ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ УРОЖАЕВ

Теоретической основой программирования урожайности служат фотосинтетическая деятельность и минеральное питание растений как единая биологическая система с определенными параметрами агрофитоценоза и климатических условий, обеспечивающая максимальную продуктивность растений.

Практическая реализация метода программирования заключается в оптимизации фотосинтетической деятельности посевов высокопродуктивных сортов и гибридов в условиях интенсивных технологий возделывания.

Интенсивное использование земли, климатических ресурсов и продуктивности сортов требует развития новых представлений как о величине урожайности, так и о самом процессе ее формирования. Разработке теории программирования урожаев сопутствуют научное обоснование максимального или потенциального урожая (ПУ), действительно возможного урожая (ДВУ), а также фактически получаемого в условиях производства (УП), выявление причин несоответствия УП—>ДВУ—>ПУ и определение путей перехода от низкого уровня к максимальному. Поэтому, для программирования урожаев необходима информация по приходу солнечной энергии в данной почвенно-климатической зоне. Этот показатель составляет энергетическую основу фотосинтеза, транспирации, поглощения и передвижения элементов минерального питания и ассимилятов. Он формирует тепловой, водный и воздушный режимы почвы и растений в период вегетации.

Ресурсы ФАР и потенциальный урожай (ПУ)

Урожай формируется в процессе фотосинтеза в результате использования энергии солнечной радиации. К.А. Тимирязев считал, что предел плодородия земли определяется нс количеством удобрений, которые мы можем ей доставить, не количеством поданной влаги, а количеством световой энергии, посылаемой солнцем на данную поверхность.

Различают два вида естественной радиации:

- коротковолновую, называемую также интегральной радиацией, с длиной волны 280-400 нм;

- длинноволновую с длиной волны от 400-4000 нм.

Для определения потенциальной урожайности используют фотосинтетически активную радиацию (ФАР) с длиной волны 380-710 нм.

В свою очередь, ФАР подразделяется на следующие виды:

  • - прямая солнечная радиация S - часть лучистой энергии солнца, поступающая к земле в виде почти параллельных лучей, она измеряется фитоактинометром и пиргелиометром;
  • - рассеянная радиация D - часть солнечной радиации, падающая на горизонтальную поверхность после рассеивания атмосферой и отражения от облаков, ее измеряют пиранометром, приемная часть которого затеняется от солнца при помощи специальных экранов;
  • - суммарная радиация Q, равная S+D, измеряется пиранометром, установленным на открытой площадке.

Суммы ФАР по району (хозяйству) могут быть рассчитаны также по данным ближайшей актинометрической станции или агрометеорологического поста. Данные сумм интегральной радиации, взятые на станции, пересчитывают на сумму ФАР по формуле:

ZQ^p =0,42ZS'+0,58SD (4)

где ЕРфар - сумма обшей ФАР; ES' - сумма прямой солнечной радиации; ZD - сумма рассеянной солнечной радиации.

Показатель ФАР обычно составляет 42-47% интегральной радиации и зависит от метеорологических условий года.

В агроклиматическом справочнике области (края, республики) приводится суммарная ФАР по месяцам, которая также может быть использована для определения потенциальной урожайности. Так же определяют приход суммарной ФАР за период вегетации различных культур. В среднем эти показатели будут следующими (млрд. кДж/га):

Озимая рожь

9,63

Свекла кормовая

11,97

Ячмень

9,26

Кукуруза

9,63

Овес

9,46

Викоовсяная смесь

8,58

Картофель

9,71

Многолетние травы

11,09

Наиболее достоверные данные по приходу ФАР получают путем проведения экспериментальных исследований конкретно для каждого хозяйства или группы хозяйств, расположенных на расстоянии до 50 км от метеостанции.

Потенциальный урожай - это урожай, который может быть получен в идеальных метеорологических условиях (при достаточном количестве влаги и тепла). Он зависит от прихода ФАР, агротехнического фона, биологических свойств культуры и сорта.

Потенциальный урожай (ПУ) определяют при помощи математической модели продукционного процесса и формирования урожайности. Для его оценки пользуются формулой:

Упу =104цКт2^ (5)

где Упу - потенциальный урожай товарной продукции, ц с 1 га; q -КПД ФАР культуры или сорта в оптимальных метеорологических условиях, %; Кт - коэффициент хозяйственной эффективности урожая или доля основной продукции в общей биомассе: SQ - суммарный за период вегетации приход ФАР, кДж/см2; -калорийность урожая, кДж/кг.

