Слагаемые урожая листовой коэффициент
Обновлено: 05.10.2024
Известно, что 90 - 95 процентов всей биомассы растений составляют органические вещества, образующиеся в результате фотосинтеза. Увеличить урожай растений - это значить повысить их фотосинтетическую активность, а также коэффициенты использования солнечной радиации.
Приход фотосинтетически-активной радиации (ФАР) изменяется в зависимости от географической широты и времени года. Для Самарской области приход ФАР по месяцам приведен в таблице 3.
Для расчета ФАР, приходящей на посев определенной культуры, требуется установить фактическую продолжительность вегетационного периода и суммировать ФАР соответственно числу дней в каждом месяце.
Таблица 3
Фотосинтетически-активная радиация на широте Самарской
Области (по М.К. Каюмову , 1977)
| Месяцы | Приход ФАР, кДж/см 2 | Месяцы | Приход ФАР, кДж/см 2 |
| Январь | 5,02 | Июль | 31,77 |
| Февраль | 8,36 | Август | 26,76 |
| Март | 17,98 | Сентябрь | 15,89 |
| Апрель | 25,5 | Октябрь | 8,78 |
| Май | 31,35 | Ноябрь | 4,6 |
| Июнь | 34,7 | Декабрь | 3,35 |
| За год | 214,1 |
Приводим пример расчета ФАР за период вегетации ячменя. Период от посева до созревания у него составил 85 дней (с 6 мая по 31 июля).
В данном случае ФАР (QФАР) за вегетацию ячменя составит:
Однако коэффициент использования ФАР (К ФАР) посевами будет зависеть от многих причин: сорта, почвенного плодородия, влагообеспеченности, технологии возделывания и других факторов. Согласно данным А.А. Ничипоровича (1966), коэффициент использования ФАР обычных производственных посевов составляет 1,5. 3 процента и рекордных - 3,5. 5 процентов. Он установил, что наиболее высокие урожаи создают посевы, имеющие общую площадь листовой поверхности 40 - 50 тыс. м 2 /га, поглощающие при этом максимум солнечной радиации.
Расчет потенциальной урожайности биомассы при заданном коэффициенте использования ФАР, оптимальном режиме метеорологических условий и высокой культуре земледелия рассчитывается по формуле:
Убиол. – максимально возможная величина урожая абсолютно сухой массы, ц/га;
Qфар – приход ФАР за вегетационный период культуры, кДж/см 2 ;
Кфар – коэффициент использования ФАР посевом, %;
К – калорийность 1-го кг сухой биомассы, кДж, (табл. 4);
104 – коэффициент перевода в абсолютные величины.
Пример: Рассчитать потенциальную урожайность ячменя при использовании 2 % ФАР:
Далее, исходя из соотношения зерна к соломе (табл. 4) и стандартной влажности, необходимо рассчитать урожай зерна, пользуясь следующей формулой:
УЗ – урожай зерна или какой-либо другой основной с.-х. продукции при стандартном содержании в ней влаги, ц/га;
В – стандартная влажность основной продукции, %;
Л – сумма частей в отношении основной и побочной продукции в общем урожаем биомассы (например, при соотношении основной и побочной продукции 1:1,4 Л=2,4) (табл.4);
Таким образом, урожайность ячменя в данном случае составит:
Рассчитанный урожай зерна в 46,25 ц/га при использовании 2% солнечной радиации, не следует считать предельным. Увеличивая коэффициент использования ФАР до 3. 4 и более процентов, можно рассчитать возможные максимальные урожаи сельскохозяйственных культур. Однако, такие урожаи можно получить лишь при оптимальном сочетании водного, пищевого и воздушного режимов. В связи с тем, что природно-климатические условия нашей страны весьма разнообразны, при программировании урожаев необходимо установить факторы, ограничивающие рост продуктивности посевов для каждой почвенно-климатической зоны.
Поговорим о сортах семян. Прежде всего, хочу сказать, что, по моему мнению, в наших климатических условиях рациональнее использовать для посева гетерозисные гибриды F1. Когда-то в далёкие времена огородники уже заметили, что сорта вырождаются, и прибегали к различным ухищрениям, чтобы сохранить свойства сорта.
