урожайность зерна яровой пшеница в наших опытах.

Коэффициент корреляши урожая зерна с содержанием доступного фсо~ фора (0,220) также указввает на слабую зависимость. Внесение 60-100 1 д. в. фосфорных удобрений или содержание в почве 7,8 мг доступного фосфора на 100 г почвы не лимитирует получения высокого урожая зорня яровой пшеницы. Повышение содержания фосфора в почве о 7,2 до 13,4 мг на 100 г исчаы мало влияло на урожай пшеницы. Однако кеэффа-38

цизнг корреляции в случае с фосфором много выше, чем в случае о азотом. Коэффиц ент корреляции урожайности зерна пшеница с растворимым калием показал на среднюю тесноту связи (0,321).

Увеличение содержания растворимого калия о 16 до 39 мг на 100 г почвы увеличивало урожайность на 10 %. Это можно объяснить повышением устойчивости возделываемых сортов к полеганию при улучшении фосфорного и калийного питания. При этом калий оказался более эффек—■ тивным, чем фосфор. Изучение влияния различных доз и сочетаний азотных и фосфорных удобрений по неполной факгориальной схеме 8x8x2, содержащей 32 вар дата, по Перегудову и Ивановой (1972-1979), подтвердило вышеизложенное'.

Увеличение нитратного азота с 2 до 13 мг на 100 г почвы повысило урожайность зерна с 4,31 до 4,70 т/га, а повышение содержания доступного фосфора с 4 до 8 мг на 100 г почвы увеличило урожайность зерна с 4,31 до 4,57 т/rai Совместное увеличение азота и фосфора в почве дало наибольшую прибавку урожайности,: которая составила 0,8 т/гав

В условиях этого опыта получека наибольшая урожайность зерна яровой пшеницу 5,14 т/га при внесении удобрений в дозах ^ю^ео* Наибольший экономический эффект отмечен при внесении удобрений - в дозах Nj2oPgo» он соответствовал урожайности 4,90 т/га.

Обоснование дифференцированного регяш орошения семенной люцерны

Изменяя влажность почвы, можно регулировать рост и развитие растений либо в сторону увеличения золеной массы, либо в сторону увеличения семян.

Для изучения режима орошения ц влааности почвы были заложены опыты в CHX "Ватта" на сла/5овыщелоченном чернозоме. Изучалось: I) увлаг:ение почвы дождеванием на глубину 50-70 см при нижнем продлоливном пороге 75-80 % IIB в фазы отрастание - цветение люцерны . и 60-65 % HB в период образования бобов - созревания семян; 2) однократное глубокое увлажнение почвы на 150 см поверхностным способом в период отрастания с последующим снижением влажности почвы в слое 0-50 см До 55-60 % HB в период образования бобов - созревания семян, но с сохранением платности почва в нжших горизонтах на менее 75-80 % HB; 3) сочетание поверхностного и Глубокого увлагнения почвы.

Увлажнение верхнего полуметрового слоя почвы способствовало мобилизации питательных веществ пахотного слоя. Сочетание их в доступной форме с обилием влаги 'вызывало бурный рост надземной массы в первый период вегетации и интенсивное отрастание боковых побегов во второй. Рост боковых побегов в конце .вегетации отвлекал на себя влагу и питательные вещества, вызывая опадение бутонов, цветков, бобов, образование щуплых семян. Урожайность семян при этом снижалась на 58 %, а в отдельные годы в 3 раза.

Устранить опадение элементов продуктивности можно только подсушиванием верхнего слоя почвы после бутонизации или цветения люцерны до 55-60 % HB. Бели растение испытывало дефицит влаги, урожайность также снижалась. Высокий урожай семян можно получить, если имеется влага во второй половине вегетации в глубоких (100-150 ом и более) слоях почвы. Однократное глубокое увлажнение почвы на 150 см приводило не только к увеличению урожайности семян, но и экономии поливной воды на 3&-50 %.

В первом случае люцерна испытывала недостаток влага, а в третьем - она росла в переувлажненных условиях, и поэтому также снижала урожайность. Урожайность семян иоцарны в среднем за 1985-1987 гг. составила по вариантам опыта соответственно 200j 316 и 185 кг/га. Корреляционный анализ показал высокув тесноту связи урожайности семян люцерны в период бутонизащга о вааакйтьга всех слоев почва. Коэффициент корреляции для слоя- 0-50 ои равнялся 0,725, для слоя 50-100 см - 0,718, для слоя I0CV-I50 см - 0,670.

В фазу бутонизации - цвет ею« влажность первого пй^гмегра почвы не влияла на урожайность семян (0,169), а второго и третьего полу- . метрового слоя продолжала играть.определенную роль (0,683 и 0,544).; В фазу образования бобов и налива семяп влажность нижних слоев такие ■ значительно коррелировала с урожаем сешк (0,580 в 0е625).

