Фотосинтетический потенциал

Вопрос № 2

 

 

Физиологические принципы программирования урожаев предусматривают формирование посевов с оптимальными показателями площади листьев, чистотой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), фотосинтетического потенциала (ФП) и продуктивности работы ассимилирующих получение заданного урожая. Каждому уровню урожая должны быть присущи «свои» фитометрические показатели, которые заблаговременно закладывают в программу. На их основе составляют графики формирования площади листьев и фотосинтетического потенциала, в течение периода вегетации контролируют их нарастание и принимают оптимальные решения для регулирования (полного или частичного) факторами, непосредственно влияющими на рост и развитие ассимилирующих органов, и динамику накопления ФП.

Фотосинтетический потенциал – обобщающий показатель, определяющий норму высева, сроки сева, систему удобрения, водный режим и уход за посевами. В каждом конкретном случае 1000 единиц фотосинтетического потенциала – 1000 (м²/га) · дней – обеспечивают соответствующее количество продукции (зерна, сухой биомассы, зеленой массы, сена, клубней картофеля и др.). Например, в зоне кукурузосеяния каждая тысяча единиц фотосинтетического потенциала обеспечивает сбор 3-3,5 кг зерна. Для получения 100 ц зерна кукурузы с 1 га в условиях орошения необходим фотосинтетический потенциал, равный 3-3,5 (млн. м²/га) · дней.

Поэтому любой агротехнический  прием, направленный на повышение урожайности, будет эффективен в том случае, если он:

• Обеспечивает быстрое развитие и достижение оптимальной площади листьев;
• Повышает продуктивность фотосинтеза;
• Сохраняет литья в активном состоянии возможно более длительный период времени;
• Способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза для усиленного роста питающих и проводящих органов и накопления в них возможно большего количества органических веществ высокого качества, составляющих основной урожай растений.

В случае оптимального почвенного питания листья кукурузы и сахарной свеклы способны усваивать в 1,5-2 раза больше солнечной радиации, чем при  средних условиях. При этом прирост биомассы на удобренных почвах оказывается в 2-3 раза выше, чем на почвах среднего плодородия. Коэффициент использования ФАР с увеличением площади листьев, например, втрое также увеличивается в 2,5-3 раза.

Оптимальной принято считать такую площадь листьев, которая обеспечивает максимальный газообмен в посевах. Оказывается, в результате компенсации длины дня при средней величине ФАР оптимальная площадь листьев мало отличается на разных широтах. Следовательно, можно сделать вывод, что программирование – это разработка системы агротехнических мероприятий, направленных на максимальное использование солнечной энергии в процессе фотосинтеза. В первую очередь это достигается за счет формирования посевов с оптимальной площадью листьев.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 17

 

Академик Д.Н. Прянишников  писал, что неправильно думать, будто с развитием химической промышленности и широким распространением минеральных удобрений значение навоза должно отходить на задний план; наоборот, с ростом применения минеральных удобрений будет возрастать и внесение навоза.

В настоящее время  предусмотрено значительно  увеличить  применение органических удобрений  в хозяйствах. Так, к 1990 г. их количество достигнет 1,5 млрд. т. С органическими  удобрениями, по нашим расчетам, в 1985 г. в почву поступило 6 млн. т. азота, 3 млн. т. фосфора и 7,2 млн. т. калия, в 1990 г. поступит соответственно 9,  4,5 и 10,5 млн.т. Поэтому при внесении органических удобрений отпадает необходимость использования высоких доз минеральных и оптимальное соотношение удобрений определяют по предложенной нами формуле для запрограммированных урожаев кукурузы на зерно и силос, картофеля и кормовой свеклы:

 

Д =	УВ1 - П·Км·Кп - Дн·Сн·Кн
	Ку

 

Где, Д – доза питательного вещества (N, P, K) на заданный урожай, кг/га; Дн – доза навоза, т/га; Сн – содержание питательного вещества в навозе, кг/т; Кн – коэффициент использования питательного вещества из навоза; П – содержание элемента питания в почве, мг/100г; Км – коэффициент для перевода из мг/100г в кг питательного вещества на 1 га в расчетном слое почвы; Кп и Ку – коэффициенты использования питательного вещества соответственно из почвы и удобрений; В1 - вынос питательного вещества на 1 ц основной и соответствующее ей количество побочной продукции, кг.

Навоз ценен не только как источник питания растений азотом, фосфором и калием. В нем содержится значительное количество необходимых для полевых культур микроэлементов. При внесении 20-30 т навоза на 1 га практически полностью компенсируется вынос микроэлементов урожаями зерновых культур до 60 ц, картофеля – до 350, корнеплодов – до 500, сена травосмесей – до 70, силосных – до 350 и овощных культур – до 500 ц с 1 га. Если программируют урожаи выше указанных величин, то необходимо вносить специфические для каждой культуры микроэлементы.

Навоз – также хороший  источник углекислоты в почве  и приземном слое воздуха. Экспериментаторы на небольших делянках могут получать урожаи, на 20-25% превышающие продуктивность хозяйственных посевов. Повторить  показатели эксперимента на больших массивах не удается даже самому исследователю. Причина состоит в том, что на маленьких делянках растения лучше обеспечены углекислотой в результате их хорошей вентилируемости, а на больших массивах значительно затрудняется доступ углекислого газа в глубь посевов. Растения испытывают большой недостаток важной для фотосинтеза углекислоты, и получить запрограммированные урожаи практически не удается. Поэтому следует предусматривать внесение навоза не только для повышения уровня минерального питания растений, но и углекислота режима посевов.

Совместное внесение минеральных удобрений и навоза Д.Н. Прянишников назвал промышленным способом повышения плодородия почв при интенсивной системе земледелия. Вопрос лишь в том, сколько навоза следует вносить для сохранения содержания гумуса на прежнем уровне и для дальнейшего его увеличения.

Для определения этого  количества навоза нами была предложена формула:

 

 

 

Дн = 0,01 Мп Г,

 

Где Мп – масса  пахотного слоя, т/га; Г – содержание гумуса или заданное его увеличение в пахотном слое почвы, %.

Следует отметить, что  в этой формуле не отражен процент  гумификации органического вещества навоза. Однако в первом приближении  формула позволяет рассчитать необходимые  дозы органических удобрений, а также  сроки последующего внесения их. При это экспериментальным путем определяют количество навоза, необходимое для поддержания бездефицитного баланса органического вещества на различных типах почв.

Положительный баланс гумуса в почвах обеспечивается лишь при  ежегодном применении на среднеокультуренных почвах не менее 10-15 т навоза на 1 га, на слабоокультуренных – 20 т навоза и 200 кг NPK на 1 га.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 26

 

Действительно возможный  урожай озимой ржи рассчитывают по влагообеспеченности посевов для  основных районов возделывания культуры по формуле

Удву =	100W	Км,
	Кв

 

 

Где W – количество продуктивной для растений влаги, мм; Кв – коэффициент водопотребления, мм · га/ц.

 

Например, в условиях Калининской области количество продуктивной влаги за период весеннее-летней вегетации озимой ржи составляет 400 мм, из которых 220 накапливается в метровом слое почвы и 180 мм выпадает в виде дождя. На формирование 1 ц абсолютно сухой биомассы здесь затрачивается 300ц воды (Кв). при возделывании сорта с соотношением зерна к соломе, равным 1:2, Км = 0,387. тогда в области реально получение такого урожая зерна:

 

Удву =	100·400	0,387 = 51,6 ц с  1 га
	300

 

 

 

В таблице 29 приведены  величины возможных урожаев зерна  озимой ржи, рассчитанные по количеству продуктивной влаги и коэффициенту водопотребления.

 

 

 

 

Таблица 29.

Урожаи зерна (ц с 1 га) озимой ржи, рассчитанные по влагообеспеченности

 

Кв	Количество  продуктивной влаги, мм
	250	300	350	400	450	500
300	32,3	38,8	45,2	51,6	58,1	64,6
325	29,8	35,8	41,7	47,7	53,7	59,6
350	27,7	33,2	38,8	44,3	49,8	55,4
375	25,8	31,0	36,2	41,3	46,5	51,7
400	24,2	29,1	33,9	38,8	43,6	48,4
425	22,8	27,4	31,9	36,5	41,0	45,6
450	21,5	25,8	30,1	34,5	38,8	43,1
475	20,4	24,5	28,6	32,6	36,7	40,8
500	19,4	23,3	27,1	31,0	34,9	38,8

 

Для удобства расчета  возможных урожаев озимой ржи и других культур устанавливают коэффициент водопотребления на единицу товарной продукции (Кт). Его находят делением количества продуктивной влаги только на урожай зерна или другой основной продукции.

 

Кт =	100W
	Ут

 

Так, в предыдущем примере за период вегетации озимой ржи накапливается 400 мм продуктивной влаги, а реальный урожай достигает 51,6 ц зерна с 1 га. Этому урожаю товарной продукции соответствуют 775 ц воды:

 

Кт =	100W	=	100·400	= 775 ц
	Ут		51,6

 

 

Тогда урожай товарной продукции определяют, преобразовав формулу:

 

Ут =	100W
	Кт

 

Для рассматриваемого случая Ут будет

 

100·400	= 51,6 ц с 1 га.
775

 

 

При расчете реального урожая по влагообеспеченности посевов следует  учитывать влагоемкость почв. Например, этот показатель в супесчаных почвах значительно выше, чем в песчаных. В супесчаных почвах накапливается 51-66% годовых осадков, 37-49% которых стекает в виде талых и ливневых вод на полях со значительным уклоном, испаряется с поверхности почвы, когда она не занята растениями. На супесчаных почвах при выпадении от 300 до 650 мм осадков в год накапливается от 153 (300·0,51) до 429 мм (650·0,66) продуктивной для растений влаги, что достаточно для получения 19,7 (153/775) – 55,3 (429/775) ц зерна с 1 га, или на 6,2 – 13,4 ц больше, чем на песчаных почвах.

Влагоемкость суглинистых почв колеблется от 67 до 82%. Проведя аналогичные  расчеты, получим, что здесь накапливается  намного больше продуктивной влаги  – от 201 до 533 мм. Такого ее количества достаточно для формирования 25,9 – 68,8 ц зерна с 1 га, что в 1,24 – 1,31 раза выше, чем на супесчаных почвах. Вследствие различной влагоемкости почв расчет действительно возможных урожаев необходимо дифференцировать для каждого поля (участка) севооборота с учетом типа почв, их механического состава, а также рельефа местности. На склоновых землях различие по влагообеспеченности между возвышенной частью и нижней третьей частью склона достигает 30% и более. Значительными различиями по этому показателю характеризуются и пойменные земли.

В качестве исходной информации для расчетов могут служить очерки к почвенным картам хозяйства, материалы многолетних наблюдений ближайшей к колхозу или совхозу метеорологической станции, а также агроклиматического справочника по области.

Связь между ФАР, коэффициентом скрытой теплоты испарения (Ки = 2453 кДж/кг) и суммарным водопотреблением (Ео) для получения заданного урожая используют для обоснования уровня точности взаимодействия этих показателей. Расчет ведут следующим образом. На формирование 1 кг биомассы озимой ржи в процессе фотосинтеза затрачивается 18841 кДж солнечной энергии. Для испарения 1 кг воды необходимо 2453 кДж. При использовании 2,5% поглощаемой энергии на формирование 1 кг сухой биомассы должно испаряться следующее количество воды: