Одна из главных проблем в разработке программного обеспечения – борьба с возрастающей сложностью системы. Решением этой проблемы занимаются с времен появления первых программ. Результатами являются языки, всё более упрощающие взаимодействие с машиной, парадигмы программирования вроде ООП, паттерны. В этой статье будут рассмотрены принципы программирования, позволяющие уменьшить сложность и облегчить сопровождение системы.
1. Инкапсулируйте то, что изменяется.
Это основа всего ООП. Надо выделить компоненты, которые могут измениться, и отделить их от части системы, которая останется неизменной. Инкапсуляция позволит изменить или расширить выделенные компоненты без изменения остальной части системы. Основная проблема здесь в том, как лучше всего разделить приложение на части. Все паттерны проектирования занимаются ответом на этот вопрос.
2. Предпочитайте композицию наследованию.
При композиции поведение не наследуется, а предоставляется для использования правильно выбранным объектом. Так же композиция позволяет изменить поведение объекта, если он подключен не напрямую, а через интерфейс (см. след. принцип). Естественно, везде фанатично применять композицию и совсем отказаться от наследования было бы неразумно.
3. Код должен зависеть от абстракций, а не от конкретных реализаций.
Высокоуровневые компоненты не должны зависеть от низкоуровневых, и те и другие должны зависеть от абстракций. Авторы этой книги называют его принципом инверсии зависимостей (Inversion of Control, IoC)
. Лучше выделить контракт класса в интерфейс, а затем реализовать его. Например вместо:
Private ArrayList < String > someList = new ArrayList < String > ();
Надо писать:
Private List < String > someList= new ArrayList < String >();
Соответственно, в аксессорах, в вызовах методов должны использоваться абстракции, а не реализации. Теперь при необходимости изменить поведение списка на двусвязный достаточно поменять только одну строку:
Private List < String > someList= new LinkedList < String >();
4. Стремитесь к слабой связности взаимодействующих объектов.
Чем меньше объекты знают друг о друге, тем гибче система. Одному компоненту нет необходимости знать о внутреннем устройстве другого.
5. Классы должны быть открыты для расширения, но закрыты для изменения.
Это так называемый принцип «Открытости/закрытости
». В разные периоды времени его реализовывали разным образом. Бертран Мейер предлагал в своей книге не изменять созданную реализацию класса, а при необходимости внесения изменений расширять класс посредством создания наследников. Позже была выдвинута идея использовать интерфейсы, реализации которых могут быть полиморфно заменены одна на другую при необходимости.
6. Взаимодействуйте только с близкими друзьями.
Это принцип минимальной информированности
. При проектировании класса надо обращать внимание на количество классов, с которыми будет происходить его взаимодействие. Чем меньше таких классов, тем гибче система.
7. Не вызывайте нас – мы сами вас вызовем.
Или голливудский принцип
. По Фаулеру – это синоним принципа IoC. Согласно идеи, компоненты высокого уровня (например, интерфейсы) определяют за компоненты низкого уровня (реализации), как и когда им подключаться к системе. Авторы Head First Design Patterns допускают, что согласно этому принципу компоненты низкого уровня могут участвовать в вычислениях без формирования зависимостей с компонентами высокого уровня, и в этом состоит отличие от более жесткого IoC.
8. Класс (или метод) должен иметь только одну причину для изменения.
Это так называемый «принцип одной обязанности
». Чем больше причин для изменения, тем больше вероятность изменения. А изменение – причина массы проблем. Принцип указывает на то, что классу (как и методу) должна быть выделена только одна обязанность. Например, в хорошо спроектированной системе с трехслойной архитектурой: один метод DAO делает ровно один запрос в базу, один метод сервиса выполняет ровно одну задачу бизнес-логики, один метод контроллера вызывает сервис ровно один раз.
Практически все принципы пересекаются друг с другом, у всех задача одна и та же – уменьшение сложности системы и, как следствие, жизни программистов. Хочется верить, что чья-то жизнь станет легче после прочтения =)
Upd.: Господа, которые ссылаются на Head First Java Patterns: это не первая и не последняя книга, в которой были описаны эти принципы. В этом можно убедиться, прочитав, например.
2. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности
картофель урожайность удобрение
Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.
Программирование урожаев - это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение предельно возможной урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества. При этом ход формирования урожаев предопределяется программой, составленной заранее с учетом почвенно-климатических условий района и биологических особенностей растений. В установленной последовательности и в оптимальные сроки применяют агроприемы, необходимые для достижения на каждом этапе предусмотренных количественных и качественных показателей роста, развития растений и продуктивности агрофитоценозов. Программирование урожаев предусматривает также корректировку хода формирования фитоценоза по этапам органогенеза растений на основании оперативно получаемой информации.
Отсутствие ГОСТ послужило причиной возникновения и других определений и. самое главное, отождествления программирования, прогнозирования и планирования. Собственно программирование стали называть ресурсным.
Цели и задачи, стоящие перед программированием, позволяют дать такое определение. Программирование урожаев - это определение продуктивности земли по почвенно-климатическим ресурсам и разработка интенсивных технологий возделывания, обеспечивающих наиболее полное использование генетического потенциала сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.