УПРАВЛЕНИЕ тНСЙСГИЧЕСКШ ПРОЦЕССАМИ ШРАЩЙВШШ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА МОРФОЯОШЕСКОМ УРОКЕ

При управлении гехнологическию процессам на ооноьа обратной сьяаи важнейший звоном является оперативный контроль за состоянием г. ;ева. Основная г дача контроля - выявление и оценка различай fcas-ду прогретой и Закгичоскиш значениями параметров посева культур, т.е. различая мекду мер^олегнчеоккм состоянием посева н состоянием, опрАдоляоьыи программой формирования урожая на основз опрод&денний

SGi'or-i.a^ni о посева.

41/

Если подходить формально к информации о состоянии посева, то ■зеч больше данных используется, тем точнее оценивается состояние посева, тем меньше неопределенности возникает при назначении воздействия на посев. Но если учитывать ценность получаемой информации, время и материалыше затраты на еа получение и обработку, то такой подход нецелесообразен. Важно окупить затраты на получение информации экономическим эффектом от управления технологическими процессами. Наиболее ценна та информация о факторе, которая находится в минимуме. Ценность информации об остальных факторах будет ниже.

Поэтому методы контроля по возможности должны быть просты и дешевы, особенно при массовом пр :г.внении их в производстве. С этой точки зрения заслуживают внимания косвенные методы контроля за состоянием посевов« Последние могут быть основаны на взаимной корреляции факторов.

Широков использование косвенных методов; хотя они и уступают по точности непосредственным, значительно ускоряет получение информации и повышает экономический эффект от ее 'применения.

Имеет практическое значение корреляция влажности почвы и концентрации клеточного сока. С дефицитом влаги усиливается связь ее с концентрацией клеточного сока. При хорошем водообеспечении теснота свя и этих факторов снижается.

Увеличение тесноты связи содержания азота в листьях растений о количеством его в почве наблюдается с усилением дефицита последнего. Это положение рекомендуется нами для отыскания фактора в минимуме или степени его минишлизашш.

По многолетним исследованиям, проведенным автором на черноземах и каштановых почвах, в первом минимуме находится влага, во втором -азот. Если почти веема факторами растения могут быть обеспечены заранее, то азот и влага дол ъы даваться порцияш в течение вегетации в определенные сроки.

Стшчзно, чем хуже снабжены растения влагой или азотом, тем сильное построта посова. В этем случае растения в посеве могут тлеть до 7 состояний, различающихся по корфологяческим признакам. Больше было растений отставших в росте и в развитии. При улучшении азотного питания дли водного рехпьа пестрота посева уменьшалась до-2-3 с ос- ; тояний. Это мехэт бить положено в оспрву косвенного метода контроля за стопа шх обеспеченности посевов златой и азотом. Исключить дефицит

41 '

влаги можно по концентрации клеточного сока, тогда по состояния травостоя можно судить, об обеспеченности посева азотом, -

Контроль за формированием элементов продуктивности растений может осуществляться на разных Этапах развития по тем или иным отклонениям от программных с помощью индексного метода.

Последовательность расчета по элементам продуктивности должна соответствовать временной очередности их формирования в процессе вегетации. Один из вариантов условно считается базовым, другой анализируемым. Разница в урожайности между базовым и анализируемым Еариактакя представляется как сумма потерь или прибавок уроная, обусловленных разницей между значениями элементов продуктивности двух сравниваемых вариантов. Последовательность применения анализа видна на примере семенной люцерны (табл. Ю).

Применяя описанный метод анализа, можно установить, на какие элемонты продуктивности растений влияют те или иные условия или агроприеш, заранее оценить количественно по элементам продуктивности отклонения будущего урожая от программы и направленно управлять его формированием.

Таблица 10

Анализ прибавок (потерь) урожая по элементам продуктивности семенной люцерны - •

Элемента продукгидаоотп

Наименование

!Значения по ва-!риантам

(Значения ин- ¡Прибавка '1 декоов 1 (потеря)

.ьнясдаг-

"{ ¡итогом! ^_..1. ;____

Общая густота стеблестоя, млн/га 2,60 2,68 1,031 1,031 13,8

Доля продуктивных стеблей,# 84 87 1,036 1,068 16,5

Среднее количество киотей на I стебаль, шт. 9,0 10,1 1,052 ■1,123 24,5

Среднее количество цветков на I кисть, шт. 13,5 15,3 1,170 ¡[¿314 85,2

Доля сохранившихся бобов, % 32 29 0,906 1,190 -55,3

Среднее количество сзыяи в бобе, шт. 3,02 3,40 1,126 1,349 66,4

средняя касса 100~> сети, г 1,63 1,64 1,006 1,347 3,6

Урожай, кг/га 446 601 - - -

Разница в урохае, кг/га - - - - 155

ЗЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСЮйИ ПРОЦЕССАШ ШРАЩИВАШИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУ?

