ВВЕДЕНИЕ
Прогнозирование и программирование урожайности сельскохозяйственных культур рассматривается как метод комплексного подхода в реализации достижений биологических, сельскохозяйственных и других наук и предназначено для эффективного использования имеющихся ресурсов в получении высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур.
Цель учебной дисциплины «Прогнозирование и программирование урожайности сельскохозяйственных культур» состоит в формировании у студентов крепких знаний и умений по управлению продукционным процессом создания заданной урожайности на основе абстрактного моделирования физической сути или функциональных зависимостей роста и развития растений.
«Прогнозирование и программирование урожайности сельскохозяйственных культур» является интегральной дисциплиной, которая сжато, структурировано, в математической форме обобщает научную информацию, полученную по таким дисциплинам, как почвоведение, растениеводство, агрометеорология, агрохимия, кормопроизводство, информатика и вычислительная техника и других и использует ее для управления продукционным процессом формирования урожая на — сельскохозяйственном поле.
Задачами изучения дисциплины «Прогнозирование и программирование урожайности сельскохозяйственных культур» является изучение:
— сути, принципов и этапов программирования и прогнозирования урожая как науки по управлению процессом создания заданной урожайности;
— показателей, которые характеризуют состояние, структуру и свойства средств и приемов производства растениеводческой продукции и являются необходимыми для создания информационно-логических моделей — базисной основы управления процессом формирования урожая;
— закономерностей и взаимозависимости процессов, которые проходят в системе » почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы» и могут быть учтены при разработке количественных моделей — инструментов управления формированием заданной урожайности;
— существующих моделей и программ в области науки и производства растительной продукции.
В результате изучения дисциплины студент должен
Знать: Суть, принципы и этапы программирования урожаев, как науки об управлении процессами создания заданной урожайности; показатели, характеризующие состояние, структуру и особенности способов и приёмов производства растениеводческой продукции, необходимые для управления процессами формирования урожая; закономерности и взаимозависимости процессов, которые происходят в системе “почва – растение – климат – хозяйственные ресурсы” и могут быть учтены при разработке количественных моделей – инструментов управления формированием заданной урожайности.
Уметь: — Создавать структурированную базу данных, которая детально характеризует элементы и потоки системы «почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы»;
— определять для конкретных условий градиенты лимитирующих факторов, необходимые для климатически и ресурсно обеспеченных урожайностей, средства и приемы для получения запрограммированной урожайности;
— разрабатывать информационно-логические модели отдельного объекта, фактора, процесса системы «почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы»- как инструмента управления ним;
— пользоваться конкретной программой определения уровня запрограммированной урожайности и средств и мер по ее получению.
Овладеть навыками: Выбора оптимальных технологических решений при создании технологий производства продукции растениеводства; технохимического контроля выполнением разработанной программы; внедрения передовых технологий программирования урожаев; выбором оптимальных технологических приемов выращивания полевых культур при определении наиболее рациональных путей использования почвенно-климатических и экономических возможностей хозяйства.
В соответствии с кредитно-модульной организацией обучения студентов на изучение дисциплины «Прогнозирование и программирование урожайности сельскохозяйственных культур» отводится два кредита: по учебному плану подготовки магистров по специальности 8.130.102 «Агрономия» всего 32 часа аудиторных занятий, из них 16 часов лекций и 16 часов лабораторно — практических занятий. 50 часов составляет самостоятельная работа.
Лекционный материал и лабораторно практические занятия студентов специальности 8.130.102 «Агрономия» объединен в один содержательный модуль. Контроль усвоения знаний – экзамен.
1.ТЕРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ
СМ – 1: Теоретические основы прогнозирования и программирования урожая
Введение.
Программирование урожая как наука. Предмет, объекты и методы программирования урожая. Определения программирования урожая как биологической и кибернетической науки об управление процессом формирования заданной урожайности. Понятия о планирование, прогнозирования и программирования урожая. Суть, принципы и этапы программирования урожая. Цель и задача программирования урожая — как учебной дисциплины, ее интегральность и взаимосвязь с другими дисциплинами.
Теоретические основы прогнозирования и программирования урожая.
Продукционный процесс создания растительной массы — основа существования животных и людей. Факторы жизнедеятельности растений. Условия жизнедеятельности растений, их многогранность и чрезвычайное разнообразие. Выражение продукционного процесса на сельскохозяйственном поле в виде системы «почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы». Особенности создания структурированной базы данных о состоянии, структуре и свойствах системы. Модель как информационное отображение состояния, структуры и движения системы «почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы». Виды моделей этой системы. Модель как метод познания и управления системой. Физическая суть, закономерность и взаимозависимость процессов в формировании урожая на сельскохозяйственном поле. Основные законы земледелия, их суть и схематическое выражение. Использования количественных математических моделей для характеристики функциональной зависимости продукционного процесса от значений элементов и потоков системы «почва — растение — климат — хозяйственные ресурсы»
Структурная, системно-модельная оценка возможностей климата в создании урожая.
Комплекс агрометеорологических показателей, которые влияют на состояние и производительность посева. Свет и тепло как космические факторы жизнедеятельности растений и энергетические потоки агроэкосистем. Количественная и качественная оценка этих потоков, их специфичность, многогранность. Определения потенциально или максимально возможной урожайности относительно прихода ФАР и удельной теплообразовательной способности биомассы в качестве примера количественной модели, которая характеризует использование энергетического потока агроэкосистемой. Учет ресурсов тепла в программировании и прогнозировании урожая. Количественные модели, описывающие комплексное использование тепла и запасов продуктивной воды в процессе создания растительной продукции. Вода и углекислота как земные естественные факторы жизнедеятельности растений и хозяйственные ресурсы, которые обуславливают формирование урожайности. Определения действительно возможной урожайности по ресурсам продуктивной влаги в качестве примера количественной модели, которая характеризует использование агроэкосистемой материального потока. Условность таких расчетов (идеальные условия, линейные функциональные зависимости и их ограниченность в пространстве и времени)
Информационно-логические отображение плодородия почвы и условий минеральные питания растений. Количественные модели воспроизведения плодородия почвы.
Виды плодородия и виды воспроизведения плодородия почвы. Показатели, которые характеризуют агрономически ценные свойства почвы, их группировка по физической сути и причинно-следственными зависимостями. Определения и выделения критериев плодородия почвы. Понятия про фактические и оптимальные значениях показателей плодородия почвы. Количественные модели воспроизведения, оптимизации и управления плодородием почвы. Методика разработки количественных моделей. Комплексные методы почвенной, листовой, растительной диагностики как основные компоненты корректирующих программ оптимизации минерального питания растений.
Управления посевом как оптико-физиологической системой формирования прогнозируемой и программируемой урожайности.
Формирования ассимилирующей поверхности и ее взаимосвязь с поглотительной способностью корневой системы и плодородием почвы, которое обуславливает способность растений трансформировать энергию солнца в химическую энергию органических соединений. Оптимальная площадь ассимилирующей поверхности (АП) посева и фотосинтетический потенциал (ФП). Определения производительности ФП биологической урожайности, исходя из средне взвешенной чистой производительности фотосинтеза (ЧПФ), в качестве примера разработки и использования количественной модели.
Методика создания прогностических и контролирующих моделей формирования запрограммированной урожайности.
Технологическая карта выращивания культуры как система моделей для оперативного определения качественных и количественных значений приемов и средств ухода за культурой.
Роль генотипа культуры. Использования в количественных моделях программирования урожая численных показателей, которые характеризуют вид и генотип культуры (интенсивность, элементы структуры урожая, их хозяйственную ценность, требования к условиям жизнедеятельности, вынос и использования элементов питания, формирования ассимилирующей поверхности и фотосинтетического потенциала и много других).
Составление прогностических и контролирующих моделей формирования запрограммированной урожайности. Основные показатели этих моделей.
2. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ТЕМЫ ЛАБОАТОРНО—ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
СМ-1: Прогнозирование и программирование и урожая.
Получения индивидуальной задачи, создания структурированной базы данных.
Определения максимально (или потенциально) возможной урожайности.
Разработка информационно-логической модели (ИЛМ) климата определения уровней климатическое обеспеченной урожайности.
Определения ассимилирующей поверхности (АП), фотосинтетического потенциала (ФП) и чистой производительности фотосинтеза (ЧПФ) посева как интегральных контролирующих и прогнозирующих показателей формирования запрограммированной урожайности.
Создание информационно-логической модели плодородия почвы и определения норм удобрений под запрограммированный урожай.
Разработка технологической карты выращивания культуры как системы информационно-логических и количественных моделей.
3. ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ РАСПЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ
| №
П/п |
Название раздела | Лекции, % | Лабораторно-практические, % | Самостоятельная работа, % |
| СМ-1 | ||||
| 1 | Введение | 2,4 | 2,4 | |
| 2 | Теоретические основы прогнозирования и программирования урожая. | 4,8 | 4,8 | 16,4 |
| 3 | Структурная, системно-модельная оценка возможностей климата в создании урожая. | 4,8 | 4,8 | 8,7 |
| 4 | Информационно-логические отображение плодородия почвы и условий минеральные питания растений. Количественные модели воспроизведения плодородия почвы. | 2,4 | 2,4 | 16,4 |
| 5 | Управления посевом как оптико-физиологической системой формирования прогнозируемой и программируемой урожайности. | 2,4 | 2,4 | 8,7 |
| 6 | Технологическая карта выращивания культуры как система моделей для оперативного определения качественных и количественных значений приемов и средств ухода за культурой. | 2,7 | 2,7 | 10,8 |
| Итого по СМ 1 | 19,5 | 19,5 | 61 | |
| Итого 100 |
Темы для самостоятельной работы
Факторы окружающей среды.
Законы земледелия и растениеводства.
Плодородие почвы и его оценка.
Расчётные задания.
Рекомендуемая литература
ОСНОВНАЯ:
Муха В. Д., Пелипец В. А.Программуння врожаїв- К.: Выщ. Шк., 1988.- 222 с.
Каюмов М. К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур.- М.: Агропромиздат, 1989 – 320с.
Харченко О. В. Основи програмування врожаїв сільськогосподарських культур.- Суми,:”Універсітетська книга”, – 296с.
Жатов О. Г. Рослинництво з основами програмування врожаю сільськогосподарських культур Суми:”Універсітетськая книга”, – 295с.
Каюмов М. К. Справочник по рограммирование урожаев сельскохозяйственных культур.- М.: Агропромиздат, 1989 – 320с
Філіпєв І. Д.,.Міхєєв Є. К Як програмувати врожай. – Київ.: „Урожай”,1990 – 94 с.
Дополнительная:
Тимирязев К. А. Жизнь растения. Избр. соч., т. VI, Москва, СХГ, 1949 (особенно последняя глава о фотосинтезе).
Вильяме В. Р. Почвоведение. М., СХГ, 1949. Введение.
Шатилов И. С, Чудновский А. Ф. Агрофизические, агрометеорологические и агротехнические основы программирования урожая. Л.; Гидрометеоиздат, 1980.
3иганшин А. А., Шарифуллин Л. Р. Факторы запрограммированных урожаев. Казань, Таткнигоиздат, 1974, 176 с.
Каюмов М. К. Программирование урожаев. Московский рабочий, 1981.
Научные основы программирования урожаев с.-х. культур, М., «Колос», 1978.
Афендулов К. П., Лантухова А. И. Удобрения под планируемый урожай. М., «Колос», 1978.
Сапожников Н. А., Корнилов Н. Ф. Научные основы системы удобрения в Нечерноземной полосе. Л. «Колос», 1977.
Михайлов Н. Н., Книлер В. П. Определение потребности растений в удобрениях. М., «Колос», 1971.
Ничипорович А. А., Строганова Л. Е., Чмора С. Н., Власова Н. П. Фотосинтетическая деятельность растения в посевах. М., изд. АН СССР, 1961.
Шевелуха В. С. Периодичность роста сельскохозяйственных растений и пути ее регулирования. М., «Колос», 1980.
Кравченко Р. Г. Моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве. М., «Колос», 1978.
Синицина Н. И., Гольцберг И. А., Струнников Э. А. Агроклиматология. Л., Гидрометеоиздат, 1973.
Уланова Е. С, Сиротенко О. Д. Методы статистического анализа в агрометеорологии. Л., Гидрометеоиздат, 1968.
Шашко Д. И. Агроклиматическое районирование СССР. М., «Колос», 1967.
Кулаоковская Т. Н. Программирование высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Минск, 1975.
Шишов Л. Л и др. Критерии и модели плодородия почв. /Шишов Л. Л., Карманов И. И., Дурманов Д. М./ — М.: Агропромиздат, 1987. — 184с.
Павловський В. В та ін. Агрометеорологія. /Павловський В. В, Василенко 1.Д., Урсулов В. Ф./ — К.: Вищ. шк., 1994. — 272 с.
Атлас почв Украинской СССР. Под ред. Крупского Н. К. й Полупана Н. И. — К.: Урожай, 1979. — 159с.
Довідник з агрохімічного і агроекологічного стану грунтів України (Б. С Носко, Б. С. Прістер, М. В. Лобода та ін.); за ред. Б. С. Носка, Б. С. Прістера, М. В. Лободи. — К.: Урожай, 1994. – 336 с.