Моделирование продуктивности орошения на мелиоративных системах северного кавказа
| Вид материала | Автореферат |
СодержаниеКукуруза на силос Кэ - коэффициент использования элемента из почвы, %. Например, программируемая или полученная урожайность озимой пшеницы Y |
- Правозащитный Центр «Мемориал», 418.72kb.
- Распространение ислама началось с Северного Кавказа. В 642 г, 495.44kb.
- Анатолий Чубайс наградил генерального директора ОАО «мрск северного Кавказа» Магомеда, 25.57kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине "география северного кавказа" для студентов,, 265.46kb.
- Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования, 702.43kb.
- Человек и природа гор в художественной литературе северного кавказа. Эволюция взглядов, 351.19kb.
- Монография: П. А. Кузьминов. Эпоха реформ 50 – 70-х годов XIX в. У народов северного, 706.99kb.
- Методика проведения научных исследований t режим орошения и показатели продуктивности, 183.97kb.
- Пространственно-временное поведение в традиционной культуре народов Северного Кавказа, 911.76kb.
- Название темы, 38.4kb.
Выделены основные факторы, влияющие на прибавку урожайности сельскохозяйственных культур, оценена степень их взаимосвязи с прибавкой урожая по каждой культуре. Анализ данных показывает, что урожайность сельскохозяйственных культур или прибавка урожайности подчиняются, гамма - распределению, распределению Максвелла, экстремальному, хи-квадрат распределению. Для большинства участков орошения на оросительных системах Северного Кавказа урожайность сельскохозяйственных культур описываются левосторонними распределениями, т. е. появление урожайности меньше среднего значения урожайности более вероятно.
Основными факторами водно-пищевого режима, с помощью которых можно управлять сельскохозяйственным производством, являются уровни питания азотом, фосфором, калием и оросительная норма. По данным РосНИИПМ (1971-2005 гг.) были построены эмпирические зависимости прибавки урожайности от указанных факторов управления (таблица 10). Полученные зависимости определяют урожайность от факторов управления и используются в оптимизационных моделях в качестве ограничений.
Таблица 10 - Зависимости прибавки сельскохозяйственных урожайности культур
от факторов управления
| Культура | R | Вид регрессионного уравнения |
| Люцерна | 0,608 | Y=-48-0,0025N2+0,53N-0,0026P2+0,492P-10-6M2+0,009M |
| Кукуруза на зерно | 0,66 | Y=0,0013N2-0,512N-0,0037P2+0,8P-0,046K2+2,73K- 1,7410-7M2+0,0016M+2,6 |
| Озимая пшеница | 0,69 | Y=-2,622+0,091N-0,0037P-0,0008NP+0,023M-0,0032NM-0,000345PM+0,000005NPM |
Кукуруза на силос | 0,627 | Y=-1,18N2+0,91N+1,722P2+0,665P+0,737K2+2,95K- 6,2 10-6M2+0,029M+11,37 |
| Соя на зерно | 0,718 | Y=0,0035/N-60,2/P-0,01K-,0013/M-36,3 |
| Сорго на зерно | 0,783 | Y=-0,95-0,02N2+3,14N-0,013P2+0,86P-1,4 10-6M2+0,007M |
| Картофель | 0,651 | Y=-0,0064N2+0,65N-0,00154P2+0,241P-0,15K2+3,77K- 2,15 10-7M2+0,00132M+4,663 |
На рисунке 4 приведен график прибавки урожайности кукурузы на зерно при внесении фосфорных удобрений и изменении оросительной нормы с использование уравнения из таблицы 9.
Для кукурузы на зерно, произрастающей на обыкновенных черноземах в Ростовской области, максимальную прибавку урожайности даст внесение Р = 108 кг д.в./га и K = 30 кг д.в./га, что видно по поверхности на рисунке 4.
Получены эмпирические зависимости внесения доз минеральных удобрений от уровня содержания азота, фосфора и калия в почве и планируемой урожайности сельскохозяйственной культуры, позволяющие автоматизировать проведение расчётов при программировании урожайности. Результаты расчетов приведены в таблице 11.