В Саратовской государственной сельскохозяйственной акаде!яга проводилась и проводится работа по управлению формированием урожаев кукурузы, озимой и яровой пшеницы, люцерны на семена и других культур в учхозах Si I и й 2, (ИХ "Волга", в колхозе "Комзомолец" Крас-нопартизанского района, совхозе "Привольный" Ровенского района и других хо ¡яйствах Большую роль ао внедрении этих разработок в Саратовской области сыграла Научно-производственная система "Травы", работающая при кафедре общего и орошаемого земледелия.

В j «039 № I Саратовского СХИ выращивание кукурузы сорта Узбекская белая зубовидная с применением управления формированием урожая дало в I975-I978 гг. 114,5-122,5 т зеленой массы с гектара, а ВИР-42 - 70,5-77,2 г. В учхозе » 2 Саратовского СХИ получен урожай зеленой массы кукурузы в 1979-1982 гг. по 82,1-95,7 т/га пря 90,0 s по программе. Отклонение от программы колебалось от 4,7 до 13,3 %. На посевах о обычной рекомендованной агротехникой урожайность кукурузы составила 46,8-68,0 т/га. Прибавка урожая по . сравнению с обычными посевами составила 10,9-35,3 т/га зеленой массы, или 13,8-42,9 %

Выращивание урожая озимой пшеницы о управлением формированием урожая в учхозе J» 2 СХИ дало по 51,5 т/га зерна против 4,15 т па обычных псзевах с рекомендованной агротехникой. Прибавка составила 1,0 т/га, или 24,1 %.

В произвбдствогешх условиях колхоза "Комсомолец" Саратовской области на по&евах с управлением формированием урожая яровой пшеницы получено по 6,16 т/га зерна при программе 6,0 т. На обычных посевах с рекомендованной агротехникой урожайность зерна составила 4,50 т/га, ira- но 1,66 г меньше.

На полях созхоза "Привольный" Ровенского района Саратовской облает? при програютровашеи выращивании люцерны на сомона яолучоп урогай 491 нг с гектара против 322 кг па обычном посево. Прибавка составила 169 кг, или 52,8 %.

Кроме того, огглечепа зконшня поливной воды от 500 до 1200 м"/га, В отдольгаао гост благодаря прямэненнэ технологии возделывания семенной .тацорян с элоьгенгаэд управления формированием урозкая совхоз пелучол по 100 г сетян этой культуры.

Эффективнее ть управления технологией запрограммированного выразаванап орошаемых культур по энергетическим критериям

Таблица II

! Кукуруза ! Озимая пшеница ! Яровая пшеница 1 Люцерна на се-. Показатели !(15те-1582 гг.) 1(1972-;[980 гг.) К1972-1980 ггЛ 1мета (1985-1989 гг.)

!_варианта_,_

¡базовый! ! ! ! - ! запрог- ! раммиро-! ванны^ ! базовый! запрог- ! баз ошй! запрог- ! базовый! запрог-!раммиро-! ¡раммиро-! !раширо-! ванный ? ! ванный ! ! ванный

Урожайность, т/га 58,42 81,72 4,15 5,15 4,50 5,81 360* 452*.

Накопление обменной энергии, МДд/га 362200 506695 136120 168920 ПО ТОО 143926 46800 58X0

Обше энергозатрата, ВД^/га 2СМЙ 27291 25017 22710 21453 19145 18116 16161

&ергетнческая эффективность 17,7 18,6 5,4 7,4 5,2 7,2 2,6 3,6

снергеетгееокие затраты на I т урожая, ВД* 350,2 333,9 6028 4409 4757 3295 50,3я 35,7* '

Коэффициент эффективности энергозатрат _ _ . 0,91 0/89 _ 0,89

Уровень интенсивности, % - - - 9,0 - 11,0 - 11,0

Количество обменной энергии на I м3 поливной воды, ЦДж • 72,6 101,8 30,2 42,2 31,6 47,6 23,4 39,2

2 кг секта

При выращивании кукурузы с применением элементов управления тохнодсгичес лш процессами на базе математического анализа, моделирования и ЭВМ энергозатраты снизились на единицу продукции на 4,6 %, эффективность энергозатрат повысилась на 10,5 %. Возросла эффективность использования поливной воды на 39,5 %,

При программированном выращивании урожаев озимой пшенину общие энергозатраты снизились на 10,2 %, энергетическая эффективность возросла на 37,0 эффективность использования поливной воды повысилась на 39,2 %, энергетические затраты на I т зерна снизились на 26,8 %т

Для яровой пшеницы те же показатели составили соответственно 10,8; 44,2; 50,1 и 30,9 %, а для семенной люцерны - 10,8; 38,5; 67,5 и 29,1 %.

