Изучение требований овощных культур к условиям внешней среды дало возможность создать основы для прогнозирования их развития на протяжении определенного периода. На основе прогнозов разрабатываются программы технологий выращивания. Иными словами, стало возможным вести овощеводство путем системного планирования, учитывает биологические особенности овощных растений, погоды, климата, почвы и экономические условия хозяйства и государства, Прогнозирование и программирование урожая и качества - две взаимосвязанные составляющие овощеводства. Существует несколько определений этих терминов.

Прогноз - это предсказание роста и развития овощных растений на основе мониторинга прошлой и современной информации. Для этого находят закономерности в прошлом и, оценив их состояние в момент прогноза, путем экстраполяции составляют прогноз урожайности и качества продукции. Разработкой методики прогнозов занимается наука прогностика. В овощеводстве - это практически новое направление научных исследований, который широко использует планирование, программирование, проектирование, принятие решений и управления производством. На практике прогностика уже применяется в закрытом грунте, где широко используется фитомониторинг для управления ростом и развитием растений.

В овощеводстве открытого грунта используют следующие виды прогнозов:

• Очень кратковременные - в течение одного вегетационного периода;
• Кратковременные - на 1-2 года;
• Среднесрочные - на 3-5 лет.

Длительные прогнозы в овощеводстве пока еще не имеют распространение на данном этапе развития науки. Зависимости от длительности прогноза меняется значимость факторов. Так, для очень кратковременного прогноза важнейшими являются биологические особенности растений, состояние погоды и качества почвы, тогда как для более длительных - экономические факторы и изменения климата. Используют три метода прогнозирования:

Экстраполяция - это распространение выводов мониторинга, полученных из наблюдения над одной частью явления на другую его часть по принципу - от прошлого через современное состояние к будущему. Для этого широко используются методы наблюдений органогенеза по точкам роста, анализ динамики содержания питательных веществ в вегетативных частях растений и т.п. Например, раннее закладки в точках роста зародышевых цветков свидетельствует о скороспелость культуры.

Моделирование - это исследование процесса или явления закладкой опытов с последующим сравнением с контролем, моделями или стандартами. Этот метод является основой накопления информации для базы данных.

Экспертная оценка - это опрос экспертов, которые длительное время работают в овощеводстве. Точность заключения эксперта зависит от опыта работы с овощными культурами и интуиции. Для оценки точности экспертных заключений разработаны специальные статистические методы.

Прогнозы является основой программирования. Термин "программа" известен давно, но в современном понимании он пришел по кибернетике и означает последовательность команд, в результате выполнения которых решается поставленная задача, т.е. Реализуется прогноз. Иными словами, прогноз устанавливает потенциальные возможности овощных растений в конкретных почвенно-климатических условиях, а программа через управление реализует потенциал прогноза. Благодаря этому для реализации его разрабатывается операционная карта технологии выращивания овощной продукции.

Определений термина «программирование» есть несколько. Во-первых, это научный метод принятия оптимальных технологических решений для получения прогнозируемого урожая и соответствующей его качества. Точно определил этот срок теоретик сельскохозяйственного программирования М.К. Каюмов (1989) , который под этим термином понимал "разработку комплекса взаимосвязанных технологических приемов, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение запланированного урожая". Иными словами, программа является своеобразной технологической картой для овощевода. Во-вторых, ученые-овощеводы понимают этот термин так: "программирования урожая - это сочетание прогноза с элементами управления для получения запланированного урожая".

Теоретической основой прогнозирования и программирования являются принципы, основанные на законах земледелия - равнозначности и незаменимости факторов, минимума и оптимума, а также возвращение питательных веществ в плодосменность т.д. Кроме того, они учитывают и биологические особенности видов и сортов овощных культур.

Учеными деланно 11 принципов прогнозирования и программирования урожайности и качества овощных культур. Первым принципом программирования является передбачування и использования гидротермического показателя в формировании продуктивности фитомассы, учитывая при этом совокупное действие факторов - тепла и влаги при соответствующем уровне солнечной энергии. Один килограмм сухой биомассы овощных культур аккумулирует 4000 ккал энергии. Поэтому, овощевод должен все сделать для того, чтобы овощные растения максимально были обеспечены солнечной энергией и лучше ее использовали. Особенно это касается зоны Карпат и Полесья.

