Растения в процессе фотосинтеза могут использовать из общего количе- ства поступающей на Землю солнечной радиации с длиной волн от 280 до 4000 нм только излучение в интервале от 310 до 710 нм, которое при- нято называть фотосинтетически активной радиацией (ФАР) (Рис.3)
ФАР по своему происхождению подразделяется на следующие ви- ды: S' — прямая солнечная радиация — часть лучистой энергии солнца, поступающая к земле в виде почти параллельных лучей от видимого диска солнца;
Д — рассеянная радиация — часть солнечной радиации, которая после рассеивания атмосферой и отражения от облаков падает на гори- зонтальную поверхность; Q — суммарная радиация, которая равна S'+Д. Прямую солнечную радиацию измеряют актинометрами и пироге- лиометрами; суммарную рассеянную и отраженную радиацию — пира- нометрами, приход прямой солнечной ФАР - фитоактинометрами, рас- сеянной и отраженной ФАР — фитопиранометрами.
Энергия ФАР, поступающая от Солнца, измеряется в кДж (ранее применялась ккал, которая равна 4,168 кДж)
Методика расчета урожайности по приходу ФАР. Для выполнения расчета уровня урожайности по приходу ФАР составляется балансовая формула, в которой приходная и расходная часть баланса выглядят сле- дующим образом: Qфар * Кфар = У * С * 100, где Qфар – приход ФАР за период вегетации культуры, кДж/га; Кфар – коэффициент использования (КПД) ФАР; У – урожайность абсолютно сухой биомассы, кг/га; С – калорийность сухого вещества (кДж/кг сухой биомассы). Приходная часть баланса характеризует поступление ФАР на 1 га за период вегетации культуры в кДж, с учетом ее использования посевами (Кфар), расходная часть - количество аккумулированной энергии растени- ями на 1 га посева (У*С) в кДж. Для расчета уровня урожайности культуры из баланса, представлен- ного выше, выводится формула:
У=(Qфар*Кфар)/С*100
Влагообеспеченность посевов полевых культур и определе- ние действительно возможного уровня урожайности (ДВУ) Классификация видов урожайности. При программировании выделя- ют три вида урожайности - потенциальная, действительно возможная и производственная. Потенциальная урожайность (ПУ) – урожайность, которая может быть получена в идеальных метеорологических условиях при обеспечен- ности посевов в необходимом количестве теплом и влагой с учетом био- логических особенностей культуры, сорта, уровня агротехники, прихода ФАР и др., которая является величиной непостоянной - она возрастает при совершенствовании технологии возделывания культуры, применении лучших сортов и гибридов, обеспечении баланса питательных ве- ществ и влаги в соответствии с заданным КПД ФАР и др. Действительно возможная урожайность (ДВУ) – урожайность, которая теоретически может быть обеспечена генетическим потенциа- лом сорта или гибрида и лимитирующими нерегулируемыми факторами, которые в разных почвенно-климатических зонах ограничивают уровень урожайности растений: влагообеспеченность посевов, обеспеченность углекислотой, необходимой для фотосинтеза, плодородие почвы, реак- ция почвенной среды, воздушный и тепловой режимы, приход ФАР, уровень агротехники и ряд других с учетом лимитирующего фактора, основываясь на законе минимума. В условиях Казахстана нерегулируе- мым (лимитирующим) фактором, находящегося в первом минимуме, яв- ляется влага (влагообеспеченность посевов), которая ограничивает ДВУ. Урожайность, получаемая в производственных условиях (фактиче- ская) (УП) - один из важнейших показателей хозяйственной деятельно- сти предприятия, характеризующего, насколько в течение вегетационно- го периода удовлетворялась потребность растений в факторах вннешней среды и соблюдался научно обоснованный уровень агротехники
Методика расчета ДВУ. Расчет ДВУ по влагообеспеченности, приме- няемый при программировании урожайности, был предложен А.М. Ал- патьевым (1961) и основан балансе, одна часть которого (приходная) – суммарное водопотребление (Св), или суммарное поступление влаги (Спв), вторая (расходная) – затраты воды на формирование урожая на единице площади: Спв = ДВУ * Кв, где: Спв – суммарное поступление влаги (запасы влаги в метровом слое почвы перед посевом плюс осадки за период вегетации культуры), м3 /га; Кв - коэффициент водопотребления, м3 /ц продукции (зерно, сухое вещество). Приходная часть баланса (суммарное водопотребление, или сум- марное поступление влаги) может рассчитываться двумя методами – на основании определения фактических запасов продуктивной влаги и че- рез среднее многолетнее количество осадков
Первый метод целесообразно применять при расчете ДВУ однолет- них культур и в тех случаях, когда известны запасы влаги в почве, по скольку он основан на учете фактических запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом (в мм, м3 ), к которым плюсуется ожидаемое (вероятное) количество влаги за счет выпадающих осадков в течение вегетационного периода (по средним многолетним данным метеостанции) и вычитается примерное количество остаточной влаги, т.е. Вп + Во – Вост. (Вост) остаточная влага– количество продуктивной влаги (мм, м3 на ед. площади), не использованное посевами до фазы созревания (убор- ки) культуры, которые во многом зависят от последних сроков выпав- ших осадков до наступления уборки или фазы полной спелости. Цифровой показатель (Вост) в неполивном земледелии в зависимо- сти от биологических особенностей культуры и распределения осадков в течение вегетационного периода может колебаться от 0 до 10-20 мм, при орошении уровень должен быть достаточно высоким, чтобы посевы не испытывали дефицита влаги не только до уборки, но и до конца теплого периода (у многолетних трав) и быть на уровне 40-80 мм/га (400-800 м 3 /га). Все показатели, рассмотренные выше, можно представить в виде уравнения: Спв= Вп + Во – Вост, где: Спв – суммарное поступление влаги, м3 /га; Вп – запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм или м 3 /га; Во - ожидаемое суммарное количество осадков за вегетационный период соответствующей культуры, мм или м3 /га; Вост, - остаточная влага – неиспользованное количество продуктив- ной влаги, оставшееся после созревания или уборки посевов, мм или м 3 /га. Расходная и приходная часть баланса Спв = ДВУ * Кв в разверну- том виде будет выглядеть в следующем виде: ДВУ * Кв = Вп + Во - Вост. При орошении в приходную часть включается дополнительно по- казатель «оросительная влага» (Вор), а баланс будет иметь следующий вид: ДВУ * Кв = Вп + Во + Вор – Вост. Запасы остаточной влаги не должны быть ниже в орошаемом зем- леделии минимального уровня (40-80 мм) в метровом слое почвы. Второй метод целесообразно применять для расчета ДВУ много- летних культур, а также в тех случаях, когда запасы продуктивной влаги перед посевом однолетних культур не определялись. Он основан на уче- те среднего многолетнего количества осадков по данному пункту (СМКО) за минусом потерь воды на испарение с поверхности поля (П) в период, когда оно не занято посевами, или в период, когда многолетние культуры или озимые не вегетируют (осень, зима, ранняя весна), т.е приходная часть баланса будет выглядеть так: СМКО-П - Вост, а баланс приобретет следующий вид: ДВУ * Кв = СМКО – П – Вост, где: СМКО – среднее многолетнее количество осадков по рассматривае- мому пункту за год, мм; П – потери воды на испарение в период, когда культуры не вегети- руют или поле не занято посевами, мм. На основании проведенных исследований можно принять, что поте- ри влаги (П) могут достигать в среднем 30-35% от годового количества выпадающих осадков. В этом случае методика расчета будет упрощена: взяв П=30 и принимая во внимание, что П = *30, 100 СМКО или П = СМКО * 0,3, суммарное поступление вла- ги будет соответствовать СМКО * 0,7. Балансовая формула в упрощен- ном виде можно представить в следующем виде: ДВУ * Кв = СМКО * 0,7 – Вост. При проведении расчетов следует переводить все показатели в единые единицы измерения (удобнее в м3 /га). Для перевода мм продуктивной влаги в м3 /га применяется коэффи- циент 10, поскольку один мм продуктивной влаги в метровом слое поч- вы или каждый мм выпавших осадков соответствует 10м3 воды на 1 га. Первый метод расчета ДВУ по влагообеспеченности целесообразно применять для группы однолетних культур, поскольку фактические запасы продуктивной влаги можно определить перед посевом культуры, а урожайность их сформируется в текущем году. Многолетние травы в первый год жизни (год посева) хозяйственно полезного урожая не дают, а достигают полного развития и формируют максимальный уровень урожайности на втором-третьем и последующих годах жизни, а потому трудно предугадать, как будут складываться запа- сы продуктивной влаги в почве в эти последующие годы, поэтому сред- ние многолетние данные по количеству осадков будут более полно соот- ветствовать поступлению влаги на формирование урожая. На основании фактически сложившейся влагообеспеченности в кон- кретных условиях запасы продуктивной влаги перед посевом или нача- лом вегетации, количество ожидаемых осадков за период вегетации культуры и остаточной влаги рассчитывается ДВУ по формулам, выве- денным из приведенных выше балансов:
ДВУ= (Вп+Во-Вост)/Кв
для однолетних культур
для многолетних (или для однолетних, когда запасы продуктивной влаги не известны):
ДВУ=(СМКО*0,7 - Вост)/Кв
ДВУ (У) – действительно возможная урожайность зерна, сухой био- массы в кг, ц, т; Кв – коэффициент водопотребления, мм/ц, м3 /ц, м3 /т зерна, биомас- сы.