швода

I..Системный подход требует рассматривать посев как целостную фигоценотическую систему с учетом всех закономерностей существования фитоценоза, который, в отличие от естественного растительного сообщества, не обладает гомеостазом вслэдствие антропогенного воздействия, Для устойчивого динамического равновесия процессов энергомасс опереноса в посеве необходимо построение искусственной управляющей системы на основе математических методов анализа и моделирования для восполнения недостающих элементов саморегуляции.

2, Пр<.граширование урожайности сельскохозяйственных культур следует рассматривать как прогрессивный способ выращивания растений, способствующей сбережению материальных и трудовых ресурсов, снижению себестоимости продукции и улучшению экологичеоких условий окружающей среда вследствие использования на принципе обратной связи точных доз, сроков и способов применения агропр!емов.

3. Д-я практического управления агрофигоценозом удобно пользоваться тремя временными уровнями: экологическим, фитоценотическим и морфологическим. Первый уровень охватывает несколько вегетаций и соизмерим с ротацией севооборота; второй занимает один вегетационный период, период формирования элементов продуктивности выращиваемой культуры; третий - оперативный, соизмеримый с интервалами времени между агротехническими воздействиями на посев.

Наиболее пряемяомн для управления биологическими системами си-; туационннз модели в сочетании о детальным анализом влияния факторов.

45

жизни растений на урожайность с применением математических методов и ЭВМ.

4. Анализ показал, что с многолетними и ранними яровыми однолетними сорняками в посевах орошаемой кукурузы можно успешно бороться обработкой почвы, не применяя гербициды. Для уничтожения поздних яровых однодольных сорняков нельзя обойтись^ без гербицидов.

В посевах орошаемой озимой пшеницы преоблад л ранние яровые однолетники и зимующие сорняки. Важную роль в подавлении сорняков в посевах этой культуры играли в первую очередь севооборот, густота посева и обработка почвы перед посевом.

'Ъ посевах орохаемой яровой пшеницы против ранних яровых одно-ллатних и аноголегнах сорняков а парвуз очередь оладуаг использовать гербицида. Хороший предшественник, правильная обработка почвы и оптимальная гуогота снижают необходимость применения гербицидов.

В посевах семенной люцерны преобладали двулетние, зимующие и корнеотпрысковые сорняки. Важную роль в подавлении последних играли гербицида, густота травостоя и боронование посевов.

5. Моделирование агрофитоценотических связей в посевах орошаемых культур наиболее целесообразно о помощью клеточного автомата, позволяющего получить тесное сопряжение процессов внутри посевов с приемами регулирования и условиями произрастания- культур, и без больших расчетов имитировать любые процессы в агрофитоцвнозе в динамике,

6. Математический анализ факторов жизнедеятельности растений в посевах орошаемой кукурузы показал, что урожайность этой культуры при современной технологии в условиях Поволжья зависит в первую очередь от густоты посева, затем .предшественника, количества почвен-г ных вредителей (проволочника), качества обработки почвы, засоренноог ти, содержания питательных веществ в почве, особенно азота и калия

и затем уже температуры воздуха и почвы.

7. Урожайность орошаемой озимой пшеницы при правильном режиме-орошения оирадоляет в первую очередь густота посева,.предшественник, затем содержание питательных веществ в почве, особенно азота и фоо-фора, засоренность, обработка почвы, температурный режим в весенний период.

8. Урожайность орошаемой яровой пшеницы в первую очередь зависла от продуктивности сорта, затем густоты стояния, засоренности, продаествонника, обработки почвы и, наконец, доступного фосфора и калия, а также температуры почвы и воздуха в апреле и мае.

46

9. Влажность почвы может направленно изменять рост районированных сортов пшеница либо в сторону увеличения зерна, либо в сторону увеличения биомассы.

Наиболее эффективным в наших опытах оказался диффренцированный. режим орошения с предполивным порогом влажности почвы в начале вегетации не ниже 75-80 % HB, в период стеблевания и начала колошения - 65-70 % и в формирование - налив зерна - 75-80 % HB. Это увеличивало урожайность до 5,6 т/га зерна и экономило 50Ö-I500 inVra поливной воды. ^

10. Внесение минеральных удобрений повышало урожайность и качество зерна яровой пшеницы при увеличении доз удобрений вплоть до HjIO^IbO* Урожайность зерна возросла при этом до 5,14 т/га. Однако наибольший экономический эффект отмечен при внесении Nj2O*60 при урожайности 4,9 т/га зерна.

11. Урожайность семенной люцерны в первую очередь определялась ■ влажностью почвы, а следовательно и режимом орошения, затем уже содержанием питательных веществ в почве, количеством вредителей и степенью опыления цветков. Наилучшим следует считать дифференцированный режим орошения семенной люцерны с однократным глубоким увлажнением почвы на 150 см и более в осенний или ранневесенний период с последующим снижением влажности верхнего полуметрового слоя почвы до 55-60 % HB в период образования бобов, налива и созревания семян. При этом влажность в нижележащих горизонтах почвы должна бы"ь не м°нее 75 % HB. Эгс препятствует мобилизации питательных веиеств в пахотном слое, а следовательно и израстанию растений во второй период вегетации. При этом получены экономия вода

и самый высокий урожай семян.

12. Важную роль в управлении процессами повышения плодородия печвы и ее фитосанитарнкм состоянием на экологическом уровне играет модель севооборота о, переменной ротацией, основанная на использовании пересекшмжся классов ситуаций различных культур методом интерполяции с применением даскриминантного анализа и определением принадлежности новой ситуации к уже известным по весам вероятности средневзвешенной величины параметров.

13. Управление функционированием посевов на фитоценотическом • уровне можно осущзствлять на модели, в основе которой лежат формула И.О. Савицкого и ситуационное моделирование продукционных процессов культур, рассчитанное для определенных периодов формирования каждого эло.^знта продуктивности растений. Применение модели управления

. 47

i 4

продукционными процессами на ^нгоценогическом уровне показало точность сходимости расчетной и фактической урожайности 2,1-14,5 %. I 14. Широкое применение управления технологическими процессами и процессами роста растений на основе математических методов анализа и моделирования повышало урожайность в 1,3-1,4 раза, снижало энергетические затраты на возделыванио культур на IO-II %, улучшало использование поливной воды на 25-30 повышало эффективность экэргозатрат на 30-45 %, увеличивало плодородие почвы, улучшало ее мелиоративное состояние и снижало опасность загрязнения экологичео-кой среды.

. РЕГО1ЩДАЦЙИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью повышения эффективности поливных земель рекшенду-ется сире внедрять при орошении в Поволжье элементы ресурсе- и энергосберегающих технологий при программированном выращивании сельскохозяйственных культур с управлением технологическими процессами на основе математического анализа информации о посеве и моделирования.

При сельскохозяйственных вузах м НИИ страны, а также фермерских объединениях для этого целесообразно на хозрасчетных началах организовать пункты, снабженные соответствующей вычислительной техникой е специалистами.

Для успешного освоения управления технологическими процессами выращивания орошаемых культур и нахождения оптимальных плановых и технологических решений следует шире использовать ситуационные модели, применение которых позволяет наилучшим образом достигать сопряжения требований растений с'обеспеченностью факторами жизни и за счет этого получать урожаи зеленой массы кукурузы- нэ ниже 80-90 т, озимой и яровой пшеницы - 5-6 т» семян люцерны - 400-500. кг с I га и значительно экономить материальные ресурсы.

2. Для более эффективного использования всех факторов жизнг растений необходимо большое внимание уделять чистоте посевов от сорняков. С целью отыскания наиболее эффективных мер борьбы с сорной растительностью следует шире применять математические метода

о 1лкза и ситуационное моделирование. На основе их использования для борьбы с многолетними корнеотпрысковыми сорняками в посевах кукурузы следуот применять глубокую вспашку с предварительным лущением стерка и глубокую на 14-16 см прэдпосевную обработку еочзш. ' При отси применение гербицидов ив обязательно. •3 '

* Против однолетних поздних и ранних яровых сорняков в посевах орошаемых культур необходимо создавать оптимальную густоту стояния растений и применять гербициды, эффективность которых повышается яз фоне севооборота и правильной обработки почвы.

3. Для эффективного управления использованием водных'ресурсов при программировании урожаев следует рекомендовать применение ситуационных моделей для нахождения опт шального сопряжения требований культур с влагообеспаченностью. Отсюда ишрэ внедрять дифферен-цированнк* режим орошения. При возделываний орошаемой яровой пшеницы» склонной к иолеганию, следует применять дифференцированный режим орошения с нижним предполивным порогом влажности в период всходсч-кущения 75-60 %, в перюд стеблевания-колошения - 65-70 % и з фазу формирования и налива зерна - 75-80 % НВ.*

Семенную люцерну рекомендуется поливать в начало вегетации грузными нормами с целью промачпвания почвы до 1,5 м и более. Во второй период вегетации следует влажность верхних слоев почвы снижать до 55-60 % НВ при сохранении высокой влажности в глубоких слоях.

4. Для проведения контроля за отклонением формирования фактической урожайности от базовой в течение вегетации при программированном выращивании сельскохозяйственных культур удобно пользоваться Индексном методом анализа.

ССНОЙЩ ШУБЛЙКОВАНННЕ РАБОТЫ

По теме »диссертации опубликовано 80 научных работ. Основными из них являются с л едущие»

I: Урожай и плодородие почвы при бессменном посеве кукурузы, озимой и яровой пшеницу в условиях орошения/Агротехника с.-х. культур: Науч. труды Сарат, о,-х. ин-та. Т. 6, Саратов, 1973. С. II2-I22 (в соавторстве).

2. Рекомендации по использованию орошаемых земель в Саратовской ■ области. Саратов, 1975. 99 о. (в соавторстве).

3. Расчет доз удобрений под орошаемые культури//Сб. .трудов Са-рат. о.-х. ин-та. Вып. 72. Саратов, 1976. С. 13-16. •>

4. Хлеб поливного поля.Сарагов: Привод*, кн. изд-во,. 1977.

72 с. (в соавторстве). . . г

5. Важнейший фактор повышения урежайкооти // Зерновое хозяйство' 1977. & Ю. С. 22-23 (в соавторство). " .'

6. Особенности сортовой агротехники яровой пшеницы и кукурузы// Вопросы орошаемого земледелия: Сб. науч. работ. Вып. 93 / Сарат. с.-х. ин-г.Саратов, 1977. С; 21-41 ^в соавторстве).

7„ Определение сроков и норм поливов по концентрации клеточного сока // Вопросы орошаемого земледелия:.Сб. науч. работ. Вып. 93 / Capar, с.-х. шг-т. Саратов, 1977. С. I0&-II5.

8. Рекомендации по выращиванию многолетних трав и сорго на се-мзна в Саратовской области. Саратов, 1978. 31 с. (в соавторство).

S, О способах наблюдений за индивидуальным ростом и развитием полевих культур при орошении // Биология, селекция и семеноводство с.-х. растений: Сб. науч. работ. Вып.-fЯ). Сарат. с.-х. ин-г. Саратов, 1278. С. 72-75 ( в соавторстве).

10» Определение бил/ассц и динамическая характеристика структуры посевов орошаемых культур // Биология, селекция и семеноводство с.-х. растений: Сб. науч. работ. Вып. НО / Сарат. с.-х. ен-т. Саратов, 1973. С. 76-79 (о соавторстве).

11. Орошаемое земледелие в Поволжье." Саратов: Приводя, кн. изд-во, 1978. 280 с. (в соавторстве).

12. Что дает математическое моделирование внесения удобрений // Степные просторы. 1978. ü 12. С. 19-21 (в соавторстве).

13. Отношение различных гибридов кукурузы к бессменным посевам при орошении // Вопросы с.-х. мелиорации и орошаемого земледелия: Сб. науч. работ. Вып. 120 // Capar, с.-х. ин-т. Саратов, 1978.

С. 113-125 (в соавторстве).

_14. Особенности агротехники короткостебельной пшеница в условзях

орошения // Вопросы с.-х. мелиорации и орошаемого земледелия: Qó0 науч. работ. Вып. 120/Сарат. с.-х. ин-г. Саратов, 197.8. С. 141-146.

15. Рекомендации по программированному выращиванию кукурузы и озимой пшеницы на орошаемых зелиях Поволжья. Саратов, 1978, 22 с. ..

16. Рекомендации по эффективному использованию орошаемых земель в Саратовской области. Саратов, 1979. 63 с. (в соавторстве).

17. Влияние факторов, определяющих семенную продуктивность лю-цорны в природных условиях различных зон Саратовской области, на урожай // Заэдга растений от вредителей и болезней на Юго-Восгоке и в Западном Казахстане: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т т. Н.К. Вавилова. Саратов, 1980. С. 26-34 (в соавторстве).

18. Определение оптимальных доз удобрений // Вестник с.-х. науки. 1980. И 2. С. 55-60 (в соавторстве).

- 19. О методике прогнозирования численности проволочников^в по-ввах орошаеьлх культур // Защита растений от вредителей и болезней а Юго-Востоке и в Западном Казахстане: Сб. науч. работ / Сарат. .-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1980. С. 47-51 (в соавтор-гвэ).

20„ К вопросу регулирования пищевого режима орошаемой яровой зенипы // Улучшение мелиоративного состояния земель и агротехника ¡гльтур при орошении: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Шилова. Саратов, 1981. С. 58-6" (в соавторстве).

