Главная >> Статьи >> Книги >> Солнечная радиация и продуктивность виноградника >> Поглощение солнечной радиации виноградником и КПД ФАР в продукционном процессе

Вопросы методики определения поглощенной солнечной радиации виноградником - Поглощение солнечной радиации виноградником и КПД ФАР в продукционном процессе

Оглавление
Поглощение солнечной радиации виноградником и КПД ФАР в продукционном процессе
Вопросы методики определения поглощенной солнечной радиации виноградником
Относительные потоки остаточной коротковолновой радиации
Поглощение солнечной радиации кроной одного ряда
Поглощение солнечной радиации виноградником в зависимости от его структуры
Количественные связи между поглощенной фар и показателями фотосинтетической деятельности

V.2. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ ВИНОГРАДНИКОМ
Структура отдельных растений и сообществ предъявляет специфические требования при изучении их радиационного режима, в частности при определении количества приходящей к растениям и поглощенной ими энергии солнечной радиации.
Эти специфические требования обусловлены как «формой» самих растений, так и их распределением на единице площади земли. Как показано в ряде работ Шульгина и Мурея [226 и др.], экспериментальное определение приходящей и поглощенной ФАР растением в одиночном стоянии и в разреженном посеве практически невозможно. Оно может быть осуществлено лишь путем решения обратной задачи при изучении роста растений в оптимальных условиях. Не случайно, что в настоящее время достаточно отработанной и унифицированной является методика определения поглощенной солнечной радиации в сомкнутых ценозах. Расчеты выполняются по формуле [361]:

QA = Q-Qx-Qr,n+QR,n> (V.i)

где Q — суммарная радиация, падающая на РП; QR — отраженная от РП радиация; QT,a — радиация, проникающая к почве; QR, и — радиация, отраженная от почвы под растительностью.
Однако не во всех случаях РП можно представить в виде однородного горизонтального слоя. Особые случаи представляют собой виноградники и насаждения плодовых культур, где мы имеем дело с растениями, высаженными в ряду, или с отдельными растениями.

1 Здесь и в дальнейшем под «поглощением солнечной радиации виноградником» имеется в виду поглощение радиации фитомассой кустов.

Трудности, связанные с определением количества поглощенной солнечной радиации виноградником, обусловлены рядом факторов: характером размещения фитомассы на шпалерах, формой кроны, степенью их плотности (ажурности) и т. д. Для изучения поглощенной виноградником радиации используются различные подходы и методы, специфика которых обусловлена к тому же и целевым характером выполняемых исследований: преобладанием в них «агроклиматической» или «физиологической» направленности. Тем не менее при всех различиях методических подходов в основе их лежит один и тот же принцип: учет составляющих радиационного баланса и остаточной коротковолновой радиации.
Примером агроклиматического подхода к изучению радиационного режима виноградника являются исследования Турманидзе с сотрудниками {371, 373, 374], в работах которых для расчета поглощенной растениями солнечной радиации на шпалерных виноградниках, а также на виноградниках с беседочной системой ведения кустов используются соответственно следующие формулы [374]:
АЯк = (Q-Як)-[Q-R*) (1 -Р) + D„ (1 -А*) р,     (V.2) АВк = (Q-RK) —Q-r (1 -6) + PD;-Як, (V.3)
где АВН — поглощенная биомассой растений коротковолновая радиация; Q — падающая на виноградник радиация; R1:— отраженная радиация; Q* — суммарная радиация, поступающая на освещенную часть почвы; RK* — отраженная от поверхности почвы радиация; |3— степень затененности поверхности почвы; Da* — поступающая к поверхности почвы рассеянная радиация; Лк* — альбедо поверхности почвы (отношение отраженной радиации к падающей).
Никифорова и Волошин [243] для определения количества поглощенной кустом солнечной радиации группируют листья по степени освещенности, определяют поглощение радиации отдельными листьями в пределах группы и затем путем пересчета на соответствующие площади листьев получают величину поглощения радиации кроной всего куста.
В то же время, не зная ориентации листьев, их распределения по площади и т. д., трудно оценить реальное поглощение радиации кустом, особенно за длительный отрезок времени (часы, сутки и т. д.). Более приемлем поэтому подход, в основе которого лежит моделирование радиационного режима куста с учетом его геометрии и структуры. С этой точки зрения для условий, когда виноградный куст имеет достаточно плотную крону, рациональна методика определения поглощенной радиации, предложенная Тоомингом [358]. В основе ее лежат общие подходы, используемые при изучении радиационного режима РП сельскохозяйственных культур.
Крона виноградного куста представляется в виде призмы, имеющей длину (вдоль шпалеры) х, ширину (перпендикулярно плоскости шпалеры) у, высоту z и объем V=xyz (рис. 38). На единицу поверхности каждой стороны призмы падают потоки радиации Qb q2,...,Qe,от каждой стороны отражается поток плотностью RuR2,...,Re-На всю верхнюю сторону падает поток радиации, равный Q\xyи отражается поток R\xy;на нижнюю сторону соответственно Q2xy и R2xy.Аналогичные величины получают для боковых сторон. Поглощенная всем кустом радиация определяется по формуле

