Энергетическая оценка технологии возделывания картофеля

2.БИОЛОГИЧЕСКИЕ  ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ

Картофель относится к семейству пасленовых (Solanaceae), роду Solanum. Род включает много видов, но в культуре получил распространение вид Solanum tuberosum.                                                                                                                             Картофель по своей природе – многолетнее клубненосное растение с ежегодно отмирающими травянистыми стеблями, но в культуре его возделывают как однолетнее растение. Картофель размножается клубнями и семенами. Клубень картофеля – видоизмененный подземный побег, а также орган вегетативного размножения. Семена мелкие (масса 1000 семян 0,5 г), плоские, серовато-желтые, сохраняют всхожесть 7 – 10 лет. Размножение картофеля из семян проводят лишь в селекционной работе.        Картофель – самоопыляющееся растение. Плод – двухгнездная многосемянная ягода зеленого цвета. Корневая система мочковатая, слабо развита и характеризуется активной поглотительной способностью.Клубни трогаются в рост при температуре 3 – 5 °С, но прорастание при этом идет медленно и недружно. Образование ростков практически начинается при температуре выше 5 °С. Пребывание картофеля при температуре -1,0…-1,5 и +35°С ведет к сильному повреждению клубней. При температуре – 6°С гибель клубней наступает через 8 ч. Всходы не выдерживают заморозков и часто гибнут даже при температуре -1…-2°С. Образование клубней хорошо протекает при температуре почвы около         17 – 20 °С.   Ботва картофеля начинает расти при температуре 5 – 6 °С. Клубнеобразование и рост клубней прекращаются при температуре выше +29°С.                    

  Картофель–  требовательное к влажности почвы  растение, хотя потребность эта  неодинакова в различные периоды  его роста и развития. В начале  и в конце развития, когда поверхность  листьев невелика, нужно меньше  влаги. Наивысшие приросты ботвы  и клубней наблюдаются, когда  влажность почвы до фазы бутонизации  находится в пределах 70% предельной  полевой влагоемкости, в фазы  бутонизации – цветения и интенсивного  роста клубней – в пределах 80 – 85% и в период отмирания ботвы – 70%. Резкие отклонения от нормы урожая происходят при влажности до 40% и выше 85%. Длительное переувлажнение почвы обычно приводит к удушению клубней, разрастанию чечевичек, такие клубни затем загнивают, особенно при повышенной температуре. Транспирационный коэффициент 400 – 500.           Картофель – светолюбивое растение. Поэтому в системе агротехнических мероприятий особое значение имеют оптимальные способы и норма посадки клубней, приемы технологии, которые обеспечивают наилучшее регулирование доступа света к листьям. При недостатке света стебли вытягиваются, листья желтеют.                                                                                                                          Картофель требователен к почвам. Важным показателем пригодности почвы для картофеля  является ее объемная масса. Наилучшие условия произрастания картофеля на среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах создаются при объемной массе 1,1 – 1,2 г/см³.  Тяжелые суглинки, болотные почвы, сильно уплотненные, особенно при близком стоянии грунтовых вод, непригодны для картофеля. Картофель хорошо растет на черноземных почвах, мирится со слабокислыми и не выносит засоленных почв, оптимальные условия для роста и развития складываются при pH 5 – 6, содержание гумуса 3 – 4%.

У картофеля  повышенная потребность в питательных  веществах. На 1 т клубней и соответствующее количество других органов вынос в среднем составляет: P2O5 – 5 кг, K2O – 9, CaO – 4, N – 2 кг. Наибольшую потребность он испытывает в азоте, фосфоре и калии. Максимум потребления питательных веществ картофелем приходится на период бутонизации и цветения. В этот период ему нужно около 60% азота, немного меньше фосфора и свыше 50% калия. Недостаток и избыток питательных веществ негативно сказывается на дальнейшем развитии картофеля.

     Выделяют  шесть периодов развития картофеля.

     Первый  период – покой клубня. Клубни, убранные с поля, в состоянии естественного  покоя в течение 3 – 4 месяцев не прорастают. При этом в местах хранения поддерживаются условия, препятствующие прорастанию почек, - пониженные температуры.

     Второй  период – от посадки до появления  всходов, становления ростка – продолжается 3 – 4 недели. При наступлении биологического минимума температур почки глазков  трогаются в рост, используя запасные питательные вещества материнского клубня. Формируются надземные части  стебля и пристолонные корни.

     Третий  период – от всходов до бутонизции (35 – 40 дней) – характеризуется ростом основной массы листьев, междоузлий корневой системы, столонов, формированием  генеративных органов.

     Четвертый период – образование и начало роста клубней – проходит во второй половине фазы бутонизации – начале цветения.

     Пятый период – прекращение увеличения массы ботвы. В это время интенсивно растут клубни.

     Шестой  период – постепенное увядание ботвы, переход значительной части питательных  веществ в клубни, завершение накопления в клубнях крахмала, сухих веществ, огрубение их кожуры. Клубни, достигнув  физиологической зрелости, вступают в период естественного покоя.      
 
 
 
 

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА  СОРТА 

   Невский. Наиболее распространенный среднеранний сорт. Включен в Госреестр 12 регионов Российской Федерации, так как экологически пластичен. Потенциальная урожайность 50 т/га. Цветки белые. Клубни белые с розовыми глазками. Вкус хороший. Средняя масса клубней 70 гр.Отзывчив на предпосадочное проращивание, но требует аккуратного обращения с клубнями при посадке, так как травмирование ростков снижает всхожесть. Таких красивых клубней нет ни у одного из других. Это обеспечивает урожаю отличный товарный вид. Картофелеводы любят Невский за отличные вкусовые качества, незаменимые при приготовлении супов и салатов. Сорт устойчив к фитофторе и другим болезням, не страдает от переувлажнения почвы, а благодаря мощной корневой системе меньше испытывает недостаток влаги. При внесении в почву золы клубни становятся рассыпчатыми. Товарный урожай при выполнении приемов выращивания можно получить в июне. Огородники, соблюдающие агротехнику, получат высокий урожай, достигающий 1300 кг с сотки. Хранится хорошо. 
 
 
 
 
 
 
 

4.ОБОСНОВАНИЕ ПЛАНИРУЕМОЙ УРОЖАЙНОСТИ 

      Правильное  определение уровня планируемой  урожайности имеет важное экономическое  значение. Выбор низкого уровня урожайности  приводит к недобору продукции, при  этом не будут реализованы потенциальные  возможности сортов и природных  факторов. Планирование и получение  чрезмерно высокой урожайности  потребует больших дополнительных затрат, что приведет к получению  слишком дорогой продукции.

            Для определения  оптимально высокого уровня планируемой  урожайности для конкретных условий  необходим всесторонний учет большого количества факторов. Это возможно на основе программирования урожаев. Такую  величину возможной урожайности  на основе анализа трех важных факторов можно определить по: а) приходу физиологически активной радиации (ФАР) и использования  ее посевами, б) влагообеспеченности  посевов, в) биоклиматических показателей (по тепловым ресурсам).               

4.1. Расчет потенциальной  урожайности 

по приходу  фотосинтетически активной радиации (ФАР).

Урожай формируется  в процессе фотосинтеза в результате использования энергии солнечной  радиации. Потенциальная урожайность  основной продукции рассчитывается по приходу ФАР за период вегетации  культуры и коэффициенту ее использования.  

                    ,  где                                                              (1)

Посев- 30.04

Уборка- 15.08

ПУ- потенциальная  урожайность сухой биомассы, т/га;

       Q_ф - приход ФАР за период вегетации культуры, МДж/га;

       К_ф - коэффициент использования ФАР посевами, %;

       q - теплотворная способность единицы урожая биомассы, МДж/кг. 

ПУ_max=10*10⁶*3,0 /100*18,00*10³=16,7 т/га

ПУ _min=9,2*10⁶*1,6/100*18,00*10³=8,2 т/га

ПУ_ср=(16,7+8,2)/2=12,5 т/га 

        

,   где                                                        (2)

ПУ_осн- потенциальная урожайность основной продукции при                                          стандартной влажности, т/га;

       В_ст - стандартная влажность основной продукции,%;

       а - сумма частей урожая основной и  побочной продукции. 

       ПУ_{осн(min)картоф} =100*8,2/(100-75)*1,7=19,3 т/га

       ПУ_{осн(max) картоф}=100*16,7/(100-75)*1,7=39,3 т/га

       ПУ_{осн(ср) картоф} =100*12,5/(100-75)*1,7=29,4 т/га 

4.2. Расчет действительно  возможной урожайности  по влагообеспеченности  посевов

      Действительно возможная урожайность (ДВУ) – это урожайность, которая теоретически может быть обеспечена генетическим потенциалом сорта и основным лимитирующим фактором. ДВУ всегда ниже ВУ.                                                       Величину действительно возможной урожайности по средней влагообеспеченности рассчитывают по следующей формуле:

, где                                (3)

ДВУ() - действительно возможная урожайность  основной продукции по средней влагообеспеченности, т/га;

W - запас продуктивной влаги за время вегетации культуры, мм/га;

К - коэффициент водопотребления культуры;

В - стандартная влажность продукции, %;

а -  сумма частей урожая.

Запас продуктивной влаги за время вегетации  определяется по следующей формуле:

                            W

=W +0,7*∑₀  , где                                       (4)

W_пр - запас продуктивной влаги за время вегетации культуры, мм/га:

         W_о - запас продуктивной влаги в метровом слое почвы в момент посева, мм;

       0,7 - коэффициент продуктивных осадков;

       ∑₀ - количество атмосферных осадков за время вегетации культуры ,мм 

W = 190 мм

∑ =15+17+19+20+21+23+23+23+20+20+20+20 = 241 мм³;

W_пр=190+0,7*241=358,7 мм/га; 

У_двв(min)=10³*358,7/400*(100-75)*1,7=21,1 т/га

У_двв(max)=10³*358,2/200*(100-75)*1,7=42,2 т/га

У_двв(ср)=(21,1+42,2)/2=31,7 т/га

4.3. Расчет действительно  возможной урожайности  по ГТП

     Часто в роли фактора, лимитирующего урожай, выступает тепло.

       ГТП - гидротермический показатель продуктивности, который рассчитывается по формуле:

                                   ГТП=0,46 , где                                                  (5) 

      

T_v - период вегетации культуры (декады);

K_увл - коэффициент увлажнения, определяемый по следующей формуле:

                                          , где                                                         (6)

       2453 - коэффициент скрытой теплоты  испарения ,кДж/кг

       R-суммарный радиационный баланс за период вегетации, равный 102,6 кДж/см²;

       W_пр – запас продуктивной влаги за период вегетации ,мм. 

K_увл=2453*358,7/10⁴*102,6=0,9

T_v=12

ГТП=0,46*0,9*12=5

     Действительно возможную урожайность основной продукции по ГТП рассчитывают по следующей формуле:

                                   , где                                  (7)

У_дв(ГТП)-урожайность сухой биомассы основной продукции по гидротермическому показателю, т/га;

22-коэффициент;

10-коэффициент;

К_т - коэффициент товарности, равный частному от деления части основной продукции к сумме частей основной и побочной продукции;

К_т=1/(1+0,7)=0,6

У_дв(ГТП)=(22*5 - 10)*0,6/10=6*100/(100-75)=24 т/га  

4.4. Расчет уровня  планируемой урожайности  культуры

     При интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур необходимо обеспечить оптимальный режим питания растений в течение всей вегетации. Поэтому выбирают участки с повышенным и высоким содержанием питательных веществ.

Таблица 7 – Потенциальная (ПУ), действительно возможная (У ), фактическая и программируемая (прогнозируемая) урожайность (У ) культуры, т/га