CC BY
15Aipornu™
^ ЭФФЕКТИВНОЕ РАСТЕНИЕВОДСТВО
DOI 10.24411/9999-007А-2019-1048 УДК 631.543.2
Назаров А.Н., научный сотрудник, naz.and.nik.1969@yandex.ru
ФГБНУ «Росинформагротех» Новокубанский филиал (КубНИИТиМ)
НОВЫЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГУСТОТЫ РАСТЕНИЙ
Согласно действующим нормативным документам на методы испытаний сельскохозяйственной техники значение показателя густоты растений используется при определении относительной полевой всхожести [1], характеристики культуры [2], засоренности посевов [3] и ряда других показателей. Определение густоты растений проводится с применением единого методического подхода в три этапа:
- рядосимметричное (боковые стороны рамки параллельны направлению рядов) наложение квадратной (реже прямоугольной) рамки различного размера на поверхность поля при заданном числе по-вторностей;
- подсчет растений (и/или сорняков) на каждой элементарной площадке;
- выполнение статистических расчетов и расчет густоты растений на 1 м2.
Выполнение этих операций сопряжено с вероятными ошибками исполнителей, характер которых различен (при наложении рамки, при подсчете или проведении расчетов). Наиболее существенной представляется ошибка методического характера, возникающая из-за того, что в поперечном на-
правлении в заданных пределах рамки теоретически необходимо, а практически невозможно учесть дробное число рядов.
Например, при наложении рамки размером 0,5x0,5 м на широко распространенное междурядье посева 15 см точное (в пределах допустимой ошибки опыта) число рядов -3,3. Но в этом случае физически расположить рамку можно лишь на три или четыре ряда (рисунок 1).
Очевидно, что в этом случае, для корректного осуществления подсчетов желательно и необходимо стремиться к числу рядов, близкому к значению 3,3, что неосуществимо в одной рамке, но вполне возможно реализовать при условии наличия заданного числа повторностей наложения рамки на посевы.
Например, имея пять повторностей, в каждой из которых в рамке находятся по три ряда, среднее число рядов в рамке равно трем, что является заниженной оценкой. Прибавляя в одну, две или три рамки по ряду (накладывая рамку соответствующим образом), будем иметь значения среднего числа рядов 3,2, 3,4 и 3,6 соответственно. Из этих вариантов наиболее близким к значению 3,3 будет второй вариант, в котором в
Рисунок 1. Схематическое пропорциональное расположение рамки размером 0,5x0,5 м в рядовом посеве при междурядье 15 см
Аннотация
Рассмотрена проблема определения густоты растений, проявляющаяся в невозможности расположить учетную рамку на дробном числе рядов. Для минимизации ошибки предложено варьировать целое число рядов в рамке. Разработан алгоритм оптимизации для любого сочетания междурядья, размера рамки и числа повторностей.
Ключевые слова: густота растений, рядовой посев, междурядье, рамка.
Abstract
The problem of determining the density of plants, manifested in the inability to place the accounting frame on a fractional number of rows. To minimize the error, it is proposed to vary the integer number of rows in the frame. An optimization algorithm for any combination of row spacing, frame size and number of repetitions is developed.
Key words: plant density, ordinary sowing, row spacing, frame.
№5 июнь 2019
А1РЦФОРУМ
Таблица 1. Параметры способов наложения рамки для определения густоты растений в рядовых посевах культур при испытаниях сельскохозяйственной техники
Определяемый показатель Размеры рамки, мхм Число повторностей Нормативный документ
- характеристика культуры, в том числе: 05х0 5 10 - предварительная урожайность, т/га ГОСТ 28301-2015
- число растений (густота насаждений) для культур, шт/м2: - зерновые; - травы и другие мелкосеменные; - лен при высеве с междурядьем 7,5 см; 0,5x1,0 0,5x0,5 0,667-0,30 6 6 6 ГОСТ 31345-2007
- засоренность посевов и почвы 0,5x0,5 5 сорняками, % 1x1 5 ГОСТ 20915-2011
двух рамках из пяти расположено по четыре ряда, а в остальных по три. То есть этот вариант является оптимальным и самым точным с позиции достижения результата.
Нормативная документация не оговаривает взаимное расположение рамки и рядов культуры при заданном числе повторно-стей, полагаясь вероятно, на то, что исполнитель непроизвольно (случайно) выберет необходимое число рядов в рамке. На
практике, вероятнее всего, схема отбора является устоявшейся в конкретной агрономической лаборатории за многие годы, и не вызывает каких-либо вопросов. Поэтому, определение густоты растений проводится с выявленной методической ошибкой, а масштабы некорректно представляемых массивов данных труднопредставимы.
