Расчет потенциальной урожайности

Согласно введенному выше определению ПУ характеризует продуктивность посева, которая теоретически может быть достигнута в идеальных для выращиваемой культуры почвенных и погодных условиях. Лимитирующими факторами при этом оказываются биолого-генетические особенности растений и приход ФАР. В соответствии с этим расчет ПУ можно произвести по формуле:

где ПУ – расчетный вес сухой биомассы, т/га; Q – сумма ФАР за период вегетации, МДж/га; q – количество солнечной энергии, аккумулируемой в единице сухого органического вещества (энергетическое содержание) МДж/т; h - интегральный коэффициент использования ФАР посевом при идеальных в течение вегетации почвенных и метеорологических условиях (по Х.Г.Тоомингу – потенциальный КПД фотосинтеза, %).

Суммарная ФАР для оценки потенциальной продуктивности определяется с достаточной точностью по формуле

∑Q=C_Э∙∑S′+C_D∙∑D

где C_Э – эффективный коэффициент перехода от дневных сумм прямой солнечной радиации S′ (таблица 8.49) к дневным суммам прямой ФАР (таблица 8.50); C_D≈0,57 – коэффициент перехода от интегральной рассеянной радиации к рассеянной ФАР.

8.49. Прямая солнечная радиация на равнину при безоблачном небе
(ккал/мес.∙см²)

8.50. Эффективные коэффициенты перехода С_Э

Изменчивость рассеянной радиации по территории в летние месяцы мала. При принятой точности 0,2 ккал/мес.∙см² оптимальное расстояние между пунктами наблюдений (гелиометрическими станциями) составляет порядка 300 км.

Поправки на рельеф учитываются коэффициентом К_S, величина которого зависит от ориентации (экспозиции) и крутизны склона поля (табл. 8.53).

Рассеянная радиация вычисляется по соотношению

где Q – суммарная радиация

8.51. Прямая солнечная радиация на равнину при безоблачном небе
(ккал/мес.∙см²)

8.52. Суммарная радиация при безоблачном небе
(ккал/мес.∙см²)

S¢/D – зависят от высоты стояния солнца и незначительно меняются с широтой места. В теплый период для широт Северо-Запада, например, можно принять S¢/D=4.

Поправочный множитель KS для пересчета суточных сумм прямой суточной радиации

КПД фотосинтеза

Эффективность использования солнечной энергии фитоценозом характеризуется КПД фотосинтеза - h.

КПД посевов зависит от срока и плотности посева, от полива, количества внесенных удобрений, от погодных условий и т.п. Наблюдаются заметные различия в среднем за вегетационный период КПД отдельных сельскохозяйственных культур.

КПД посева в целом значительно ниже КПД листьев. Естественными причинами снижения КПД посевов являются:

- недостаточная площадь листовой поверхности в начале вегетационного периода;

- постепенное увеличение в ходе роста затрат на дыхание всех органов растений;

- наличие листьев фотосинтетически не активных из-за их роста;

- наличие листьев, не адаптированных к существующим условиям ФАР внутри посева.

Посевы по их средним значениям КПД подразделяются на четыре группы:

q – средняя энергетическая емкость (калорийность) видов растений (таблица 8.54) варьирует в пределах 3,0¸5,0 ккал/г. Калорийность в экстремальных условиях выше, чем в благоприятных вследствие адаптивных возможностей растений к изменяющимся условиям среды. Калорийность увеличивается от юга к северу.

8.54. Энергетическое содержание единицы сухого органического вещества(МДж/т·10³)

Пересчет сухой биомассы Y в урожай хозяйственно полезной продукции y осуществляется на основе соотношения

y=100Y/(100-ω)α

где ω – стандартная влажность хозяйственно полезной части урожая, %; α – сумма частей в соотношении масс хозяйственно полезной и побочной продукции в общем урожае биомассы (например, если это соотношение равно 1:1,5, то α=2,5).

Ориентировочные значения отношения m₁:m₂, коэффициента α и обратного ему коэффициента К_ХОЗ, показывающего, какую долю в общем урожае сухой биомассы составляет полезная продукция, приведены в таблице 12.

Последний необходимый для расчета ПУ параметр – содержание влаги. Для получения сопоставимых результатов все расчеты должны проводиться на так называемую «стандартную» влажность, устанавливаемую для зерновых культур (зерно) на уровне 14%, для картофеля (клубни) – 80%, для корнеплодов и кормовой свеклы – 80%, для многолетних трав (сено) – 16%, для викоовсяной смеси (зеленая масса) – 75%.

8.55. Ориентировочное соотношение хозяйственно полезной
и побочной продукции для различных культур

Для районов Северо-Запада потенциальная продуктивность культур характеризуется данными, приведенными в таблице 8.56.

8.56. Потенциальная продуктивность сельскохозяйственных культур в районах Северо-Запада при η=2,5%