Практична робота № 1. Прогноз врожаю соняшнику в Україні

Для складання прогнозу врожайності соняшника використана базова модель врожайності В.П.Дмитренка:

                     ,                  (4.13)

де У_і  – прогнозована врожайність; У_{С, І} –  щорічний госпо­дарський максимум врожайності; S(Т, R)_ХІІ–VII – сумарний коефіцієнт продуктивності культури за температурою повітря і опадами за грудень-серпень; (1 – U)  множник, що залежить в основному від зрідженості посі­вів;  – множник, що враховує вплив додаткових факторів.

В свою чергу, зрідженість посівів  великою мірою залежить від додержання необхідних технологічних операцій щодо термінів сівби і гущини посіву, від погодних умов, особливо несприятливих.

Щорічний господарський максимум У_С,І залежить від біологічного потенціалу, продуктивності сорту, клімату, родючості ґрунту, рівня агротехніки та інших факторів на конкретній території. Тому його параметри можуть застосовуватись лише на території, для якої вони визначені.

Для розрахунку У_{С, І}   за формулою:

                            ,                                            (4.14)

було визначено:  (У_С ) - господарський максимум  врожайності на реперний рік  t;  А – приріст тенденції врожайності за трендом ( ц/га);  t – інтервал часу між поточним t_i -тим і реперним роком ( ).

Значення господарського максимуму врожайності У_{С, І} для ре­перного року можна отримати за допомогою відомого методу Е. Гумбеля. В  зв'язку з динамікою рівня врожайності, для визна­чення господарського максимуму методом Е. Гумбеля в натуральний ряд врожайності вносилась поправка на тренд.

Оскільки в сільському господарстві рівень агротехніки є нестійким, то тренд врожайності потребує відповідного щорічного корегування.

Співмножник S(Т, R) характеризує вплив на рівень врожайності термічного режиму (Т), а також кількості опадів (R) в основні  між фазні періоди на протязі всього вегетаційного циклу.

Кількісна оцінка впливу розглянутих величин на формування врожайності соняшника в передпосівний період і на протязі вегета­ційного періоду розраховується за допомогою функції корисності;

                                                             (4.15)

де S₁(Т), S₂(R) – коефіцієнти продуктивності соняшника, розрахова­ні відповідно за температурою повітря Т і опадами R за і-тий період вегетаційного циклу.

Вплив температури на формування врожайності відображено кое­фіцієнтом продуктивності у вигляді:

                             (4.16)

де S₁(Т) – кількісний вираз приросту продукції У(Т) при температурі Т по відношенню до максимально можливого У(Т_м) при оптимальній температурі Т_о в даний період вегетаційного циклу;  – параметр.

Оцінка впливу опадів на формування врожайності соняшника здійснюється  за допомогою коефіцієнтів продуктивності, розрахованих за опадами:

          (4.17)

де S₂(R) – кількісний вираз приросту продукції в і-тий період вегетаційного циклу при кількості опадів R мм по відношенню до мак­симально можливого У(R_о) при оптимальній кількості опадів R_о;  R_min, R_max – відповідно біологічні мінімум і максимум опадів в кожний період вегетаційного циклу; тут R_min = 0.

Множник α, який враховує внесок періоду вегетаційного циклу у врожайність при оптимальному значенні кожного елемента продуктивності, розраховується:

                                                                           ( 4.18)

де У_і(t)  – частина врожаю, утворена в даний і-тий період вегетаційного циклу; t – тривалість і-того періоду вегетаційного циклу в частці від одиниці; У_і(Т)   – кінцева величина врожайності; С – параметр, який враховує вплив довкілля в передпосівний період; t_с – середній  коефіцієнт зрідженості посівів на початку вегетації.

Значення  і параметрів в моделях (4.16), (4.17) за кожний пе­ріод вегетаційного циклу наведені в табл. 4.18.

На посівах соняшника часто спостерігається значна зрідженість. За даними аеровізуальних обстежень середні значення її знаходяться у межах 10 – 20 %, хоча в окремих випадках вона може становити 30 % і більше.

Вплив зрідженості посівів (U) на врожайність в моделі враховано показником щільності посівів (1 – U), де U подана в частці від оди­ниці. Зрідженість посівів соняшника визначають після останнього проріджування. Оцінка зрідженості по площі достатньо надійно може бути отримана при аеровізуальному обстеженні. При відсутності даних аеровізуальних обстежень доцільно використовувати результати наземних автомаршрутних обстежень. Необхідний мінімум обстежень полів повинен бути в межах 70 – 100. Маючи дані про фактичну N_ф і оптимальну N_о гущину посівів, зрідженість визначається як:

,                            (4.19)

де N_o – N_ф  дозволяє враховувати вплив як зрідженості, так і загущеності посівів.

Гущину посівів соняшника для лісостепових районів України слід прийняти 50 тис. рослин на га, в Кіровоградській області – 46, в центральних степових районах  – 41 тис. рослин на га.

За відсутністю відомостей про зрідження посівів можна використовувати дані попередніх років. Середня багаторічна зрідженість посівів оцінюється формулою:  

                                ( 4.20 )

де  У_р,і  – врожайність розрахована за формулою:

,                                (4.21)

   Таблиця 4.18 – Оптимальні значення температури повітря Т_о, опадів R_о a і параметри до формул (4.16) і (4.17) за кожний період вегетаційного циклу соняшника

Врахування додаткових факторів. За додаткові фактори взяті чинники, які визначаються на гідрометеорологічних станціях, а саме: кількість днів з приморозками, суховіями, опадами  ≥ 1 мм і ≥ 5 мм, відносною вологістю ≤ 30 %, дефіцитом вологості повітря ≤ 3 мб, зливами, екстремальними температурами.