Очевидно, что разнообразие культур рядового посева, технологий их возделывания, а также
Таблица 2. Расчетные данные при размещении рамки в рядовом посеве
Наименование показателя Междурядье, см
7,5 12,5 15,0 19,0 21,0 25,0
Точное число рядов в рамке, м 6,7 4,0 3,3 2,6 2,4 2,0
Целое число рядов, шт. 6 или 7 4 3 или 4 2 или 3 2 или 3 2
Максимальная ошибка, % -10,0 +4,9 - -9,9 +20,1 -24,0 -16,0 +14,1 +26,0
Длина рядов в рамке, м 3,3 2,0 1,7 1,3 1,2 1,0
Рисунок 2. Расчетные данные расположения рамки
конструкционные особенности сеялок различного назначения (в первую очередь - формируемое междурядье) предопределяют широкий разбросзначений одного из принимаемых к расчетам параметрам - междурядья культур.
К тому же, наряду с этим, в нормативной документации присутствует весьма существенное разнообразие сочетаний размеров рамки и числа повтор-ностей (таблица 1).
Элементарные расчеты показывают, что для большинства наиболее распространенных междурядий в пределах одной рамки размером 0,5x0,5 м (площадью 0,25 м2) невозможно обеспечить удовлетворительное качество выполнения опыта (таблица 2, рисунок 2).
Аналогичные соотношения справедливы и для рамки размером 1x1 м, хотя увеличение размера рамки (масштабирование) приводит к уменьшению ошибки.
Высокие значения возможных ошибок (до 1/5 от точного значения) для наиболее распространенного размера рамки требуют разработки корректирующих действий, позволяющих минимизировать их влияние.
Основная идея оптимизации заключается в нахождении значений меньшего и большего целых чисел рядов в рамке и комбинировании их взаимного расположения при заданном числе повторностей. Алгоритм оптимизации, основанный на очевидных и несложных вычислениях, представлен на рисунке 3.
Параметром оптимизации служит комбинация целых чисел рядов в рамке при заданном числе повторностей, а проверочными критериями - сумма рядов и их суммарная длина в данных повторностях. Основные положения представленного алгоритма с небольшими дополнениями применимы также для основных разновидностей рядового посева - ленточного и полосового.
Результаты расчетов по оптимизации числа рядов при расположении рамки площадью 0,25 м2 в пяти повторностях приведены в таблице 3.
липшим
ЭФФЕКТИВНОЕ РАСТЕНИЕВОДСТВО
Таблица 3. Результаты оптимизации расположения рамки
Наименование показателя Значение показателя при междурядье, см
7,5 15,0 19,0 21,0
Порядок расположения рамки в пяти повторностях, рядов/раз 6 / 2; 7 / 3 3 / 3; 4 / 2 2 / 2; 3 / 3 2 / 3; 3 / 2
Средняя длина рядов в рамке, м 3,3 1,7 1,3 1,2
Остаточная ошибка, % -0,9 +1,8 -1,5 +0,8
Исходные данные
М междурядье, см ; и ширина рамки, м; h длима рамки, м; у^» - число новторпоитсм J
Вычисление теоретически:* параметров
У=а/М - точное число рядов и рамке; L=i\*b - точная длина рядов; Л'п-Д'*л - точное число рядов и п повторностях
¿Ii =Ьщ - точная длина рядов в п повторностях
Определение целых меньшего к большего чисел рядов к рамке
Л'„, „<Л'<.\:1 JS
f Ныбор OJH има.и.нш О расположения числа рядов в иовгорносгяхЛ
\ Л / Л т: \ / Л -.11:11 / Л"::.:' J
(Вычисление оптимальной длины рядов в повторностях
¿и ИОВ¿^id.'Yminj mu\)
¿Проверка результатов^ V \-l.n-l.n UI.ni 1
Рисунок 3. Схема алгоритма оптимизации
Литература
1. ГОСТ 31345-2007. Сеялки тракторные. Методы испытаний [Текст]. введ. 2009-01-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - III, 54 с.
2. ГОСТ 28301-2007. Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний [Текст]. введ. 2010-01-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - III, 36 с.
3. ГОСТ 20915-2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний [Текст]. введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - III, 24 с.
В таблице 3, в связи с четкостью и однозначностью расположения рамки для междурядий 12,5 и 25,0 см, эти варианты исключены из дальнейшего рассмотрения. Хорошее совпадение результатов таблицы 3 с данными таблицы 2 и пренебрежительными значениями остаточной ошибки (в пределах ошибки опыта) позволяет успешно использовать данную рекомендацию.
Таким образом, по предлагаемому методу, определение густоты растений должно проводиться в четыре этапа, включая предварительную оптимизацию числа рядов культуры в рамке и их взаиморасположение при заданном числе повторностей.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:
- в действующих нормативных документах присутствует методическая ошибка определения густоты растений рядового посева, игнорирование которой может приводить к существенной погрешности величины определяемого значения показателя при проведении снопового анализа, определении относительной полевой всхожести и ряда других;
- предложенный алгоритм предварительной оптимизации числа рядов в рамке и их взаиморасположения при заданном числе повторностей способствует минимизации выявленной методической ошибки для любого сочетания размера рамки и междурядья, повышению точности определяемых показателей и развитию методов полевого эксперимента;
- область применения предлагаемого метода определения густоты растений -агротехнические исследования различного уровня, в том числе в системах сортоиспытания и испытаний сельскохозяйственной техники.
