Приход фар озимой пшеницы
Обновлено: 18.09.2024
Основной задачей земледелия во все периоды его существования является повышение использования растениями энергии солнечной радиации.
Продуктивность растений неразрывно связана с приходом солнечной радиации. Световая энергия является одним из важнейших факторов в жизни растений. Поступает она в виде прямой и рассеянной радиации. Прямая радиация попадает на растения при безоблачном небе в виде параллельных лучей в основном на наружные листья. Рассеянная радиация образуется в результате преломления солнечных лучей взвешенными в атмосфере парами воды, льда, частицами пыли, а также внешними листьями растений. Важно отметить, что долевое участие рассеянных лучей в фотосинтезе растений в целом значительно большее, нежели прямой солнечной радиации.
Приходящая на землю энергия солнца состоит в основном из видимых лучей (360-750 нм), на долю которых приходится около 50% энергии и невидимых лучей: ультрафиолетовых (УФ) = 200-360 нм — 3-4% и инфракрасных (ИК) 750-1200 нм — 46%. С точки зрения участия солнечного излучения в процессах фотосинтеза ключевая роль принадлежит видимому спектру излучения 400-740 нм, получившему название физиологически (фотосинтетически) активной радиации (ФАР).
Основная энергия для фотосинтеза поставляется красными (620-740 нм) и оранжевыми (595-620 нм) лучами. Желтые (565-595 нм) и зеленые (490-565 нм) лучи физиологически малоактивны и практически не влияют на интенсивность фотосинтеза. Синие (420-490 нм) и фиолетовые (360-420 нм) лучи оказывают влияние на развитие побегов и листьев, ультрафиолетовые лучи (220-360 нм) способствуют образованию биологически активных веществ задерживающих рост верхушечной почки и вытягивание стебля. Однако, несмотря на разную физиологическую роль отдельных лучей, растения нормально развиваются только при наличии всего спектра видимых лучей.
Приход на посевы ФАР определяется широтой местности, продолжительностью периода вегетации возделываемых культур, экспозицией поля, метеоусловиями года. В зависимости периода вегетации растений приход ФАР на посевах условиях Московской области составляет 6-12 ГДж/га (1,5-3,0 млрд. ккал) в год. В северной части Нечерноземной зоны приход ФАР на 1 гектар за вегетационный период составляет 4-6 ГДж, в средней полосе — 6-10 ГДж и южной части — 10-14 ГДж. В лесостепной и степной зонах приход ФАР за вегетационный период составляет 15-18 ГДж/га.
Максимальная интенсивность фотосинтеза и использование растениями ФАР достигается лишь при высоком уровне сбалансированного питания растений макро — и микроэлементами, благоприятном диапазоне температур и влажности почвы. Недостаточное или избыточное обеспечение растений элементами питания негативно сказывается на фотосинтезе, продукционном процессе и эффективности удобрений.
Следует отметить, что агроклиматические ресурсы РФ значительно ниже, чем США и стран Западной Европы, поэтому сопоставлять урожайность сельскохозяйственных культур в России и тем более в Нечерноземной зоне, с урожайностью многих зарубежных стран, биоклиматический потенциал которых в 1,5-2,5 раза выше не совсем корректно. Однако в нашей стране даже этот биоклиматический потенциал не используется, о чем можно судить по урожайности зерновых культур в хозяйствах и сортоучастках.