Растение поглощает не всю солнечную энергию, а лишь ее фотосинтетическую активную радиацию (ФАР). На учете ФАР, которую используют овощные культуры, основывается второй принцип . Зависимости от интенсивности использования ФАР их разделяют на четыре группы:

• Обычные, которые используют 0,5-1,5% солнечной энергии;
• Добрые - от 1,6 до 3,0%;
• Рекордные - от 3,1 до 5,0%;
• Теоретически возможны - более 5,0%.

КПД ФАР тесно связан с биологией овощной культуры, географическим размещением района и состояния посевов. В Лесостепи Украины коэффициенты ФАР для различных овощных культур составляют в среднем 2,0%. В Полесье - немного меньше, а в Степи - больше.

Третий принцип предусматривает учет соответствующей почвенно-климатической зоны, в которой будут выращивать овощные культуры. Например, потенциальная урожайность помидора при одинаковом (3%) использования ФАР в зоне северной Степи составляет 60-80 т/га, а в Лесостепи 40-60 т/га.

Четвертый принцип требует от овощевода формирования в поле соответствующего фотосинтетического потенциала (ФП), т.е. Оптимальной площади листьев на 1 га, которая способна к фотосинтезу течение определенного периода ( м ² / га × количество суток). Квадратный метр листовой поверхности за сутки в среднем синтезирует от 5 до 9 г органического вещества.

Пятый принцип основывается на правильном использовании в овощеводстве законов земледелия. Все законы равнозначны и незаменимы. Вместе, каждая овощная культура имеет свои особые критические периоды роста и развития, в которые меняются требования к факторам внешней среды. Например, у огурца, арбуза, дыни и тыквы в фазе 4-6 листьев практически закладываются все цветы из которых формируется будущий урожай, тогда как в маточников лука и других летних культур закладки цветков происходит только в течение зимнего хранения в хранилище или грунте. У лука-севка формирование зачатков происходит только во время первого или второго года зимнего хранения в зависимости от способа выращивания.

Шестой принцип связан с необходимостью разработки системы удобрения, учитывающая содержание элементов питания в почве и поступление их в растения и уровень прогнозируемого урожая. Систему удобрения разрабатывают для каждой овощной культуры, в зависимости от наличия питательных веществ в почве и коэффициентов их использования, а также сроков и способов сева.

Седьмой принцип осуществляется через разработку технологий выращивания овощной культуры в определенных почвенно-климатических условиях. Технология в овощеводстве - это научно обоснованная система совокупности организационных и технологических приемов, которые проведены в определенной последовательности. Это способствует получению высокого, экологически допустимого урожая овощной культуры. В овощеводстве - это подготовка семян, почвы, посев, уход, уборка урожая, его сортировки, упаковки и транспортировки. В производстве все технологии разделяют на отдельные этапы, соответствующие требованиям биологии овощной культуры. Нарушение одних элементов технологии выращивания нельзя заменить или исправить другими в последующий период онтогенеза.

Восьмой принцип требует создания оптимальных условий обеспечения влагой учитывает водоснабжения растений. Овощеводы необходимо учесть биологические особенности овощных растений, коэффициенты их водопотребления и уровень оптимальной влагоотдачи почвы. Особенно важным этот принцип стал с внедрением капельного орошения.

Девятый принцип предусматривает обязательную разработку комплекса мер борьбы с болезнями и вредителями. Этот принцип должен учитывать ли не больше ограничений - биологических, экономических, экологических и юридических. Разрабатывая этот принцип, обязательным является использование только тех пестицидов, которые занесены в Перечень пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к использованию в Украине. Овощевод для эффективной защиты постоянно осуществляет мониторинг возбудителей болезней и вредителей.

Десятый принцип требует создания исходной базы данных и их автоматического использования, что невозможно без компьютеров и математического аппарата для программирования урожая.

Последние годы увеличились требования к качеству овощной продукции, что способствовало разработке одиннадцати принципов программирования - овощи должны стать не только пищей, но и лекарством. Для этого все технологии должны быть направлены на получение экологически допустимой овощной продукции. Это стало возможным после разработки международных принципов устойчивого развития, которые ограничивают любую технологию в заданных параметрах, максимально уменьшает вероятность возникновения опасных явлений с целью сохранения здоровья нынешних и будущих поколений. Качество и безопасность овощей регламентируют Законы Украины, среди которых особенно важен - "О качестве и безопасности пищевых продуктов и продовольственного сырья" от 23.12.1997 г.).

Перечисленные принципы программирования является своеобразным интегралом системы из трех компонентов:

• Биологии овощной культуры на уровне сорта или гибрида;
• Погоды и грунтовых условий;
• Уровня выполнения технологических приемов.

Из приведенных принципов пять первых используют для расчета потенциальной урожайности и его качества,. Остальные шесть - для разработки программы технологии реализации прогноза.

Прогнозируя урожайность, предусматривают четыре ее уровня: потенциальную, действительно возможную, запрограммированную и реальную (производственную). Потенциальная урожайность (ПУ) - это теоретически максимальная величина, которую можно получить в идеальных условиях. Действительно возможна урожайность (ГМУ) - это величина на конкретном поле с учетом плодородия почвы. Программируемая (ПРУ) - это уровень урожайности, которого можно достичь при соответствующей технологии выращивания овощной культуры. Реальная или производственная (ВУ) - это фактическая урожайность, полученная на конкретном поле при соответствующей погоды в течение вегетационного периода. Для прогнозирования и программирования пользуются справочными материалами для конкретного хозяйства или региона. Вся территория Украины делится на пять климатогеографических регионов:

• Восточный или Промышленный, включающий Днепропетровске, Донецке, Запорожскую, Луганскую и Харьковскую области;
• Южный - Автономная Республика Крым, Николаевская, Одесская и Херсонская области;
• Центральный - Винницкая, Хмельницкая, Кировоградская, Полтавская и Черкасская области;
• Северный - Волынская, Житомирская, Киевская, Ровенская, Сумская и Черновицкая области;
• Западный - Закарпатская, Ивано-Франковская, Львовская, Тернопольская, Хмельницкая и Черновицкая области.

Учитывая биологию овощных, культур необходимо обратить внимание на то, что в Южном и Восточном регионах значительна солнечная радиация, в Северном - низкие температуры, в Западном - высокая влажность воздуха (табл. 1). Высокий уровень инсоляции в южных районах может вызвать солнечные ожоги, увядание растений, поражение настоящей мучнистой росой. Переувлажнения также негативно сказывается на росте растений и способствует распространению различных гнилей.

Эти данные используются для расчета потенциальной урожайности. Действительно возможную урожайность (ГМУ) можно определить на основе информации о микроклиматические особенности конкретного хозяйства.

Прогнозирование урожая и качества овощных культур имеет следующие последовательные этапы:

• Определения потенциально возможного урожая;
• Оценка его обеспеченности климатом;
• Расчет физически возможного урожая;
• Оценка обеспеченности прогноза ресурсами хозяйств;
• Разработка программы реализации прогноза.

Овощеводство зависит от умения специалистов использовать природные ресурсы. Даже незначительные климатические изменения приводят к большим убыткам. Под климатом следует понимать многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, ее преобразованием в деятельном слое земной поверхности и связана. С ними общей циркуляцией атмосферы и океана и является характерным для данной местности. Тогда как погода - физическое состояние атмосферы в конкретный промежуток времени в конкретном районе. Овощеводы часто используют понятие микроклимата. Овощеводство, используя ресурсы климата, может развиваться в двух направлениях: через выбор оптимальной зоны для производства (зональная специализация) или путем улучшения микроклимата (использование юго-западных склонов, лесополос, кулис, сооружений закрытого грунта).

Расчетами установлено, что прирост объема производства овощной продукции на 1% требует увеличения затрат энергии на 2-3%. Теоретический коэффициент использования ФАР на основе общей биомассы овощных

Растений в среднем составляет 9,5-10,5%. Такого показателя можно достичь лишь в идеальных условиях за соединение в оптимуме всех факторов. На практике коэффициент использования ФАР (Кфар) составляет от 1 до 3% и в современных условиях не регулируется человеком. Например, в условиях Лесостепи Украины использование ФАР растениями огурца составляет лишь 1,15% (в т.ч. Для формирования урожая зеленца - 0,25%). В этом случае величину потенциально возможной урожайности (УПМ, т/га) рассчитывают по формуле:

В _пм = (ΣQ _n : q) × К _фар (1)

Где Q - суммарный приход ФАР за вегетационный период овощной культуры в конкретной почвенно-климатический зоне;
Q - калорийность единицы сухого органического вещества овощной культуры;
К _фар - коэффициент використаная
ФАР (для практических расчетов он составляет около 1%, или 0,01 единицы).

Значение ФАР берут из справочных таблиц (табл. 2). В условиях Украины распределение сумм ФАР для вегетационного периода со средней суточной температурой воздуха выше 5 ° С практически совпадает с естественными почвенно-климатическими зонами, за исключением горных районов Карпат, Крыма и Донецкой возвышенности.

Энергетическую ценность овощей, или калорийность определяют экспериментальным методом путем сжигания сухой биомассы, или берут данные из справочной таблицы (табл. 3). Соотношение основной продукции к побочной в каждой каждой овощной культуры является различным. Например, капуста брокколи при урожайности головок 35 т/га одновременно формируется 90 т/га листьев, стеблей, корешков, которые могут быть использованы на корм или как сидераты. Кроме этого необходимо учитывать сортовые особенности. Так, позднеспелые сорта основном формируют большую часть побочной продукции. Или в условиях оптимального обеспечения влагой и минеральными веществами часто соотношение смещается в сторону побочной продукции.

В современных справочных материалах количество теплоты, которая выделяется после сжигания, выражают в Международной системе единиц (СИ) за таким соотношением: 1 кал = 4,1868 Дж (или 1 ккал = 4186,8 Дж = 4,1868 кДж). Иногда используют британскую систему единиц, где количество теплой »: (ВШ) имеет следующее соотношение: 1055,06 Дж = 0,252 ккал.

В _пм = (32900000000:2860) × 0,01 = 115 035 кг / га = 115 т / га сухого вещества.

Расчет урожайности сырой биомассы (В _с ) с абсолютно сухого вещества на стандартную влажность (В _с ) проводят по формуле: В _с = В _пм : В _с × 100 = 115:11,5 × 100 = 1000 т / га сырой биомассы.

Учитывая то, что содержание сухого вещества в моркови в среднем составляет 11,5%, а сумма частей соотношение основной продукции к побочной (а) = 1,0 +0,5 = 1, 5. Отсюда, потенциально возможная урожайность свежих корнеплодов моркови составляет: В _пм = (115 × 100): 11,5:1,5 = 667 т / га. Подобные результаты можно получить проще, непосредственно используя калорийность свежих корнеплодов моркови, которая составляет 330 кал/кг. Тогда У _пм = (32900000000:330) × 0,01:1,5 = 664646 кг / га = 665 т / га свежих корнеплодов.

В реальных условиях достичь такой теоретической рекордно высокой потенциально возможной урожайности невозможно из-за отсутствия оптимума других факторов - температуры воздуха и почвы, количества влаги, питательных веществ в почве, содержания углекислого газа в воздухе и т.д. Причем, оптимум этих факторов имеет различное соотношение в зависимости от фаз роста и развития овощных культур. Поэтому, для расчетов используют еще один показатель - действительно возможную урожайность овощных культур, уровень которой в большинстве регионов Украины лимитируется ресурсами влаги, а для тепловимогливих овощных культур - нехваткой тепла в зоне Полесья и Карпат.

Коэффициент благоприятности климата (К _м ) по тем или иным фактором рассчитывают как отношение суммарной теоретической количества фактора для обеспечения потенциальной урожайности до фактически возможного его обеспечения в хозяйстве. Расчет благоприятности климата за влажной состоит из нескольких этапов:

• Определяют сумму осадков за осенне-зимний период и за период вегетации, используя справочные таблицы (табл. 4);
• Вносят поправку на коэффициент использования влаги из почвы (для овощных культур 50-60%);
• Рассчитывают необходимое количество влаги для формирования потенциальной урожайности;
• Рассчитывают коэффициент благоприятности климата;
• Рассчитывают величину климатического обеспечения урожайности (В _к ).

Например, в условиях Киевской области средняя многолетняя сумма осадков за осенне-весенний период (XI - IV месяца) составляет в среднем 233 мм, а за вегетационный период моркови (V - IX) - 291 мм. То есть, суммарное количество осадков, которое может использовать морковь составляет 524 мм. При коэффициенте использования влаги растениями моркови в пределах 60%, она может использовать лишь 314 мм. В пересчете на 1 га это составляет 3140 м ³ . На 1 т сырой биомассы морковь тратит от 80 до 100 м ³ воды (в среднем 90 м ³ ) (табл. 5). Отсюда, для формирования потенциальной урожайности корнеплодов 667 т / га (рассчитанной выше В _пм ) нужно 60030 м ³ воды. Таким образом, коэффициент благоприятности климата для моркови по влагообеспеченностью в Киевской области составляет: К = 3140:60030 = 0,052. Отсюда, средняя многолетняя величина климатически обеспеченной урожайности корнеплодов (Ук) моркови для сорта Шантенэ Сквирская составляет: Ук = 667 т / га × 0,052 = 34,7 т / га.

К математических моделей "погода - урожай" включают действие суховеев, характерные для Украины. Сочетание длительного засухи, высокой температуры и низкой относительной влажности воздуха при скорости ветра свыше 5-8 м / с. Приводит к избыточной непродуктивной расхода воды овощными культурами и резкого снижения урожайности и качества. Бездождевых период продолжительностью свыше 10 дней вызывает засуху. Противодействовать этому можно внедрением полива, особенно нового его образа-капельного.

Суховеи чаще всего встречаются в восточной части Украины, что значительно усиливает действие засухи. На востоке Луганской и Донецкой областей и в Крыму в среднем за год бывает 60-70 суток с суховеями, в Днепропетровской области - 60, Кировоградской - 40, Киевской - 20 и даже во Львовской области 5-10 суток. Овощные культуры (кроме кукурузы сахарной и бахчевых культур) медленно приспосабливаются к суховеев. Так, если суммарно не депрессивная продолжительность засушливых периодов для кукурузы составляет 24-34 суток, гречихи - 25-27, озимой пшеницы - 8-9 суток, то для овощных культур вонаколиваеться в пределах 3-5 суток (табл. 6).

Наряду с климатическими факторами значительное влияние на урожайность имеет потенциальное плодородие почвы, которая учитывает десятки показателей. Для единой оценки плодородия В.В. Докучаев предложил цифровое сравнение почв-бонитировки. В Земельном кодексе Украины (статья 199) дано определение этого термина: "бонитировки почв - это сравнительная оценка качества почв по их основным природным свойствам, которые имеют постоянный характер и существенно влияют на урожайность сельскохозяйственных культур в конкретных природно-климатических условиях".

Плодородие почвы выражают - в баллах бонитета как отношение фактической плодородия к эталону. За эталон (100 баллов) берут лучшее из распространенных почв, на которых выращивают овощную культуру. Согласно классификации почв и земель Украине по их пригодности для сельскохозяйственного производства (Гнатенко А.Ф. И др., 2005) выделено шесть групп и 10 классов качества.

Группа земель очень высокого качества (лучшие земли)

Эти земли очень высокой производительности, они обеспечивают высокие и стабильные урожаи всех овощных культур. К этой группе относятся почвы с. Высокой потенциальной плодородием, оптимальной реакцией почвенного раствора, питательным, водно-воздушным и тепловым режимами.

Класс I (> 91 балла) - черноземы типичные глубокие средне гумусные важкосуглинкови и легкоглинистых. На картограмма окрашены в темно-серый цвет.

Класс II (90-81 балл) - черноземы типичные глубокие малогумусные важкосуглинкови и легкоглинистых, лугово-черноземные средне-и важкосуглинкови. На картограмма окрашенные в серый цвет.