где QiRi— количество радиации, проникающей в крону через сторону номер i.После смыкания крон в ряду в зависимости от его ориентации (С — Ю или 3 — В) исключаются соответственно северная и южная или западная и восточная стороны шпалеры.
Представление кроны куста в виде геометрической фигуры является известным приближением к ее реальной форме (как, впрочем, при моделировании любого растительного объекта). Кроме того, вследствие слабого развития или выпада отдельных кустов, а также неравномерного распределения зеленых побегов  внутри
ряда могут иметь место пустоты и часть радиации не будет перехватываться кустами. Тем не менее подобно тому, как урожай в опыте рассчитывается на полную занятость делянки кустами (в противном случае нельзя было бы сопоставить варианты), так и при расчете поглощенной радиации принимается, что в ряду имеются все кусты, а шпалера заполнена достаточно однородной фитомассой.
Положительная сторона рассматриваемой методики в том, что показатели радиационного режима привязываются к фиксированным геометрическим контурам кроны. Тем самым достигается надежность получаемых характеристик радиационного режима и обеспечивается возможность сопоставления данных, получаемых разными исследователями, в разные годы и в разных условиях. Методика позволяет также разработать расчетные приемы для определения количества поглощенной радиации виноградником по данным приходов радиации, полученным на метеостанциях.

Схема измерения приходящих и отраженных радиационных потоков для разных сторон виноградного куста
Рис. 38. Схема измерения приходящих и отраженных радиационных потоков для разных сторон виноградного куста, представленного в виде призмы (по [358]).

Если для измерения интенсивности падающей и отраженной радиации используется пиранометр Янишевского, то он устанавливается примерно в 20 см от куста и все потоки измеряются в нескольких повторениях для осреднения. Измеренная ИР переводится в ФАР с помощью переходных коэффициентов: 0,5 для падающей и 0,2 для отраженной радиации [358, 367].
Радиацию измеряют в ясные дни в средней части наружной стороны кроны в 5—6 сроков на протяжении вегетации с интервалами 20—25 дней, для того чтобы получить кривую коэффициентов поглощения радиации виноградником в период вегетации. Поток радиации, поступающий на горизонтальную поверхность кроны, измеряют на высоте 2 м. При определении отраженной радиации необходимо следить, чтобы на датчик не попадали проникающие через крону блики солнечных лучей. При ориентации рядов С — Ю и ширине междурядий 1,5—2,5 м в утренние и вечерние часы нижняя часть кроны может затеняться соседним рядом. В этом случае рассчитывается отдельно QRдля освещенной и затененной частей с учетом их высоты, а затем потоки суммируются для всей стороны. Как показали определения, в течение дня на нижнюю сторону куста поступает около 2% радиации от количества радиации, приходящей на все остальные стороны, поэтому величиной потока Q2 можно пренебречь.
Для определения дневной суммы поглощения радиации через каждые 2—3 ч измеряются потоки радиации для всех сторон кроны и рассчитывается поглощение за час. Суммированием часовых сумм определяют поглощение радиации за световой день (2д(2а). Дневное поглощение радиации по данным срочных измерений можно также рассчитать по формуле.

Оценивая рассмотренные методы определения поглощения солнечной радиации виноградником с точки зрения их универсальности, следует отметить, что каждый из них в существующем виде содержит элементы ограничения. В частности, формулы (V.2) и (V.3) являются в известной мере модификацией формулы (V.1) и недостаточно учитывают поглощающую функцию боковых сторон кроны. Использование методики, основанной на группировке листьев по степени их освещенности, осложняется большой вариабельностью этой характеристики вследствие того, что фитоэлементы распределены в пространстве случайным образом и подвержены случайным флуктуациям ветрового потока.
В наибольшей степени требованиям универсальности отвечает методика, в основе которой лежит моделирование кроны винограда геометрической фигурой (358]. В том виде, как она описана выше, методика имеет то ограничение, что приемлема для типов кроны с достаточно высокой оптической плотностью, обеспечивающей практически полное поглощение проникающих в крону солнечных лучей. Кусты с «ажурной» кроной и относительно невысокими характеристиками оптической плотности будут пропускать часть лучей через боковые стороны, а также через вертикальный слой фитомассы. Поэтому для таких кустов потребуется дополнительное определение функции пропускания лучей в зависимости от плотности кроны или ее ажурности. Установление коэффициентов пропускания или же коэффициентов поглощения для ИР и ФАР (почасовых, дневных и сезонных) для крон с различной оптической плотностью позволило бы придать методике, основанной на моделировании кроны геометрической фигурой, универсальный характер.



 
< Фотосинтетическая деятельность и продуктивность виноградника   Радиационные факторы и транспирационный расход виноградника >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх