Шалай С.В. Обгрунтування ефективної врожайності сільськогосподарських культур на осушуваних землях за довготерміновим прогнозом

Короткий зміст

У вступі наведено стислу характеристику дисертаційної роботи, обґрунтовано її актуальність.

У першому розділі “Сучасний стан питання щодо визначення врожайності на осушуваних землях” обґрунтована необхідність визначення ефективної врожайності (розрахункового аналогу фактичної врожайності в заданих умовах реального об’єкта) вирощуваних культур за довготерміновим прогнозом. Це питання є складовою ланкою принципів обґрунтування оптимальних проектних технічних і технологічних рішень (ТТР) з водорегулювання осушуваних земель за А.М. Рокочинським (2002). Згідно з ними, остаточний вибір способів, схем та режимів водорегулювання і пов’язаних із ними типів, конструкцій, параметрів гідромеліоративних систем (ГМС) може бути здійснений тільки на основі техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) і розгляду можливих альтернативних варіантів ТТР за комплексом прогнозно-імітаційних моделей. Це можливо за умови визначення відповідної врожайності вирощуваних культур, яка є показником ефективності реалізації відповідного ТТР.

Виконаний аналіз праць вітчизняних та зарубіжних науковців (В.С. Бистрицький, Є.П. Галямін, В.П. Дмитренко, Є.Є. Жуковський, М.К. Каюмов, А.Р. Константінов, Є.К. Міхєєв, В.С. Мошинський, Пеннінг де Фриз, А.М. Полєвой, Р.А. Полуектов, А.М. Рокочинський, Ю.К. Росс, І.Т. Слюсар, О.О. Собко, Ю.О. Тараріко, Х.Г. Тоомінг, Франс Дж., Торнлі Ф.Х.М. та ін.), присвячених дослідженню процесів формування врожаю, засвідчив, що наявні підходи, внаслідок невизначеності їхньої практичної реалізації на проектному рівні, не можуть бути ефективно використані в загальному комплексі прогнозно-імітаційних розрахунків з обґрунтування оптимальних проектних ТТР з водорегулювання осушуваних земель.

Тому завданням дисертаційної роботи є розробка сучасного методу, що дасть змогу обґрунтовано визначати за довготерміновим прогнозом реальну врожайність вирощуваних культур на осушуваних землях.

У другому розділі “Обґрунтування, об’єкти та методика проведення досліджень” встановлено, що за розглянутими теоретичними передумовами з вирішення поставленого у дисертації завдання є необхідність всебічного аналізу впливу на розвиток рослин визначальних змінних факторів реального об’єкта в їхньому взаємозв’язку.

Через необхідність визначення потенційно можливої врожайності за довготерміновим прогнозом, що не може бути здійснена в польових та лабораторних умовах і є характерною особливістю дисертаційного дослідження, вирішення окресленого завдання можливе тільки шляхом постановки і реалізації машинного експерименту на ЕОМ з відповідною перевіркою результатів за даними польових та виробничих досліджень. Він, у свою чергу, повинен здійснюватися за комплексом прогнозно-імітаційних моделей на основі сучасних методів програмування врожаю. Водночас визначальні умови реального об’єкта необхідно розглядати у вигляді схематизованих природно-меліоративних умов щодо сукупностей розрахункових метеорологічних режимів, грунтів, технологій водорегулювання та культур проектної сівозміни (А.М. Рокочинський, 2002).

Ідентифікацію комплексу імітаційних моделей з обґрунтування ефективної врожайності на осушуваних землях виконано на дослідно-виробничому стаціонарі кафедри гідромеліорацій НУВГП “Травневий” (Переяслав-Хмельницький район Київської області) за ретроспективними багаторічними даними (1978–1991 рр.) на прикладі вирощування кукурудзи на силос. Верифікацію виконано за ретроспективними багаторічними даними (1967–1994 рр.) на дослідно-виробничому стаціонарі Інституту сільського господарства Полісся УААН (Коростенський район Житомирської області) на прикладі вирощування багаторічних трав на зелену масу в рамках сумісного виконання науково-дослідних робіт за державною програмою “Продовольство-95”, проблема 16 “Ефективне використання осушуваних земель”.

Для виробничої перевірки комплексу моделей на прикладі сівозміни було сплановано і здійснено машинний експеримент для умов реального проекту осушувальної системи площею 412 га в зоні західного Полісся України на землях СВК “Пархоменське” Любомльського району Волинської області. Тип і конструкція системи дають змогу реалізувати основні технології водорегулювання : s=1 – осушення, s=2 – попереджувальне шлюзування, s=3 – зволожувальне шлюзування, s=4 – зрошення дощуванням на фоні попереджувального шлюзування. Ґрунти на об’єкті представлені за спектром зміни їхніх водно-фізичних властивостей, розповсюдження та родючості у вигляді сукупності , : дерново-підзолисті глеюваті зв’язно-піщані (площа F=185 га, бонітет 24 бала), дернові глейові короткопрофільні зв’язно-піщані (F=131 га, Б=57), торфові (F=74 га, Б=30), дерново-карбонатні (F=5 га, Б=84).

Задана проектом сівозміна складається з наступної сукупності культур та їхніх посівних площ , : озимі зернові (площа F=124 га), льон (F=21 га), картопля (F=15 га), буряк кормовий (F=24 га), кукурудза на силос (F=35 га), багаторічні трави (F=172 га), овочеві (помідори) (F=3,7 га).

Бонітет ґрунтів визначено за методикою Р.С. Трускавецького (1992), удосконаленою В.С. Мошинським (2002).

Розрахунки виконано для 5 типових розрахункових періодів вегетації : дуже вологі (p=10%), вологі (p=30%), середні (p=50%), сухі (p=70%), дуже сухі (p=90%) (А.М. Рокочинський та ін., 1996). При обґрунтуванні потенційно можливої врожайності закладали значення відповідного ККД ФАР  в інтервалі 0,5…5% з розрахунковим кроком через 0,5%. Розглядали 2 варіанти щодо добрив: без внесення та з внесенням оптимальної їхньої кількості залежно від загальної родючості ґрунту.

В рамках машинного експерименту досліджено 6720 варіантів, що практично не можливо в польових та лабораторних умовах за визначений час. Опрацювання результатів досліджень виконано на ЕОМ із використанням сучасних математичних методів.

У третьому розділі “Науково-методичні підходи до обґрунтування ефективної врожайності на осушуваних землях за довготерміновим прогнозом” за виконаними теоретичними дослідженнями визначено, що модель з прогнозної оцінки врожайності осушуваних земель на проектному рівні необхідно створювати з урахуванням визначальних умов реального об’єкта впродовж проектного терміну його функціонування як середньозважених у часі і просторі величин. Такий підхід узгоджується з принципами обґрунтування оптимальних проектних ТТР з водорегулювання осушуваних земель за А.М. Рокочинським (2002).

Тому, з урахуванням реалізації кліматологічної стратегії управління складними метеоролого-економічними (або природно-технічними) системами за Є.Є. Жуковським (1981), на основі байесівського підходу, модель середньозваженої врожайності на осушуваних землях за довготерміновим прогнозом може бути представлена як

 ,      ц/га.                                       (1)

Тут  – розрахункова величина ефективної (технологічно забезпеченої) врожайності k-ї культури, отриманої у заданих кліматичних w і ґрунтових g умовах для відповідної технології водорегулювання s та різних типових щодо умов тепло- й вологозабезпеченості розрахункових періодів вегетації p; f_w , f_g – дольові частки площ розповсюдження кліматичних w та ґрунтових g відмін у межах об’єкта;  – відомі (або визначені) значення повторюваності (часток) можливого стану типових схем метеорологічних режимів у розрахункові за тепло - й вологозабезпеченістю періоди вегетації у межах проектного терміну функціонування об’єкта, приведеного до 1.

Реалізація моделі (1) потребує визначення величини ефективної врожайності , що відображає вплив природних, агротехнічних та меліоративних факторів на розвиток рослин. Тому, через розгляд основних категорій врожайності від потенційної до технологічної, нами удосконалено принципи побудови й реалізації загальної моделі врожайності на осушуваних землях. Для цього за основу обрано відомий підхід Х.Г. Тоомінга (1986), який запропонував розглядати наступні основні категорії врожайності (рис. 1, а).