21. Рекомендации к научно обоснованной системе орошаемого зем-зделия Саратовской области на I98I-I985 годы. Саратов, 1981. 88 о. » соавторстве).

22. Св использовании метода корреляционного анализа для диаг-[остики состояния посева // Улучшение мелиоративного состояния 1емель и агротехника культур при орошении: Сб. науч. работ / Сарат. |.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова'. Саратов, 1981. С. 92-97 (в соавтор-тве).' ■

23. Применение индексного метода для анализа продуктивнооги .-х. культур при орошении // Проблемы с.-х. мелиорации Поволжья: б. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т игл. Н.И. Вавилова. Саратов, 982. С. 3D3-IIO (в соавторстве).

24. ¿Рекомендации по виращиванив многолетних трав на семена в аратовской области. Саратов, 1982й 48 с. (в соавторстве).

25. Кукуруза при орошении. Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1982. [9 о. (в соавторстве).

26. Опыт-управления формированием урожая кормовых культур // шросн прогрессивной технологии возделывания о.-х. культур;

i. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И, Вавилова. Саратов, 182. С. 57-62.

27. Программирование j рожая и индустриальная технология ороша-их культур // Прогрессивная технология возделывания полевых куль-р на индустриальной основе: Сб. науч; работ / Сарат. с.-х. ин-т

i. Н.И. Вавилова. Саратов, 1983. С. 3-14 (в соавторстве).

28. Управляемость посева и его оценка // Улучшение мелиоративного стояния зэмэль и агротехника г^льтур при орошении: Сб. науч. работ/ рат. о.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1983. С. 79-86 (в оо-горстве).

29; Осномяие структуры программирования урожаев орошаемых иъскохсзяГ1СТВв!шых культур // Улучшение мелиоративного состояния

"" ' ......... 1 • ' 51

земель и агротехника культур при орошении'; Сб. науч. работ. Сарат. с.-х.ин-т ЕМ. Н.И. Вавилова. Саратов, 1983. С. 71-79 (в соавторстве).

30. Сопряжение сроков цветения люцерны и массового вылета опылителей в Ровенокоы районе Саратовской области // Проблемы с.-х. мелиорации в Поволжье: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1984. С. 23-28 (в соавторства).

31. Ситуационная модель формирования урожая орошаемой яровой пшзкицц // Проблемы о.-х. мелиорации в Поволжье: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-г им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1984. С. 38-43 (в соавторстве).

32. Биологический контроль и программирование урожаев с.-х. культур в Поволжье. М.: Россельхозиздат, 1984. 109 о. (в соавторстве).

33. Лацэрна в Саратовской области. Саратов: Праволж. кн. изд-во, 1935. 88 с. (в соавторстве).

34. Корреляционный анализ зависимости урожая зеленой массы кукурузы от различных факторов жизнеобеспеченности/' Индустриальная технология возделывания зерновых и кормовых культур. Сб. науч. рабе Сарат. с.-х^ ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1985. С. 81-64 (в соавторстве) .

35. Биологические основы программирования урожая при выращивании семенной люцерны // Мелиорация земель в системе агропромышленного комплекса: Сб. науч. трудов. Агропршиздат, 1985. С. 6976 (в соавторстве).

36. Продуктивность семенной опщерны при различных способах посева на орошении // Эффективное использование орошаемых земель в ' Поволжье: Сб. науч. работ / Сарат. о.-х. ин-т им. Н.И, Вавилова. Саратов, 1986. С. 27-32 ( в соавторстве).

37. Водосберегавщий режим орошения яровой пшеницы // Эффективное использование орошаемых земель в Поволжье! Сб. науч. работ / Серат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1986. С. 56-59

(в соавторстве).

38. Система ведения сельского хозяйства Саратовской области на 1986-1990 годи. Саратов: Призолж. кн. нзд-во, 1987. 199 о» (в ссав-г. рстве).

39. Моделирование агрофятоценотичоских связей в посевах орэаа-eifflx культур. Саратов, IS67. 40 с.

40. Научно обоснованные системы кормопроизводства Саратовской области: Рекомендации. Саратов, 1987. 182 с. (в соавторотве),

41. Рекомендации по защите люцерны от микоплазмеиной болезни в Нижнем Поволжье. Саратов, 1987. 23 о. (в соавторстве).

42. Программирование урожайности семян люцерны // Тез. 3-й науч. кои$. по программированию урожайности. M.: ТСХА, 1987. С. 121-122 (в соавторстве).

43. Водосберегаюцая технология выращивания семенной люцерны // Тез. докг регион, конф. "Ресурсосберегающие технологии в с.-х. производстве". Волгоград, 1988. С. 107-108 (в соавторстве).

44. Способы посева и урожай семенников орошаемой люцерны // Тез. докл. "!гион. конф. "Ресурсосбе; .тающие технологии в с.-х. производстве". Волгоград, 1988. С. 53-55.

45. Влияние глубокого увлажнения почвы на семенную продуктивность лоцзрны // Интенсивное использование мелиорированных зе-иелъ в Поволжье: Сб. науч. трудов / НИИСХ: Йго-Востока. Саратов, [988. С. 78-84 (в соавторстве).

46. Гербициды в посевах семенной люцерны JJ Тез. докл. регион. *оа$. "Синтез и применение пестицидов и кормовых добавок в о.-х, зроизводство", Волгоград» 1988. С. 82-84 (в соавторстве).

47. Изучение возможности применения гербицидов в посевах л»> юрны первого года жизни // Тез. докл. регион, конф. "Синтез и пря-«ененне гербицидов и кормовых добавок в о.-х. производстве". Волгоград, IP38. С. 84-86 (в соавторсгвеЬ

48» Влияние различных культур на плодородие почш при орошении i Поволжье // Тэз. докл. к науч. конф. "Проблемы орошения почв Си-1ири". Барнаул, 1980. С. 71-73.

49. Влияние орошаемой люцерны на плодородие черноземных почв а [оволжье // Тез. докл. регион, науч. конф. "Плодородие почвы в [КТонсяв"ом земледелии". 1олг оград, 1988. С. 168-169.

50. Основы водосберегающей технологии яровой пшеницы в условиях |рошения // Tea. докл. на учеб .-произв. ков$. "Проблемы комплеко-:ой мелиорация земель Поволжья". Саратов, 1989. С. 39-41.

51. Научно-производственная система "Кукуруза" при Научно-произ-одствэнном объединении "Саратовсорго" в Саратовской области. Сара-ов, I9S9. 88 с. (в соавторстве).

52. Эффективность использования поливной воды на семенной лю-.. ерне // Тез. докл. науч.-практ. конф. "Вопроси экологии в интен-иеных системах зомледелия Поволжья". Саратов, 1990. С. 74-75 (в еавторотве).

53. Промышленная технология : возделывания многолетних трав на оемена: Рекомендации производству. Саратов, 1990. 32 с.

54. Ситуационное моделирование процесса формирования урожайности. яровой пшеницы // Проблемы орошаемого земледелия Поволжья: Науч.-тематич. об. Саратов: Изд-во Сарат. гос. ун-та, С. II5-I23.

55. Принципы ситуационного моделирования плодородия солонцовых почв // Проблемы орошаемого земледелия Поволжья: Науч.-тематич. сб. Саратов: Изд-во Сарат. гос.ун-та. 1990. С. 99-104 (в соавторстве).

56. Моделирование формирования эламентов продуктивности орошаемо® яровой пшеницы. Саратов: Изд-во Сарат. гос. ун-та, 1990. 116 о;

57. Анализ влияния факторов жизнедеятельности на формирование элементов продуктивности яровой пшеницы // Тез. докл. Респ. науч.-техн. конф. Волгоград, 1990. С. 99-101.

5В. Оценка различных сортов люцерны на семенную продуктивность при орошении // Повшение продуктивности и использования богарных и орошаемых земель: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1991. С. 22-28 (в соавторстве).

59. Особенности светового режима покровных посевов семенной люцерны при орошении // Повышение продуктивности и использования богарных и орошаемых земель: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1991. С. 71-77 (в соавторстве).

60. Влияние многолетних трав на воспроизводство почвенного плодородия в половом севообороте // Повышение продуктивности и использования богарных и орошаемых земель: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1931. С. 85-90 (в соавторстве). '

61. Агроэкологические особенности формирования урожайности семян орошаемой люцерны в полосных посевах // Актуальные проблемы развития сельского хозяйства и с.-х. образования: Тез. докл. на науч.-прахт. конф. проф.-преп. состава и студ. Сарат. с.-х. ин-То. им. Н.И. Вавилова Саратов: Сарат. с.-х. ин-т., 1993. С. 79-80 (в соавторстве).

62. A.c. * 1753971 СССР. Способ выращивания семенной люцерны. Л 478669t ; Приоритет иэобр. 29.01.90 ; За регистр, в Гос. рееотре кзобр. СССР 15.04.92. М., 1993 (в соавторстве).

63. Агробиологическое обоснование полосных посевов семенной люцерны при орошении // Современные проблемы агрономических наук: Сб. науч. работ / Capar. с.-х. ин-т т. Н.И. Вавилова. Саратов, 1993. С. 67-75 (в соавторстве).