Сравнительная оценка использования зерновыми культурами биоклиматического потенциала (А.Н. Каштанов, 1990)
| Область | Агроклиматические показатели | Урожайность, т/га | |||
| Биоклиматический потенциал, балл | Сумма температур > 10 °C | Коэффициент увлажнения, КУ | хозяйства | на госсортоучастках | |
| Брянская | 124 | 2250 | 0,55 | 1,18 | 2,07 |
| Владимирская | 113 | 1975 | 0,54 | 1,62 | 3,77 |
| Ивановская | 107 | 1950 | 0,56 | 1,36 | 3,64 |
| Тверская | 102 | 1850 | 0,60 | 1,09 | 3,24 |
| Костромская | 100 | 1750 | 0,50 | 1,10 | 3,03 |
| Калужская | 116 | 2100 | 0,57 | 1,16 | 2,67 |
| Московская | 113 | 2050 | 0,56 | 2,23 | 3,79 |
| Смоленская | 111 | 2025 | 0,60 | 1,28 | 3,57 |
| Нижегородская | 110 | 2000 | 0,48 | 1,34 | 3,24 |
| Ярославская | 103 | 1875 | 0,59 | 1,29 | 3,11 |
| Вологодская | 92 | 1675 | 0,60 | 1,38 | 3,47 |
| Кировская | 98 | 1875 | 0,60 | 1,16 | 3,23 |
Исходя из современного уровня урожайности сельскохозяйственные культуры в европейской части России, растения усваивают примерно 1% ФАР, вместо 2-3% на госсортоучастках и передовых хозяйствах. Благодаря соблюдению агротехники урожайность зерновых культур на сортоучастках примерно в 1,5-2 раза выше средней урожайности по хозяйствам региона. Практика передовых хозяйств убедительно свидетельствует, что при удовлетворении потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания путем применения удобрений, соответствующей агротехнике возделывания, в т. ч. защите растений от вредителей и болезней, урожайность в каждом регионе может быть повышена в 2-4 раза по сравнению с существующей.
Для оценки степени реализации биоклиматического потенциала, урожайность в хозяйстве сопоставляют с действительно возможным урожаем (ДВУ) — максимальный урожай культуры возможный в данных почвенно-климатических условиях. Наиболее полное соответствие продуктивности культур агротехническим условиям их возделывания характеризует близость производственных урожаев (ПУ) к ДВУ. В настоящее время урожай в производственных условиях в РФ составляет не более 20-25% ДВУ, что обусловлено многими факторами, в т. ч. дефицитом элементов питания, нарушением агротехники, неблагоприятными для роста водным и тепловым режимами.
В мировом земледелия имеется много примеров получения довольно высоких урожаев. Так, например, рекордная урожайность зерна пшеницы в полевых опытах достигла 170 ц/га, риса — 270, кукурузы — 260, , картофеля — 1250, капусты белокочанной (сорт Слава) — 4340, кормовой свеклы — 2750 ц/га и т. д. Благодаря применению минеральных удобрений и средств химической защиты растений во многих странах Западной Европы к настоящему времени средняя урожайность зерновых культур достигла 60-80 ц/га, семян рапса — 40-50 ц/га, картофеля — 500-600, сахарной свеклы 550-650 ц/га.
Многочисленные примеры высоких урожаев озимой пшеницы (100-125 ц/га), ячменя (90-110 ц/га), картофеля (600-850 ц/га), зеленой массы кукурузы (900-1200 ц/га), кормовой свеклы (до 1600 ц/га) и других сельскохозяйственных культур имеются и в России, что свидетельствует о возможности значительно повысить усвоение ФАР растениями.
Многочисленные данные научно-исследовательских учреждений свидетельствуют о большой потенциальной продуктивности новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, однако в производственных условиях она значительно (2-4 раза) ниже.
Применение удобрений существенно повышает фотосинтетическую деятельность растений, КПД ФАР и урожайность. В Нечерноземной зоне европейской части России, при урожайности сельскохозяйственных культур 100-120 ц/га т. е. усваивается около 3-4% ФАР.
По данным И. С. Шатилова и А. Г. Замараева (1986) на удобренных вариантах КПД ФАР посевов был в 2-3 раза выше, чем без удобрений. В то же время даже в годы с благоприятными погодными условиями КПД ФАР редко превышал 3 %. Для повышения использования ФАР сельскохозяйственных культур в Центральном районе Нечерноземья до 2,5-3% необходимо использовать продуктивные сорта, способные давать урожаи 70-80 ц/га, полное удовлетворение растений в течение вегетации в элементах питания, в воде, оптимальная реакция почвы и сортовая агротехника.