Сейчас селекционеры научились создавать гетерозисные гибриды, что решило массу проблем. При создании гетерозисных гибридов отбор родительских линий ведется по нескольким признакам.
Поэтому способность таких растений противостоять перепадам температуры, вредителям и болезням, давать стабильные урожаи в любое аномальное лето гораздо выше, чем у традиционных сортов. Устойчивость гибридов F1 к болезням, благодаря объединению признаков двух родительских линий, всегда выше, чем у обычных сортов.
Я не буду вас утомлять трагическими картинами из жизни овощей, думаю, что иногда вы с ними встречались в огородной практике. Просто перечислю краткие обозначения болезней, что обычно пишут на пакетике с семенами, на примере томата и огурца. Понятно, что болезнями поражаются и остальные виды овощей, понятно и то, что есть в их группах устойчивые гибриды к определенным заболеваниям.
А уж если говорить об огурцах, то мучнистая и ложная мучнистая роса уничтожила многие старинные сорта. Определить конкретное заболевание по внешнему виду сложно, даже специалисту, нужны дорогостоящие исследования, да и не стоит огороднику вникать в эти тонкости. Старайтесь ухаживать за растениями и сажать правильные гибриды, тогда и погода будет для вас благоприятной.
Для примера, перечислю краткие обозначения болезней, которые обычно пишут на пакетике при характеристике устойчивости гибрида.
Томат:
Wi — серебристость листьев.
TSWV — бронзовость томата.
TYLCV — желтое скручивание листьев томата.
ToMV — мозаика томата.
Ff — бурая (оливковая) пятнистость.
Рс — фитофтороз.
Fol — фузариозное увядание.
For — фузариозная гниль корней.
Lt — мучнистая роса.
On — ложная мучнистая роса.
Va — Verticillium albo-atrum — вертициллезное увядание.
Vd -Verticillium dahliae — вертициллезное увядание.
Ma — Meloidogyne arenaria — нематода.
Mi- Meloidogyne incognita — нематода.
Mj — Meloidogyne javanica — нематода
Огурец:
CMV — обыкновенная мозаика огурца.
CVYV — пожелтение сосудов огурца.
ZYMV — желтая мозаика.
Ccu — кладоспориоз или оливковая пятнистость.
Cca — листовая пятнистость.
Sf — мучнистая роса. Иногда, обозначения меняются, но можно воспользоваться справочной литературой.
Результат во многом зависит от реализации генетического потенциала продуктивности сорта, от того, в какой степени это возможно в конкретных условиях культуры. В связи с этим очень важно знать экологические параметры сорта, его адаптивные возможности при изменении интенсивности проявления факторов внешней среды. Это и реакция на температуру: диапазон температур культуры. Реакция на переход от низких температур к высоким и, наоборот, реакция на ночные температуры воздуха и почвы.
Вот важные показатели гибрида:
Скороспелость гибрида определяет биологически активная температура (БАТ). Это минимальная температура, при которой происходит вегетация конкретного вида растений. Зная этот важный параметр, можно примерно определить, будет расти тот или иной сорт в данной местности, и как повлияют микроклимат участка, его нестабильность на его рост и развитие. Необходимо знать требования гибрида к теплу для полного созревания и плодоношения.
В отдельные годы нельзя рассчитывать в нашей климатической зоне на урожаи от среднеспелых и поздних сортов, поэтому надёжнее использовать скороспелые гибриды. Приведу пример. При +15°С прорастают семена, активно развиваются теплолюбивые овощные культуры (огурец, кабачок, тыква, томат). Сумма БАТ, градусов для огурца 800-1000, активные – не ниже +15 o С и не выше +42°С. Оптимальной для роста и развития огуречных растений является дневная температура +25…+30°С, а ночью — +15…+18°С. У разных сортов оптимумы разные, вот здесь и важен подбор гибридов.
Оптимальные температуры могут быть неодинаковыми для роста разных органов одного и того же растения. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем ниже по сравнению с надземными органами. Для роста боковых побегов оптимальная температура ниже по сравнению с ростом главного стебля. Для роста многих растений благоприятной является сменная температура в течение суток — днем повышенная, а ночью пониженная. Это явление называется термопериодизмом.
Явление термопериодизма проявляется и на культуре томатов. Пониженные ночные температуры ускоряют рост корневой системы и боковых побегов у растений. Это надо учитывать при уходе за растением. Если говорить о прогнозе климатических изменений, на Земле, то японские специалисты считают, что нынешнее появление четырех магнитных полюсов на Солнце вызовет временное прекращение потепления климата на планете. Подобные явления на Солнце происходили и в XVII-XVIII вв. Тогда это совпало с существенным похолоданием на Земле. Но есть и другая точка зрения — о потеплении. Так или иначе, но климат – величина непредсказуемая.
Если говорить о гибридах огурцов, то в нашей климатической зоне можно сажать, как партенокарпические или самоплодные F1 гибриды, так и насескомоопыляемые. У партенокарпиков более высокая урожайность, непрерывное плодоношение, устойчивость к неблагоприятным погодным условиям, повышена теневыносливость .
Важный фактор в подборе сорта, гибрида — учет его реакции на освещенность. Конечно, иногда производители сортов немного лукавят, рекламируя их как теневыносливые, а на самом деле это светолюбивые растения. Давайте разберёмся на примере томата. Минимальная освещенность для перехода его к цветению составляет 4-5 тысячи люкс (люкс – международная единица освещенности), а для непрерывного развития и плодоношения — не менее 10 тысяч люкс.
Так называемые теневыносливые сорта примерно на 3-5% отличаются от этих величин, хотя и это что-то. У томатов обнаружено семь генов фитохрома, благодаря которым обеспечивается адаптация фотосинтетического аппарата растений к изменяющимся условиям и неблагоприятным факторам внешней среды. И действительно, в этом направлении ведётся селекция, но до создания тенелюбивых томатов ещё далеко.
Огородники по опыту знают, что из хилой рассады, каким бы замечательным ни был гибрид или сорт, хорошего урожая не получить. К тому же к ослабленному растению приходят в гости все болезни. Генетические качества сорт проявляет полностью только в определенных условиях, так уж устроена его природа. Если мы выращиваем здоровую, сильную рассаду, то у неё гораздо больше шансов перенести все невзгоды нашего климата.
И здесь на первое место выходит свет. У томата, огурца, перца с улучшением освещенности наблюдается ускорение начала цветения, сроков заложения первой кисти и уменьшается число листьев, расположенных до нее, быстрее формируются плоды.
План лекции:
1. Урожай как результат фотосинтетической деятельности растений в посевах;
2. Фотосинтез как фактор урожайности;
3. Фотосинтетически активная радиация (ФАР);
4. Фактические и теоретически возможные коэффициенты использования солнечной энергии;
5. Получение посевов с оптимальным ходом роста площади листьев;
6. Ресурсы ФАР и потенциальный урожай;
7. Тепло как часть солнечной радиации.
1. Основная литература
1.1 Баранов В. Д., Тараканов И. Г. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур.-М.: Изд-во УДН, 1990. – 71 с.
1.2 Гаврилов А. М. и др. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. - Волгоград: ВСХИ, 1984. - 194 с.
1.3 Каюмов М. К., Программирование продуктивности полевых культур. Справочник. М: Росагропромиздат, 1989. - 368 с.
1.4 Листопад Г. Е. Программирование урожаев. - Волгоград. 1975. - 368 с.
2. Дополнительная литература
2.2.Собого А. А. и др. Программирование урожаев - в основу прогрессивных технологий. - К.: Урожай, 1984. - 150 с.
2.3.Томин Х. Г. Солнечная радиация и формирование урожая. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 197 с.
1. Урожай как результат фотосинтетической деятельности растений в посевах
Физиология растений дала ряд критериев в определении высокого урожая. Растениеводство является системой мероприятий, направленных на наилучшее использование процесса фотосинтеза зеленых растений.
Повышение валовых сборов продукции возделываемых растений возможно осуществить двумя путями. Первый путь - это расширение посевных площадей. В этом случае возможности ограничены, так как проведенные подсчеты показывают, что в результате мелиорации и освоения ряда территорий площади под сельскохозяйственными растениями могут быть увеличены в 2-3 раза. Увеличение же посевов на освоенных площадях одной культуры связано с сокращением посева другой.
Второй путь - повышение урожайности благодаря увеличению Продуктивности фотосинтеза растений в посевах и, в частности, повышение чистой продуктивности фотосинтеза. Этот путь увеличения сборов продукции через фотосинтез таит в себе большие возможности, так как 90-95% биомассы растений составляют органические вещества, образуемые в процессе фотосинтеза. В то же время выяснено, что конечным решающим фактором, определяющим максимально возможную урожайность, может быть приход солнечной радиации.
Конкретной задачей на ближайшие годы в этой области является нахождение условий для повышения фотосинтетической активности растений в посевах, доведя использование ими солнечной энергии на фотосинтез вместо 0, 5-1% падающей на поле до 3-5%, что соответственно повысит и накопление органической массы.
Главная особенность процесса фотосинтеза состоит в том, что, используя воду как источник водорода, зеленые растения переносят с помощью энергии солнечного света (ФАР 380-710 нм) водород на восстановление СО2, и в результате этого образуются свободный кислород и органические вещества, в частности углеводы (условно СН2О):
Однако в процессе фотосинтеза образуются не только углеводы. В общий метаболизм вовлекаются также азот, фосфор, сера, магний, калий, железо, медь, молибден и другие элементы минерального питания. Многие из них участвуют в образовании неуглеводных продуктов фотосинтеза (аминокислот, белков, липидов, хлорофилла), в биосинтезе структур и агентов самого фотосинтетического аппарата (Ничипорович, 1977).
Фотосинтез является и первоисточником той биологически активной энергии, которая необходима для усвоения элементов минерального питания. Решающая роль фотосинтеза в формировании урожаев определяется усвоением углерода и энергии, а также, прямо или косвенно, и элементов минерального питания растений.
Биологический предел продуктивности листа растений или посева может быть достигнут тогда, когда фотосинтез будет осуществляться с максимально возможным коэффициентом использования приходящей энергии ФАР.
Таким образом, показатели КПД ФАР в формировании биологических урожаев являются одними из важных критериев для оценки достигаемых уровней активности и в разработке принципов и приемов ее увеличения.
2. Фотосинтез как фактор урожайности.
Проблема фотосинтеза и использования солнечной радиации - одна из важнейших в международной биологической программе. В настоящее время существуют два направления в изучении процесса фотосинтеза.
С позиции физики, химии и физической химии познание процесса фотосинтеза может привести к синтезу ценных органических продуктов путем использования даровых источников сырья - углекислого газа, карбонатов, воды и энергии солнца.
С физиологической и экологической точек зрения исследователи имеют целью всестороннее и наиболее полное изучение фотосинтеза как физиологического процесса, чтобы научно обосновать приемы возделывания растений, обеспечивающие наилучшие условия питания, и получение максимальных урожаев продукции высокого качества.
Л. А. Иванов выразил соотношение между фотосинтезом и урожаем, следующим уравнением:
М + m = FРТ-АР1Т1
где М - прирост массы сухого вещества растений за учитываемый период; m - масса отмерших за время вегетации частей растений;
F - интенсивность фотосинтеза;
А - интенсивность дыханий;
Р - фотосинтезирующая площадь;
Т - продолжительность процесса фотосинтеза;
Р1 - рабочая поверхность дыхания;
Т1 - продолжительность процесса дыхания.
Показатель FРТ в этом уравнении, представляющий собой произведение интенсивности фотосинтеза, величины фотосинтетической (листовой) поверхности и продолжительности процесса фотосинтеза, назван продуктивностью фотосинтеза и определяет урожай сухой массы.
