Методика агрометеорологических прогнозов урожайности хлопка-сырца по Республике Каракалпакстан и Хорезмского вилоята

В настоящее время, когда рыночные реформы в сельском хозяйстве углубляются, актуальной является разработка системы прогнозов [1, 2, 5]. Методы прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур для отдельных полей, районов и областей в системе Гидрометслужбы СНГ, в том числе в Узбекистане, основываются на статистических методах, динамических, физико-динамических, синоптико-статистических и других моделях.

В традиционных агрометеорологических методах прогнозов большое внимание обращается на анализ хода изменения тенденции урожая, который в достаточной степени характеризует изменение его по годам.

Каждый год проводится мониторинг изменения урожайности и с учетом последнего года проводятся уточнения линии тренда для составления прогнозов урожая будущего года.

В Узбекистане при усовершенствовании методики прогноза урожая хлопчатника нами был использован метод гармонических весов [4, 6] и, начиная с 1993 года, он применяется на практике в оперативном отделе СГМО Узгидромета. В настоящее время стоят задачи усовершенствования и разработки новых методов прогноза урожайности хлопка-сырца.

В работе [1] теоретически доказана и обоснована необходимость учета производственных факторов при разработке методики прогноза урожая хлопка-сырца, что способствует повышению оправдываемости прогнозов.

Предлагаемый новый метод прогноза урожая хлопка-сырца по вилоятам Республики Узбекистан основан на с, который описывается уравнением:

У_п = У_т + У, (1).

где У_п — прогнозируемая урожайность, ц/га; У_т — средняя урожайность по вилоятам, рассчитанная по уравнению тренда с использованием метода гармонических весов, ц/га; У — отклонение средней урожайности по вилоятам от линии тренда, ц/га.

Ниже приведены прогностические уравнения линии трендов урожайности хлопка-сырца (У_т), рассчитанные методом гармонических весов для Республики Каракалпакстан (2) и Хорезмского вилоята (3):

Y = 0,10x² — 2,20x + 25,5 (2).

Y = 0,02x³ — 0,57x² + 3,54x + 24,3, (3).

где Х — порядковый номер года; отсчет начинается с 1991 года.

Таблица 1. Величины отклонения (У) урожайности хлопка-сырца от линии тренда в зависимости от агрометеорологических факторов.

На формировании урожайности сказывается один из таких важных параметров, как средний вес сырца одной коробочки, который необходимо включать при составлении прогноза урожайности.

Известно, что средней вес одной коробочки зависит от полноценности сформировавшихся коробочек хлопчатника. В связи с этим для каждого из вилоятов найдены прогностические уравнения регрессии с целью их использования при составлении прогноза урожайности хлопка-сырца в зависимости от числа сформировавшихся коробочек на единицу площади посева и среднего веса хлопка-сырца одной коробочки.

Связи отклонений урожайности от линии тренда с агрометеорологическими факторами, выявленные на примере Республики Каракалпакстан и Хорезмскому вилояту Узбекистана, представлены в таблице 1. В табл. 1 приведены уравнения, в которых предикторы имеют следующие обозначения:

Т₁ — СЭТ от цветения до 1 сентября (от конца посева до набора 950°С);

Т₂ — сумма эффективных температур выше 10 °C за 30 дней от даты устойчивого перехода температуры почвы на глубине 10 см через 12 °C весной;

Т₃ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 июля;

Т₄ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 августа;

Т₅ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 сентября;

Т₆ — сумма эффективных температур воздуха выше 10 °C от даты перехода температуры почвы на глубине 10 см через 12 °C весной до 1 июля;

Т₇ — сумма эффективных температур воздуха выше 10 °C от даты перехода температуры почвы на глубине 10 см через 12 °C весной до 1 сентября;

Т₈ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты устойчивого перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 июля;

Т₉ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты устойчивого перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 августа;

Т₁₀ — сумма эффективных температур выше 10 °C от даты устойчивого перехода температуры воздуха через 10 °C весной до 1 сентября;

Z₁ — сумма осадков за 30 дней от начала сева, мм;

Z₂ — сумма осадков за 30 дней от даты устойчивого перехода температуры воздуха через 12 °C весной, мм;

Z₃ — сумма осадков за невегетационной период, мм;

Z₄ — число дней с температурой воздуха выше 39 °C за июль — август;

N — продолжительность периода от начала посева до окончания посева, дни;

S₁ — площадь охвата фазой всходов хлопчатника, % на дату 10 мая;

S₂ — площадь охвата фазой всходов хлопчатника, % на дату 20 мая;

S₃ — цветение хлопчатника на 1 июля, % к площади посева;

H — высота хлопчатника на 1 июля, см.

Здесь необходимо отметить, что для предикторов Т₁-Т₇ используются СЭТ при первой дате перехода температуры воздуха через 10 °C. Для предикторов Т₈-Т₁₀ — СЭТ для дат от начала устойчивого перехода температуры воздуха через 10 °C.

Если известна прогнозируемая величина урожайности хлопчатника, рассчитанная по методу гармонических весов, то к этой величине необходимо прибавить или отнять величину отклонения урожая от линии тренда в зависимости от знака.

Для определения величины отклонения урожая от линии тренда используются зависимости отклонения от агрометеорологических факторов. Поскольку отклонений может быть несколько, то для прогностических целей можно использовать осредненные величины. Последующую осредненную величину отклонения необходимо прибавить или отнять от прогнозируемой величины урожайности хлопка-сырца.

Первый долгосрочный прогноз урожайности хлопка-сырца для РУз текущего года составляют до посева методом гармонических весов, когда окончательно известна урожайность прошлого года. Этот прогноз может быть составлен до посева хлопчатника в разрезе вилоятов и Республики Узбекистан. Затем прогноз урожайности хлопка-сырца составляется в следующем порядке: на даты 1 июля, 1 августа и 1 сентября.

Урожайность хлопка-сырца зависит от числа сформировавшихся коробочек хлопчатника. Если число сформировавшиеся коробочек умножить на густоту стояния растений, то получится продуктивность посева, которая в агрометеорологической терминологии часто используется и выражается числом на единицу площади посева (тыс. га) или на 10 м².

В данной работе рассматриваются установленные количественные зависимости величины урожая хлопка-сырца (У) от продуктивности посева на 1 августа (Х₁), 1 сентября (Х₂) и среднего веса сырца одной коробочки (Х₃) хлопчатника. Полученные прогностические уравнения регрессии приведены в формулах 4−7.

Каракалпакстан:

урожайность сельскохозяйственный агрометеорологический прогноз.

Y = 0,014x₁ + 2,18x₃+7,46 (4).

Y = 0,027x₂ + 5,06x₃-14,0 (5).

Хорезмский вилоят:

Y = 0,018x₁ + 7,18x₃-3,0 (6).

Y = 0,027x₂ + 7,93x₃-21,2 (7).

Для составления прогноза продуктивности посева используется зависимость средней продуктивности посева по вилоятам от сумм эффективных температур воздуха выше 10 °C за период их накопления до 1 июля, 1 августа и 1 сентября. Для этой цели прежде всего необходимо:

• — определить даты устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 10 °C, т. е. выбирается последняя дата, после которой температура не опускается ниже 10 °C;
• — после определения даты устойчивого перехода температуры приступают к подсчету суммы эффективных температур воздуха до 1 июля, 1 августа и 1 сентября.

После соответствующих подсчетов температуры воздуха по вилоятам на основе прогностических уравнений регрессии производится расчет величины продуктивности посева хлопчатника на 1 августа и 1 сентября.

В формулах 8−9 представлены уравнения регрессии для расчета продуктивности посева (У, на 10 м²) хлопчатника по высоте главного стебля (Х, см) на 1 июля.

Каракалпакстан.

y = 387,15Ln (x) — 1019,9 (8).

Хорезмский вилоят.

y = 558,48Ln (x) — 1597,9 (9).

Средний вес сырца не остается постоянным, а изменяется от года к году в зависимости от сортовых особенностей растений, числа сформировавшихся коробочек, применяемой агротехники и агрометеорологических условий осеннего периода. «Условным» он считается потому, что получен не из фактических наблюдений, а путем деления среднего урожая хлопка-сырца по вилоятам на произведение среднего числа коробочек на 1 растение на число растений на гектаре, в тысячах. Этот «условный» вес сырца одной коробочки относится к материалам МСиВХ РУз. Однако по материалам СГМО Узгидромета средний вес одной коробочки найден на основании наблюдений на сети метеорологических станций, где проводятся агрометеорологические наблюдения, поэтому эти материалы нельзя назвать «условными».

Ранее в работе [3] на основе архивных материалов МСи ВХ РУз для каждого вилоята (области) были найдены графические зависимости среднего веса сырца одной коробочки от числа сформировавшихся коробочек на 1 сентября. Зависимость оказалось обратной. Прошло более 30 лет и произошли сортосмены, а эта закономерность связи сохранилась и для последней сортосмены хлопчатника, то есть, чем больше сформировавшихся коробочек, тем меньше вес сырца одной коробочки и наоборот.

Определение среднего веса сырца одной коробочки по вилоятам производится на основе прогнозирования динамики изменения его тенденции. Для расчета тенденции изменения среднего веса одной коробочки используют метод гармонических весов, техника применения которого подробно изложена в работах [4, 6]. Динамика изменения среднего веса сырца, начиная с 1991 года, рассматривается с учетом возделывания новых районированных сортов хлопчатника для Республики Каракалпакстан и вилоятов Республики Узбекистан.

Динамика изменения среднего веса сырца одной коробочки с учетом сортосмены, а также в целом по вилоятам, рассчитывается с использованием метода гармонических весов с фазой скользящего тренда (К=5). В урожайность хлопчатника, возделываемого как по обычной, так и по интенсивной технологиям, вносится существенный вклад среднего веса одной коробочки как условный, так и фактический. Исследования показывают, что отклонение среднего веса сырца от линии тренда зависит от множества факторов, но целесообразно было рассмотреть связи между весом сырца и агрометеорологическими факторами. Для производственных испытаний представлены предварительно установленные связи между величинами разностей прогнозированного веса сырца одной коробочки, рассчитанные по методике гармонических весов, и фактическим («условным») средним весом сырца одной коробочки хлопчатника.

Для составления прогноза наступления фаз развития необходимо располагать следующими материалами как СГМО, так и МСиВХ РУз:

• — погодичными и средними многолетними данными наблюдений за температурой воздуха по опорным агро-и гидрометстанциями по Узгидромету;
• — ежегодными данными об урожайности хлопка-сырца, о площадях посева и величинах валового сбора урожая хлопчатника по данным департамента статистики РУз или СГМО и МСиВХ РУз;
• — о числе сформировавшихся коробочек на одном растении на 1 августа и 1 сентября;
• — о числе растений на единицу площади посева;
• — о фактически рассчитанной продуктивности посева на единицу площади посева (10 м²) на 1 августа и 1 сентября;
• — о среднем весе одной коробочки в граммах (как данные СГМО Узгидромета, так и МСиВХ РУз);
• -о средней высоте главного стебля хлопчатника на 1 июля;
• — об охвате цветением площади (%) на 1 июля;

Дата наступления фазы цветения рассчитывается от даты перехода температуры воздуха через 10 °C весной, т. е. когда средняя суточная температура воздуха не опускается ниже 10 °C.

Для составления долгосрочного прогноза средней по вилояту урожайности хлопка-сырца для Республики Каракалпакстан и в целом по Республике Узбекистан по прогностическим уравнениям связи необходимо иметь следующие исходные материалы о предикторах и предиктантах:

• а) все табличные материалы, которые помещены для использования и составления прогностических уравнений регрессии. Согласно таблицам предиктантами являются урожайность, число сформировавшихся коробочек на 1 августа, 1 сентября и условный вес хлопка-сырца одной коробочки хлопчатника. Однако последний по отношению к исходным прогнозируемым величинам может быть предиктором по материалами СГМО Узгидромета и МСиВХ РУз. Здесь необходимо отметить, что для большей достоверности проведения производственных испытаний выше указанные предиктанты в одних случаях могут быть предикторами;
• б) погодичные данные о средней суточной температуре воздуха и почвы, средние многолетние декадные и средние месячные данные о температуре воздуха и почвы, а также данные прогноза теплообеспеченности вегетационного периода хлопчатника по опорным агро-и гидрометстанциям Узгидромета;
• в) способы получения параметров, входящих в прогностические уравнения, как фактические, так и прогностические предикторы, которые необходимо разделить на две группы:
  • 1) число элементов продуктивности хлопчатника — число сформировавшихся коробочек, густота стояния, средний вес сырца одной коробочки и урожайность хлопчатника.
  • 2) агрометеорологические данные, которые указаны выше в качестве необходимых материалов для использования при составлении прогнозов урожайности как в Республике Каракалпакстан, так и в каждом вилоятов РУз.

В заключение хотим отметить, что приведенные в статье прогнозтичес-кие уравнения в 2007 году прошли авторские и производственные испытание и оправдываемость составила 100%.

• 1. Абдуллаев А. К. Агрометеорологическая оценка состояния и прогноз урожайности посевов хлопчатника в Узбекистане. — Ташкент, 1997. 173 с.
• 2. Абдуллаев, А.К., Холбаев Г. Х. Рис, пшеница и хлопковое волокно по странам мира. -Ташкент: Узгидромет, 2005. — 239 с.
• 3. Полевой А. Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -319 с.
• 4. Производство хлопкового волокна в различных странах мира / А. К. Абдуллаев, Р. С. Назаров, Г. Х. Холбаев, Х. Р. Кутлимуратов. — Ташкент: Узгидромет, 2006. — 270 с.