Группа земель высокого качества (хорошие земли)

Они близки к первой группе, но производительность их несколько ниже. Имеют благоприятные физико - химические и агрофизические свойства, и хорошо обеспеченные элементами питания. Вместе с тем для поддержания плодородия требуют периодических мероприятий по улучшению путем внесения органических удобрений, внедрение севооборота и т.п. Пригодны для всех овощных культур.

Класс III (80-71 балл) - черноземы типичные глубокие мало-и среднегумусные среднесуглинистые, черноземы вилугувани мало-и среднегумусные важкосуглинкови, черноземы обычные глубокие и средне глубокие мало-и среднегумусные важкосуглинкови и легкоглинистых, лугово-черноземные легко - и средне суглинистые. На картограмма окрашены в светло-серый цвет.

Класс IV (70-61 балл) - черноземы типичные, выщелоченные и карбонатные малогумусные легкосуглинистые, черноземы оподзоленные средне - и важкосуглинкови, черноземы обычные неглубокие малогумусные трудно суглинистые и легкоглинистых. На картограмма окрашены в коричневый цвет.

Группа земель среднего качества (удовлетворительные земли)

В этой группе земель умеренная обеспеченность элементами питания и продуктивной влагой. Снижают качество земель более выраженные негативные свойства Почв (слабый и средняя степень кислотности, солонцеватости т.п.). Урожаи овощных культур колеблются в широких пределах в зависимости от окультуривания. Требуют систематических мер по устранению негативных свойств почв - известкование, гипсование, внесение органических и минеральных удобрений, выращивания сидератов т.д. Эти классы фунтов являются предельными для эффективного промышленного овощеводства за счет естественного плодородия.

Класс V (60-51 балл) - черноземы оподзоленные, легкоглинистых, темно-серые лесные средне-и трудно суглинистые, серые лесные трудно суглинистые, черноземы южные трудно суглинистые, черноземы южные мицеллярно- карбонатные легко глинистые. На картограмма окрашены в светло-коричневый цвет.

Класс VI (50-41 балл) - черноземы типичные неглубокие слабогумусовгни легкосуглинистые, темно-серые лесные и черноземы оподзоленные супесчаные и легкосуглинистые, серые лесные легко-и среднесуглинистые, светло-серые лесные легко - и среднесуглинистые, черноземы южные легкоглинистых залишк. Ово-солончаковые, черноземы предгорные карбонатные на элювии плотных карбонатных пород, черноземы супесчаные, лугово-черноземные слабо солонцеватые и слабо солончакуватих. На картограмма окрашены в светло-коричневый цвет.

Группа земель низкого качества

Имеют низкую обеспеченность элементами питания, неудовлетворительную реакцию почвенного раствора, водно-воздушный и тепловой режимы. Качество снижается также за счет уязвимости к эрозии, заболоченность.

Дрибноконтурнисть. Пригодны только для некоторых овощных культур при условии систематического применения повышенных доз различных удобрений, мер борьбы против эрозии, осушение, гипсование, известкование, сева сидератов. Экономическая эффективность выращивания овощей низкая. Пригодные для огородничества на приусадебных и дачных участках.

Класс VII (40-31 балл) - серые лесные супесчаные и суглинистые слабо смыты, светло-серые лесные супесчаные и песчано-легкосутлинкови, темнокаштанови слабо-и средне солонцеватые легкосуглинистые, легко-глеевые легкосуглинистые. На картограмма окрашены в желтый цвет.

Класс VIII (З0-21 балл) - серые лесные суглинистые средне смыты, дерново-слабоподзолистые глинисто-песчаные, дерново-подзолистые супесчаные и легкосуглинистые глееватые и глеевые, дерново-прихованопидзолисти глинисто-песчаные глееватые, лугово-глеевые поверхностно-слабосолонцювати слабосодово-солончаковые, каштановые солонцеватые. На картограмма окрашены в светло-желтый цвет.

Группа земель очень низкого качества

Низкопродуктивные угодья включают малоплодородных почв с очень низкой обеспеченностью элементами питания, неудовлетворительным водно-воздушным, тепловым режимом и резко выраженными негативными свойствами почв. Очень подверженных эрозии. Занимают крутые склоны, глубокие понижения. Непригодны для механизированн