Большой размер урожая и высокое его качество могут быть получены только в том случае, если суммарный фотосинтез будет перекрывать затраты пластических материалов на интенсивные ростовые процессы и дыхание. В этом случае возникнут некоторые излишки ассимилянтов, являющихся источником повышения сахаристости, крахмалистости и т. д. Для выражения этой зависимости был введен показатель - коэффициент эффективности фотосинтеза:
Густота стояния во многом влияет на особенности развития растений и урожайность. Увеличение густоты стояния до определенного предела способствует повышению урожайности, но дальнейшее ее увеличение приводит к снижению урожайности с единицы площади. При загущении стебли огуречных растений вытягиваются, удлиняются междоузлия, ослабевает ветвление, снижается партенокарпия, задерживается начало плодоношения, ослабевает интенсивность налива зеленцов, увеличивается вероятность более интенсивного поражения фитозаболеваниями.
На плодородных почвах, при оптимальной или повышенной температуре воздуха и почвы, при одинаковой густоте стояния растений интенсивность загущения будет проявляться сильнее, чем при недостатке питания, пониженных температурах или засухе. Таким образом, рекомендуемая густота посадки требует коррекции, привязки к конкретным условиям. Чем они лучше, тем меньше высаживают растений на единицу площади. В этом случае индекс листовой поверхности поможет сориентироваться.
Золотое правило для сомневающихся при выборе густоты (схемы) посадки: лучше ошибиться в меньшую сторону. Заниженная густота грозит только недобором урожая, при этом его качество даже выше. Завышенная густота - угроза потери большей части урожая и снижение его качества (на зеленцы не попадает свет).
Определение индекса листовой поверхности огурца (ИЛП).
Вначале определяют общую площадь листьев одного растения. Так как листья в пределах растения различаются по размеру, главный стебель условно делят на 3 части: нижний ярус, средний ярус и верхний ярус. В каждом ярусе подсчитывают общее количество листьев на главном стебле и боковых побегах (в верхнем ярусе не учитывают самые маленькие верхние листья). В каждом ярусе выделяют по несколько типичных листьев и определяют площадь каждого такого листа, находя затем среднюю площадь листа каждого яруса. Умножая среднюю площадь листа на количество листьев, находят суммарную площадь листьев одного растения (в м кв.). Умножая эту площадь листьев на количество растений на площади 1 м кв., находят индекс листовой поверхности ИЛП (методика Н. Соколовой, 1959)
Определение площади листа огурца.
Измеряют длину листа (по центральной жилке листа от начала черешка до верхней лопасти листа), ширину листа (среднюю ширину между двумя боковыми лопастями с каждой стороны листа). Площадь листа определяют, умножая длину на ширину и на поправочный коэффициент 0,75.
В обычных теплицах, где высота шпалеры составляет 2,0-2,2 м, оптимальный ИЛП плодоносящих растений огурца в среднем равен 3-4. В высоких теплицах ИЛП доходит до 5-6. Значительные отклонения ИЛП от оптимальных значений как в сторону понижения, так и в сторону повышения приводят к потере урожая. В случае сильного загущения (когда ошиблись с густотой посадки), боковые побеги прищипывают более коротко, непосредственно над шпалерой вырезают несколько крупных листьев, уменьшая таким образом затенение листьев среднего яруса, не допускают образования шатра листьев над шпалерой.
При выращивании огуречной рассады без расстановки в весенне-летний период при смыкании листьев ИЛП быстро достигает значения 1. Поэтому, без расстановки, оптимальный возраст рассады для высадки в теплицу – 2 настоящих листа. При выращивании рассады до фазы 3-4 настоящих листьев (диаметр горшочка менее 10-12 см) нужно делать расстановку. Более взрослая рассада в летнем обороте хуже приживается. Оптимальный возраст рассады для открытого грунта: не более 1-2 настоящих листа (иногда высаживают и в фазу развернутых семядолей – первого настоящего листа).
Фото 1, 2. Мелкие листья и короткие междоузлия Балконных огурцов позволяют выращивать их рассаду без расстановки более длительное время без потери качества.
Читайте также: