ФАР и ее роль в формировании урожая. Методы расчета обеспеченности ФАР сельскохозяйственных растений с учетом зональных особенностей.

Повышение урожайности благодаря увеличению продуктивности фотосинтеза растений в посевах, в частности, 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 распространен способ определения величины потенциальной урожайности, он заключается в ее вычислении через значение коэффициента использования ФАР (фотосинтетически активной радиации). Расчетная формула имеет вид

ПУ= ∑ Q_ФАР * К_ФАР /q * 10⁴,

ПУ - величина потенциальной урожайности основной и побочной продукции по сухому веществу, ц/га;

q - удельная калорийность сухой биомассы, ккал/кг;

∑ Q_ФАР - суммарное поступление ФАР на поверхность почвы за период вегетации, ккал/га;

К_ФАР - коэффициент использования ФАР посевом, выбираемый на границе максимально возможных значений,%.

В зависимости от качества посевов значения коэффициента использования ФАР могут изменяться по А.А. Ничипоровичу 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:

ПУ_o= ПУ* (100/(100-В)* ),

где ПУ_o - потенциальная урожайность по основной продукции при стандартной влажности биомассы, ц/га;

В - значение стандартной влажности биомассы в процентах;

 - сумма частей в соотношении основной продукции к побочной [4, с. 30].

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, 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. м²Да. 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. м²на 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 от 0,5 до 5 млн. м²/га дней;

· 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/м²в 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, т. е. доли биомассы и энергии общего урожая, сосредоточенной в хозяйственной части урожая. Все агротехнические мероприятия должны быть направлены на получение наивысших значений этого показателя [4, с. 31].

Таким образом, высокие урожаи обеспечиваются определенным ходом фотосинтетической деятельности растений в посевах. Оптимальный ход нарастания площади листьев и биомассы должен быть установлен для каждого сорта в конкретных условиях выращивания.