Задачей программирования является учет погодных, организационно-хозяйственных условий с тем, чтобы своевременно найти решения и предпринять действия, гарантирующие получение запланированного количества сельскохозяйственной продукции с определенной площади земли.
К. А. Тимирязев считал, что предел плодородия земли определяется не количеством внесенных удобрений, не количеством влаги, а количеством солнечной световой энергии.
Член-корреспондент АН СССР А. А. Ничипорович теоретически обосновал, что урожайность зерна 60 ц/га следует считать всего лишь удовлетворительной, 90 — хорошей, 120 — очень хорошей.
Академик ВАСХНИЛ И. С. Шатилов, ученые М. К. Каюмов, Г. Е. Листопад, В. С. Циков, Н. П. Марков, В. И. Остапов и ряд других разработали методику программирования урожайности полевых культур на неполивных и орошаемых землях.
Для успешного программирования необходимо учитывать поступающую фотосинтетическую активную солнечную световую энергию в данной географической зоне, обеспеченность растений теплом, влагой, плодородие почвы, содержание в ней питательных элементов, воздушный режим и реакцию почвенной среды.
Программируют обычно урожайность потенциальную (ПУ), действительно возможную (ДВУ) и производственную (Уп).
Потенциальная урожайность определяется биологическими возможностями растения, поступлением и использованием растениями фотосинтетической активной радиации (ФАР). Это возможно при полном удовлетворении потребности растений в тепле и материальных факторах жизни, что обеспечивается уровнем селекции, агротехники и мелиорации.
Действительно возможная урожайность ниже потенциальной, так как даже при идеальных агротехнических и мелиоративных условиях неизбежно влияние климатических условий местности, несвоевременного орошения, неполного внесения удобрений, недостаточной борьбы с сорняками, болезнями и вредителями. Для кукурузы ДВУ в настоящее время находится примерно в пределах 100—140 ц/га.
Программируемую производственную урожайность (Уп) зерна кукурузы в каждой зоне определяют по формуле Уп = Св : Кв, где СВ — суммарное водопотребление, м3/га; Кв — коэффициент водопотребления, м3/т.
Коэффициент водопотребления не является постоянной величиной и зависит от плодородия почвы, погодных условий в период вегетации, от агротехники, влагообеспеченности растений и других факторов. Опытами Украинского НИИ орошаемого земледелия, Всесоюзного НИИ кукурузы установлено, что в засушливые годы при урожайности зерна кукурузы 90—100 ц/га водопотребление Составляет обычно 600—700 м /т, а суммарное — E1 = 600X9—5400 м3/га, или Е2 = 700Х9=6300 м3/га; Е3 = 600X10=6000 м3/га; Е4 = 700Х 10 = 7000 м3/га.
Примерно половина суммарного водопотребления (м /га) приходится на оросительную норму, которую рассчитывают по формуле М = Е — Р — (Wп — Wк) — К, где М — оросительная норма; Е — суммарное водопотребление; Р — количество осадков в вегетационный период (1 мм осадков равен 10 м3/га); (Wп — Wк) — запасы воды в расчетном слое почвы в начале и конце вегетации; К — количество влаги за счет почвенных вод.
Величина К при уровне почвенных вод 1,5—2 м составляет на легких почвах 500—1000 м3/га, средних — 600—1200 и тяжелых — 800—1500 м /га. Если почвенные воды находятся на глубине более 3 м, то принято считать, что они не используются растениями кукурузы и другими полевыми культурами.
В среднесухие годы (75 % обеспеченности) оросительная норма для кукурузы в южной Степи обычно колеблется от 3000 до 3600 м3/га, центральной — от 2400 до 3000, северной — от 2200 до 2600, в Лесостепи — от 1800 до 2200 м3/га воды.
При программированном выращивании кукурузы, по многолетним данным Украинского научно-исследовательского института орошаемого земледелия, Всесоюзного научно-исследовательского-института кукурузы и других научных учреждений, влажность расчетного (0—100 см) слоя почвы в вегетационный период должна поддерживаться поливами на уровне не ниже 60—65 % ППВ на легких, 70—75 — на средних и 80 % — на тяжелых почвах. Для поддержания оптимальной влажности почвы на посевах кукурузы необходимо в южной Степи Украины провести в среднесухие годы 4—5, а в сухие — 6—7 вегетационных поливов при норме 500—600 м3/га, в центральной и северной Степи — на 1—2 и в южной Лесостепи — на 2—3 полива меньше. Особое внимание необходимо уделять поддержанию оптимальной влажности почвы в критический по потребности в воде период: за 10—14 дней до появления метелок — молочная спелость зерна. В неполивной зоне отсутствие влаги в этот период приводит к заметному снижению урожайности.
Кукуруза потребляет питательные вещества почвы на протяжении всего вегетационного периода, вплоть до наступления полной спелости зерна. Она положительно реагирует как на прямое внесение удобрений, так и на их последействие. Максимум использования элементов питания приходится на период образования генеративных органов. В основных районах возделывания на серых лесных почвах и на черноземах на 1 ц зерна с соответствующей массой побочной продукции (стебель, листья, обертки и стержни початков) кукуруза потребляет в среднем около 3 кг азота, 0,8—1,3 кг фосфора и 2—3,5 кг калия с большими колебаниями, зависящими от особенностей выращиваемых гибридов, почвенно-климатических особенностей и приемов агротехники.
Таким образом, по 12 изучавшимся во ВНИИ кукурузы гибридам расход удобрения на образование 1 т зерна с соответствующим количеством побочной продукции составил в среднем: азота — 22,1 кг, фосфора — 8,7 и калия — 19,5 кг.
Для установления оптимальных норм внесения удобрений под планируемый (40—60 ц/га) урожай кукурузы в богарных условиях необходимо обязательно учитывать уровень эффективности плодородия почвы.
Индустриальная технология производства зерна с элементами программирования урожайности направлена на получение максимального урожая при минимальных затратах труда и средств, в том числе горючего, металла для производства машин, удобрений и пестицидов.
Высокоэффективно внесение органических и минеральных удобрений под основную обработку почвы. Если осенью не было возможности внести полную норму, удобрения следует довнести весной в необходимых количествах. На легких почвах с неглубоким уровнем подпочвенных вод азотные удобрения лучше вносить под предпосевную культивацию или при орошении с поливной водой.
В зависимости от показателей химических анализов почвы нормы внесения навоза обычно составляют 20—40 т/га. В условиях достаточного устойчивого увлажнения на бедных по питательным элементам почвах расчетные нормы внесения навоза увеличивают. Равномерность внесения органических удобрений достигается с помощью современных навозоразбрасывателей КСО-9, ПРТ-10, ПРТ-16, РПН-4. Роторные разбрасыватели РУН-15А, РУН-15Б менее равномерно разбрасывают удобрения. Ежегодный химический анализ почв в хозяйствах только начинает внедряться. Поэтому полезно познакомиться с ориентировочными нормами внесения минеральных удобрений под кукурузу в разных зонах республики.
Согласно обобщенным рекомендациям научно-исследовательских учреждений нужно вносить: для Степи УССР — N60-90Р60К30-45, черноземов глубоких оподзоленных, темно-серых и серых почв Лесостепи — N60-90Р60-90К60-90, дерново-оподзоленных почв Полесья — N90-120Р60-90К60-90, для условий орошения в Степи и Лесостепи — N150-180Р90-100К30-45.
При благоприятных условиях возделывания кукуруза дает 60—70 ц/га и более зерна. На дерново-подзолистых почвах наиболее высокий эффект от применения удобрений под кукурузу установлен в Закарпатской области, где урожайность зерна от внесения полного удобрения со значительным преобладанием в нем азота над фосфором и калием увеличивается на 22 ц/га.
На поливе возрастает роль азотных удобрений и сбалансированности азота с фосфором. Потребность в калии при орошении в значительной степени удовлетворяется его почвенными запасами. Лучшие формы удобрений на поливе — аммофос, аммонизированный суперфосфат, обычный и двойной суперфосфат, хлористый калий.
В каждом конкретном случае необходимо учитывать на основании агрохимических картограмм фактическое плодородие почвы, влияние предшественника и его удобрения, биологические особенности гибрида и запрограммированный уровень урожайности.