Следовательно, программирование урожаев предусматривает полную реализацию потенциальной продуктивности сорта при оптимизации основных факторов жизнедеятельности растений в регулируемом земледелии и рациональное использование ресурсов климата и почв при условии лимитирования продуктивности посевов каким-нибудь фактором.
Прогнозирование урожаев - это научно обоснованное предсказание продуктивности сельскохозяйственных культур на ряд лет или на перспективу. При использовании метода корреляционно-регрессионного анализа в прогнозировании урожаев пользуются линейной формой уравнения
где у - средний урожай, ц с 1 га; а - свободный член уравнения; Ь - коэффициент регрессии; х - фактор времени.
Уравнение предусматривает ежегодный прирост урожайности в зависимости от различных почвенно-климатических факторов, доз удобрений, способов и глубины обработки почвы и т. д.
Многолетние экспериментальные исследования и обобщение результатов работ по фотосинтезу, минеральному питанию, водному режиму, продуктивности культурных растений, использованию посевами фотосинтетически активной радиации (ФАР) позволили академику ВАСХНИЛ И. С. Шатилову обосновать экологические, биологические и агротехнические условия программирования урожаев. Им предложено десять принципов программирования.
Первые пять принципов предназначены для определения величины возможного урожая на основе следующих факторов:
1) прихода ФАР и использования ее посевами;
2) биоклиматических показателей;
3) влагообеспеченности посевов;
4) фотосинтетического потенциала посевов;
5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.
Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:
6) разработка системы удобрения с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных элементах, обеспечивающих получение запрограммированного урожая высокого качества;
7) разработка комплекса агротехнических мероприятий для каждой культуры, направленных на получение запрограммированных урожаев;
8) всесторонний учет и правильное применение основных законов и закономерностей земледелия и растениеводства;
9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;
10) использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая.
Получение высоких, заранее рассчитанных урожаев- новый шаг в агрономической науке. Всесторонний учет всех факторов, определяющих уровень урожайности, позволяет подойти с научных позиций к получению высоких урожаев с одновременный ростом плодородия почв. Повышение культуры земледелия, выведение качественно новых сортов, разработка интенсивных технологий возделывания полевых культур и другие достижения в области агрономической науки, а также накопление исходных данных о взаимосвязи с различными факторами роста и развития растений позволили сформулировать новые принципы программирования урожаев: физиологические, биологические, агрохимические, агрофизические, агрометеорологические и агротехнические. Такое разделение несколько условно, но эти принципы широко применяются в решении задачи практического программирования урожаев специалистами различных отраслей агрономической науки и смежных с ней наук..
3. Принципы программирования урожая
3.1 Определение потенциальной урожайности по ФАР
К принципам программирования урожая относится комплекс взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение расчетного урожая с известной вероятностью при одновременном повышении плодородия почвы и учёте требований охраны окружающей среды.
Программирование осуществляется в два этапа:
1. разработка обоснованной программы получения расчетного урожая;
2. реализация программы с точным выполнением запланированных мероприятий.
Первым из расчётов является определение потенциальной урожайности по ФАР: Ничипоровича и Тооминга.
ПУ=
, где
Сумма ФАР за период вегетации изучаемой культуры, выраженная в кДж приходящая на 1 см2
q – это количество энергии необходимая для создания 1 кг абсолютно сухого вещества
KQ – коэффициент использования ФАР
102 – перевод в проценты
103 – перевод в тонны
108 – перевод в килограммы
Уст =, где
Уст – урожай товарной продукции при стандартной влажности
Сумма частей то есть количества зерна + солома 1: 1,5 = 2,5
С – стандартная влажность
ПУ=
, где
Km – это доля основной продукции к общему урожаю при стандартной влажности
Решение по Ничипоровичу:
ПУ=
т/га
100,7 кдж/см2
Уст == 18,6 т/га
Решение по Томингу:
ПУ =
= 17,9 т/га
По Ничипоровичу,
KQ =
= 1,9 %
По Тоомингу.
KQ =
= 1,9%
3500 * 25 = 87500 = 0,88 ц 3. Рассчитываем массу стержней от массы зерен, ц/га 0,88 - 100 % x - 25 % 4. Определяем массу зерна с 1 га 0,88 ц - 0,22 ц = 0,66 ц. 4. Технология возделывания культур 4.1 Размещение культуры в севообороте Озимая рожь по праву считается культурой низкого экономического риска, особенно в районах с бедными почвами и суровыми климатическими условиям. ...
25-75 ц/га, урожайность семян - 0,5-3,0 редко до 5,0 ц/га. Используется в селекционных программах в качестве одного из компонентов при скрещивании его с культурными видами - люцерной посевной и изменчивой. IV. Рекомендуемая технология возделывания культуры в хозяйстве 4.1 Размещение в севообороте Лучшие предшественники люцерны - озимые и пропашные культуры (картофель, овощи, кукуруза на...
Края преобладают тяжелые по механическому составу почвы (буроподзолистые, лугово-бурые, лугово-глеевые). На этих почвах трудно получить высокие урожаи. К легким и наиболее благоприятным для выращивания картофеля относятся остаточно-пойменные почвы. 2.Морфологические и биологические особенности роста картофеля. Картофель относится к семейству пасленовых (Solanaceae), роду Solanum. Род...