Влияние удобрений на урожай сухой надземной массы и основной продукции полевых культур (ц/га) и КПД ФАР в среднем за 6 лет (Пономарев и др. 1989)
| Культура | При внесении удобрений | Без внесения удобрений | ||||
| надземная биомасса | в т.ч. основная продукция | КПД ФАР | надземная биомасса | в т.ч. основная продукция | КПД ФАР | |
| Озимая пшеница | 86,9 | 34,8 | 1,66 | 29,2 | 11,7 | 0,56 |
| Ячмень | 72,5 | 34,5 | 1,47 | 25,6 | 12,2 | 0,52 |
| Овес | 72,4 | 31,5 | 1,34 | 23,3 | 10,1 | 0,42 |
| Картофель | 70,7 | 35,4 | 1,21 | 38,5 | 19,5 | 0,64 |
| Свекла кормовая | 101,4 | 67,6 | 1,34 | 51,2 | 34,2 | 0,68 |
| Кукуруза | 47,8 | 47,8 | 1,12 | 26,6 | 26,6 | 0,63 |
| Вико-овес | 48,8 | 48,8 | 1,30 | 26,6 | 26,6 | 0,72 |
| Клевер | 38,3 | 38,3 | 1,10 | 18,6 | 18,6 | 0,53 |
Получение высоких устойчивых урожаев возможно лишь при строгом соблюдении технологии возделывания культур. В то же время из-за отсутствия в большинстве хозяйств России необходимых удобрений и сельскохозяйственных машин сортовая технология возделывания многих культур в значительной мере не выполняется ни по набору операций, ни по срокам их проведения.
Для реализации потенциальных возможностей возделываемых культур необходима оперативная диагностика и корректировка минерального питания намечаемых технологических приемов с учетом меняющихся погодных и хозяйственных условий, так как заранее предусмотреть состояние посевов практически невозможно (Ю. И. Ермохин, 2005).
Существенное снижение потребление ФАР растениями и урожайности в производственных условиях нередко наблюдается из-за нарушения операций по внесению удобрений. По данным ВИУА (1998), из-за неравномерности внесения удобрений центробежными машинами (РУМ-5, МВУ-8 и др.), достигающей в производственных условиях нередко 40%, эффективность применения азотных удобрений снижается на 20-25%, фосфорных удобрений на 30-40% и калийных — на 15-20%.
В хозяйствах Нечерноземной зоны из-за неблагоприятного фитосанитарного состояния посевов общие потери потенциального урожая от сорняков, вредителей и болезней составляют более 25-35% (Л. М. Державин, 2005).
Большое влияние на фотосинтетическую деятельность растений и урожайность сельскохозяйственных культур оказывает площадь ассимиляционной поверхности (в основном листьев) и фотосинтетический потенциал (ФП), определяемый произведением площади листьев (м 2 ) на продолжительность (количество дней) их работы. Как недостаточная, так и чрезмерно большая ассимиляционная поверхность приводит к снижению использования ФАР и урожайности растений. При малой площади листьев снижение урожайности связано с недостаточным фотосинтетическим потенциалом для формирования высокого урожая, при большой поверхности листьев — из-за повышенного расхода органических вещества на дыхание и снижения интенсивности фотосинтеза вследствие затенения нижних листьев верхними. На площадь листовой поверхности наиболее существенное влияние оказывают влагообеспеченность и уровень азотного питания растений. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная площадь листьев в 4-6 раз превышает площадь посева.
По данным И. С. Шатилова и А. Г. Замараева (1988) в благоприятные по метеорологическим условиям годы площадь листьев и фотосинтетический потенциал зерновых культур в 1,5-3,0 раза превосходили средние многолетние, в засушливые годы в 2 раза ниже. При этом на удобренных вариантах опыта ассимиляционная поверхность листьев зерновых культур, картофеля и многолетних трав в зависимости от фазы развития была в 2-4 раза больше, чем в вариантах без удобрений. В среднем каждая тысяча единиц ФП в условиях Нечерноземной зоны создает примерно 3 кг зерна. Отсюда следует, что поздние сорта сельскохозяйственных культур с высоким ФП более урожайны, нежели ранние.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Величина потенциальной урожайности зависит от особенностей сорта и культуры, от их способностей максимально использовать (аккумулировать) солнечную энергию, необходимую для синтеза органического вещества. Потенциальную урожайность рассчитывают по приходу и использованию ФАР в посевах по формуле:
Убиол – потенциальная урожайность абсолютно сухой биомассы,
Офар – приход ФАР за период вегетации культуры, ккал/га, Кфар – коэффициент использования ФАР посевом, %, g – калорийность единицы урожая, ккал/кг
Таблица 3 – Показатели прихода и использования ФАР по культурам
| Культура | Приход ФАР, млн. ккал/га | Калорийность, ккал/га | КПД ФАР, % |
| Озимая пшеница | 1-3 | ||
| Озимая рожь | 1-3 | ||
| Ячмень | 1-3 | ||
| Овес | 1-3 | ||
| Яровая пшеница | 1-3 | ||
| Просо | 1-3 | ||
| Кукуруза (на зерно) | 1-3 | ||
| Гречиха | 1-3 | ||
| Горох | 1-3 | ||
| Вика | 1-3 | ||
| Картофель | 1-3 | ||
| Свекла | 1-3 | ||
| Кормовая свекла | 1-3 | ||
| Подсолнечник | 1-3 | ||
| Однолетние травы (на сено) | 1-3 | ||
| Многолетние травы (на сено) | 1-3 | ||
| Люцерна (на семена) | 1-3 |
По А.А. Ничипоровичу, посевы разделяются на следующие группы по КПД ФАР: хорошие посевы лучших сортов – 3%, обычные посевы с невысокой агротехникой –1-2%.
Пример расчета: За период вегетации озимой пшеницы на гектар поступает 2450 млн. ккал ФАР. Коэффициент использования ФАР = 2%, калорийность биомассы озимой пшеницы = 4500 ккал (табл.3).
У биол. = 2450000000 х 2 =108 ц/га, или 10,8 т/га
Далее урожай абсолютно сухой массы следует перевести на основную продукцию (т.е. на стандартную влажность). Стандартная влажность для зерновых = 14 %, проса, гречихи, гороха, сои, подсолнечника, рапса = 14%, клубней картофеля=80%, кукурузы на силос=80%, корнеплодов свеклы = 85%.
Соотношение частей урожая зерна к соломе у озимых культур составляет 1:1,5, у яровых -1:1, картофеля -1:1, сахарной свеклы -1:0,5, гречихи – 1:2,5, гороха, сои, рапса – 1:2, подсолнечника – 1:2,5, люцерны и клевера на семена –
Перевод на стандартную влажность осуществляют по формуле:
(2) У биол. (ст.) = 100 % х У биол.
(100 % - в) х а где
У биол (ст) – урожай зерна при стандартной влажности, ц/га; в- стандартная влажность по ГОСТу, %; а – сумма частей урожая (основной и побочной продукции).
Следовательно, для озимой пшеницы урожай зерна в пересчете на стандартную влажность составляет:
Потенциальную урожайность - это урожай, который может быть получен в идеальных метеорологических условиях (при достаточном количестве влаги и тепла).
Потенциальный урожай (ПУ) биологической массы можно рассчитать исходя из ниже приведенных показателей:
где Убиол - биологическая урожайность абсолютно сухой растительной массы, ц/га;
Qфар - сумма ФАР за период вегетации культуры, ккал/га;( 123,32 кДж/см2)
Кфар - запланированный коэффициент использования ФАР, %;
q - калорийность органического вещества единицы урожая, ккал/га.(равна 18631))
Начало вегетации озимой пшеницы начинается в первой декаде апреля и заканчивается в третьей декаде июля. Коэффициент использования ФАР равен 1,8%.
Qфар= 25,5+31,35+34,7+31,77= 123,32 кДж/см2
Перевод урожая абсолютно сухой биомассы к величине урожая зерна или другой растительной продукции при стандартной влажности осуществляется по следующей формуле:
где, Ус - урожайность зерна при стандартной влажности, ц/га
b- стандартная влажность зерна по ГОСТу (равна 14%)
а- сумма частей в отношении основной продукции к побочной в общем урожаи биомассы (а=2,8)
Результаты расчета потенциальной урожайности заносим в таблицу 3
Таблица 3 - Потенциальные урожаи сельскохозяйственных культур по приходу ФАР за вегетационный период
Известно, что 90—95% всей биомассы растений составляю органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза. Увеличить урожай растений - это значит повысить их фотосинтетическую продуктивность, а также коэффициенты использования солнечной радиации.
Приход фотосинтетически-активной радиации (ФАР) изменяется в зависимости от географической широты по временам года. Для Самарской области приход по месяцам приведен в приложении 4. Для расчета ФАР, приходящей на посев определенной культуры, требуется установить фактическую продолжительность вегетационного периода и суммировать ФАР соответственного числа дней каждого месяца.
Приводим пример расчета ФАР за период вегетации ячменя. Период от всходов до созревания у него составил 85 дней(с 6.V по 31.VII). В данном случае ФАР (Q фар) за вегетацию ячменя составит:
Qфар = ------------------ + 34,7 + 31,77 = 91,76 кДж/см 2
Однако коэффициент использования ФАР (Кфар) 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% и рекордных — 3,5. 5 %. 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:
Qфар * Кфар * 10 4 (2)
Убиол — максимально возможная величина урожая абсолютно сухой массы, ц/га;
Q фар — приход ФАР за вегетационный период культуры, кДж/см 2 ;
К фар — коэффициент использования ФАР посевом, %;
К — калорийность единицы урожая (1 кг), кДж, (приложение 5);
10 4 – коэффициент перевода в абсолютные величины.
Пример:
Рассчитать потенциальную урожайность ячменя при использовании 2 % ФАР.
91,76 * 2 * 10 4
Далее, исходя из соотношения зерна к соломе 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 урожае биомассы (например, при соотношении основной и побочной продукции 1 : 1,4 Л = 2,4).
Рассчитанный урожай зерна в 46,25 ц/га при использовании 2 % солнечной радиации, не следует считать предельным. Увеличивая коэффициент использования ФАР до 4…5 и более процентов, можно рассчитать максимальный урожай 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.
Фотосинтетически активная радиация на широте Самарской области
| 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 |
Калорийность сельскохозяйственных культур,
Соотношение основной и побочной продукции
| Культура | Стандартная влажность продукции, % | Отношение основной продукции к побочной | Сумма частей (Л) | Калорийность кДж 1 кг сухой биомассы | |
| целое растение | основная продукция | побочная продукция | |||
| Пшеница озимая | 1:1,8 | 2,8 | 18 600 | 19 019 | 17 975 |
| Яровая мягкая | 1:1,5 | 2,5 | 18 810 | 19 228 | 17 975 |
| Яровая твердая | 1:1,5 | 2,5 | 19 020 | 19 395 | 18 183 |
| Рожь озимая | 1:2 | 3,0 | 18 392 | 18 810 | 18 015 |
| Ячмень | 1:1,1 | 2,1 | 18 475 | 18 935 | 18 057 |
| Овес | 1:1,3 | 2,3 | 18 392 | 18 726 | 18 100 |
| Просо | 1:1,7 | 2,7 | 19 228 | 19 646 | 18 810 |
| Гречиха | 1:2,5 | 3,5 | 18 977 | 19 310 | 18 392 |
| Горох | 1:1,5 | 2,5 | 19 688 | 20 482 | 18 935 |
| Соя | 1:1,1 | 2,1 | 20 065 | 20 482 | 19 228 |
| Подсолнечник | 1:3 | 4,0 | 18 600 | 19 311 | 18 100 |
| Кукуруза на зерно | 1:1,2 | 2,2 | 17 138 | 17 555 | 16 720 |
| Кукуруза на силос | 1,0 | 1,0 | 16 302 | 16 302 | 16 302 |
| Картофель | 1:0,7 | 1,7 | 17 975 | 18 225 | 17 723 |
| Сахарная свекла | 1:0,5 | 1,5 | 17 680 | 18 140 | 17 598 |
Потенциальные урожаи полевых культур (ПУ) по использованию ФАР
| Культура | Qфар кДж/см 2 | Кфар, % | К, кДж/кг | Убиол, т/га | Л | В, % | ПУ основной продукции, т/га |
| Озимая рожь | |||||||
| Озимая пшеница | |||||||
| Яровая пшеница | |||||||
| Ячмень | |||||||
| Овес | |||||||
| Кукуруза на зерно | |||||||
| Кукуруза на силос | |||||||
| Просо |
Расчет действительно возможного урожая (ДВУ)
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Читайте также: