Фотосинтетическая деятельность посевов как основа формирования урожая

Как листовой аппарат и фотосинтез формируют урожай

Основной закон формирования урожая кроется в фотосинтетической деятельности посевов. Чтобы прогнозировать сбор биомассы, агроному необходимо управлять двумя взаимосвязанными процессами: развитием листовой поверхности и эффективностью самого фотосинтеза. Эти показатели оценивают через фотосинтетический потенциал (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ).

• Вегетационный период зерновых — 100–110 дней
• ФП хорошо развитых посевов за вегетацию — 2,0–2,5 млн м² · дн/га
• Средняя ЧПФ для пшеницы и ячменя — 5–7 г/(м² · дн)

Фотосинтетический потенциал (ФП) отражает сумму площадей листьев за каждые сутки определенного периода. Например, в начале 10-дневного отрезка площадь листьев составляла 20 тыс. м²/га, а в конце — 28 тыс. м²/га. Тогда ФП за этот период рассчитывается следующим образом: ((20 + 28) / 2) × 10 = 240 тыс. м² · дн/га.

Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) показывает интенсивность работы посевов. Это количество сухой органической массы в граммах, которую синтезирует 1 м² листовой поверхности за сутки. Показатель рассчитывают по формуле: ЧПФ = (В2 – В1) / ФП, где В2 и В1 — сухая масса растений с единицы площади в конце и в начале периода.

Итоговый прирост сухой биомассы (У) напрямую зависит от обоих факторов и рассчитывается как их произведение: У = ФП × ЧПФ. Например, за 100 дней вегетации средняя ЧПФ составила 6 г/(м² · дн), а ФП — 2 млн м² · дн/га. В этом случае количество сухой биомассы составит 12 т/га.

Продуктивность фотосинтеза меняется в течение сезона. В первый месяц вегетации ЧПФ максимальна, так как растения не затеняют друг друга и все листья хорошо освещены. По мере роста площади листьев нижние ярусы начинают испытывать дефицит света, и средняя ЧПФ снижается. Нарастание биомассы идет медленно в начале и конце вегетации, достигая пика в середине цикла, когда накопленные ассимиляты активно перераспределяются из вегетативных органов в генеративные.

Наиболее эффективно посев работает в период, когда площадь листьев близка к оптимальной. В это время растения формируют основную часть будущего урожая. Ключевые параметры работы посева в этот пиковый период приведены в таблице ниже.

Агротехника помогает регулировать показатели фотосинтеза. Борьба с сорняками, вредителями и болезнями позволяет напрямую влиять на эффективность работы листьев. На практике применяют следующие мероприятия:

• Борьба с сорняками — в чистых посевах улучшается освещенность, и ЧПФ культуры всегда значительно выше.
• Защита от вредителей и болезней — оздоровление растений способствует повышению ЧПФ.
• Генетическое преобразование и селекция — кардинальный путь повышения урожайности через увеличение ЧПФ.

Также важно учитывать биологический тип возделываемой культуры. Растения С4-типа обладают более высокой ЧПФ по сравнению с С3-растениями, особенно при повышении площади листьев. В эту группу входят следующие культуры:

• сахарный тростник;
• кукуруза;
• сорго;
• просо.

Фундаментальные законы урожайности: минимум и незаменимость факторов

Формирование урожая подчиняется фундаментальным законам растениеводства. Первый из них — закон незаменимости (или равнозначности) различных факторов жизни. Согласно этому закону, растение не может нормально развиваться без какого-либо фактора жизни.

Второй фундаментальный закон — закон минимума, максимума и оптимума. Первые количественные закономерности действия факторов гласят, что урожай зависит от фактора, находящегося в минимуме. В конкретных зональных условиях ведущее или критическое значение приобретает тот фактор, которого не хватает в первую очередь.