Таблица 11 – Уравнения для расчета коэффициента использования элементов питания и
определения выноса питательных веществ с 1га при заданной урожайности Y и содержании элементов в почве П
| Культура | Элемент Питания | Коэффициент использования питания Кэ = f1(Пэ, Yк), % | Вынос элемента питания Вэ = f2(Пэ, Kэ), кг/га |
| Озимая пшеница | Азот, N | КN = 10,834 Y /ПN | ВN = 0,3ПNКN |
| Фосфор, P | КP = 3,823 Y /ПP | ВP = 0,3ПPКP | |
| Калий, K | KK = 6,68 Y /ПK | ВK = 1,42ПK 1,081Kk. | |
| Кормовая свёкла | Азот, N | KN = 1,17 Y/ПN | |
| Фосфор, P | КР = 0,434 Y /ПP | ||
| Калий, K | KK = 1,41 Y/ПK | ||
| Картофель | Азот, N | КN = 2.132 1,003Пn Y/ПK | |
| Фосфор, P | KР = -10,83-0,12ПР+ 0,01Y-9,53lnПР+ 9,53lnY | ||
| Калий, K | КP = 5 Y/ПK | ||
| Рис | Азот, N | КN = 9,378 Y /ПN | |
| Фосфор, P | КP = 4.346 Y /ПP | ||
| Калий, K | КK = 11.486 (Y /ПK )0,943 | ||
| Кукуруза на зеленый корм | Азот, N | КN = 1,275 1,007Пn Y /ПN | |
| Фосфор, P | KP = 0,334 Y /ПP | ||
| Калий, K | KK = 1,242 Y /ПK | ||
| Овес на зерно | Азот, N | KN= 7,4 (Y/ПN)1,28 | |
| Фосфор, P | KP= 18,764 (Y/ПK)0,38 | ||
| Калий, K | KK= 8,53 (Y/ПK)0,97 | ||
| Кукуруза на зерно | Азот, N | KN = 10,15 Y/ПN | |
| Фосфор, P | KP = 3,43 Y /ПP | ||
| Калий, K | KK = 10,111 Y/ПK1,04 |
При определении доз внесения удобрений под программируемый урожай использованы модели расчета коэффициента использования питательного вещества в почве конкретной культурой.
По содержанию запаса элемента в почве и урожайности сельскохозяйственной культуры определяется коэффициент использования данного элемента в почве Кэ = f1(Пэ, Yк), (6)
где Кэ - коэффициент использования элемента (азота, фосфора или калия) из почвы; Пэ - содержание элементов в почве, мг/100г; Yк – урожайность k-й культуры.
Вынос элементов питания из почвы с урожаем культуры определяется по зависимости Вэ = f2(Пэ, Kэ), (7)
где Вэ - вынос элемента питания (азота, фосфора или калия) из почвы, кг/га; Пэ - содержание элементов в почве, мг/100г; Кэ - коэффициент использования элемента из почвы, %.
Например, программируемая или полученная урожайность озимой пшеницы Y = 40,6 ц/га, содержание азота в почве ПN = 12 мг/100г, содержание фосфора ПP = 14 мг/100г, содержание калия ПK = 8 мг/100г. Зависимости внесения минеральных удобрений для получения определенной урожайности кормовой свеклы приведен на рисунке 5.
Y, ц/га
кг
Азот
Фосфор
Калий
Рисунок 5 - Зависимости внесения минеральных удобрений для получения определенной урожайности кормовой свеклы
Для оценки влияния управляющих факторов на продуктивность орошения в регионах России по статистическим данным за 1992-2005 гг. рассмотрены удельные инвестиции на один гектар (in), руб.; внесение минеральных (x) и органических удобрений (z). Результирующий фактор (y)- урожайность культуры в весе после доработки. Получены модели, учитывающие взаимосвязь урожайности сельскохозяйственных культур от основных факторов управления (таблице 12).
Таблица 12 - Зависимости урожайности сельскохозяйственных культур
от факторов управления
| Сельскохозяйственные культуры | Вид уравнения | Количество данных | R2скор |
| Зерновые | y = 0,853 x0,27 z-0,093 in-0,07 | 592 | 0,534 |
| Овощные | y =-0,502lnx+1,451lnz-0,855ln in+20,27 | 592 | 0,33 |
| Подсолнечник | y = 0,36x 0,16 z0,048 in0,156 | 312 | 0,475 |
| Картофель | y = 9,92 x-0,867 z5,722 in9,175 | 608 | 0,305 |
| Сахарная свекла | y=1,557lnx+0,321ln z-0,091ln in+11,12 | 264 | 0,523 |
В данных уравнениях используются следующие обозначения: y - урожайность сельскохозяйственной культуры, т/га; x - внесение минеральных удобрений, кг/га; z - внесение органических удобрении, т/га; in - удельные инвестиции, руб./га.
Анализ показывает, что коэффициент детерминации между расчетными и фактическими значениями урожайности для зерновых культур и сахарной свеклы указывает на значительную взаимосвязь этих параметров. Для остальных сельскохозяйственных культур значение коэффициента детерминации соответствует умеренной взаимосвязи параметров. Урожайность зерновых культур увеличивается в большей степени от внесения минеральных удобрений; для картофеля - от внесения органических удобрений и увеличения инвестиций; овощных культур - от внесения минеральных удобрений и орошения; сахарной свеклы - от внесения всех видов удобрений.