Определение потенциальной урожайности и фитометрических показателей.
Повышение урожайности благодаря увеличению продуктивности фотосинтеза растений в посевах и, в частности, повышение чистой продуктивности фотосинтеза таит в себе большие возможности, так как 90-95 % биомассы растений составляют органические вещества, образуемые в процессе фотосинтеза. В то же время выявлено, что конечным решающим фактором, определяющим максимально возможную урожайность, может быть приход солнечной радиации. Биологический предел продуктивности листа растений может быть достигнут тогда, когда фотосинтез будет осуществляться с максимально возможным коэффициентом использования приходящей энергии ФАР.
Наиболее распространенный способ определения величины потенциальной урожайности заключается в ее вычислении через значение коэффициента использования ФАР (фотосинтетически активной радиации). Расчетная формула имеет следующий вид:
,
где ПУ- величина потенциальной урожайности основной и побочной продукции по сухому веществу, ц/га; q – удельная калорийность сухой биомассы, ккал/кг; ∑QФАР – суммарное поступление ФАР на поверхность почвы за период вегетации, ккал/га; КФАР – коэффициент использования ФАР посевом, выбираемый на границе своих максимально возможных значений, %.
В зависимости от качества посевов значения коэффициента использования ФАР могут изменяться по Ничипоровичу А.А. в следующих пределах: обычно наблюдаемые - 0,5-1,5 %; хорошие – 1,5-3,0 %; рекордные – 3-5 %;теоретически возможные – до 8 %. Для получения значения ПУ в единицах основной продукции (например, зерна или клубней) при стандартном значении влажности биомассы необходимо величину ПУ умножить на специальный сомножитель:
,
где ПУО – потенциальная урожайность по основной продукции при стандартной влажности биомассы, ц/га; В – значение стандартной влажности биомассы в процентах; α- сумма частей в соотношении основной продукции к побочной.
К пониманию продуктивности растений можно подойти, лишь увязав фотосинтез с процессами газообмена и дыхания и придерживаясь концепции максимальной продуктивности растений, растительных сообществ и сельскохозяйственных культур. Огромное количество работ посвящено вопросам выявления того, какой должна быть идеальная структура листьев посева, чтобы обеспечить наилучшее поглощение и использование солнечной радиации в процессе фотосинтеза и максимальный газообмен. В этом плане решаются многочисленные аспекты этой проблемы, такие, как адапционный механизм листьев к максимальному использованию ФАР, гелиотропизм, характер внешних условий необходимых для развития оптимальной конструкции листовой массы и всего посева.
Фотосинтетическая деятельность посева, в конечном счете, определяющая размер и качество урожая, представляет собой сложное явление, включающее ряд следующих важных слагаемых:
· Размер фотосинтетического аппарата, или площадь листьев, и графики ее роста. Именно от размера площади листьев и ее пространственной структуры зависят количество поглощаемой посевом энергии, возможная первичная продукция органических веществ и суммарная транспирация. Выражается в м2/га, достигая 60-80 тыс. м2/га. Иногда в литературе площадь листьев выражают индексом листовой поверхности, который представляет собой отношение суммарной площади листьев растений к той земельной площади, на которой они размещены. Считается, что при индексе листовой поверхности 5-6 или площади листьев 50-60 тыс. м2 на 1 га посев как оптическая фотосинтезирующая система работает в оптимальном режиме, поглощая наибольшее количество ФАР.
· Показатель фотосинтетического потенциала посева. Формирование урожая зависит не только от площади листьев, но и от времени их функционирования. Фотосинтетический потенциал (ФП) как раз и объединяет эти показатели. Математически он представляет собой интеграл хода роста площади листьев в течение вегетации или сумму дневных показателей площади листьев (как основной рабочей единицы посева) за весь период вегетации. Практически может быть получен путем суммирования величин площади листьев в м2/га за каждые сутки периода вегетации. Варьирует в пределах от 0,5 до 5 млн. м2/га*дн.
· Показатель чистой продуктивности фотосинтеза. В практике полезность учета площади листьев может быть большей, если его сочетать с учетом хода нарастания сухой массы биологического и хозяйственного урожаев. Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) характеризует интенсивность фотосинтеза посева и измеряется количеством сухой органической массы в граммах, которое синтезирует 1 м2 листовой поверхности в сутки, выражается г/м2*дн. Изменяется в течение периода вегетации от 0 и даже отрицательных величин до 55 г/м2 в сутки. Прирост биомассы или ее урожайность за вегетацию равен произведению ФП и ЧПФ.
· Потери органического вещества на дыхание и отмирание органов. Резкие увеличения этого показателя могут наступать в период сильных повышений температур и засух. В связи с этим прирост общей биомассы урожая иногда не только приостанавливается, но она даже может снижаться.
· Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза. То есть доли биомассы и энергии общего урожая, сосредоточенной в хозяйственной части урожая. Все агротехнические мероприятия должны быть направлены на получение наивысших значений этого показателя.
Таким образом, высокие урожаи обеспечиваются определенным ходом фотосинтетической деятельности растений в посевах. Оптимальный ход нарастания площади листьев и биомассы должен быть определен для каждого сорта в конкретных условиях выращивания.