В зависимости от продолжительности вегетационного периода значения ФАР сильно различаются: в приполярных зонах приход ее составляет 4,19-6,28 млрд. кДж/га, на Северном Кавказе - 25,12-29,31 млрд., а в республиках Средней Азии - 33,49-41,87 млрд. кДж/га, что обусловливает формирование различного количества биомассы. Пользуясь формулой (5), рассчитывают потенциальный урожай сухой биомассы для различных значений КПД ФАР.

Для перевода сухой биомассы на основную продукцию (зерно, клубни, корнеплоды и др.) рассчитывают Кт по формуле

Ктт/Еа, (6)

где Чт - доля товарной продукции в общей биомассе (принимают равной единице): Sa - сумма частей в соотношении основной продукции и побочной. При известном количестве абсолютно сухой биомассы (Убиол) с помощью Кт определяют массу товарной продукции: v = V к J т J биол ,xm

При обычной агротехнике посевы, как правило, используют приходящую энергию ФАР с КПД 0,5-1%; в условиях хорошего водоснабжения и обеспеченности удобрениями коэффициент использования возрастает до 2-3%. В наиболее благоприятных условиях посевы усваивают 4-5 и даже 80-10% и более ФАР.

Значения КПД ФАР в разных посевах подразделяются следующим образом (%):

Низкие

0,5-1,5

Средние

1,5-3

Повышенные

3-5

Высокие

5-8

Сверхывсокие

8-10

КПД ФАР определяют по формуле:

У биол Q 104ZQ

(7)

Для определения потенциального урожая по формуле (5) КПД ФАР, как правило, следует определять по данным урожайности рекомендованного к районированию сорта, которая получена на полях ближайшего к хозяйству госсортоучастка.

Использование ФАР посевами в целом значительно ниже, чем КПД ФАР листьев. К естественным причинам снижения КПД ФАР посевов относятся: недостаточная площадь листовой поверхности вначале вегетационного периода, не позволяющая полностью использовать падающую на посев ФАР; постепенное увеличение в процессе роста затрат ассимилятов на дыхание фотосинтезирующих и нсфотосинтсзирующих органов растений; наличие листьев, фотосинтетически неактивных из-за их физиологического возраста; наличие листьев, не адаптированных к существующим условиям ФАР внутри посева.

Основная причина ограничения потенциально возможного урожая и высоких КПД ФАР заключается в том, что современные сорта обладают чрезмерно большим вегетативным ростом и в уеловиях высокого плодородия почвы формируют загущенные посевы. Высокий уровень азотного питания стимулирует фотосинтетическую активность листьев растений, в результате ускоряется темп роста листьев. Возникает нежелательная обратная связь - показатели листовой поверхности вскоре превышают оптимальные, режим ФАР посева ухудшается, снижается газообмен и в конечном счете КПД ФАР и урожай.

Можно ли избавиться от нежелательной обратной связи и использовать высокий агротехнический фон для получения запрограммированных урожаев? Это возможно при определенной структуре урожая. Так, повышение урожая пшеницы и риса достигнуто главным образом в результате изменения морфологических признаков растений. Новые сорта имеют короткий стебель, вертикально расположенные листья, крупные колосья с большим числом крупных зерен и хорошо отзываются на высокие дозы удобрений без чрезмерного роста вегетативной массы.

Теоретическое обоснование и практическое создание высокопродуктивных посевов, которые способны в различных условиях усваивать энергию солнечной радиации с максимально возможным для этих условий КПД ФАР, - один из важнейших принципов программирования урожаев.

Конечно, программировать урожай не следует только по приходу солнечной энергии. Часто получение запрограммированных урожаев ограничивается другими факторами жизни растений: углекислотой, необходимой для фотосинтеза, плодородием почвы, реакцией почвенной среды, воздушным режимом, потенциальной продуктивностью сорта. Кроме того, программирование будет неточным, если ориентироваться на уровень потенциального урожая, так как метеорологические условия в большинстве случаев отличаются от идеальных. По этому при разработке практических основ программирования урожаев следует также обосновывать продуктивность посевов с учетом почвенно-климатических ресурсов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >