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:

обычно наблюдаемые 0,5¸1,5%
хорошие 1,5¸3,0%
рекордные 3,5¸5,0%
теоретически возможные 6,0¸8,0%

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)

Культура Растение в целом Хозяйственно полезный урожай Побочная продукция Корни
Озимая пшеница 18,5 18,8 17,8 17,1
Озимая рожь 19,0 19,3 18,1 16,8
Яровая пшеница 18,8 19,2 18,1 17,2
Овес 18,4 18,9 18,0 16,7
Ячмень 18,3 18,8 18,8 17,0
Горох 19,0 20,5 18,8 17,6
Картофель 17,9 18,2 17,7 15,8
Овощные культуры 14,1 14,3 13,4 12,8
Кормовые корнеплоды 16,1 16,2 15,4 15,0
Многолетние травы 18,9 18,8 18,8 19,2
Вика и смеси 19,2 20,4 18,9 17,5
Люцерна 21,6 21,7 21,7 18,5

 

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

y=100Y/(100-ω)α (8.24)

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 КХОЗ, показывающего, какую долю в общем урожае сухой биомассы составляет полезная продукция, приведены в таблице 8.55.

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

Культура m1:m2 α КХОЗ
Озимая пшеница 1:1,5 2,5 0,40
Озимая рожь 1:2,0 3,0 0,33
Яровая пшеница 1:1,2 2,2 0,45
Овес 1:1,1 2,1 0,48
Ячмень 1:1,3 2,3 0,43
Картофель 1:0,7 1,7 0,59
Кормовая свекла 1:0,4 1,4 0,71

 

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%

Области ФАР, МДж/кв.м Абс. сухая биомасса, ц/га Продуктивность культур, ц/га
озимая рожь картофель зеленая масса трав
Мурманская
Коми
Архангельская
Карелия
Ленинградская
Вологодская