СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ В ОЦЕНКАХ МАКСИМАЛЬНОЙ УРОЖАЙНОСТИ ЯРОВЫХ КУЛЬТУР

И.А. Шульгин, Р.М. Вильфанд, А.И. Страшная, О.В. Береза

Аннотация


Рассмотрен физиолого-метеорологический энергобалансовый подход к оценке прихода к посевам солнечной радиации, включая фотосинтетически активную радиацию (ФАР), и ее использования на фотосинтез, влагопотребление и транспирацию, теплообмен со средой, регуляторно-информационные фотобиологические процессы, фотоморфогенез. Этот подход позволяет определить максимально возможную продуктивность (МВП) и урожайность (МВУ) яровых зерновых культур в оптимальных по другим параметрам условиях роста. Отмечена роль критических радиационных периодов (КРП) в онтогенезе растений и возможность их учета в новых методах агрометеорологических прогнозов урожайности. Проведен расчет прихода ФАР за период от всходов до конца цветения к посевам пшеницы и ячменя для Московской, Курской, Тамбовской, Воронежской, Самарской, Саратовской областей. Показано, что величина МВП может составлять 130–140 ц/га, а МВУ – 38–42 ц/га. В оптимальных условиях более 90% ФАР расходуется на транспирацию (Т); для получения МВП необходимо использовать на Т около 180 мм влаги в 1 м слоя почвы. Так как у пшеницы и ячменя Т осуществляется лишь на свету и пропорциональна газообмену, при снижении запасов продуктивной влаги (ЗПВ) в той же мере снижается Т и газообмен. Рассчитана максимально возможная действительная урожайность: 38–40 ц/га в Московской и Курской, 31–33 ц/га в Тамбовской и Воронежской и около 28 ц/га в Самарской и Саратовской областях. Подчеркивается, что снижение прихода ФАР и ЗПВ снижает газообмен и прирост массы, особенно в критические радиационные периоды онтогенеза, и поэтому учет ФАР важен как для оценки состояния посевов, так и прогноза возможной урожайности.

Ключевые слова


солнечная радиация, яровые зерновые культуры, энергетический баланс посевов, газообмен, влагообмен, максимально возможная продуктивность, максимально возможная урожайность, критические радиационные периоды, динамические модели продукционного процесса.

Полный текст:

PDF

Как процитировать материал

Литература


Абакумова ГМ, Горбаренко ЕВ, Незваль ЕИ, Шиловцева ОА. Климатические ресурсы солнечной энергии Московского региона. М.: Книжный дом; 2012, с. 312.

Броунов ПИ. Труды по сельскохозяйственной метеорологии. 1901(1):84.

Бычкова АП, Казеев ЮИ, Кривонощенко ВИ, Луцько ЛВ, Соколенко СА. Новые приборы для актинометрических наблюдений на сети. Труды ГГО им. АИ Воейкова. 2008;(557):133-146.

Воейков АИ. Задачи сельскохозяйственной метеорологии. 1957;4:259-67.

Вильфанд РМ, Страшная АИ. Климат, прогнозы погоды и агрометеорологическое обеспечение сельского хозяйства в условиях изменения климата. В кн.: Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям. М.: РГАУ-МСХА имени КА Тимирязева; 2011. с. 23-38.

Гончаров НП, Гончарова ПЛ. Методические основы селекции растений. Новосибирск: Гео; 2009. с. 427.

Гордеев АВ, Клещенко АД, Черняков БА, Сиротенко ОД. Биоклиматический потенциал России: теория и практика. М.: Тов. научн. изд. КМК; 2006, с. 512.

Грингоф ИГ, Клещенко АД. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Обнинск: ФБГУ «ВНИИГМИ-МЦД»; 2011(1):808.

Ефимова НА. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат; 1977. с. 215.

Клешнин АФ, Боковая ММ, Шульгин ИА. Об удельной теплоемкости и связанной воде растений. Доклады Академии наук СССР. 1958;122(5):940-943.

Клешнин АФ, Строгонов БП, Шульгин ИА. К вопросу об энергетическом балансе листьев растений. Физиология растений. 1955(6):1211- 1217.

Клешнин АФ, Шульгин ИА. О связи между транспирацией и температурой листьев растений в естественных условиях. Докл. Выездной сессии ОБН в г. Казани. Казань: КазГУ; 1960. с. 46-59.

Клещенко АД, Вирченко ОВ, Савицкая ОВ. Спутниковый мониторинг состояния и продуктивности посевов зерновых культур. Обнинск: ФГБУ «ВНИИСХМ»; 2013. с. 54-70.

Клещенко АД, Вольвач ВВ, Устинова ОК. Агрометеорологическое обеспечение страхования погодных рисков в сельскохозяйственном производстве: состояние и проблемы. Обнинск: ФГБУ «ВНИИСХМ»; 2013. с. 204-221.

