Факторы, влияющие на сроки технологических операций

К основным факторам, влияющим на производство сельскохозяйственной продукции (в частности растениеводства) относят агрономические и климатические показатели, непосредственно воздействующие на состояние почв.

Агрономические показатели характеризуют неоднородность отдельных участков полей по агрохимическим (содержанию азота, калия, фосфора и других минеральных веществ) и биохимическим показателям (плодородию, содержанию гумуса и т.д.).

Климатические показатели характеризуют тепло- и влагообеспеченность почв. Возделывание сельскохозяйственных культур при оптимальных для культуры показателях тепла и увлажнения позволяют повысить как качество, так и объем растениеводческой продукции в целом. Вместе с тем, агроклиматические явления экстремального характера (засуха, заморозки, наводнения и др.) могут наносить большой ущерб урожаю посевных культур.

Влияние агроклиматических факторов на возделывание сельскохозяйственных культур рассмотрено во многих работах [24, 25, 66, 86 и др.]. Научные труды [24, 66, 86 и др.] посвящены изучению зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от почвенно-климатических ресурсов.

К числу первых работ по количественной характеристике влияния климата на урожай сельскохозяйственных культур следует отнести исследования П.И. Колоскова и В.М. Обухова [24]. Впервые в мировой науке (1949 г.) Обухов применил метод множественной корреляции при изучении динамики и колебания урожаев. Ему удалось статистическими методами вычислить роль осадков и температур на разных фазах развития хлебов.

В работах С.А. Сапожниковой, М.И. Мель, В.А. Смирновой, А.Т. Никифоровой сделана попытка увязать урожай с ГТК (гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову), подсчитанным за основную часть вегетационного периода. Ими получен коэффициент корреляции урожаев с ГТК за ноябрь — июнь, равный 0,74, за апрель — июнь, равный 0,69.

В работах Ф.З. Батталова, П.И. Колоскова, В.М. Обухова введено понятие сельскохозяйственной продуктивности климата, как комплексной характеристике метеорологических факторов, положительно влияющих на рост и развитие растений, разработана методика ее определения и оценены ее значения для каждого экономического района страны. Оценка сельскохозяйственной продуктивности климата проводится за период от даты перехода температуры через 10°С весной до даты перехода температуры через 10°С осенью. Это совпадет с наиболее активным периодом вегетации всех основных сельскохозяйственных культур [24].

Основными характеристиками, входящими в расчеты сельскохозяйственной продуктивности климата, являются, влагообеспеченность, теплообеспеченность и данные об урожайности яровой пшеницы.

Достаточно простой и доступный комплексный метод определения сельскохозяйственной продуктивности климата до сих пор не разработан [24].

Автором работы [24] на основе данных, опубликованных в Справочниках по климату СССР и полученных от гидрометеорологических обсерваторий Госкомгидрометаза период 7-15 лет (1951 – 1967 гг.), получена формула зависимости урожая от увлажнения, температуры воздуха, дефицита влажности и других факторов. При определении сельскохозяйственной продуктивности климата использовались 14 видов климатических данных.

В ходе исследований получены следующие основные результаты: средний коэффициент корреляции между урожаем и метеорологическими данными для района равен 0,81, а для группы соседних районов 0,77; в южных районах, юго-восточных и восточных районах страны, где осадки распределяются более равномерно, чем в западных районах, получается хорошая связь между урожаем и метеорологическими факторами, и эта связь распространяется на значительные расстояния: на несколько сотен километров.

В работах А.Р. Константинова, Е.К. Зоидзе, С.И. Смирнова и др. много места уделено вопросам вычисления и использования данных о влажности почвы для сельскохозяйственных целей, а также установлению зависимости между гидрометеорологическими и климатическими данными и урожаем сельскохозяйственных культур. Большое значение он придавал также учету плодородия почв [66].

В работах А.Т. Белозорова [25] рассмотрена зависимость урожайности зерновых культур от сроков их посева на территории Иркутской области. Согласно [25] наиболее благоприятный период для роста и развития растений создаётся при среднесуточной температуре выше 15°C. Этот период по средним многолетним данным в большинстве сельскохозяйственных районов длится около двух месяцев.

Опыты по изучению агротехники скороспелых сортов пшеницы, начатые на Баяндаевской сельскохозяйственной опытной станции в 1947 году А.А. Баертуевым и продолженные в 1948—1949 году И.И. Коробцовым, имевшие целью определить наилучшие сроки сева и нормы высева отдельно для позднеспелых и скороспелых сортов, с учётом их биологических особенностей, дали следующий результат: позднеспелые сорта нужно высевать всегда раньше раннеспелых.

В работе [25] изучено влияние сроков посева на урожайность зерновых культур, приведены рекомендации по этим срокам в зависимости от скороспелости сорта и климатических условий районов Иркутской области. Однако многолетние колебания почвенно-климатических факторов на территории одного хозяйства или района могут быть значительными. Для культур одного сорта, посев которых осуществлён в одинаковый срок и на одной территории, но в разные годы, урожайность может сильно отличаться.

Несмотря на обилие материалов в агроклиматологии, посвященных воздействию почвенно-климатических и погодных факторов на развитие сельскохозяйственных культур, недостаточное внимание уделено влиянию природных факторов на сроки их возделывания.

В работе [13] рассмотрено влияние некоторых агроклиматических показателей на сроки начала посевных операций.

С помощью корреляционного анализа выявлена взаимосвязь рекомендуемой даты посева зерновых культур T_i (дат прогрева почвы на глубине 5 см до 12º C) от показателей тепла и увлажнения.

Для выявления значимых связей рассматривалось влияние на дату прогрева почвы y_i следующих факторов:

- сумма среднесуточных температур воздуха за предшествующие ранней дате периоды;

- сумма суточных осадков за предшествующие ранней дате периоды;

- продолжительность безморозного периода;

- дата начала безморозного периода;

- дата перехода среднесуточной температуры воздуха через 0°С и другие.

При этом применялись данные метеорологических ежемесячников по пункту наблюдения Иркутск за 2004-2011 гг. В расчетах использовались относительные показатели дат – разности этих дат и самых ранних дат по каждой характеристике.

На рисунке 2.5 показаны расчетные даты и периоды, по которым суммируются параметры температуры и осадков. В качестве продолжительности периодов k оценки параметров используется периоды, принятые в агроклиматологии, кратные декадам – 10, 20 и 30.

Рисунок 2.5 – Схема расположения расчетных дат и периодов на оси времени

В результате анализа выявлена дата самого раннего прогревания почвы до 12ºС за рассматриваемый многолетний период – 4 мая. Эта дата используется в расчетах как начальная T_n. Показатели сумм среднесуточных температур и осадков берутся за последние 30, 20 и 10 дней до этой даты: - сумма среднесуточных температур за период k суток до начальной даты n, - сумма осадков за период k суток до начальной даты n, k =30, 20, 10.

В ходе эксперимента построена матрица парных коэффициентов корреляции рассматриваемых факторов и дат (приложение 3) и получены следующие основные выводы:

- выявлены сильные связи между показателями даты прогревания почвы на глубине 5 см до 12ºС и суммой среднесуточных температур за предшествующие 30, 20 и 10 суток до даты посевов ( = -0,83, = -0,88, = -0,83);

- связь разной силы наблюдалась и между суммой осадков за определенный период от рекомендуемой даты посевов ( =0,64, =0,77, =0,88);

- слабые связи рекомендуемой даты проявляется с показателями дат перехода среднесуточной температуры через 0ºС и дат начала безморозного периода: =0,62, =0,47;

- связи практически не наблюдались между средней относительной влажностью воздуха, скоростью ветра и рекомендуемой датой посева.

Таким образом, наибольшее влияние на даты посева сельскохозяйственных культур оказывают суммы среднесуточных температур воздуха за предшествующие дате посева периоды. Влияние сумм осадков значимо, однако, имеет меньшую силу, и может рассматриваться как дополнительный фактор совместно с суммами температур.

Для оценки изменчивости факторов, влияющих на даты посева, проведен статистический анализ: сумм среднесуточных температур x₁ и сумм осадков x₂ за период с 1апреля по 1 мая с 1989 по 2011 гг. В таблице 2.3 приведены основные статистические показатели этих рядов.

Первые коэффициенты автокорреляции для исходных рядов факторов близки к нулю, что свидетельствует об отсутствии в них значимых внутрирядных связей.

Кроме того, проведена вероятностная оценка факторов x₁ и x₂. На основе критерия Колмогорова выявлено соответствие вариации суммы среднесуточных температур воздуха по Иркутску за последние 25 лет нормальному закону распределения (C_v =0,19, C_s =0,3).

Таблица 2.3 – Основные статистические показатели рядов сумм температур и осадков по г. Иркутск за 1989 – 2011 гг.

На рисунке 2.6 показаны эмпирические функции и нормальные законы распределения ряда суточных температур по Иркутску, Усолью-Сибирскому и Тулуну за 1987-2011 гг.

а) Иркутск б) Усолье-Сибирское

в) Тулун

Рисунок 2.6 - Эмпирические функции и нормальные законы распределения рядов среднесуточных температур воздуха за 1989-2011 гг.

Выявлено соответствие распределения сумм суточных осадков экспоненциальному закону (C_v =0,94, C_s =1,37). На рисунке 2.7 показаны эмпирическая функция и экспоненциальный закон их распределения по Тулуну.

Рисунок 2.7 - Эмпирическая функция и экспоненциальный закон распределения ряда суточных осадков по Тулуну за 1989-2011 гг.

Проведенная статистическая оценка временных рядов факторов x₁ и x₂ выявила, что эти показатели являются случайными и подчиняются нормальному закону распределения – для сумм среднесуточных температур и экспоненциальному закону – для сумм суточных осадков.