Рядке. Это создаёт благоприятные условия для появления дружных всходов кукурузы, положительно влияет на индивидуальную продуктивность растений. Существуют разные способы посева кукурузы. Например, согласно интенсивной технологии возделывания её можно высевать пунктирным способом. Но на ДВ основным является квадратно-гнездовой способ посева кукурузы с площадью питания 70570. Проводят его сеялками...
Программирование – процесс создания программы. Программа – последовательность указаний (команд или описаний и операторов), задающая алгоритм вычислительной машине. Программа указывает, в каком порядке, над какими данными и какие операции должны быть выполнены и в какой форме должен быть выдан результат.
Программное обеспечение различается по назначению, выполняемым функциям, формам реализации. В этом смысле программное обеспечение – сложная, достаточно уникальная программная система.
Общие принципы, которые следует использовать при разработке программного обеспечения:
· частотный принцип – основан на выделении в алгоритмах и в обрабатываемых структурах действий и данных по частоте использования. Для действий, которые часто встречаются при работе программного обеспечения, обеспечиваются условия их быстрого выполнения. К данным, к которым происходит частое обращение, обеспечивается наиболее быстрый доступ. «Частые» операции стараются делать более короткими;
· принцип модульности. Под модулем в общем случае понимают функциональный элемент рассматриваемой системы, имеющий оформление, законченное и выполненное в пределах требований системы, и средства сопряжения с подобными элементами или элементами более высокого уровня данной или другой системы. Способы обособления составных частей программного обеспечения в отдельные модули могут быть различными. Чаще всего разделение происходит по функциональному признаку. В значительной степени разделение системы на модули определяется используемым методом проектирования программного обеспечения;
· принцип функциональной избирательности является логическим продолжением частотного и модульного принципов и используется при проектировании программного обеспечения, объем которого существенно превосходит имеющийся объем оперативной памяти. В программном обеспечении выделяется некоторая часть важных модулей, которые постоянно должны быть в состоянии готовности для эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть программного обеспечения называют ядром или монитором. При формировании состава монитора требуется удовлетворить двум противоречивым требованиям. В состав монитора, помимо чисто управляющих модулей, должны войти наиболее часто используемые модули. Программы, входящие в состав монитора, постоянно хранятся в оперативной памяти. Остальные части программного обеспечения постоянно хранятся во внешних запоминающих устройствах и загружаются в оперативную память только по вызову, перекрывая друг друга при необходимости;
· принцип генерируемости определяет такой способ исходного представления программного обеспечения, который бы позволял осуществлять настройку на конкретную конфигурацию технических средств, круг решаемых проблем, условия работы пользователя;
· принцип функциональной избыточности учитывает возможность проведения одной и той же работы (функции) различными средствами. Особенно важен учет этого принципа при разработке пользовательского интерфейса для выдачи данных из-за психологических различий в восприятии информации;
· принцип «умолчания» применяется для облегчения организации связей с системой как на стадии генерации, так и при работе с уже готовым программным обеспечением. Принцип основан на хранении в системе некоторых базовых описаний структур, модулей, конфигураций оборудования и данных, определяющих условия работы с программным обеспечением. Эту информацию программное обеспечение использует в качестве заданной, если пользователь забудет или сознательно не конкретизирует ее.
· принцип включения предусматривает, что требования к созданию, функционированию и развитию программного обеспечения определяются со стороны более сложной, включающей его в себя системы;
· принцип системного единства состоит в том, что на всех стадиях создания, функционирования и развития программного обеспечения его целостность будет обеспечиваться связями между подсистемами, а также функционированием подсистемы управления;
· принцип развития предусматривает в программном обеспечении возможность его наращивания и совершенствования компонентов и связей между ними;
· принцип комплексности заключается в том, что программное обеспечение обеспечивает связность обработки информации, как отдельных элементов, так и для всего объема данных в целом на всех стадиях обработки;
· принцип информационного единства, т.е. во всех подсистемах, средствах обеспечения и компонентах программного обеспечения используются единые термины, символы, условные обозначения и способы представления;
· принцип совместимости – язык, символы, коды и средства обеспечения программного обеспечения согласованы, обеспечивают совместное функционирование всех его подсистем и сохраняют открытой структуру системы в целом;
· принцип инвариантности предопределяет, что подсистемы и компоненты программного обеспечения инвариантны к обрабатываемой информации, т.е. являются универсальными или типовыми.
Программирование включает в себя анализ требований к программе и все стадии ее разработки и реализации: выбор алгоритма, структуры данных и системы программирования; написание (кодирование) программы и подготовка данных; отладка и тестирование программы; разработка документации.
Каждый из этапов программирования включает достаточно конкретные элементы. Акад И. С. Шатилов выделил 10 рядов элементов программирования, которые назвал принципами. Основная суть их такова: 1) рассчитать потенциальную урожайность (ПУ) использования ФАР посевами;
3) спланировать реальную хозяйственную урожайность (РПУ) за ресурсами, которые есть в хозяйстве; 4) рассчитать для спрогнозированной урожайности площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал (ФП)
и другие фітометричні показатели; 5) всесторонне проанализировать законы земледелия и растениеводства и правильно использовать их в конкретных условиях программирования; 6) рассчитать нормы удобрений и разработать систему эффективного их использования; 7) составить баланс воды и для условий орошения разработать систему полного обеспечения посевов водой по периодам вегетации; 8) разработать систему агротехнических мероприятий исходя из требований выращиваемого сорта; 9) разработать систему защиты посевов от вредителей, болезней и сорняков; 10) составить карточку исходных данных и использовать ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнического комплекса по достижении запрограммированной урожайности по величине и качеству.
Для правильного обоснования запрограммированной урожайности нужно учесть хозяйственные возможности и всесторонне проанализировать ресурсы природных факторов урожайности, которые в полевых условиях существенно почти не меняются. Это прежде всего солнечная радиация, тепло, влага, минеральные соединения почвы и удобрений, углекислота воздуха. Поэтому в процессе программирования рассчитывают потенциальную урожайность за использованием ФАР на уровне хорошего посева (А. А. Ничи-поровичем 1,5 - 3 %), полного использования естественных ресурсов влаги и тепла - действительно возможной, или климатически обеспеченную урожайность (ДГУ, КУ) и эффективного использования хозяйственных ресурсов урожайности - реальную программируемую хозяйственную урожайность (РПУ).
Определение потенциальной урожайности. Потенциальная урожайность в программировании - это максимальная урожайность, которую теоретически можно получить при заданном поступлении и коэффициенте усвоения ФАР посевом (КфаР, КПД фар, %) и оптимальном обеспечении другими факторами (Х. Г. Тоомінг). Ее рассчитывают по формуле А. А. Ничипоровича
где ПУ - потенциальная урожайность сухой биомассы, ц/га; поступление ФАР на посев за период активной вегетации культуры, кДж/га;к- запланированный коэффициент усвоения ФАР, %; Q -
удельная энергетическая емкость сухой биомассы выращиваемой культуры, кДж/кг.
ФАР - это часть интегральной радиации с длиной волны от 380 до 720 нм, которая вызывает фотохимические реакции в зеленых частях растений. Ее рассчитывают по уравнению
где Cse - эффективный коэффициент перехода от интегральной прямой радиации к ФАР (зависит от географической широты и времени года, но меняется мало и в среднем составляет 0,42); Cd - коэффициент перехода от интегральной рассеянной радиации к рассеянной ФАР (в среднем 0,60); - сумма прямой интегральной радиации,
кДж/см2; 2 D - сумма рассеянной интегральной радиации, кДж/см2.
Коэффициент усвоения ФАР посевами (ККДФАР посевов) колеблется в значительных пределах, но обычно не превышает 5 %. Лишь при исключительно благоприятных условиях окружающей среды он достигает 8 - 10 %, а теоретически возможный коэффициент составляет 15 - 18 % (Х. Г. Тоомінг, 1977).
Пересчет от ПУ биомассы к ПУ хозяйственно ценной части урожая проводят по формуле
где с- стандартная влажность хозяйственно ценной части урожая, %; а - сумма частей основной и побочной продукции в урожае.
Определение действительно возможной урожайности (ДГУ). Нерегулируемые или малорегульовані факторы местности почти всегда находятся не в оптимальных для растений количествах и соотношениях и ограничивают КПД ФАР посевов. Поэтому урожайность, как правило, ниже той, которая соответствует максимально возможному для культуры КПД ФАР. Урожайность, рассчитанную по малорегульованими и нерегульовани-мы факторами влагообеспечения и тепловыми ресурсами, называют действительно возможной, или климатически обеспеченной (ДГУ, КУ). ДУЮ за влагообеспеченностью определяют на основании данных о ресурсах влаги (W, мм) и удельный расход воды на образование единицы сухого вещества биомассы или единицы хозяйственно ценной части урожая, то есть коэффициента транспирации (ТК), или коэффициента водо-расходование (КВ, мм/ц, т/ц, т/м3). Определяют ДГУ по формуле
где ДМУ- в первой формуле урожайность сухой биомассы, ц/га, во второй - урожайность хозяйственно ценной части урожая или общей массы урожая, ц/га, что зависит от взятой величины КВ; W - ресурсы влаги, доступной для растений, мм.
Ресурсы доступной для растений влаги можно определить несколькими способами. Наиболее простым является определение по формуле
где Wp.o - среднегодовое
количество осадков, мм; Кр.о - коэффициент
использование осадков; П- поток воды из подпочвенных вод, мм.
Около 30 % годового количества осадков стекает с талыми водами с поверхности почвы, оттекает по поверхностным и грунтовым стоком во время вегетации, испаряется с поверхности почвы и становится недоступной для растений.
Конкретнее ресурсы доступной для растений влаги можно определить, используя данные о запасах доступной для растений влаги в период возобновления вегетации озимых культур и багаторічнихтрав, а для яровых культур - на период их сева (Wв, мм) по многолетним данным метеостанции, на период уборки культуры (Wз.о, мм) - количество осадков, которая выпадает за вегетационный период культуры (WB 0), и коэффициента полезности осадков, выпавших за вегетацию (Кв.о). Для этого используют следующие формулы:
Расчет ДГУ по біогідротермічним потенциалом продуктивности (БГПП). На основе многолетних исследований профессор А. М. Рябчиков сделал вывод, что способность территории формировать определенное количество фитомассы зависит от сочетания таких факторов, как свет, тепло, влага, продолжительность вегетационного периода. Производительность местности с сочетанием этих факторов можно определить в баллах біогідротермічного потенциала (БГПП) по формуле
где Кр - біогідротермічний потенциал продуктивности, баллов; W -
ресурсы продуктивной влаги, мм; Тв - период активной вегетации культуры, декады; R- радиационный баланс за этот период, кДж/см2. Аналогичные показатели производительности территории имеют при расчете ее по гидротехническим показателю продуктивности (ГТП):
где ГТП- гидротермический показатель продуктивности, баллов; Кзв - коэффициент увлажнения; Тв - продолжительность вегетации, декад.
Кзв определяют как соотношение между энергией, которую надо затратить на испарение ресурсов влаги (W, мм), и фактическим поступлением энергии за вегетационный период (R, кДж/см2) по формуле
Урожайность сухой биомассы определяют по формуле
Действительно возможная урожайность, рассчитанная за климатическими факторами, зависит от сортовых особенностей культуры, управления процессами формирования определенных частей урожая (например, хозяй-дарськи полезной части) и тому подобное.
Определение производственной урожайности. При определении реальной урожайности, которую можно получить в производственных условиях конкретного хозяйства, анализируют урожайность районированных сортов на сортоучастках, в лучших хозяйствах, научных учреждениях. Например, для зерновых культур используют формулу, предложенную М. С. Савицким:
В = РКЗА: 1000,
где У- урожайность зерна, ц/га; Р- количество растений на 1 м2 на период уборки; К- продуктивная кустистость растений; С- количество зерен в колосе (соцветии); А - масса 1000 зерен, г.
Реальная производственная урожайность (РВУ) зависит от реализации почвенного плодородия и от климатических факторов местности. Если коэффициент реализации близок к 1 (100 %), то РВУ соответствует ДГУ. Если он ниже, то и РВУ меньше ДГУ. Реализация климатических условий зависит от удовлетворения культуры регулируемыми в производственных условиях материальными (ресурсными) факторами урожайности.
Факторы жизни частично можно регулировать агротехническими мероприятиями. На фоне правильно примененных агротехнических приемов решающее влияние на полноту использования природных факторов урожайности имеет режим питания, а на орошаемых полях орошения. Поэтому РВУ определяют с учетом этих факторов. Реальную производственную урожайность рассчитывают по формуле
где РВУ - урожайность культуры, ц/га; Б - балл бонитета почвы; Ц - цена балла почвы, ц/балл; Ко - количество органических удобрений, запланированных под культуру, т/га; Км - количество минеральных удобрений, запланированных под культуру, ц/га; Oo и Ом - соответственно окупаемость приростом урожая 1 т органических и 1 ц минеральных удобрений, ц; Кп, Оп - другие выделенные культуры средства и их окупаемость урожаем.
Если удобрений в хозяйстве достаточно, то РВУ планируют по ДМУ и под нее рассчитывают дозы удобрений.
В условиях орошения РВУрозраховують за ресурсами поливной воды на основе окупаемости 1 м3
воды урожаем культуры по формуле
где М- ресурсы поливной воды, м3/га; Кв - окупаемость 1 м3 воды приростом урожая, ц.
Под запланированную за ресурсами влаги урожайность рассчитывают нормы удобрений и других средств. Если поливная вода не является лимитирующим фактором, то РВУ планируют за ПУпри КПД ФАР не ниже 2,5 — 3 %. Под эту урожайность рассчитывают необходимое количество поливной воды, удобрений и других средств.
Можно также определить урожайность культуры за эффективным плодородием почвы. Это целесообразно делать в первую очередь на плодородных почвах, после перепашки пласта трав.
Урожайность можно рассчитывать и по уравнениям линейной и множественной регрессии (Всероссийский научно-исследовательский институт кормов, А. С. Образцов). Рассчитать общую урожайность биомассы сорта можно по уравнениям множественной регрессии
где Уо - общая урожайность биомассы, ц/га сухого вещества при скашивании на высоте 5 - 6 см; Уп - генетический потенциал урожайности сорта (зависит от его скороспелости и продолжительности дня в период всходов), ц/га; Ксп -нормированная функция оптимального срока сева (сп - количество дней после оптимального срока сева зерновых культур, учитывается только снижение урожайности вследствие поражения растений вредителями, болезнями или опоздание с севом); К1, Ке - функции оптимальности условий температуры и увлажнения в
период от посева до цветения)(К,Ке1 и от цветения до созревания (К2,Ке2); Кт - возраст травостоя (для многолетних трав); КNPK - содержание NPK в почве и удобрениях; КрН - кислотность почвы; Кок.ґ - окультуреність почвы; Кг - густота стояния растений; К3 п - засоренность посева; Квил - степень полегания растений; К- фаза
развития растений на момент уборки; В- показатель выхода готового корма (зависит от технологии сбора, консервирования и хранения продукции); Кэ - обеспеченность техникой и трудовыми ресурсами.
Расчеты урожая зерна и кормов за такими уравнениями проводят на ЭВМ.
После расчета действительно возможного урожая и урожая потенциального следует сравнить их и проработать технологии перехода с одного уровня урожая до другого, более высокого (Вф — Вдм — Впв).
Для программирования урожайности в условиях естественного неустойчивого и недостаточного увлажнения принимают среднегодовые показатели (И. С. Ша-тілов).
Программирование имеет целью лишь оптимизировать все процессы технологии выращивания. Нужно оптимизировать энергетические затраты и решить организационные вопросы: формирование агрегатов, обучение исполнителей, создание отрядов и звеньев по выращиванию запрограммированных урожаев, обеспечения соответствующими приборами для наблюдения за условиями вегетации, условия оплаты труда и др.
И. С. Шатилов считает, что могут быть 3 этапа программирования: получение высокого запрограммированного урожая за счет использования плодородия почвы и удобрений, когда баланс питательных веществ может быть частично отрицательным; получение высоких урожаев с сохранением плодородия почвы и получения высоких и сверхвысоких урожаев с повышением плодородия почвы. Третий этап возможен только в хозяйствах с высокой интенсификацией растениеводства и животноводства (чтобы обеспечить положительный баланс питательных веществ в почве).
Перед составлением прогностической программы минимального агрокомплекса выращивания культуры детализирующие вопросы дебита влаги за вегетационный период культуры в условиях поля, ее количестве, может быть использована посевом. На пойме определяют также фактический уровень грунтовых вод. Если он регулируется, определяют оптимальный его уровень относительно данной культуры. В случае необходимости планируют частичное орошение в периоды снижения относительной влажности воздуха.
Следует заблаговременно определить фітометричні параметры посева заданной продуктивности, то есть определить оптимальную площадь листьев по периодам вегетации, фотосинтетический потенциал посева, чистую продуктивность фотосинтеза и на этой основе обосновать норму высева под запрограммированный урожай (Г. К. Каюмов, 1989). Эти работы являются теоретической разработкой процесса программирования, но, к сожалению, на практике они еще используются недостаточно и заменяются более простым: определение (в опытах) в отношении каждого почвенно-климатического региона количественного и пространственного размещения растений, густоты стеблестоя и способом посева. На их основе устанавливают норму высева культуры.
Расчеты доз внесения удобрений. Важным аспектом в системе программирования является оптимизация режима минерального питания культуры. Для этого уточняют динамику подвижных соединений питательных веществ в почве - азота, фосфора, калия, а также других макро-и микроэлементов, вынос их прогнозируемой урожайностью культуры. На этой основе рассчитывают потребность в питательных веществах на запрограммированную урожайность.
Норму удобрений под запрограммированную урожайность рассчитывают по формуле
где Д- доза удобрения, кг/га; В- программируемый урожай, ц/га; П- содержание питательных веществ в почве, мг на 100 г; B1 - вынос питательных веществ на 1 ц основной продукции с соответствующим количеством побочной, кг; Км - коэффициент перевода, мг на 100 г в кг/га; Ку - коэффициент использования питательного вещества из удобрения, доля от единицы; Кп - коэффициент использования питательного вещества из почвы, доля от единицы.
При расчете норм удобрений на запрограммированную урожайность учитывают назначение посева на зерно, для получения корнеплодов, клубнеплодов, вегетативной кормовой зеленой массы. В посевах на корм, когда используется все растение (листья, стебли, соцветия), нужно обеспечить как можно больший содержимое письме в урожае (например, одно — и многолетние травы, кукуруза на зеленый корм и другие культуры зеленого конвейера). Для этого большое значение имеет достаточное азотное питание растений, которое обеспечивает формирования высокого урожая вегетативной массы и достаточное содержание в ней протеина. Однако, чтобы в корме не было избытка нитратов, дозу азота следует сбалансировать с внесением (или наличием в почве) фосфора и калия. Учитывают также размещение культуры в севообороте, уровень подготовки сотрудников, наличие техники, организуют регулярный контроль за своевременностью и качеством проведения всех работ, наблюдения за ходом формирования урожая. Полученные данные обрабатывают и принимают соответствующие решения в отношении ухода за посевом и уборки урожая.
Прогностическая программа формирования урожая культуры (модель продукционного процесса). Предусматривают и намечают ход формирования урожая сорта или гибрида определенной культуры в условиях конкретного поля.
На основе детального изучения биологии и экологии сорта (гибрида) с учетом абиотических и биотических факторов вегетации предполагают (прогнозируют) календарные сроки наступления фенологических фаз (желательно и этапов органогенеза), динамику влажности почвы и содержания питательных веществ в нем, динамику нарастания листовой поверхности и вегетативной массы растений, оптимальную густоту стеблестоя, структуру урожая. На основе предыдущих исследований и с учетом метеорологического прогноза предполагают засоренность, виды сорняков, повреждения вредителями и болезнями, вероятность полегания посева, способы сбора урожая и др.
Полученные данные используют для составления технологической схемы выращивания и программы корректировки условий вегетации культуры - разработки дополнительных мероприятий по улучшению этих условий (если они будут значительно отклоняться от оптимальных) за счет дополнительных орошений, освежающих поливов, дополнительных мер борьбы с сорняками, вредителями, болезнями на случай эпизоотии или эпифитотии и др.
Информация о состоянии посева должна поступать регулярно. В более сложных системах, например, при выращивании запрограммированных урожаев на орошаемых участках информация может поступать на ЭВМ в результате применения специальных приборов с чувствительными датчиками непосредственно от растений. Это уже является высшим этапом программирования и обеспечения оптимальных условий вегетации растений. В основном это имеет место в овощеводстве при выращивании культур закрытого грунта, где от растений и из почвы (субстрата) постоянно поступает на ЭВМ информация и выдаются соответствующие команды, наставления по поддержанию заданных параметров вегетации растений.
Минимальный агрокомплекс. Следующий этап программирования - технологический, который включает составление агрокомплекса, технологической схемы и технологической карты (технологического проекта) выращивания культуры. Кроме того, минимизация технологии имеет протиерозійне значение, способствует сохранению плодородия почвы.
Современная технология выращивания (минимальный агрокомплекс), например для зерновых, предусматривает поверхностное возделывание, выполнение нескольких приемов за один проход далее. Учитывается конкретная ситуация, которая складывается на поле с учетом агрометеорологических факторов. Очень большое значение при этом имеет общий уровень агротехники в севообороте, экологическая чистота поля, подбор сортов, устойчивых против сорняков, болезней, вредителей и тому подобное.
Агрокомплекс можно изобразить в виде таблицы или сетевого графика, на котором по вертикали отображают сверху вниз все основные агротехнические приемы, начиная с внесения удобрений, лущение стерни, вспашки (в случае необходимости) и заканчивая уборкой урожая. Приемы ухода и уборки урожая связывают с фазами роста и развития растений культуры. Это общее построение системы выращивания культуры, предпосылка дальнейшей детализации технологического процесса.
Технологическая схема выращивания культуры. Разработка технологической схемы (технологии выращивания программируемого урожая как основы технологической карты, или технологического проекта выращивания культуры предполагает определение технологических операций (приемов) выращивания, состава агрегата, сроков проведения работ, агротехнические требования и примечания:
Прием выращивания
Состав агрегата
Срок выполнения
Агротехнические требования
Примечания
машины, орудия, сцепки
При выращивании культуры по экологически чистой энергосберегающей технологии важно максимально использовать агротехнические и биологические мероприятия по уходу за посевом. Нужно, в частности, хорошо очистить поля от сорняков осенью и весной, применить (где можно) до — и послевсходовые боронования, междурядные обработки с присипанням защитных полос и окучиванием растений. Технологическая схема предусматривает также подбор сорта (гибрида), который слабо поражается вредителями и болезнями, не полегает и тому подобное, а потому не требует дополнительных энергетических затрат на пестициды, ретарданты и др.
Может быть несколько вариантов технологических схем. Следует сравнить их по энергоемкостью, определив затраты совокупной энергии на отдельные технологические операции и в целом по агрокомплекса выращивания. Приведем расчеты затрат совокупной энергии на выращивание гречихи по двум технологиям - традиционной с применением и без применения пестицидов (табл. 15).
15. Затраты совокупной энергии на выращивание гречихи по традиционной и альтернативной (предлагаемой) технологиями (по А. С. Алексеевой)
Приемы выращивания
Затраты совокупной энергии по технологии, МДж/га
традиционной
альтернативной
Лущение стерни в два следа
Повторное шелушение (в случае необходимости)
Внесения минеральных удобрений и известковых материалов (подготовка, погрузка, транспортировка, внесение, энергоемкость удобрений)
Внесение бактериальных удобрений (на торфе)
Зяблевая вспашка
Ранневесеннее боронование
Первая и вторая культивации
Подготовка семян
Протравливание
Воздушно-тепловой обогрев
Внесение гербицидов (с учетом их энергоемкости)
Предпосевное прикатывание
Посев (транспортировки и погрузки семян, посев, энергоемкость семян)
Прикатывание посева
Довсходовое (одно) и послевсходовое (два) боронование
Междурядную обработку (дважды)
Окучивание
Вывоз пчелосемей на посев
Скашивание в валки
Подбора и обмолачивания валков Транспортировка зерна
Очистка зерна
Скирдование соломы
376 991 1041 383 401 487 23 024
4300 680 729 102 814
4516 94 285 714 437 376 991 1041 383 401 487 18 072
Программирование и охрана окружающей среды. В растениеводстве программирование должно быть тесно связано с охраной окружающей среды. Например, выращивания сверхвысоких урожаев за счет систематического внесения большого количества минеральных азотных удобрений может привести к образованию нітрозоа-минив, которые очень вредны для животных и человека. Оптимальные дозы удобрений для конкретных условий могут увеличивать в ризосфере корневой системы количество почвенной ассоциативной микрофлоры, повысить эффективность удобрений. Так, оптимальными нормами азота, особенно при розничном внесении, можно увеличить количество азотфиксирующих бактерий. При этом улучшается разложение клетчатки, усиливается биологическая активность почвы, повышается урожайность культуры.
При программировании большое значение имеет сортовая (гибридная) технология. Надо иметь в виду технологию сортотипов и совершенствовать ее в отношении конкретного сорта (гибрида).
(Visited 309 times, 1 visits today)
2. Программирование урожайности и принципы программирования урожайности
картофель урожайность удобрение
Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов дал следующее определение этому направлению в агрономической науке.
Программирование урожаев - это разработка комплекса взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение предельно возможной урожайности сельскохозяйственных культур заданного качества. При этом ход формирования урожаев предопределяется программой, составленной заранее с учетом почвенно-климатических условий района и биологических особенностей растений. В установленной последовательности и в оптимальные сроки применяют агроприемы, необходимые для достижения на каждом этапе предусмотренных количественных и качественных показателей роста, развития растений и продуктивности агрофитоценозов. Программирование урожаев предусматривает также корректировку хода формирования фитоценоза по этапам органогенеза растений на основании оперативно получаемой информации.
Отсутствие ГОСТ послужило причиной возникновения и других определений и. самое главное, отождествления программирования, прогнозирования и планирования. Собственно программирование стали называть ресурсным.
Цели и задачи, стоящие перед программированием, позволяют дать такое определение. Программирование урожаев - это определение продуктивности земли по почвенно-климатическим ресурсам и разработка интенсивных технологий возделывания, обеспечивающих наиболее полное использование генетического потенциала сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.
Следовательно, программирование урожаев предусматривает полную реализацию потенциальной продуктивности сорта при оптимизации основных факторов жизнедеятельности растений в регулируемом земледелии и рациональное использование ресурсов климата и почв при условии лимитирования продуктивности посевов каким-нибудь фактором.
Прогнозирование урожаев - это научно обоснованное предсказание продуктивности сельскохозяйственных культур на ряд лет или на перспективу. При использовании метода корреляционно-регрессионного анализа в прогнозировании урожаев пользуются линейной формой уравнения
У = а + bx
где у - средний урожай, ц с 1 га; а - свободный член уравнения; Ь - коэффициент регрессии; х - фактор времени.
Уравнение предусматривает ежегодный прирост урожайности в зависимости от различных почвенно-климатических факторов, доз удобрений, способов и глубины обработки почвы и т. д.
Многолетние экспериментальные исследования и обобщение результатов работ по фотосинтезу, минеральному питанию, водному режиму, продуктивности культурных растений, использованию посевами фотосинтетически активной радиации (ФАР) позволили академику ВАСХНИЛ И. С. Шатилову обосновать экологические, биологические и агротехнические условия программирования урожаев. Им предложено десять принципов программирования.
Первые пять принципов предназначены для определения величины возможного урожая на основе следующих факторов:
1) прихода ФАР и использования ее посевами;
2) биоклиматических показателей;
3) влагообеспеченности посевов;
4) фотосинтетического потенциала посевов;
5) потенциальных способностей культуры, агрофитоценоза и набора культур в пожнивных и поукосных посевах.
Остальные принципы составляют технологическую схему программированного возделывания культур:
6) разработка системы удобрения с учетом эффективного плодородия почвы и потребности растений в питательных элементах, обеспечивающих получение запрограммированного урожая высокого качества;
7) разработка комплекса агротехнических мероприятий для каждой культуры, направленных на получение запрограммированных урожаев;
8) всесторонний учет и правильное применение основных законов и закономерностей земледелия и растениеводства;
9) разработка конкретных мер по борьбе с болезнями и вредителями растений;
10) использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая.
Получение высоких, заранее рассчитанных урожаев- новый шаг в агрономической науке. Всесторонний учет всех факторов, определяющих уровень урожайности, позволяет подойти с научных позиций к получению высоких урожаев с одновременный ростом плодородия почв. Повышение культуры земледелия, выведение качественно новых сортов, разработка интенсивных технологий возделывания полевых культур и другие достижения в области агрономической науки, а также накопление исходных данных о взаимосвязи с различными факторами роста и развития растений позволили сформулировать новые принципы программирования урожаев: физиологические, биологические, агрохимические, агрофизические, агрометеорологические и агротехнические. Такое разделение несколько условно, но эти принципы широко применяются в решении задачи практического программирования урожаев специалистами различных отраслей агрономической науки и смежных с ней наук
3. Принципы программирования урожая
3.1 Определение потенциальной урожайности по ФАР
К принципам программирования урожая относится комплекс взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение расчетного урожая с известной вероятностью при одновременном повышении плодородия почвы и учёте требований охраны окружающей среды.
Программирование осуществляется в два этапа:
1. разработка обоснованной программы получения расчетного урожая;
2. реализация программы с точным выполнением запланированных мероприятий.
Первым из расчётов является определение потенциальной урожайности по ФАР: Ничипоровича и Тооминга.
ПУ=
, где
Сумма ФАР за период вегетации изучаемой культуры, выраженная в кДж приходящая на 1 см2
q – это количество энергии необходимая для создания 1 кг абсолютно сухого вещества
KQ – коэффициент использования ФАР
102 – перевод в проценты
103 – перевод в тонны
108 – перевод в килограммы
Уст =, где
Уст – урожай товарной продукции при стандартной влажности
- сумма частей то есть количества зерна + солома 1: 1,5 = 2,5
С – стандартная влажность
ПУ=
,
где
Km – это доля основной продукции к общему урожаю при стандартной влажности