Клещенко АД, Найдина ТА, Гончарова ТА. Использование данных дистанционного зондирования для моделирования продукционного процесса кукурузы. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012;9(1):259-268.

Кошкин ЕИ. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур. М.: Дрофа; 2010. с. 638.

Кузнецов ВВ, Дмитриева ГА. Физиология растений. М.: Высшая школа; 2006. с. 742.

Кумаков ВА. Физиологическое обоснование моделей сортов пшеницы. М.: Колос; 1985. с. 270.

Куперман ФМ. Морфофизиология растений. Морфофизиологический анализ этапов органогенеза различных жизненных форм покрытосеменных растений. М.: «Высшая школа»; 1984. с. 240.

Лебедева ВМ, Страшная АИ. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Методы расчетов и прогнозов в агрометеорологии. Оперативное агрометеорологическое прогнозирование. Обнинск: «ВНИИГМИ-МЦД»; 2012. с. 216.

Любименко ВН. Фотосинтез и хемосинтез в растительном мире. М.: Сельхозгиз; 1935. с. 320.

Ничипорович АА. О путях повышения продуктивности фотосинтеза растений в посевах. В кн.: Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. М.: АН СССР; 1963. с. 3-38.

Ничипорович АА, Шульгин ИА. Фотосинтез и использование энергии солнечной радиации. В кн.: Ресурсы биосферы. Л.: Наука. Том 2; 1976. с. 6-55.

Полонский ВИ. Анализ продукционной деятельности пшеницы при высоких интенсивностях ФАР. Физиология растений. 1980;(4):573- 584.

Полуэктов РА, Смоляр ЭИ, Терлеев ВВ, Топаж АГ. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур. СПб.: Изд. С.- Петерб. Ун-та; 2006. с. 396.

Росс ЮК. Радиационный режим и архитектоника растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат; 1975. с. 342.

Сиротенко ОД. Математическое моделирование водно-теплового режима и продуктивности агроэкосистем. Л.: Гидрометеоиздат; 1981. с. 167.

Страшная АИ. Состояние и проблемы оперативного агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства на федеральном уровне в условиях глобального изменения климата. Труды ВНИИСХМ. 2007;(36):78-91.

Страшная АИ, Максименкова ТА, Чуб ОВ. Оперативное агрометеорологическое обеспечение аграрного сектора экономики России в условиях изменения агроклиматических ресурсов. Обнинск: ФГБУ «ВНИИСХМ»; 2013. с. 21-40.

Тимирязев КА. Солнце, жизнь и хлорофилл. М.: Сельхозгиз; 1948;(1):82-692.

Тооминг ХГ. Солнечная радиация и формирование урожая. Л.: Гидрометеоиздат; 1977. с. 200.

Шульгин ИА. Растение и Солнце. Л.: Гидрометеоиздат; 1973. с. 252.

Шульгин ИА. Радиационные и физиологические параметры продуктивности агрофитоценозов. М.: Изд-во Моск. ун-та; 2002. с. 57.

Шульгин ИА. Лучистая энергия и энергетический баланс растений. Фитометеорологические и эколого-географические аспекты. М.: Альтекс; 2004. с. 141.

Шульгин ИА. Солнечные лучи в зеленом растении. Физиолого-метеорологические аспекты. М.: Альтекс; 2009. с. 217.

Шульгин ИА, Простокишина ЕП. О новом критическом радиационном периоде в онтогенезе злаков и его регуляторной роли в продукционном процессе. В кн.: Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий. Ин-т биол. Карел. филиала РАН. Петрозаводск: 2015. с. 202-204.

Шульгин ИА, Страшная АИ. Солнечная радиация и агрометеорологическая оценка состояния посевов с.-х. культур и их урожайности. В кн.: Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий. Ин-т биол. Карельского филиала РАН, Петрозаводск; 2015. с. 310- 312.

Шульгин ИА, Тарасова ЛЛ. Физиолого-метеорологические аспекты регуляции продукционного процесса яровых культур солнечной радиацией. Обнинск: ФГБУ «ВНИИСХМ»; 2013. с. 109-132.

Шульгин ИА, Чуб ОВ. Использование физиолого- метеорологического энергобалансового подхода для оценки среднемноголетней радиационно- и влагообусловленной урожайности яровых культур в центральных Нечерноземных и Черноземных областях России. В кн: Физиология растений – теоретическая основа инновационных агро- и фитобиотехнологий. Калининград: Аксиос; 2014;(2). с. 509-511.

Шульгин ИА, Щербина ИП. Использование энергетических ресурсов в ходе продукционного процесса пшеницы. Биол. науки. 1990;(9):71-82.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v7i4.122

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"