Вплив додаткових факторів враховується формулою:

                                            (4.22)

де У – виправлена врожайність; У' – врожайність, обчислена без врахування впливу додаткових факторів;  γ – показник, який враховує вплив даного додаткового фактора.

Оцінка зниження врожайності від несприятливих явищ погоди розраховується за єдиною для всіх них формулою:

                                 (4.23)

де α – коефіцієнт, який залежить від природного явища, умов вирощування, фази розвитку; х – кількість днів з несприятливими явищами погоди, які не знижують врожай; е – експонента.

Кількість днів з суховіями різної інтенсивності (окрім слабких) розраховується за даними спостережень найближчих метеостанцій згідно з типізацією Є.А. Цубербіллер (табл. 4.19)

Таблиця 4.19  – Характеристика суховіїв різної інтенсивності згідно з типізацією К. А. Цубербіллер

Встановлено, що несприятливі явища в жаркий і сухий рік у будь який період вегетації враховуються коефіцієнтом продуктивності меншим за 0.60, тому у таких випадках блок (1 – γ) не застосовується.

У вологі роки ці показники необхідно вводити в модель незалежно від рівня коефіцієнтів продуктивності.

Порядок і приклад розробки прогнозу районної              врожайності соняшника з різною завчасністю. Прогнози районної врожайності можна складати чотирьох видів. Перший прогноз складають після сходів (перша – друга декада травня), його завчасність біля 4 –х місяців. Другий прогноз складають до 20 червня з завчасністю 2 – 2,5 місяці, третій – до 20 липня з завчасністю 1 – 1,5 місяців і останній розрахунок проводять наприкінці серпня.

Дані, необхідні для складання прогнозу, заносяться в форму
 (табл. 4.20). В цій таблиці наводиться приклад прогнозованих розрахунків районної врожайності соняшника в Синельниківському районі Дніпропетровської області за 1994 рік.

В заголовку таблиці записується назва області, району, рік, господарський максимум врожайності за даний рік У_о,і , і показник, який характеризує стан посівів (його зрідженість), який береться із табл. Б.4.

Господарський максимум на 1994 рік визначається за формулою (4.14) з використанням даних табл. Б.1.

При розробці першого прогнозу визначається фактичне значення Т, R, з врахуванням опадів з грудня минулого по квітень поточного року.

При визначенні значень Т і R  для другого прогнозу використовують фактичні значення цих елементів за квітень і травень і прогностичні або середні багаторічні з відповідною ймовірністю за червень – серпень.

За фактичними значеннями T і R знаходиться по табл. Б.2 та Б.3 коефіцієнти продуктивності соняшника за відповідним елементом і перемножують їх на ваговий коефіцієнт внеску α відповідного періоду (табл. 4.18), отримується сумарний коефіцієнт продуктивності за опадами і температурою повітря.

При складанні    наступних прогнозів уточнюються фактичні значення Т і R і за даними аеровізуальних або автомаршрутних обстежень уточнюється зрідженість. Якщо дані про зрідженість відсутні, тоді користуються тими, які наведені в табл. Б.4. 

При складанні чергового прогнозу вноситься поправка на кількість днів з несприятливими явищами погоди. Оскільки несприятливі явища не прогнозуються, то їх вплив на формування врожайності враховується тільки на час складання прогнозу.

Розрахована врожайність:

Перший прогноз 

Абсолютна похибка

Відносна похибка

Справджуваність прогнозу   90 %                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

Другий прогноз. На час складання другого прогнозу спостерігалось 9 днів з дефіцитом вологості повітря ≤ 3 мб і 10 днів з опадами ≥ 1 мм.

В табл. Б.7 находиться період вегетації (V – VI) і по кількості днів з вологістю повітря ≤ 3 мб (9 днів) записується поправка на зниження врожайності. Її значення також дорівнює 0.98. Ці дві поправки додаються до розрахунків першого прогнозу.

Абсолютна похибка  1.8 ц/га

Відносна похибка  10  %

Справджуваність прогнозу   90 %   

Третій прогноз.

 На час розрахунку 3-го прогнозу (до 20 липня)  несприятливих явищ погоди не спостерігалось. Коефіцієнт продуктивності по Т і R становить 0,94. Зрідженість така ж, як і на час розрахунку другого прогнозу. Третій прогноз враховує ті несприятливі явища, які спостерігались на час складання другого прогнозу:

Абсолютна похибка – 2,5 ц/га

Відносна похибка  – 11%

Справджуваність прогнозу – 89 %

Четвертий прогноз.

На час складання четвертого прогнозу спостерігалось 23 дні з суховіями. По кількості днів з суховіями у табл. Б.5 знаходимо за VІІ місяць коефіцієнт падіння врожайності, який становить 0,94. Змінився також і коефіцієнт продуктивності по Т і R. Додаються ці зміни до розрахунку третього прогнозу і розраховується четвертий прогноз очікуваного врожаю.

Абсолютна похибка – 0,5 ц/га

Відносна похибка  – 3 %

Справджуваність – 97 %

Прогноз вважається прийнятним, якщо відносна похибка не перевищує 20 %.

В усіх складених нами чотирьох прогнозах відносна похибка не перевищила 20%. Найбільш висока справджуваність четвертого прогнозу, оскільки завчасність його складає лише 1 місяць і при розрахунку цього прогнозу враховується більша частина фактичних даних. Прогностичні дані використані тільки за 1 місяць.

Таблиця 4.20 – Приклад складання прогнозу врожайності насіння соняшника з різною завчасністю і уточнення його в певні періоди вегетації

Область – Дніпропетровська, район  – Синельниківський, рік – 1994

Господарський максимум У_с,і= 25,6 ц/га, зрідженість  u = 10%

(в частках одиниці 1 – 0,10 = 0,9 )